Az energiamegtakarítással kapcsolatos kérdések egyre akutabbak, ahogy a modern fogyasztók energiapotenciálja nő. Mind a hazai szférában, mind az iparban az alkalmazott műszaki eszközök, egységek és kommunikációs hálózatok egyre nagyobb energiaforrást igényelnek. Ez arra kényszerít bennünket, hogy új, alternatív hő-, villamosenergia- és más energiatermelési formákat keressünk. A természetes energiahordozók aktív fejlesztése ellenére ez a szegmens még mindig nem teszi lehetővé, hogy a hagyományos termelőállomások teljes cseréjével számoljunk. Ugyanakkor jelentős érdeklődés mutatkozik a másodlagos energiaforrások (SER) iránt, amelyek jórészt ingyenesek, de kevesebb beruházást igényelnek a szolgáltatási infrastruktúra kialakításában. A másodlagos energiatermék jellemzői azonban ezzel nem érnek véget.
A VER
meghatározása
Két alapvetően különböző módja van az energiatermelésnek – természetes és ipari(mesterséges). Az első esetben a természeti jelenségek és folyamatok energiáját használják fel - például vízáramlás, napsugárzás, szél stb., az energiafelhalmozás instabilitása. Az ipari energiatermelés ebben az értelemben jobban szabályozható, de a reakciók biztosításához nyersanyagra van szükség, amelyek során hő, villamos energia, gáz, stb.. Az a tény, hogy a fő erőforrásokat nem használják fel teljesen, és maradványaikat később ártalmatlanítják vagy újrahasznosítják. A másodlagos energiatermelő állomások ugyanazon az alapon működnek.
A VER használatának alapelveit mérlegelve nem lesz felesleges az energiapotenciál fogalmára hivatkozni. Ez az az energiamennyiség, amely elméletileg a primer körfolyamatban fel nem használt hulladékok, termelési melléktermékek és köztes nyersanyagok feldolgozása során keletkezhet. Ebben az esetben a potenciál kifejezése energia formájában eltérő lehet. A különféle hulladékok készletei fizikai vagy kémiailag kötött hő, túlnyomás, mozgási energia vagy folyadéknyomás formájában jelennek meg.
Tehát az erőművek üzemeltetéséhez szükséges másodlagos erőforrások meghatározása a következő: ez az az energiapotenciál, amely az alulhasznált hulladékok vagy a fő termelés termékei feldolgozásának technológiai folyamata eredményeként képződhet. Ugyanakkor mind a hulladék, mind a további feldolgozás módja eltérő lehet.
VER jellemzői
Érdemes megjegyezni, hogy hosszú ideig nem vették figyelembe az energiatermelés e koncepcióját a nagyfogyasztók, mivel hiányoztak a hatékonyság és az energiapotenciálok pontos számítási módszerei. Napjainkban az erőforrások újrahasznosítása a mutatók széles körének átfogó elemzésén alapul, ami lehetővé teszi, hogy ugyanazon ipari hulladékból a lehető legtöbb hasznot vonják ki. Az ilyen típusú erőforrások leggyakoribb tervezési jellemzői a következők:
- Kimeneti energia együttható - a termelési potenciál és az elsődleges erőforrásokkal a generátorba belépő hőtérfogat aránya.
- Energiafogyasztási együttható - a másodlagos termelésből elfogyasztott hőmennyiség és a generátorkészletben kapott energia aránya. Ez a mutató a vállalkozás adott energiarendszerének felhasználásának hatékonyságát tükrözi. Ezen túlmenően az optimális fogyasztási mennyiségek értékelésének különböző módjai vannak – a hangsúlyt a gazdaságilag megvalósítható értékekre, a tényleges és tervezett fogyasztási mutatókra helyezzük.
- Az üzemanyag-megtakarítási lehetőségek az elsődleges erőforrások azon mennyisége, amelyet az ipari hulladék felhasználása nem használ fel. Sőt, a megtakarítás fordított séma szerint is számítható, amikor a primer és a másodlagos erőforrások helyettesítik egymást, a hő- vagy villamosenergia-termelés aktuális feltételeitől függően.
