Твёрдое жидкое, газообразное топливо
или электроэнергия для обслуживания технологических высоко температурных
процессов (промышленные печи) и охлаждающая ввода.
Газ и жидкое топливо для
обслуживания технологических силовых процессов (с двигателями внутреннего
сгорания воздуходувных, компрес-сорных и других агрегатов) и охлаждающая
вода.
Горючее и технологическое сырьё (в
предприятиях металлурги-ческой, деревообраба-тывающей, текстильной, пищевой и
других отраслях промышленности).
Пар для обслуживания
технологических силовых (в молотовых, прессовых и штамповочных агрегатах) и
нагревательных процессов.
Горячая вода для бытового
теплопотребления
Электроэнергия, обслуживающая силовые, термические и осветите-льные
процессы.
|
1.
Отходящие горючие газы коксовых и доменных печей:
а) коксовый газ – продукт выжига кокса в
коксовых печах.
б) доменный газ –
побочный продукт доменного производства, получается в результате неполного
сгорания кокса.
в) ферросплавный газ – выплавка ферросплавов
в электропечах.
2.
Отходящие горючие газы предприятий нефтяной
промышленности.
3.
Отходящие горячие газы промышленных печей.
4.
Нагретая охлаждённая вода и пар испарительного
охлаждения промышленных печей.
5.
Тепло, выделяемое расплавленными метл-лами,
коксом и шлаками промышленных печей.
2.
Нагретая охлаждающая вода, отходящая из
двигателей внутреннего сгорания.
Горючие твёрдые и жидкие отходы производства.
1.
Отработавший производственный пар.
2.
Вторичный производственный пар.
3.
Конденсат пара, используемого для нагревательных
целей (горячая сливная вода).
4.
Внутренние тепловыделения в производственных
помещениях.
Сливная загрязнённая вода.
Внутренние тепловыде-ления в производственных помещениях.
Сливная нагретая вода производственных агрегатов.
|
а) Теплота
сгорания:
= 1760 ÷ 1800
кДж/м3
Состав газа: СО2=2÷4%; СО= 6 ÷ 8 %; Н2 =
55÷ 62%;
СН4
= 24 ÷ 28%; этилен,
пропилен
и др. = 2 ÷ 3 % ;
N2 = 3 ÷ 2 %; О2 = 0,4
÷ 08 %, плотность 0,4 – 0,55 кг/м3. Взрывоопасен.
б) = 3350 ÷ 4610
кДж/м3
Состав газа:
СО2=10÷12,5%;
СО=28,5÷30,5%;
Н2=1,5÷3,8%;
N2 = 58 ÷ 59,5 %;
О2 =
0,1 ÷ 0,2%, плотность 1,28÷1,3 кг/м3, теоретическая
температура горения 1430 – 1500 °С, для сжигания 1МДж газа требуется
теоретически необходимое количество кислорода 0,19м3.
в) = 11300 кДж/м3
Состав:
СО = 85 %; Н2
= 4 %;
N2 = 5,6 %; О2 = 1 %;
СО2=3%;
сероводород=0,4%.
Высокотоксичный,
взрывоопасный газ.
=10000
÷ 15000 ккал/м3
tо.г 500 ÷ 1000 °С.
tо.в 95 °С.
Pи.о = 1,6 ÷ 4 атмосфер.
tотх >
1000 °С.
tо.г = 350 ÷ 600 °С
tо.в < 100 °С.
=10000 ккал/кг.
Ро.п
= 1,3 ÷ 1,5 атм.
Рв.п =1 атм.
t < 100 °С.
t < 100 °С.
t < 50 °С.
t < 100 °С.
t < 100 °С.
|
ВЭР имеются также на электрических станциях и
представляют собой тепловые отходы или потери тепла, получаемые в процессе
энергопроизводства. На гидроэлектростанциях такими тепловыми отходами являются
только тепловыделения в гидрогенераторах станциях.
ВЭР электростанций по своей величине значительно
меньше, чем в промышленных предприятиях, и непрерывно уменьшаются по мере
повышения экономичности энергопроизводства.
ВЭР
|
Качественные параметры энергоресурсов
|
1.
Тепловые
электростанции:
Нагретая охлаждающая вода конденсационных
устройств турбин:
Отходящие дымовые газы котлоагрегатов:
Отходящие газы и нагретая охлаждающая вода
газотурбинных электростанций:
Нагретая охлаждающая вода из системы охлаждения
электрических генераторов:
|
tв ≤ 25 ÷ 30 °C
tо.г ≥ 100 °C
tо.г ≥ 100 °C
tв
≥ 25 ÷ 30 °C
tв
≥ 25 ÷ 30 °C
|
2.
Гидроэлектростанции:
Нагретая охлаждающая вода из системы
замкнутого охлаждения электрических генераторов:
Нагретый воздух из системы разомкнутого
воздушного охлаждения электрических генераторов:
|
tв
≥ 25 ÷ 30 °C
tв
≤ 60 ÷ 65 °C
|
Использование
вторичных энергетических ресурсов в промышленности.
