Spørgsmål med energibesparelser bliver mere akutte, efterhånden som moderne forbrugeres strømpotentialer øges. Både i den hjemlige sfære og i industrien kræver de anvendte tekniske midler, enheder og kommunikationsnetværk stigende mængder af energiressourcer. Dette tvinger os til at lede efter nye, alternative kilder til varme, elektricitet og andre former for energiproduktion. På trods af den aktive udvikling af naturlige energibærere tillader dette segment os stadig ikke at regne med den fuldstændige udskiftning af traditionelle generatorstationer. Samtidig er der en betydelig interesse for sekundære energiressourcer (SER), som stort set er gratis, men kræver færre investeringer i etableringen af en serviceinfrastruktur. Egenskaberne ved det sekundære energiprodukt slutter dog ikke der.
Definition af VER
Der er to fundament alt forskellige måder at generere energi på - naturlig og industriel(kunstig). I det første tilfælde bruges energien fra naturlige fænomener og processer - for eksempel vandstrømmen, solstråling, vind osv. Kompleksiteten i brugen af sådanne ressourcer skyldes tekniske problemer af organisatorisk karakter - især, ustabiliteten af energiakkumulering. Industriel energiproduktion i denne forstand er mere kontrollerbar, men den kræver råmaterialer for at sikre reaktioner, hvorunder der genereres varme, elektricitet, gas osv. Kombinationen af primære og sekundære energiressourcer foregår blot inden for generatorstationernes driftscyklus.. Faktum er, at de vigtigste ressourcer ikke udnyttes fuldt ud, og deres rester bliver efterfølgende bortskaffet eller genanvendt. Stationer med sekundær elproduktion fungerer på samme grundlag.
Når man overvejer principperne for brug af VER, vil det ikke være overflødigt at henvise til begrebet energipotentiale. Dette er den mængde energi, der teoretisk kan genereres under behandlingen af affald, biprodukter fra produktionen og mellemråvarer, der ikke forbruges i det primære kredsløb. I dette tilfælde kan udtrykket af potentialet i form af energi være anderledes. Lagre af forskelligt affald er repræsenteret som fysisk eller kemisk bundet varme, overtryk, kinetisk energi eller væsketryk.
Så definitionen af sekundære ressourcer til drift af kraftværker er som følger: dette er det energipotentiale, der kan genereres som et resultat af den teknologiske proces med behandling af underudnyttet affald eller produkter fra hovedproduktionen. Samtidig kan både selve affaldet og metoderne til dets videre behandling være forskellige.
VER karakteristika
Det er værd at bemærke, at dette koncept for energiproduktion i lang tid ikke blev overvejet af store forbrugere på grund af manglen på nøjagtige metoder til at beregne effektivitet og energipotentialer. I dag er genanvendelse af ressourcer baseret på en omfattende analyse af en lang række indikatorer, som gør det muligt at få det maksimale udbytte af det samme industriaffald. De mest almindelige designkarakteristika for denne type ressourcer omfatter følgende:
- Output energikoefficient - forholdet mellem produktionspotentialet og det termiske volumen, der kom ind i generatoren med primære ressourcer.
- Koefficient for energiforbrug - forholdet mellem mængden af varme, der forbruges fra sekundær produktion, og energien modtaget i generatorsættet. Denne indikator afspejler effektiviteten af at bruge en specifik energiordning i virksomheden. Desuden er der forskellige måder at vurdere de optimale forbrugsmængder på - med vægt på økonomisk gennemførlige værdier, faktiske og planlagte forbrugsindikatorer.
- Brændstofbesparelser er mængden af primære ressourcer, der ikke forbruges ved brug af industriaffald. Desuden kan besparelser også beregnes efter den omvendte ordning, når primære og sekundære ressourcer afløser hinanden, afhængigt af de aktuelle betingelser for at producere varme eller elektricitet.
- Udnyttelseskoefficient - forholdet mellem mængden af genereret varme og energipotentialet for den ressource, der leveres til proceskedlen.
- Energigenereringsfaktor - mængden af energi, der genereres direkte ved at bruge genbrugsmaterialer i en genbrugsenhed. Det skal bemærkes, at genereringskoefficienten adskiller sig fra udgangsenergien ved mængden af varmetab i den fungerende installation.
- Servicefaktoren er en værdi, der bestemmer forskellen mellem det planlagte energioutput og det faktiske output, der genereres gennem forholdet.