- Felhasználási együttható - a megtermelt hőmennyiség és a feldolgozó kazánba szállított erőforrás energiapotenciál aránya.
- Energiatermelési tényező – az az energiamennyiség, amelyet közvetlenül az újrahasznosított anyagok felhasználásával állítanak elő egy újrahasznosító egységben. Meg kell jegyezni, hogy a termelési együttható a kimenő energiától a működő berendezés hőveszteségének mértékében tér el.
- A szolgáltatási tényező egy olyan érték, amely meghatározza a tervezett energiateljesítmény és az arány révén előállított tényleges teljesítmény közötti különbséget.
Az optimális VER modell kiválasztása
A másodlagos erőforrásokon keresztül történő energiaellátásra irányuló projekt kidolgozásakor minden esetben egy-egy gazdasági feladat kerül előtérbe, melynek lényege a leghatékonyabb alapanyagok felhasználása. Ehhez a másodlagos erőforrások összes rendelkezésre álló forrásának előzetes hitelesítését végzik el, feltüntetve azok tartalékait, szennyezését, hőmérsékletét és átvételi módját. Meghatározza a VER hasznosítás technológiai folyamatainak biztosítására vonatkozó követelményeket is. A vállalkozás működési feltételeitől és az alapanyagok feldolgozásának módjától függően ezek lehetnek fűtési, szellőző-, gáz- és vízellátó rendszerek.
A projekt létrehozásának utolsó szakaszában a következő eljárások is végrehajtásra kerülnek:
- A legköltséghatékonyabb ártalmatlanítási módszert egy vagy több másodlagos nyersanyagforrás esetén választjuk ki.
- Az egyes erőforrás-feldolgozási események gazdasági hatása meghatározásra kerül.
- Az újrahasznosító üzem működési sémája a vállalkozás igényeinek megfelelően alakul. Ezenkívül a fő technológiai folyamat kiegészíthető olyan segédműveletekkel, mint a kapcsolt energiatermelő erőművek – például, ha többféle tüzelőanyag átalakítása szükséges.
Másodlagos erőforrások forrásai
Általános értelemben a SER források alatt technológiai folyamatok és feldolgozott nyersanyagok összességét értjük a primerenergia-termelők működése keretében. Ezenkívül a különböző termelési területek anyagforrásként szolgálhatnak a későbbi hő- vagy villamosenergia-termeléshez és -átalakításhoz. Mi a másodlagos energiaforrás? Az anyagfajtákat a nyersanyagok elsődleges előállításának köre határozza meg. Például a kohászati vállalkozások hulladékot, színes- és vasfémhulladékot, gumikeverékeket és fel nem használt ötvöző adalékokat szállítanak.
Ha hőszolgáltató fogyasztókról beszélünk, akkor előtérbe kerülnek a bútor- és papírgyárak, valamint az építőipari fafeldolgozó vállalkozások, amelyek tüzelőanyaggal éghető anyagokat biztosítanak. Az ilyen típusú másodlagos energiaforrásokra a következő példák adhatók:
- Tőzegbrikett.
- Faforgács és fakéreg.
- A magas hőmérsékletű szárítókazánokból származó hamu.
- Lignin.
- Papirhulladék.
- Tömörfa hulladék.
- Nem igényelt karton- és papírtermékek.
Mérték szerintA termelés technológiai folyamatainak összetettebbé válásával a hulladékok emissziós szerkezete is változik. A másodlagos feldolgozási ciklusokban a hagyományos nyersanyagok mellett egyre gyakrabban használják fel a kiváló minőségű és összetett, többkomponensű hulladékokat. Ide tartoznak a következő anyagok:
- Hőre lágyuló polimer elemek.
- Szintetikus ötvözet agglomerátumok.
- Ipari gumitermékek és regenerálok.
- Halit hulladék.
- Nagyolvasztó salak.
- foszfogipsz.
