Spørsmålene om energisparing blir mer akutte etter hvert som kraftpotensialet til moderne forbrukere øker. Både i den hjemlige sfæren og i industrien krever de tekniske midlene, enhetene og kommunikasjonsnettverkene økende mengder energiressurser. Dette tvinger oss til å se etter nye, alternative kilder til varme, elektrisitet og andre former for energiproduksjon. Til tross for den aktive utviklingen av naturlige energibærere, tillater dette segmentet oss fortsatt ikke å regne med fullstendig utskifting av tradisjonelle generasjonsstasjoner. Samtidig er det betydelig interesse for sekundære energiressurser (SER), som stort sett er gratis, men krever mindre investeringer i etablering av en tjenesteinfrastruktur. Egenskapene til det sekundære energiproduktet slutter imidlertid ikke der.
Definisjon av VER
Det er to fundament alt forskjellige måter å generere energi på - naturlig og industriell(kunstig). I det første tilfellet brukes energien til naturfenomener og prosesser - for eksempel vannstrømmen, solstråling, vind osv. Kompleksiteten i bruken av slike ressurser skyldes tekniske problemer av organisatorisk karakter - spesielt, ustabiliteten til energiakkumulering. Industriell energiproduksjon i denne forstand er mer kontrollerbar, men den krever råmaterialer for å sikre reaksjoner, der det genereres varme, elektrisitet, gass etc. Kombinasjonen av primære og sekundære energiressurser skjer bare innenfor driftssyklusen til generatorstasjoner. Faktum er at hovedressursene ikke brukes fullt ut, og restene deres blir deretter kastet eller resirkulert. Stasjoner med sekundær kraftproduksjon opererer på samme basis.
Når man vurderer prinsippene for bruk av VER, vil det ikke være overflødig å referere til begrepet energipotensial. Dette er mengden energi som teoretisk kan genereres under behandling av avfall, biprodukter fra produksjon og mellomliggende råvarer som ikke forbrukes i primærkretsløpet. I dette tilfellet kan uttrykket for potensialet i form av energi være annerledes. Lagre av forskjellig avfall er representert som fysisk eller kjemisk bundet varme, overtrykk, kinetisk energi eller væsketrykk.
Så, definisjonen av sekundære ressurser for drift av kraftverk er som følger: dette er energipotensialet som kan genereres som et resultat av den teknologiske prosessen med å behandle underbrukt avfall eller produkter fra hovedproduksjonen. Samtidig kan både selve avfallet og metodene for videre behandling være forskjellige.
VER-egenskaper
Det er verdt å merke seg at dette konseptet med energiproduksjon i lang tid ikke ble vurdert av store forbrukere på grunn av mangelen på nøyaktige metoder for å beregne effektivitet og energipotensialer. I dag er resirkulering av ressurser basert på en omfattende analyse av et bredt spekter av indikatorer, som gjør det mulig å hente ut maksim alt utbytte av samme industriavfall. De vanligste designkarakteristikkene til denne typen ressurser inkluderer følgende:
- Utgangsenergikoeffisient - forholdet mellom generasjonspotensialet og det termiske volumet som kom inn i generatoren med primærressurser.
- Koeffisient for energiforbruk - forholdet mellom mengden varme som forbrukes fra sekundærproduksjon og energien mottatt i generatorsettet. Denne indikatoren gjenspeiler effektiviteten ved å bruke et spesifikt energiopplegg til bedriften. Dessuten er det forskjellige måter å vurdere de optimale forbruksvolumene på - med vekt på økonomisk gjennomførbare verdier, faktiske og planlagte forbruksindikatorer.
- Muligheter for drivstoffbesparelser er mengden primærressurser som ikke forbrukes ved bruk av industriavfall. Dessuten kan besparelser også beregnes etter omvendt ordning, når primære og sekundære ressurser erstatter hverandre, avhengig av gjeldende forhold for å generere varme eller elektrisitet.
- Utnyttelseskoeffisient - forholdet mellom volumet generert varme og energipotensialet til ressursen som leveres til prosesskjelen.
- Energigenereringsfaktor - mengden energi som genereres direkte ved bruk av resirkulerte materialer i en resirkuleringsenhet. Det skal bemerkes at generasjonskoeffisienten skiller seg fra utgangsenergien ved mengden varmetapet i den fungerende installasjonen.
- Tjenestefaktoren er en verdi som bestemmer forskjellen mellom den planlagte energiproduksjonen og den faktiske ytelsen generert gjennom forholdet.