Valg af den optimale VER-model
I hvert enkelt tilfælde, når man udvikler et projekt for energiforsyning gennem sekundære ressourcer, sættes en økonomisk opgave i forgrunden, hvis essens er at bruge de mest effektive råvarer. For at gøre dette udføres en foreløbig certificering af alle tilgængelige kilder til sekundære ressourcer, der angiver deres reserver, forurening, temperatur og modtagelsesmåde. Den definerer også kravene til at sikre de teknologiske processer ved VER-udnyttelse. Afhængigt af virksomhedens driftsforhold og metoden til forarbejdning af råmaterialer kan disse være varme-, ventilations-, gas- og vandforsyningssystemer.
På den sidste fase af projektoprettelsen udføres følgende procedurer også:
- Den mest omkostningseffektive bortskaffelsesmetode er valgt for én eller flere kilder til sekundære råmaterialer.
- Den økonomiske effekt af hver ressourcebehandlingshændelse bestemmes.
- Driftsplanen for genbrugsanlægget udvikles i overensstemmelse med virksomhedens behov. Den vigtigste teknologiske proces kan også suppleres med hjælpeoperationer som kraftvarmeværker - for eksempel hvis konvertering af flere typer brændstof er påkrævet.
Kilder til sekundære ressourcer
I en generel forstand forstås SER-kilder som et sæt af teknologiske processer og forarbejdede råmaterialer inden for rammerne af driften af primære energigeneratorer. Desuden kan forskellige produktionsområder fungere som materialekilder til den efterfølgende produktion og konvertering af varme eller elektricitet. Hvad er sekundære energiressourcer? Specifikke typer af materialer er bestemt af omfanget af primær produktion af råvarer. For eksempel leverer metallurgiske virksomheder skrot, ikke-jernholdigt og jernholdigt metalaffald, gummiblandinger og ubrugte legeringsadditiver.
Hvis vi taler om varmeforsyningsforbrugere, vil møbel- og papirfabrikker samt bygge- og træbearbejdningsvirksomheder, der leverer brændbare materialer, komme i forgrunden. Følgende eksempler på sekundære energiressourcer af denne type kan gives:
- Tørvebriketter.
- Træflis og bark.
- Aske fra højtemperaturtørrende kedler.
- Lignin.
- Affaldspapir.
- Massivt træaffald.
- Ikke afhentede pap- og papirprodukter.
Ifølge målEfterhånden som de teknologiske produktionsprocesser bliver mere komplekse, ændres strukturen af affald med emissioner også. Sammen med traditionelle råmaterialer bruges komplekst multikomponent-affald af høj kvalitet i stigende grad i sekundære forarbejdningscyklusser. Disse omfatter følgende materialer:
- Polymer termoplastiske elementer.
- Agglomerater af syntetiske legeringer.
- Industrielle gummiprodukter og regenererer.
- Halite-affald.
- Hastovnsslagge.
- Phosphogips.
Samtidig er niveauet af miljøtrusler også stigende. Hvis en af de vigtigste fordele ved naturlige energikilder er den økologiske renhed af produktionsprocesser, så sikres den høje effektivitet af VER i høj grad af forurenede og kemisk aggressive stoffer, der ikke er modtagelige for primær forarbejdning. Disse omfatter olieprodukter, sedimenter og slam, slidte dæk, kviksølvholdigt affald osv.
Klassificering efter brugsanvisning
En af de vigtigste klassifikationer af sekundære ressourcer, som bestemmer omfanget af energi værdifulde råvarer. Som regel skelnes der mellem følgende anvendelsesområder for VER:
- Brændstofforbrænding i enheder, der bruger råmaterialer klar til varmebehandling. Et simpelt varmegenereringsskema er implementeret uden mellemliggende stadier af forarbejdning og konvertering.
- Termisk brug. Generering i termiske genvindingsenheder. I modsætning til den tidligere måde at bruge ressourcer på, kan kraftvarmeprincippet om energiproduktion implementeres, men også uden drift.transformationer. For eksempel gør brugen af sekundære energiressourcer på forskellige linjer i en generatorstation det muligt at opnå varme, varmt vand eller damp.
- Termisk og kombineret brug. Sammen med varmeproduktion sker der også omdannelse til elektricitet. For eksempel genererer turbineenheder elektricitet i kraftvarmeproduktion eller kondenserende energiformer.
- Elektricitet. Elektricitet genereres ved hjælp af en udnyttende gasturbinenhed.
