Автор публикации: Е. Болюх, студент 1 курса
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВТОРИЧНЫХ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ
Болюх Е.В. – студент I курса ССЗ
Шишкина Л.Н. – руководитель,
мастер производственного обучения
ОСП «Алчевский строительный колледж»
ГОУ ВО ЛНР «Дон ГТИ», г. Алчевск,
е-mail: shishkina_lyudmila@mail.ru
Введение
Энергия является основой для жизнедеятельности человечества: обеспечивает тепло для обогрева, производство и приготовление пищи, создание товаров. Поскольку человечество развивается, растет спрос людей на услуги, то, следовательно, будет продолжаться рост потребности в энергии. Популярные в ХХ веке источники энергии (нефть, газ, уголь) потребляются эффективно, а возобновляются очень медленно и, следовательно, закончатся в обозримом будущем. Возрастающая потребность развивающихся стран в энергии из-за роста производственных мощностей и увеличения населения приведет к тому, что через 30–40 лет дополнительно потребуется 5000 ГВт установленной мощности, что примерно в 2 раза больше современного уровня. Этот фактор стимулирует переход в ХХI веке к крупномасштабному использованию возобновляемых источников энергии, а также интенсивное применение новых современных технологий эффективного использования энергоресурсов. Но даже при самых эффективных технологиях в результате энергетического обслуживания тех или других процессов отработавшие энергоносители неизбежно превращаются в тепловые отходы. Энергетические отходы, которые могут быть использованы для энергетических целей, называются вторичными энергоресурсами. Вторичные энергоресурсы в ряде отраслей промышленности достигают 30–60% и более от соответствующего суммарного расхода топлива. Рациональное использование вторичных энергоресурсов уменьшает размеры энергопотребления и, следовательно, приводит к снижению стоимости основной технологической продукции.
Основная часть
Комплексное использование природных ресурсов – это удовлетворение потребностей общества в определенных видах природных ресурсов, основанное на экономически и экологически оправданном использовании всех их полезных свойств, а также на максимально полной переработке и всестороннем вовлечении природных ресурсов в хозяйственный оборот с ростом перспектив развития различных отраслей промышленности, природоохранных норм и требований, интересов настоящего и будущих поколений людей.
Сущность комплексного использования заключается в последовательной переработке сырья сложного состава в различные ценные продукты. Пути решения максимально полного использования природного сырья, энергии с минимальным воздействием на окружающую среду следующие:
- создание бессточных технологических систем на базе существующих, внедряемых в настоящее время, и перспективных способов очистки водных систем от растворенных и взвешенных загрязняющих примесей;
- разработка и внедрение систем утилизации отходов основного производства;
- создание новых технологических процессов получения традиционных видов продукции с сокращением стадий, на которых образуется основное количество отходов;
- создание территориально-производственных комплексов с замкнутой внутри них структурой материальных потоков сырья, продукции и отходов.
В случае комплексного использования сырья основным технологическим операциям сопутствуют:
- извлечение полезных, но ненужных основному производству веществ;
-переработка этих веществ в целевые продукты или полуфабрикаты, поставляемые собственному основному производству или другим предприятиям.
Вторичные энергоресурсы – энергетический потенциал отходов продукции, побочных и промежуточных отходов, образующихся в технологических установках (системах), который не используется в самой установке, но может быть частично или полностью использован для энергоснабжения других установок.
Технологический агрегат или установка, являющиеся источником отходов энергии, которую можно использовать как полезную, называется агрегатом (установкой) – источником вторичных энергоресурсов.
Вторичные энергоресурсы можно использовать непосредственно (без изменения вида энергоносителя) либо за счет выработки более выскопотенциального или другого типа теплоносителя в специальных энергопроизводящих (утилизационных) установках.
Утилизационная установка – устройство для выработки энергоносителей (водяного пара, горячей или охлажденной воды, электроэнергии, механической работы) за счет снижения энергетического потенциала носителя вторичных энергоресурсов .
Вторичные ресурсы условно делятся на такие виды:
Горючие – отходы, в которых содержится химически связанная энергия отходов, которые образуются во время технологических процессов, но не используются в них самих.
Тепловые – энтальпия отходящих газов агрегатов, теплота рабочих тел, используемых в системе охлаждения, энтальпия пара и горячей воды, которые отработаны в технологических установках.
Вторичные энергоресурсы с избыточным давлением – энергия газов, которая образовывается вследствие функционирования технологических агрегатов. Уровень давления этих газов нужно понижать перед дальнейшим использованием или выбросом в атмосферу.
Пиролиз – это процесс, при котором органическое сырье подвергают нагреву без кислорода или при недостаточном его доступе для получения производных топлив (твердых, жидких и газообразных). Изначальным сырьем могут служить древесина, уголь, сланец, отходы сельскохозяйственной деятельности, бытовой мусор. Продуктами пиролиза являются газы, жидкий конденсат в виде смол и масел, твердые остатки в виде угля и золы.
Газификация – это пиролиз, проведенный с целью максимального получения производного газообразного топлива. Устройства для частичного сжигания биомассы, проектируемые на получение максимального выхода горючих газов, называются газогенераторами. Парогазовые продукты термического разложения топлива проходят через очистку от пыли в пылевой камере и отводятся в конденсационное устройство, где пары углеводородов конденсируются, образуя смолу. Неконденсирующийся полукоксовый газ пригоден в качестве газотурбинного либо котельного топлива. Коксовый остаток отводится из реактора пиролиза в аэрофонтанную топку, где его органические составляющие дожигаются в потоке воздуха. Выделившееся при этом тепло используется для нагрева золы-теплоносителя и для производства пара в котле-утилизаторе. Пар расходуется на собственные технологические и другие нужды. Важным этапом переработки топлива является утилизация тепла отбираемой из топки золы, что позволяет повысить КПД процесса на 8–10%.