Ugyanakkor a környezeti veszélyek szintje is növekszik. Ha a természetes energiaforrások egyik legfontosabb előnye a termelési folyamatok ökológiai tisztasága, akkor a VER magas hatásfokát nagymértékben a szennyezett és kémiailag agresszív, elsődleges feldolgozásra nem alkalmas anyagok biztosítják. Ide tartoznak a kőolajtermékek, üledékek és iszap, kopott gumiabroncsok, higanytartalmú hulladékok stb.
Használati utasítás szerinti besorolás
A másodlagos erőforrások egyik kulcsfontosságú osztályozása, amely meghatározza az energiaértékű nyersanyagok körét. Általános szabály, hogy a VER következő felhasználási területeit különböztetjük meg:
- Tüzelőanyag-égetés egységekben hőkezelésre kész alapanyag felhasználásával. Egy egyszerű hőtermelési séma a feldolgozás és átalakítás közbenső szakaszai nélkül valósul meg.
- Hőhasználat. Termelés hővisszanyerő egységekben. A korábbi erőforrás-felhasználási módtól eltérően az energiatermelés kapcsolt energiatermelési elve megvalósítható, de üzemelés nélkül is.átalakulások. Például egy termelőállomás különböző vonalain a másodlagos energiaforrások felhasználása lehetővé teszi hő, meleg víz vagy gőz előállítását.
- Termikus és kombinált felhasználás. A hőtermelés mellett elektromos árammá alakítják át. Például a turbinaegységek kapcsolt energiatermeléssel vagy kondenzációs formában termelnek villamos energiát.
- Villany. A villamos energiát hasznosító gázturbinás egység segítségével állítják elő.
Médiatípus szerinti osztályozás
A hordozó alatt az energiaforrás formáját, valamint agrotechnikai állapotát értjük, amely mellett a hasznosító üzemet kiválasztják. Ennek alapján a következő újrahasznosított erőforrásokat különböztetjük meg:
- Folyékony, szilárd és gáznemű hulladékok.
- Párok – működtek és passzoltak.
- Kipufogógázok.
- Közbenső és késztermékek.
- Technikai hűtővíz.
- Megnövelt nyomású gázok.
Osztályozás a RES fő típusai szerint
A legelterjedtebbek az éghető és termikus másodlagos erőforrások, amelyeket a hasznosító alállomásokon dolgoznak fel. Például az éghető SER-ek jellemzően ipari hulladékok, amelyeket kész üzemanyagként használnak más ipari célokra. Ebben az esetben a másodlagos energiaforrások következő besorolása alkalmazandó:
- Kohászati kohógázok.
- Fahulladék forgács, fűrészpor és forgács formájában.
- Az olajfinomításban és a vegyiparban használt folyékony vagy szilárd hulladék.
A Thermal VER fizikai hőt biztosít átalakítás nélkül. Ebben a minőségben felhasználhatók a hulladékgázok, a termelés melléktermékei, salak és hamu, az üzemi egységek és berendezések közvetlen hője, gőz és forró víz. Fontos hangsúlyozni, hogy a hőforrások közvetlenül hőforrásként és nyersanyagként is felhasználhatók, amelyek feldolgozása hozzájárul a villamosenergia-termeléshez.
Ritkábban használnak olyan erőforrásokat, amelyek potenciális energiája túlnyomásos forrásokból származik. Ezek kibocsátott típusú másodlagos energiaforrások, amelyek lehetnek gőz- és gázkeverékek, amelyek a működő berendezéseket a légkörbe hagyják. Az ilyen erőforrásokat az energiakoncentráció szintje és a hőmérsékleti mutatók szerint osztják fel. Most az említett VER-típusok mindegyikét külön-külön megvizsgálhatja.
Éghető másodlagos erőforrások
A VER világszintű felhasználásának arányában az éghető tüzelőanyag körülbelül 70-80%-ot tesz ki. Az ilyen hulladékok fő típusa a fa és a feldolgozásból származó termékek. Az erőforrás-felhasználás célberendezései általában a technológiai égetési folyamatokat hőelvonással biztosító kazán-kemence egységek. Oroszországban is vannak speciális üzemek éghető típusú másodlagos erőforrások feldolgozására - például a lignint hidrolizáló üzemekben dolgozzák fel, de a karbantartás bonyolultsága miatttermékek, az ilyen technológiai megközelítések ritkák.