Klassificering efter medietype
Under bæreren forstås den form for energiressourcen, samt dens agrotekniske tilstand, hvorunder udnyttelsesanlægget vil blive valgt. På dette grundlag skelnes følgende genbrugsressourcer:
- Flydende, fast og gasformigt affald.
- Pars - arbejdet og bestået.
- Udstødningsgasser.
- Mellemprodukter og færdige produkter.
- Teknisk kølevand.
- Gasser med øget tryk.
Klassificering efter hovedtyper af RES
De mest almindelige er brændbare og termiske sekundære ressourcer til forarbejdning ved brug af energitransformatorstationer. For eksempel er brændbare SER'ere typisk industriaffald, der bruges som færdigt brændstof til andre industrielle formål. I dette tilfælde gælder følgende klassificering af sekundære energiressourcer:
- Metallurgiske højovnsgasser.
- Træaffald i form af spåner, savsmuld og spåner.
- Flydende eller fast affald, der bruges i olieraffinaderiet og den kemiske industri.
Thermal VER giver fysisk varme uden konvertering. I denne kapacitet kan spildprocesgasser, biprodukter fra produktionen, slagge og aske, direkte varme fra driftsenheder og apparater, damp og varmt vand anvendes. Det er vigtigt at understrege, at termiske ressourcer kan bruges både direkte som varmekilde og som råmaterialer, hvis forarbejdning vil bidrage til produktionen af elektricitet.
Ressourcer bruges sjældnere, hvis potentielle energi genereres fra kilder med overtryk. Disse er emitterede typer af sekundære energiressourcer, som kan være damp- og gasblandinger, der efterlader arbejdende installationer i atmosfæren. Sådanne ressourcer er opdelt efter niveauet af energikoncentration og temperaturindikatorer. Nu kan du overveje hver af de nævnte typer VER separat.
Brændbare sekundære ressourcer
I andelen af verdensbrug af VER fylder brændbart brændstof omkring 70-80 %. Hovedtypen af sådant affald er træ og produkter fra dets forarbejdning. Måludstyret for ressourceudnyttelse er norm alt kedelovnenheder, der giver teknologiske forbrændingsprocesser med varmefjernelse. I Rusland er der også specialiserede anlæg til behandling af brændbare typer af sekundære ressourcer - for eksempel behandles lignin på hydrolyseanlæg, men på grund af kompleksiteten af vedligeholdelseprodukter, er sådanne teknologiske tilgange sjældne.
Relateret til sekundært brændbart affald og bildæk, som genanvendes med energifrigivelse på tre måder:
- Med tilslutning af en kaskade af knusere til forknusning.
- Brug af lukkede volumen kontinuerlige kompressionssystemer i specielle ekstrudere.
- Med kryogen slibeteknologi, der bruger flydende nitrogen.
Kombinerede metoder til afbrænding af brændbare produkter er også populære. Efter sortering af råvarerne efter bestemte egenskaber (fraktion, forureningsgrad, kemisk og strukturel sammensætning) udføres genanvendelse af ressourcer af samme type. Så sammen med træaffald kan kul og krummegummi afbrændes, hvis det passer til de givne teknologiske egenskaber. På nogle genbrugsstationer klargøres også brændbart affald til videre produktion. Især byggematerialer såsom slanger, mastiks, fyldstoffer til forskellige blandinger og maling og lak er fremstillet af aktivt kul, radiotekniske elementer og kompositmaterialer efter energibearbejdning.
Termiske sekundære energiressourcer
Energipotentialet i denne type VER gør det også muligt, at de kan bruges bredt i en række forskellige industrier og industrier. De mest værdifulde termiske ressourcer med hensyn til produktivitet er røggasser, der frigives som følge af kemiske reaktioner, pyrolyse og forbrænding af basiskbrændstofprodukter. Kondensatvarme bruges også, selvom denne kilde på grund af den teknologiske kompleksitet af energiudvindingsprocesser kun bruges på multifunktionelle store virksomheder med kraftvarmeværker. Teoretisk kan varme genereres fra ventilationsemissioner og andre tekniske netværk med varme luft- og vandstrømme, men dens andel i den samlede mængde sekundær energibehandling er kun 2-3%.
Der er også restriktioner på brugen af varmekilder af sekundære energiressourcer, som pålægges indblæsningsluftvarmesystemerne. Især er teknologisk brug af følgende luftmedier ikke tilladt:
- Flow fjernet fra rum, der indeholder brændbare eller eksplosive stoffer. Selvom indsugningsstedet er indirekte forbundet med brændbare gasser eller dampe gennem ventilationskanaler, kan denne luft ikke bruges i varmegenvindingsanlæg.