Преобразование солнечной энергии в тепловую обеспечивается системами солнечного отопления. Их характерным отличием от других систем отопления является применение специального элемента – гелиоприемника, предназначенного для улавливания солнечной радиации и преобразования ее в тепловую энергию. По способу использования солнечного излучения системы отопления подразделяют на пассивные и активные.
Пассивными называются системы солнечного отопления, в которых элементом, воспринимающим солнечное излучение, является само здание или его отдельные ограждения (здание коллектор, стена-коллектор, кровля-коллектор и т. п. (рис.1.).
Рисунок1- Пассивная низкотемпературная система
солнечного отопления «стена-коллектор»:
1 – лучепрозрачный экран; 2 – черная лучевоспринимающая
стена (аккумулятор); 3 – воздушная заслонка
Активными называются системы солнечного отопления, в которых гелиоприемник (гелиоколлектор) является самостоятельным отдельным устройством, заполненным теплоносителем.
Гелиоколлекторы делятся на плоские и фокусирующие. Наиболее распространенными являются плоские приемники, позволяющие собирать как прямое, так и рассеянное излучение. Плоские гелиоколлекторы делятся на простые, содержащие весь объем жидкости, которую необходимо нагреть, и проточные, нагревающие за определенное время только небольшое количество жидкости, которая затем, как правило, накапливается в отдельном резервуаре.
Проточный гелиоколлектор представляет собой систему, в которой вода протекает по параллельным трубкам, закрепленным на поглощающей панели (рис.2).
Рисунок 2- Плоский солнечный коллектор:
1 – остекление; 3 – тепловоспринимающая
поверхность; 4 – теплоизоляция
Основными элементами плоского проточного солнечного коллектора являются: корпус, где расположена поглощающая панель 1 с каналами для теплоносителя; прозрачная теплоизоляция 2, снижающая потери в окружающую среду через верхнюю поверхность коллектора; непрозрачная тепловая изоляция 3, снижающая потери в окружающую среду через днище коллектора и его боковые грани.
Направления рационального использования энергоресурсов:
- Совершенствование технологических процессов, выбора рациональных видов сырья и методов его подготовки, комплексного использования сырья, применения энергосберегающего оборудования, установки приборов учета и контроля.
- Использование более активных катализаторов, обладающих высокой селективностью и устойчивостью.
- Использование тепловых насосов − принципиально новых энергетических устройств для обогрева помещений.
Вывод:
Полное и рациональное использование вторичных ресурсов – серьезная проблема. Ее квалифицированное решение требует комплексного подхода и тщательного анализа. Эффективное вовлечение вторичных ресурсов в хозяйственный оборот возможно только при комплексном учете всех функций управления, которые в определенной мере ограниченно увязаны.
Важно на каждом предприятии разработать систему нормативов вторичных ресурсов, их образования, сбора и использования. Нормативы получения вторичных ресурсов должны обоснованно определять их объем в расчете на единицу производимой готовой продукции или на единицу потребляемого исходного сырья. В нормативах должны быть учтены все операции технологической цепочки изготовления продукции. Вторичные ресурсы расшифровываются в нормативах по каждой производственной операции, стадии обработки (или переработки) сырья и материалов в готовую продукцию. Организация учета вторичных ресурсов должна строиться на следующих принципах: обязательность оприходования, надлежащее хранение, точный учет движения, строгий контроль.
Инновационные разработки в сфере энергетики сейчас создаются только на основе максимально экономного потребления ресурсов, поскольку ископаемые, использующиеся для получения энергии, заканчиваются, следовательно, растут затраты на их добывание и их рыночная стоимость.
Именно по этой причине использование вторичных энергоресурсов рассматривается как один из наиболее действенных методов предотвращения энергетического и экономического кризиса глобального масштаба.
Уже в наше время активно используются специальные технологии, которые позволяют частично или полностью использовать ту потенциальную энергию, которая вырабатывается в агрегатах и тратится впустую.
Для установки специального оборудования, которое будет обеспечивать переработку вторичных энергоресурсов, не нужно тратить много денег, модернизация производства окупается очень быстро и позволяет значительно снизить затраты на энергопотребление от централизованных сетей.
Перспективы использования вторичных ресурсов в самых различных сферах деятельности человека очень хорошие. Сейчас научные разработки, которые проводятся в данном секторе, довольно активно финансируются как частными инвесторами, так и государствами, поскольку они в интересах всех энергетически зависимых стран.
Использование вторичных энергоресурсов дает экономические выгоды и положительно сказывается на экологии планеты, потому уже в ближайшие годы будет внедряться во все производства.
Наиболее научно и технически разработанными способами энергетического использования древесного топлива является его прямое сжигание в топках и пиролиз. Особо привлекателен второй метод, так как он является экологически чистым и более полно использует энергетический потенциал твердых топлив.
Литература:
1. Данилов, О. В. Использование вторичных энергетических ресурсов – Екатеринбург: УГТУУПИ, 2008. – 154 с.
2. Вторичные теплоэнергоресурсы и охрана окружающей среды под ред. В.В. Харитонова. – Минск: Выш. шк., 1988. – 172 с.
3. К. Ф. Роддатис. – М.: Энергия, 1977. – 430 с.
4. Проблемы экономии топливно-энергетических ресурсов на промпредприятиях и ТЭС: межвуз. сб. науч. тр. – СПб.: ГТУ, 2004. – 258 с.