Подобные энергетические ресурсы можно использовать для
удовлетворения потребностей в топливе и энергии либо непосредственно (без
изменения вида энергоносителя), либо путём выработки тепла, электроэнергии,
холода и механической энергии в утилизационных установках. Большинство горючих
ВЭР употребляются непосредственно в виде топлива, однако некоторые из них
требуют специальных утилизационных установок. Непосредственно применяются также
некоторые тепловые ВЭР (например, горячая вода систем охлаждения для
отопления).
Различают следующие основные направления использования
потребителями ВЭР: топливное – непосредственно в качестве топлива;
тепловое – непосредственно в качестве тепла или выработки
тепла в утилизационных установках;
силовое – использование электрической или механической
энергии, вырабатываемой из ВЭР в утилизационных установках;
комбинированное – тепловая и электрическая (механическая) энергия,
одновременно вырабатываемые из ВЭР в утилизационных установках;
Источники и пути
использования ВЭР в черной металлургии.
Горючие
газы–отходы основного производства: Доменный и коксовый газы практически
используются полностью. Использование ферросплавного газа возможно для
технологических (подогрев материалов, частичное предварительное восстановление
сырья) и теплофикационных целей, сжиганием в котельной. Конвертерный газ
частично используют в охладителях, но полное использование его ещё не решено.
При сжигании его в печах после газоочистки теряется до 900 кг у.т./т
конвертерной стали.
Теплота
продуктов сгорания печей: У мартеновских печей теплота продуктов сгорания равна
12,5 ГДж/т стали, у нагревательных печей 0,8 ГДж/т проката. Использование этой
теплоты возможно в котлах-утилизаторах при условии оснащения их виброочисткой,
дробеочисткой, так как запылённость газов достигает 5 гр/м·м3.
Возможно использование этой теплоты для нагрева шахты в шахтных подогревателях.
Нагрев шихты уходящими газами экономит 12% топлива, повышает производительность
печи на 15%, сравнительно быстро окупает капитальные затраты.
Теплота
материалов: Потери составляют: 1 ГДж/т жидкого чугуна, 1,2ГДж/т жидкой стали,
0,8 ГДж/т жидкого шлака, 12 ГДж/т кокса, 0,6 ГДж/т агломерата. Решено только
использование теплоты кокса. В установках сухого тушения получают 0,3 – 0,4 т
пара/т кокса. Использование теплоты чугуна, стали, шлака не налажено.
Использование теплоты агломерата повторным использованием охлаждающего воздуха
для нагрева шихты на 25÷30 % снижает содержание углерода в шихте, что
выгодно для основного технологического процесса. Использование теплоты шлака
возможно при создании новых типов грануляторов.
Теплота охлаждающей
воды: В установках испарительного охлаждения выход пара 0,1 т/т чугуна и 0,2
т/т мартеновской стали. Все технологические вопросы испарительного охлаждения
печей решены и требуется максимально широкое внедрения способа в производство.
Необходимо улучшить технические решения по унификации охлаждаемых элементов,
повышению давления пара, улучшить контроль за плотностью схем охлаждения,
усовершенствовать автоматику утилизирующих установок. Необходимо
распространение опыта чёрной металлургии в химическую промышленность,
машиностроение и т. д.
Источники и пути
использования ВЭР в цветной металлургии.
Большие резервы
по эффективному использованию ВЭР имеются и на предприятиях цветной
металлургии. Технически возможное и экономически целесообразное применение
вторичных энергетических ресурсов в этой отрасли оцениваются примерно в 18 млн.
Гкал в год.
Эффективным в
цветной металлургии является использование тепла уходящих дымовых газов для
подогрева воздуха, поступающего в печи для сжигания топлива. Это экономит
топливо, улучшает процесс его горения и, кроме того, повышает
производительность печи. Однако с дымовыми газами уносится ещё значительное
количество тепловой энергии, которая может использоваться в котлах-
утилизаторах для выработки пара.
Показатели
использования ВЭР.
Для оценки
выхода и использования ВЭР применяются следующие показатели: 1) Выход ВЭР (Qвых) – количество ВЭР, образующихся в процессе производства в данном
технологическом агрегате за единицу времени.
2) Выработка
энергии за счёт ВЭР (Q) – количество энергии,
получаемое при использовании ВЭР в утилизационной установке. Выработка энергии
отличается от её выхода на величину потерь тепла в утилизационной установке.
Различают возможную, экономически целесообразную, планируемую и фактическую
выработки энергии.
3) Использование
ВЭР – количество используемой у потребителей энергии, вырабатываемой за счёт
ВЭР в утилизационных установках.
4) Экономия
топлива (В) за счет ВЭР – количество первичного топлива, которое экономится в
результате использования ВЭР.
Степень использования ВЭР –
показатель представляющий отношение фактической (планируемой) выработки к
выходу ВЭР,
Показатель используется, если нет
ограничений по конечному температурному потенциалу, например при охлаждении
нагревательных печей.
Коэффициент утилизации – отношение количества теплоты, воспринятой
котлом-утилизатором, к теплу топлива, сожженного в печи. Например, для
мартеновской печи:
=
0,143 ()·1,16
α – удельная выработка
пара котлом утилизатором на 1 т выплавленной стали, [МВт/т],
q – удельный расход условного топлива на 1 т
выплавленной стали, [т у.т./т].