- Strømme, der kan blive bærere af skadelige stoffer. Dette sker norm alt, når den cirkulerende luft opsamler kondenserende eller bundfældende partikler fra behandlingen af farlige råstoffer fra varmevekslerne.
- Strømme, der kan indeholde sygdomsfremkaldende vira, bakterier og svampe. Biologisk forurening af luftmiljøet bestemmes også af de særlige forhold ved en bestemt produktion eller driftsbetingelserne for et teknisk system.
Et karakteristisk træk ved brugen af sekundære ressourcer med henblik på varmeproduktion er sæsonbestemt tilstanddrift af genbrugsanlæg. Dette skyldes det faktum, at en væsentlig del af forarbejdningskedelhusene aktiveres i perioder med opvarmning med direkte indtag af termisk energi. Dette gælder især for forsyningsselskaber, men under betingelserne for industriel produktion udføres termisk støtte til teknologiske operationer i takt med den lokale tidsplan.
Sekundære ressourcer under overtryk
Det er hovedsagelig det produktionsaffald, der modtages som et resultat af teknologiske processer i primær forarbejdning. Disse kan være gasser, væsker og endda faste stoffer. Deres hovedtræk er at være under overtryk, når de forlader den fungerende installation eller det tekniske system. Det er kravene til trykregulering, der gør det vanskeligt at anvende denne type sekundære ressourcer, samt deres afledte. Som minimum bør genbrugscyklussen omfatte en trykaflastningsoperation før frigivelse. Til dette bruges specielle regulatorer med gearkasser, som automatisk normaliserer kroppens tilstand til optimal ydeevne.
VER vedligeholdelsesudstyr
Udnyttelsesanlæg bruges til at udvinde energi fra sekundære ressourcer, som kan levere forskellige forarbejdnings- og produktionsprocesser. Der er både specialiserede og universelle enheder. Da sekundære ressourcer omfatter medier såsom damp med gas og vand, kan universalkedler og kedelanlæg betragtes som kraftvarmeudstyr. Målproduktet for sådanne systemer er norm alt elektricitet produceret i store mængder.
Hvis vi taler om specielle snævert fokuserede installationer, så omfatter de følgende:
- Vandgenvindingskedler.
- Economizers.
- Varmepumper.
- Varmevekslere.
- Absorptionskølesystemer.
- Vandvarmere.
- Evaporative køleenheder.
- Turbinegeneratorer osv.
For fuld drift af sådanne enheder kræves der naturligvis en bred vifte af hjælpeanordninger, på grund af hvilke systemet er forbundet med brændstofkilder. Så for at servicere sekundære energiressourcer i et enkelt kompleks med en gasrørledning kan en varmegenvindingsenhed med en separat kompressorstation være påkrævet. Afhængigt af egenskaberne for selve ressourcen kan systemer til køling, filtrering, opvarmning, trykregulering osv. også bruges.
Brug af RES til opvarmning
I mange virksomheder er muligheden for rumopvarmning og opvarmning af udstyr ved hjælp af den energi, der genereres af lok alt affald, lagt direkte ind i de teknologiske produktionsprocesser. For eksempel udsender termiske kedler og ovne sekundære energiressourcer i form af gas under drift. Affaldsbehandlingssystemet fungerer ved hjælp af vandvarmere, som først indstiller gasblandingernes temperatur til omkring 250 °C, og derefter fordeler energien over varmevekslerkredsene. Derefter fjernes de resterende procesdampe igennemskorsten. Opvarmet vand kan bruges på forskellige måder. Det bruges norm alt i selve produktionsprocessen som en teknisk væske eller som en ressource til varmtvandsforsyning.
Effektiviteten ved at bruge sådanne opvarmningsteknologier er lav og udgør kun 10-12 %, men i betragtning af fraværet af råvareomkostninger, retfærdiggør denne tilgang sig selv. En anden ting er, at brugen af sekundære energiressourcer i sig selv kræver den indledende organisering af betingelserne for at generere varme og den efterfølgende distribution af forbrændingsprodukter gennem varmevekslingsnetværk. Det kan også være nødvendigt yderligere at udstyre produktionslinjer med enheder til fjernelse af uønskede suspensioner og grundlæggende rengøringssystemer.