Velge den optimale VER-modellen
I hvert enkelt tilfelle, når man utvikler et prosjekt for energiforsyning gjennom sekundære ressurser, trekkes det frem en økonomisk oppgave, der essensen er å bruke de mest effektive råvarene. For å gjøre dette utføres en foreløpig sertifisering av alle tilgjengelige kilder til sekundære ressurser, som indikerer deres reserver, forurensning, temperatur og mottaksmåte. Den definerer også kravene for å sikre de teknologiske prosessene ved VER-utnyttelse. Avhengig av driftsforholdene til bedriften og metoden for bearbeiding av råvarer, kan disse være varme-, ventilasjons-, gass- og vannforsyningssystemer.
På sluttstadiet av prosjektopprettelsen utføres også følgende prosedyrer:
- Den mest kostnadseffektive avhendingsmetoden er valgt for én eller flere kilder til sekundære råvarer.
- Den økonomiske effekten av hver ressursbehandlingshendelse bestemmes.
- Driftsordningen til gjenvinningsanlegget utvikles i samsvar med virksomhetens behov. Den viktigste teknologiske prosessen kan også suppleres med hjelpeoperasjoner som kraftvarmeverk - for eksempel hvis konvertering av flere typer drivstoff er nødvendig.
Kilder til sekundære ressurser
I generell forstand forstås SER-kilder som et sett av teknologiske prosesser og bearbeidede råvarer innenfor rammen av driften av primærenergigeneratorer. Dessuten kan ulike produksjonsområder fungere som materialekilder for påfølgende generering og konvertering av varme eller elektrisitet. Hva er sekundære energiressurser? Spesifikke typer materialer bestemmes av omfanget av primærproduksjon av råvarer. For eksempel leverer metallurgiske bedrifter skrap, ikke-jernholdig og jernholdig metallavfall, gummiblandinger og ubrukte legeringstilsetningsstoffer.
Hvis vi snakker om varmeforsyningsforbrukere, vil møbel- og papirfabrikker, samt byggetrebedrifter som leverer brennbare materialer, komme i forgrunnen. Følgende eksempler på sekundære energiressurser av denne typen kan gis:
- Torvbriketter.
- Trespon og bark.
- Aske fra høytemperaturtørkekjeler.
- Lignin.
- Avfallspapir.
- Massivtreavfall.
- Uavhentede papp- og papirprodukter.
I følge tiltaketEttersom de teknologiske prosessene i produksjonen blir mer komplekse, endres også strukturen til avfall med utslipp. Sammen med tradisjonelle råvarer, brukes høykvalitets og komplekst flerkomponentavfall i økende grad i sekundære prosesseringssykluser. Disse inkluderer følgende materialer:
- Polymer termoplastiske elementer.
- Agglomerater av syntetiske legeringer.
- Industrielle gummiprodukter og regenererer.
- Halite-avfall.
- Masovnslagg.
- Fosfogips.
Samtidig øker også nivået av miljøtrusler. Hvis en av de viktigste fordelene med naturlige energikilder er den økologiske renheten til produksjonsprosesser, så er den høye effektiviteten til VER i stor grad sikret av forurensede og kjemisk aggressive stoffer som ikke er mottakelige for primær prosessering. Disse inkluderer petroleumsprodukter, sedimenter og slam, slitte dekk, kvikksølvholdig avfall osv.
Klassifisering etter bruksanvisning
En av nøkkelklassifiseringene av sekundære ressurser, som bestemmer omfanget av energiverdifulle råvarer. Som regel skilles følgende bruksområder av VER:
- Brennstoffforbrenning i enheter som bruker råvarer klare for varmebehandling. En enkel varmegenereringsplan er implementert uten mellomliggende stadier av prosessering og konvertering.
- Termisk bruk. Generering i termiske gjenvinningsenheter. I motsetning til tidligere måte å bruke ressurser på, kan kraftvarmeprinsippet for energiproduksjon implementeres, men også uten drift.transformasjoner. For eksempel, på forskjellige linjer i en generasjonsstasjon, gjør bruken av sekundære energiressurser det mulig å få varme, varmt vann eller damp.
- Termisk og kombinert bruk. Sammen med varmeproduksjon skjer det også konvertering til elektrisitet. For eksempel genererer turbinenheter elektrisitet i kraftvarme eller kondenserende energiformer.
- Elektrisitet. Elektrisitet genereres ved hjelp av en gassturbinenhet.