A másodlagos éghető hulladékhoz és az autógumikhoz kapcsolódik, amelyeket háromféleképpen hasznosítanak újra energiafelszabadítással:
- A zúzógépek kaszkádjának csatlakoztatásával az előzúzáshoz.
- Zárt térfogatú folyamatos kompressziós rendszerek használata speciális extruderekben.
- Cryogén őrlési technológiával, folyékony nitrogénnel.
Az éghető termékek égetésének kombinált módszerei is népszerűek. Az alapanyagok bizonyos jellemzők (frakció, szennyezettségi fok, kémiai és szerkezeti összetétel) szerinti válogatás után az azonos típusú erőforrások újrahasznosítását végzik. Tehát a fahulladékkal együtt szén és kaucsuk is égethető, ha az adott technológiai adottságnak megfelel. Egyes újrahasznosító állomásokon az éghető hulladékot is előkészítik további termelésre. Különösen az olyan építőanyagokat, mint a tömlők, masztixek, különféle keverékek töltőanyagai, valamint festékek és lakkok készülnek aktív szénből, rádiótechnikai elemekből és kompozit anyagokból energiafeldolgozás után.
Másodlagos hőenergia-források
Az ilyen típusú VER energiapotenciálja azt is lehetővé teszi, hogy széles körben használják fel különféle iparágakban és iparágakban. A termelékenység szempontjából legértékesebb hőforrások a kémiai reakciók, pirolízis és bázikus égés következtében felszabaduló füstgázok.üzemanyag termékek. Kondenzátumhőt is felhasználnak, bár az energiakinyerési folyamatok technológiai összetettsége miatt ezt a forrást csak multifunkcionális, kapcsolt energiatermelő erőművel rendelkező nagyvállalatok használják. Elméletileg hő termelhető a szellőztető kibocsátásokból és egyéb mérnöki hálózatokból meleg levegővel és vízáramlással, de részesedése a másodlagos energiafeldolgozás teljes mennyiségéből mindössze 2-3%.
A másodlagos energiaforrások hőforrásainak felhasználására is korlátozások vonatkoznak, amelyek a befújt levegő fűtési rendszereire vonatkoznak. Különösen a következő légi médiák technológiai használata nem megengedett:
- A gyúlékony vagy robbanásveszélyes anyagokat tartalmazó helyiségekből eltávolított áramlás. Még ha a szívóhely közvetve is csatlakozik éghető gázokhoz vagy gőzökhöz a szellőzőcsatornákon keresztül, ez a levegő nem használható fel hővisszanyerő egységekben.
- Patakok, amelyek káros anyagok hordozóivá válhatnak. Ez általában akkor történik, amikor a keringő levegő felszívja a hőcserélőkből a veszélyes nyersanyagok feldolgozásából származó kondenzáló vagy ülepedő részecskéket.
- Olyan folyamok, amelyek betegséget okozó vírusokat, baktériumokat és gombákat tartalmazhatnak. A levegőkörnyezet biológiai szennyezettségét az adott termelés sajátosságai vagy egy mérnöki rendszer működési feltételei is meghatározzák.
A másodlagos erőforrások hőtermelési célú felhasználásának jellemzője a szezonális üzemmódújrahasznosító létesítmények működtetése. Ennek oka az a tény, hogy a feldolgozó kazánházak jelentős része a fűtési időszakokban aktiválódik közvetlen hőenergia felvétellel. Ez különösen igaz a közművekre, de az ipari termelés körülményei között a technológiai műveletek hőtámogatása a helyi ütemterv szerint történik.
Másodlagos erőforrások túlnyomás alatt
Elsősorban az elsődleges feldolgozás technológiai folyamatai során beérkező termelési hulladék. Ezek lehetnek gázok, folyadékok és még szilárd anyagok is. Fő jellemzőjük, hogy túlnyomás alatt állnak, amikor elhagyják a működő berendezést vagy a mérnöki rendszert. Éppen a nyomásszabályozás követelményei nehezítik az ilyen típusú másodlagos erőforrások, illetve származékaik felhasználását. Az újrahasznosítási ciklusnak tartalmaznia kell legalább egy nyomáscsökkentési műveletet a kibocsátás előtt. Ehhez speciális sebességváltós szabályozókat használnak, amelyek automatikusan normalizálják a karosszériák állapotát az optimális teljesítményre.