Opvarmning af udendørsarealer med VER
Oprettelse af udendørs arbejdspladser med teknologisk udstyr sparer ifølge forskellige skøn fra 10 til 20 % af de anslåede omkostninger ved at organisere produktionsprocesser. Selvfølgelig er der ikke tale om en fuldstændig udgang fra værkstederne, men at minimere mængden af bygningsstrukturer, når du opretter sådanne steder, reducerer omkostningerne ved projekter betydeligt. Men samtidig vil betjeningen af udstyret være vanskelig på grund af tilstedeværelsen af sne og is i områderne. Derfor er der behov for at organisere et varmeforsyningssystem i et åbent område. Valget af en specifik installation og typen af sekundær energiressource vil også afhænge af virksomhedens retning og dens teknologiske affald. Som regel isom varmebærer bruges vand, der cirkulerer i ringrummet med omvendt retur til varmekilden. For at opretholde de optimale parametre for væsken anvendes der desuden frostvæske, og reguleringen af flows udføres ved automatisering med bufferekspansionsbeholdere.
Varmeoverførsel vil afhænge af ressourcens volumen, rørledningens design og eksterne mikroklimatiske forhold. For at opretholde sikkerheden under driften af systemet om vinteren anbefales det at arrangere specielle belægninger på betonbasis. For at øge den termiske ledningsevne råder teknologer også til at dække strukturen med løsninger baseret på tung beton, bas altspåner og granitindeslutninger. Hvis vi taler om kolde områder med svær frost, er det bedre at vælge en vandbaseret sekundær energiressource med tilføjelse af snesmeltningsanlæg til arbejdsinfrastrukturen. Den estimerede mængde varme genereret til smeltning af snemasser og isdannelse bør være cirka 630 kJ/kg. Hvis systemets design ikke tillader akkumulering af sne i arbejdsområdet, så vil energiforbruget til dets smeltning på tidspunktet for nedbør stige til 1250 kJ/kg.
Fordele ved at bruge VER
Brugen af alternative energikilder er norm alt drevet af økonomiske, tekniske og miljømæssige faktorer. I dette tilfælde virker alle disse faktorer, men den økonomiske er dominerende. Med et veludført projekt til implementering af brugeren på virksomheden kan du regne med at reducere omkostningerne til varmeforsyning, for eksempel op til 25-30%. En specifik besparelsesindikator bestemmes af betingelserne for produktion og brug af sekundære energiressourcer, men der vil under alle omstændigheder være en fordel. Især hvis lokale og egne forarbejdningsmaterialer bruges på målfabrikken.
En anden fordel kommer fra affaldets høje energipotentiale. Gasser, tekniske væsker og faststofproduktionsråmaterialer udvælges i første omgang efter principperne om at maksimere udvindingen af store mængder varme. I modsætning til driften af de vigtigste traditionelle energibærere er sekundære ressourcer på brugstidspunktet desuden allerede i den optimale tilstand af aggregering og temperatur til behandling.
Ulemper ved at bruge VER
Bred udbredelse af dette energiforsyningsbegreb hindres af flere faktorer, hvoraf den vigtigste er kompleksiteten af den teknologiske enhed i sådanne systemer. Selvom vi ikke tager højde for omkostningerne ved udstyr i form af brugere, vil den tekniske organisering af processen uundgåeligt kræve en omorganisering af driftsstedet, da systemet vil fungere sammen med forskellige ingeniørenheder.
En anden ulempe ved at bruge sekundære ressourcer kan ses som lavt energiudbytte. Igen, under hensyntagen til den frie natur af dette råmateriale, vil den økonomiske gennemførlighed være positiv, men en beskeden procentdel af varmeoverførsel, i særdeleshed, vil i princippet ikke tillade at stole på arrangementet af produktionsstationer til den omfattende vedligeholdelse af industrier og andre forbrugsanlæg. Som regel er dette kunhjælpestrømkilde.
Konklusion
Ressourcer til behandling med henblik på sekundær energigenvinding er fundament alt forskellige fra både traditionelle og naturlige energikilder. De skyldes dels selve oprindelsen af dette råmateriale, men i højere grad - de specifikke teknologier til deres anvendelse. Samtidig kan forbruget af primære og sekundære ressourcer ske inden for samme produktionsproces. For eksempel hvis der fremstilles armaturer på anlægget, og forbrændingsprodukter fra højovne sendes til spildvarmevekslere, der betjener andre teknologiske operationer. Der implementeres en komplet produktionscyklus, som er mere effektiv, ressourcebesparende og miljøvenlig, da affald genanvendes.