Klassifisering etter medietype
Under bæreren forstås formen til energiressursen, samt dens agrotekniske tilstand, som utnyttelsesanlegget vil bli valgt under. På dette grunnlaget skilles følgende resirkulerte ressurser:
- Flytende, fast og gassformig avfall.
- Par - jobbet og bestått.
- Eksosgasser.
- Middel- og ferdigprodukter.
- Teknisk kjølevann.
- Gasser med økt trykk.
Klassifisering etter hovedtyper av RES
De vanligste er brennbare og termiske sekundære ressurser for prosessering ved bruk av energistasjoner. For eksempel er brennbare SER-er typisk industriavfall som brukes som ferdig drivstoff til andre industrielle formål. I dette tilfellet gjelder følgende klassifisering av sekundære energiressurser:
- metallurgiske masovnsgasser.
- Treavfall i form av flis, sagflis og spon.
- Flytende eller fast avfall brukt i oljeraffinering og kjemisk industri.
Thermal VER gir fysisk varme uten konvertering. I denne egenskapen kan avfallsprosessgasser, biprodukter fra produksjonen, slagg og aske, direkte varme fra driftsenheter og apparater, damp og varmtvann brukes. Det er viktig å understreke at termiske ressurser kan brukes både direkte som varmekilde og som råmateriale, hvis foredling vil bidra til produksjon av elektrisitet.
Ressurser brukes sjeldnere, hvis potensielle energi genereres fra kilder med overtrykk. Dette er emitterte typer sekundære energiressurser, som kan være damp- og gassblandinger som forlater arbeidsinstallasjoner i atmosfæren. Slike ressurser er delt inn etter nivået av energikonsentrasjon og temperaturindikatorer. Nå kan du vurdere hver av de nevnte typene VER separat.
Brennbare sekundære ressurser
I andelen av verdensbruken av VER, opptar brennbart drivstoff rundt 70-80 %. Hovedtypen av slikt avfall er tre og produkter fra behandlingen. Målutstyret for ressursutnyttelse er vanligvis kjeleovnsenheter som gir teknologiske forbrenningsprosesser med varmefjerning. I Russland er det også spesialiserte anlegg for prosessering av brennbare typer sekundære ressurser - for eksempel blir lignin behandlet ved hydrolyseanlegg, men på grunn av kompleksiteten til vedlikeholdprodukter, slike teknologiske tilnærminger er sjeldne.
Relatert til sekundært brennbart avfall og bildekk, som resirkuleres med energifrigjøring på tre måter:
- Med tilkobling av en kaskade av knusere for forhåndsknusing.
- Bruk av lukkede volum kontinuerlige kompresjonssystemer i spesielle ekstrudere.
- Med kryogenisk slipeteknologi ved bruk av flytende nitrogen.
Kombinerte metoder for å brenne brennbare produkter er også populære. Etter sortering av råvarene i henhold til visse egenskaper (fraksjon, grad av forurensning, kjemisk og strukturell sammensetning), gjenvinnes ressurser av samme type. Så, sammen med treavfall, kan kull og smule gummi brennes, hvis det passer til de gitte teknologiske egenskapene. Ved enkelte gjenvinningsstasjoner klargjøres også brennbart avfall for videre produksjon. Spesielt byggematerialer som slanger, mastikk, fyllstoffer for ulike blandinger og maling og lakk er laget av aktivt kull, radiotekniske elementer og komposittmaterialer etter energibearbeiding.
Termiske sekundære energiressurser
Energipotensialet til denne typen VER gjør at de også kan brukes mye i en rekke bransjer og bransjer. De mest verdifulle termiske ressursene med tanke på produktivitet er avgasser som frigjøres som følge av kjemiske reaksjoner, pyrolyse og forbrenning av basiskdrivstoffprodukter. Kondensatvarme brukes også, men på grunn av den teknologiske kompleksiteten til energiutvinningsprosesser, brukes denne kilden bare i multifunksjonelle store bedrifter med kraftvarmeanlegg. Teoretisk kan varme genereres fra ventilasjonsutslipp og andre tekniske nettverk med varmluft og vannstrømmer, men dens andel av det totale volumet av sekundær energibehandling er bare 2-3%.
Det er også restriksjoner på bruk av varmekilder av sekundære energiressurser, som er pålagt tilluftsvarmeanleggene. Spesielt er teknologisk bruk av følgende luftmedier ikke tillatt:
- Strømmer fjernet fra rom som inneholder brennbare eller eksplosive stoffer. Selv om inntaksstedet er indirekte forbundet med brennbare gasser eller damper gjennom ventilasjonskanaler, kan ikke denne luften brukes i varmegjenvinningsanlegg.