Коэффициент можно применять для сопоставления
использования ВЭР однотипных по конструкции и технологии агрегатов. Сложные и
разнообразные процессы (например, цветной металлургии) нельзя характеризовать
таким показателем.
Показатель использования ВЭР – отношение фактической выработки тепла на
базе ВЭР к возможной:
При планировании топливопотребления применяют коэффициент
утилизации – отношение фактической (планируемой) экономии топлива Ву
за счёт ВЭР к возможной (или экономически целесообразной) Вв:
Коэффициент выработки энергии на единицу
перерабатываемого материала:
,
N –
производительность агрегата, т/год.
Расчёт ВЭР на
экономическую эффективность.
Исходной информацией для расчёта выхода и возможного
использования ВЭР служат: тепловые и материальные балансы основного технологического
оборудования; объём выпуска продукции в рассматриваемом периоде; отчётный
энергетический баланс предприятия; технико-экономические характеристики
технологических агрегатов, энергетических и утилизационных установок; планы
внедрения новой технологии и нового оборудования на перспективу.
В результате анализа всех этих материалов
устанавливают виды ВЭР и их потенциал; выявляют агрегаты, ВЭР которых могут
быть включены в энергетический баланс предприятия или использованы вне данного
предприятия; определяют по каждому агрегату выход ВЭР; рассчитывают
величину возможной, экономически целесообразной и планируемой выработки
энергии из каждого вида ВЭР; определяют величины фактической выработки и
фактического использования ВЭР, а также возможного и планируемого использования
всех видов ВЭР.
Выход ВЭР зависит от факторов и режима работы
технологической установки (агрегата). В общем случае суточный (и сезонный)
выход ВЭР характеризуется значительной неравномерностью. Поэтому различают
показатели удельного и общего выхода ВЭР – максимальный, средний и минимальный
(гарантированный), как в суточном, так и сезонном разрезе. В любом случае
утилизации ВЭР эффективность их использования определяется достигаемой
экономией первичного топлива и обеспечиваемой за счёт этого экономией затрат на
добычу, транспортирование и распределения топлива (энергии). Поэтому важное
условие экономической эффективности ВЭР – правильное определение вида и
количества топлива, которое экономится при их утилизации.
Экономия топливо зависит от направления использования
ВЭР и схем топливо- и энергоснабжения предприятия. При тепловом направлении
использования ВЭР экономия топлива определяется путём сопоставления количества
тепла, полученного от использования ВЭР, с технико-экономическими показателями
выработки того же количества и тех же параметров тепла в основных
энергетических установках. При силовом направлении использования ВЭР выработка
электроэнергии (или механической энергии) сопоставляется с затратами топлива на
выработку электроэнергии (или механической энергии) в основных
энергоустановках.
При определении экономической эффективности
использования ВЭР сопоставляют варианты энергоснабжения, которые удовлетворяют
потребности данного производства во всех видах энергии с учётом использования
ВЭР, удовлетворяют те же потребности и без учёта использования ВЭР. Основными
показателями сопоставимости этих вариантов служат: создание оптимальных (для
каждого из вариантов) условий их реализации; обеспечение одинаковой надёжности
энергосбережения; достижение необходимых санитарно-гигиенических условий и
безопасности труда; наименьшее загрязнение окружающей среды.
Одно из основных направлений повышения эффективности
производства и использование энергетических ресурсов в промышленности –
увеличение единичной мощности агрегатов, концентрация производства и создание
укрупнённых комбинированных технологических процессов. Особенно это эффективно
для технологических процессов с большим выходом тепловых ВЭР, т.е. для
предприятий химической, нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной и
металлургической промышленности.
Создание крупных комбинированных производств позволяет
использовать ВЭР одних процессов для нужд других, входящих в общий
комбинированный комплекс.
Заключение.
По мере увеличения затрат на добычу топлива и
производства энергии возрастает необходимость в более полном использовании их
при преобразовании в виде горючих газов, тепла нагретого воздуха и воды. Хотя
утилизация ВЭР нередко связана с дополнительными капитальными вложениями и
увеличением численности обслуживающего персонала, опыт передовых предприятий
подтверждает, что использование ВЭР экономически весьма выгодно. На
нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводах капитальные вложения в
утилизационные установки окупаются в среднем за 0,8 – 1,5 года.
Таким образом, повышение уровня утилизации вторичных
энергетических ресурсов обеспечивает не только значительную экономию топлива,
капитальных вложений и предотвращения загрязнения окружающей среды, но и
существенное снижение себестоимости продукции нефтеперерабатывающих и
нефтехимических предприятий.
Список используемой
литературы:
1.
Петкин А.М. “Экономия энергоресурсов: резервы и
факторы эффективности”, 1982г.
2.
Михаилов В.В. “Рационально
использовать энергетические ресурсы”, 1980г.
3.
Гольстрем В.А., Кузнецов
Ю.Л. “Справочник по экономии топливно-энергетических ресурсов” – К..: Техника
1985г., 383с.