VER karbantartó berendezés
A hasznosító üzemek energiát nyernek ki másodlagos erőforrásokból, amelyek különféle feldolgozási és termelési folyamatokat biztosíthatnak. Vannak speciális és univerzális egységek is. Mivel a másodlagos erőforrások olyan közegeket tartalmaznak, mint a gőz gázzal és vízzel, az univerzális kazánok és kazántelepek kapcsolt energiatermelésnek tekinthetők.felszerelés. Az ilyen rendszerek célterméke általában a nagy mennyiségben termelt villamos energia.
Ha speciális, szűk fókuszú installációkról beszélünk, akkor ezek a következők:
- Vízvisszanyerő kazánok.
- Economizers.
- Hőszivattyúk.
- Hőcserélők.
- Abszorpciós hűtőrendszerek.
- Vízmelegítők.
- Evaporatív hűtőegységek.
- Turbinagenerátorok stb.
Természetesen az ilyen egységek teljes körű működéséhez a segédeszközök széles skálájára van szükség, amelyek miatt a rendszer üzemanyagforrásokhoz csatlakozik. Tehát a másodlagos energiaforrások egyetlen gázvezetékes komplexumban történő kiszolgálásához szükség lehet egy külön kompresszorállomással rendelkező hővisszanyerő egységre. Magának az erőforrásnak a jellemzőitől függően hűtési, szűrési, fűtési, nyomásszabályozási stb. rendszerek is használhatók.
RES felhasználása fűtésre
Sok vállalkozásnál közvetlenül a termelés technológiai folyamataiba fektetik be a helyi hulladékból termelt energiát felhasználó helyiségfűtést és berendezések fűtését. Például a hőkazánok és kemencék másodlagos energiaforrásokat bocsátanak ki működés közben gáz formájában. A hulladékelvezető rendszer vízmelegítők segítségével működik, amelyek először körülbelül 250 °C-ra állítják be a gázkeverékek hőmérsékletét, majd az energiát a hőcserélő körökön osztják el. Ezt követően a maradék folyamatgőzöket ezen keresztül eltávolítjákkémény. A felmelegített víz többféleképpen használható fel. Általában magában a gyártási folyamatban használják műszaki folyadékként vagy melegvíz-ellátás forrásaként.
Az ilyen fűtési technológiák alkalmazásának hatékonysága alacsony, és mindössze 10-12%, de a nyersanyagköltségek hiányában ez a megközelítés igazolja magát. A másik dolog az, hogy a másodlagos energiaforrások felhasználása önmagában megköveteli a hőtermelés feltételeinek kezdeti megszervezését és az égéstermékek hőcserélő hálózatokon keresztül történő későbbi elosztását. Szükséges lehet a gyártósorok további felszerelése a nem kívánt szuszpenziók eltávolítására és az alapvető tisztítórendszerekre.
Kültéri területek fűtése VER
A kültéri munkaterületek technológiai berendezésekkel történő kialakítása különböző becslések szerint a termelési folyamatok megszervezésének becsült költségeinek 10-20%-át takarítja meg. Természetesen szó sincs a műhelyekből való teljes kilépésről, de az épületszerkezetek mennyiségének minimalizálása az ilyen helyszínek létrehozásakor jelentősen csökkenti a projektek költségeit. Ugyanakkor a berendezések működése megnehezíti a hó és jég jelenléte miatt a területeken. Ennek megfelelően nyílt területen hőellátó rendszert kell megszervezni. A konkrét létesítmény és a másodlagos energiaforrás típusának megválasztása a vállalkozás irányától és technológiai hulladékától is függ. Általános szabály, hogy behőhordozóként vizet használnak, amely a gyűrűben kering, és a fűtőforráshoz fordított visszatéréssel. A folyadék optimális paramétereinek fenntartása érdekében fagyállót is használnak, az áramlás szabályozását pedig automatizált pufferes tágulási tartályokkal.