- Strømmer som kan bli bærere av skadelige stoffer. Dette skjer vanligvis når den sirkulerende luften plukker opp kondenserende eller sedimenterende partikler fra behandlingen av farlige råstoffer fra varmevekslerne.
- Strømmer som kan inneholde sykdomsfremkallende virus, bakterier og sopp. Biologisk forurensning av luftmiljøet bestemmes også av spesifikasjonene til en bestemt produksjon eller driftsforholdene til et teknisk system.
Et karakteristisk trekk ved bruk av sekundære ressurser for varmegenerering er sesongmodusdrift av gjenvinningsanlegg. Dette skyldes det faktum at en betydelig del av prosesseringskjelehusene aktiveres i perioder med oppvarming med direkte inntak av termisk energi. Dette gjelder spesielt for verktøy, men under forholdene for industriell produksjon utføres termisk støtte for teknologiske operasjoner i takt med den lokale tidsplanen.
Sekundære ressurser under overtrykk
Hovedsakelig er det produksjonsavfallet mottatt som et resultat av teknologiske prosesser i primærprosessering. Disse kan være gasser, væsker og til og med faste stoffer. Hovedtrekket deres er å være under overtrykk når de forlater den fungerende installasjonen eller ingeniørsystemet. Det er kravene til trykkregulering som gjør det vanskelig å bruke denne typen sekundærressurser, samt deres derivater. Som et minimum bør resirkuleringssyklusen inkludere en trykkavlastningsoperasjon før frigjøring. Til dette brukes spesielle regulatorer med girkasser, som automatisk normaliserer kroppens tilstand til optimal ytelse.
VER vedlikeholdsutstyr
Utnyttelsesanlegg brukes til å utvinne energi fra sekundære ressurser, som kan gi ulike prosess- og produksjonsprosesser. Det er både spesialiserte og universelle enheter. Siden sekundære ressurser inkluderer medier som damp med gass og vann, kan universalkjeler og kjeleanlegg betraktes som kraftvarmeutstyr. Målproduktet for slike systemer er vanligvis elektrisitet generert i store volumer.
Hvis vi snakker om spesielle snevert fokuserte installasjoner, inkluderer de følgende:
- Vanngjenvinningskjeler.
- Economizers.
- Varmepumper.
- Varmevekslere.
- Absorpsjonskjølesystemer.
- Vannvarmere.
- Evaporative kjøleenheter.
- Turbingeneratorer osv.
Selvfølgelig, for full drift av slike enheter, kreves det et bredt spekter av hjelpeenheter, på grunn av hvilke systemet er koblet til drivstoffkilder. Så for å betjene sekundære energiressurser i et enkelt kompleks med en gassrørledning, kan det være nødvendig med en varmegjenvinningsenhet med en separat kompressorstasjon. Avhengig av egenskapene til selve ressursen kan også systemer for kjøling, filtrering, oppvarming, trykkregulering osv. brukes.
Bruk av RES til oppvarming
I mange virksomheter legges muligheten for romoppvarming og oppvarming av utstyr ved bruk av energien som genereres av lok alt avfall direkte inn i de teknologiske produksjonsprosessene. For eksempel avgir termiske kjeler og ovner sekundære energiressurser i form av gass under drift. Avfallsanlegget fungerer ved hjelp av varmtvannsberedere, som først setter temperaturen på gassblandingene til ca 250 °C, og deretter fordeler energien over varmevekslerkretsene. Deretter fjernes de gjenværende prosessdampene gjennomskorstein. Oppvarmet vann kan brukes på forskjellige måter. Det brukes vanligvis i selve produksjonsprosessen som en teknisk væske eller som en ressurs for varmtvannsforsyning.
Effektiviteten ved bruk av slike oppvarmingsteknologier er lav og utgjør bare 10-12 %, men gitt fraværet av råvarekostnader, rettferdiggjør denne tilnærmingen seg selv. En annen ting er at bruken av sekundære energiressurser i seg selv krever den innledende organiseringen av betingelsene for å generere varme og den påfølgende distribusjonen av forbrenningsprodukter gjennom varmevekslingsnettverk. Det kan også være nødvendig å i tillegg utstyre produksjonslinjer med enheter for fjerning av uønskede suspensjoner og grunnleggende rengjøringssystemer.
Oppvarming av uteområder med VER
Å lage utendørs arbeidsplasser med teknologisk utstyr, ifølge ulike estimater, sparer fra 10 til 20 % av de estimerte kostnadene ved å organisere produksjonsprosesser. Selvfølgelig er det ikke snakk om en fullstendig utgang fra verkstedene, men å minimere volumet av bygningsstrukturer når du oppretter slike nettsteder, reduserer kostnadene for prosjekter betydelig. Men samtidig vil driften av utstyret være vanskelig på grunn av tilstedeværelsen av snø og is i områdene. Følgelig er det behov for å organisere et varmeforsyningssystem i et åpent område. Valget av en spesifikk installasjon og typen sekundær energiressurs vil også avhenge av virksomhetens retning og dets teknologiske avfall. Som regel, isom varmebærer brukes vann som sirkulerer i ringrommet med omvendt retur til varmekilden. For å opprettholde de optimale parametrene til væsken, brukes frostvæske i tillegg, og reguleringen av strømninger utføres ved automatisering med bufferekspansjonstanker.
Varmeoverføring vil avhenge av volumet av ressursen, utformingen av rørledningen og eksterne mikroklimatiske forhold. For å opprettholde sikkerheten under driften av systemet om vinteren, anbefales det å arrangere spesielle belegg på betongbasis. For å øke termisk ledningsevne anbefaler teknologer også å dekke strukturen med løsninger basert på tung betong, bas altflis og granittinneslutninger. Hvis vi snakker om kalde områder med alvorlig frost, er det bedre å velge en vannbasert sekundær energiressurs med tillegg av snøsmelteanlegg til arbeidsinfrastrukturen. Estimert varmemengde som genereres for smelting av snømasser og ising bør være ca. 630 kJ/kg. Hvis utformingen av systemet ikke tillater akkumulering av snø i arbeidsområdet, vil energiforbruket for smelting ved nedbør øke til 1250 kJ/kg.
Fordeler ved å bruke VER
Bruken av alternative energikilder er vanligvis drevet av økonomiske, tekniske og miljømessige faktorer. I dette tilfellet fungerer alle disse faktorene, men den økonomiske er dominerende. Med et godt utført prosjekt for implementering av brukeren i bedriften, kan du stole på å redusere kostnadene for varmeforsyning, for eksempel opptil 25-30%. En spesifikk spareindikator bestemmes av betingelsene for produksjon og bruk av sekundære energiressurser, men det vil uansett være en fordel. Spesielt hvis lokale og egne prosessmaterialer brukes på målanlegget.
En annen fordel kommer fra det høye energipotensialet i avfallet. Gasser, tekniske væsker og faststoffproduksjonsråvarer velges i utgangspunktet i henhold til prinsippene om å maksimere utvinningen av store mengder varme. Dessuten, i motsetning til driften av de viktigste tradisjonelle energibærerne, er sekundære ressurser på brukstidspunktet allerede i optimal tilstand av aggregering og temperatur for prosessering.
Ulemper ved å bruke VER
Vid spredning av dette konseptet med energiforsyning hindres av flere faktorer, hvorav den viktigste er kompleksiteten til den teknologiske enheten til slike systemer. Selv om vi ikke tar hensyn til kostnadene for utstyr i form av brukere, vil den tekniske organiseringen av prosessen uunngåelig kreve omorganisering av operasjonsstedet, siden systemet vil fungere sammen med forskjellige ingeniørenheter.
En annen ulempe ved å bruke sekundære ressurser kan sees på som lav energiavkastning. Igjen, tatt i betraktning den frie naturen til dette råmaterialet, vil den økonomiske gjennomførbarheten være positiv, men en beskjeden prosentandel av varmeoverføring, spesielt, vil i prinsippet ikke tillate å stole på arrangementet av generasjonsstasjoner for den omfattende vedlikehold av industri og andre forbruksanlegg. Som regel er dette barehjelpestrømkilde.
Konklusjon
Ressurser for prosessering for sekundær energigjenvinning er fundament alt forskjellige fra både tradisjonelle og naturlige energikilder. De er delvis på grunn av selve opprinnelsen til dette råmaterialet, men i større grad - spesifikasjonene til teknologiene for deres anvendelse. Samtidig kan forbruket av primære og sekundære ressurser skje innenfor samme produksjonsprosess. For eksempel hvis beslag produseres ved anlegget, og forbrenningsprodukter fra masovner sendes til avfallsvarmevekslere som betjener andre teknologiske operasjoner. En komplett produksjonssyklus er implementert, som er mer effektiv, ressursbesparende og miljøvennlig, ettersom avfall resirkuleres.