A hőátadás az erőforrás mennyiségétől, a csővezeték kialakításától és a külső mikroklimatikus viszonyoktól függ. A rendszer téli üzemelése során a biztonság megőrzése érdekében célszerű speciális bevonatokat beton alapon elhelyezni. Ezenkívül a technológusok a hővezető képesség növelése érdekében azt tanácsolják, hogy a szerkezetet nehézbeton, baz altforgács és gránitzárvány alapú megoldásokkal fedjék le. Ha súlyos fagyokkal rendelkező hideg régiókról beszélünk, akkor jobb, ha vízalapú másodlagos energiaforrást választunk, hóolvasztó berendezések hozzáadásával a működő infrastruktúrához. A hótömegek és a jegesedés olvadásához becsült hőmennyiség körülbelül 630 kJ/kg kell, hogy legyen. Ha a rendszer kialakítása nem teszi lehetővé a hó felhalmozódását a munkaterületen, akkor a csapadékkori olvadási energiafogyasztás 1250 kJ/kg-ra nő.
A VER használatának előnyei
Az alternatív energiaforrások felhasználását általában gazdasági, műszaki és környezeti tényezők vezérlik. Ebben az esetben mindezek a tényezők működnek, de a gazdasági a domináns. Egy jól kivitelezett projekttel a hasznosító vállalkozásnál történő megvalósításához például a hőszolgáltatás költségeinek akár 25-30%-os csökkentésével is számolhat. Konkrét megtakarítási mutatót a másodlagos energiaforrások előállításának és felhasználásának feltételei határoznak meg, de előnye mindenképpen lesz. Különösen akkor, ha a megcélzott üzemben helyi és saját feldolgozó anyagokat használnak.
Egy másik előny a hulladék magas energiapotenciáljából származik. A gázokat, a műszaki folyadékokat és a szilárd halmazállapotú gyártási nyersanyagokat kezdetben a nagy hőmennyiség kinyerésének maximalizálásának elvei szerint választják ki. Sőt, a fő hagyományos energiahordozók működésétől eltérően a másodlagos erőforrások a felhasználás időpontjában már a feldolgozáshoz optimális aggregációs állapotban és hőmérsékleten vannak.
A VER használatának hátrányai
Az energiaellátás ezen koncepciójának széleskörű elterjedését több tényező is gátolja, amelyek közül a legfontosabb az ilyen rendszerek technológiai eszközeinek összetettsége. Ha nem is vesszük figyelembe a hasznosítók formájában jelentkező berendezések költségét, a folyamat technikai megszervezése elkerülhetetlenül megköveteli az üzemi hely átszervezését, mivel a rendszer különböző mérnöki egységekkel együtt fog működni.
A másodlagos erőforrások felhasználásának másik hátránya az alacsony energiahozam. Ennek az alapanyagnak a szabad jellegét is figyelembe véve a gazdasági megvalósíthatóság ismét pozitív lesz, azonban különösen a hőátadás szerény százaléka nem teszi lehetővé, hogy elvileg a termelőállomások elrendezésére hagyatkozzunk a teljes körűen. iparágak és egyéb fogyasztási létesítmények karbantartása. Általános szabály, hogy ez csaksegéd áramforrás.
Következtetés
A másodlagos energiahasznosítás céljára szolgáló feldolgozásra szánt források alapvetően különböznek mind a hagyományos, mind a természetes energiaellátási forrásoktól. Ezek részben ennek a nyersanyagnak az eredetéből, de nagyobb mértékben az alkalmazásukra vonatkozó technológiák sajátosságaiból fakadnak. Ugyanakkor az elsődleges és másodlagos erőforrások felhasználása ugyanazon termelési folyamaton belül történhet. Például, ha az üzemben szerelvényeket gyártanak, és a nagyolvasztók égéstermékeit más technológiai műveleteket szolgáló hulladékhőcserélőkbe küldik. Teljes termelési ciklus valósul meg, amely hatékonyabb, erőforrás-takarékosabb és környezetbarátabb, mivel a hulladékot újrahasznosítják.
