Els problemes d'estalvi d'energia s'agreugen a mesura que augmenta el potencial energètic dels consumidors moderns. Tant en l'àmbit domèstic com en la indústria, els mitjans tècnics, unitats i xarxes de comunicació utilitzades requereixen quantitats creixents de recursos energètics. Això ens obliga a buscar noves fonts alternatives de calor, electricitat i altres formes de generació d'energia. Tot i el desenvolupament actiu dels portadors d'energia naturals, aquest segment encara no ens permet comptar amb la substitució completa de les centrals generadores tradicionals. Al mateix temps, hi ha un interès considerable pels recursos energètics secundaris (SER), que són en gran part gratuïts, però requereixen menys inversió en la creació d'una infraestructura de serveis. Tanmateix, les característiques del producte d'energia secundària no acaben aquí.
Definició de VER
Hi ha dues maneres fonamentalment diferents de generar energia: la natural i la industrial(artificial). En el primer cas, s'utilitza l'energia dels fenòmens i processos naturals -per exemple, el flux d'aigua, radiació solar, vent, etc. La complexitat de l'ús d'aquests recursos es deu a problemes tècnics de caràcter organitzatiu, en particular., la inestabilitat de l'acumulació d'energia. La generació d'energia industrial en aquest sentit és més controlable, però requereix matèries primeres per assegurar reaccions, durant les quals es genera calor, electricitat, gas, etc.. La combinació de recursos energètics primaris i secundaris només es produeix dins del cicle de funcionament de les centrals generadores.. El cas és que els recursos principals no s'aprofiten completament, i les seves restes són posteriorment eliminades o reciclades. Les estacions de generació d'energia secundària funcionen de la mateixa manera.
Quan es consideren els principis d'ús de VER, no serà superflu referir-se al concepte de potencial energètic. Aquesta és la quantitat d'energia que es pot generar teòricament durant el processament de residus, subproductes de producció i matèries primeres intermèdies no consumides en el cicle primari. En aquest cas, l'expressió del potencial en forma d'energia pot ser diferent. Les existències de diversos residus es representen com a calor lligat físicament o químicament, excés de pressió, energia cinètica o pressió del fluid.
Així, la definició de recursos secundaris per al funcionament de les centrals elèctriques és la següent: aquest és el potencial energètic que es pot generar com a conseqüència del procés tecnològic de processament de residus infrautilitzats o productes de la producció principal. Al mateix temps, tant els residus en si com els mètodes de processament posterior poden ser diferents.
Característiques de
VER
Val la pena assenyalar que durant molt de temps aquest concepte de generació d'energia no va ser considerat pels grans consumidors a causa de la manca de mètodes precisos per calcular l'eficiència i els potencials energètics. Actualment, el reciclatge de recursos es basa en una anàlisi exhaustiva d'un ampli ventall d'indicadors, que permet extreure el màxim benefici dels mateixos residus industrials. Les característiques de disseny més habituals d'aquest tipus de recursos inclouen les següents:
- Coeficient d'energia de sortida: la relació entre el potencial de generació i el volum tèrmic que va entrar al generador amb recursos primaris.
- Coeficient de consum d'energia: la relació entre la quantitat de calor consumida de la producció secundària i l'energia rebuda al grup electrògen. Aquest indicador reflecteix l'eficiència d'utilitzar un esquema energètic específic de l'empresa. A més, hi ha diferents maneres d'avaluar els volums de consum òptims, amb èmfasi en valors econòmicament factibles, indicadors de consum real i previst.
- Les oportunitats d'estalvi de combustible són la quantitat de recursos primaris que no es consumeixen per l'ús de residus industrials. A més, l'estalvi també es pot calcular segons l'esquema invers, quan els recursos primaris i secundaris es substitueixen, en funció de les condicions actuals per generar calor o electricitat.
- Coeficient d'aprofitament: la relació entre el volum de calor generat i el potencial energètic del recurs subministrat a la caldera de processament.
- Factor de generació d'energia: la quantitat d'energia que es genera directament mitjançant l'ús de materials reciclats en una unitat de reciclatge. Cal tenir en compte que el coeficient de generació difereix de l'energia de sortida per la quantitat de pèrdua de calor a la instal·lació de treball.
- El factor de servei és un valor que determina la diferència entre la producció d'energia prevista i la producció real generada mitjançant la relació.
Elecció del model VER òptim
En cada cas, a l'hora de desenvolupar un projecte de subministrament energètic a través de recursos secundaris, es posa en primer lloc una tasca econòmica, l'essència de la qual és utilitzar les matèries primeres més eficients. Per a això, es realitza una certificació prèvia de totes les fonts disponibles de recursos secundaris, indicant-ne les reserves, la contaminació, la temperatura i la forma de recepció. També defineix els requisits per garantir els processos tecnològics d'utilització de VER. Depenent de les condicions de funcionament de l'empresa i del mètode de processament de les matèries primeres, poden ser sistemes de calefacció, ventilació, gas i subministrament d'aigua.
A l'etapa final de creació del projecte, també es realitzen els procediments següents:
- El mètode d'eliminació més rendible es selecciona per a una o diverses fonts seleccionades de matèries primeres secundàries.
- Es determina l'efecte econòmic de cada esdeveniment de processament de recursos.
- L'esquema de funcionament de la planta de reciclatge s'està desenvolupant d'acord amb les necessitats de l'empresa. A més, el procés tecnològic principal es pot complementar amb operacions auxiliars com les plantes de cogeneració, per exemple, si es requereix la conversió de diversos tipus de combustible.
Fonts de recursos secundaris
En sentit general, s'entenen fonts SER com un conjunt de processos tecnològics i matèries primeres processades en el marc del funcionament dels generadors d'energia primària. Així mateix, diferents àrees de producció poden actuar com a fonts de material per a la posterior generació i conversió de calor o electricitat. Què són els recursos energètics secundaris? Els tipus específics de materials estan determinats per l'abast de la producció primària de matèries primeres. Per exemple, les empreses metal·lúrgiques proporcionen ferralla, residus de metalls no fèrrics i ferrosos, compostos de cautxú i additius d'aliatge no utilitzats.
Si parlem de consumidors de subministrament de calor, les fàbriques de mobles i paper, així com les empreses de construcció de fusta que proporcionen materials combustibles com a combustible, passaran al primer pla. Es poden donar els següents exemples de recursos energètics secundaris d'aquest tipus:
- Briquetes de torba.
- Estelles de fusta i escorça.
- Cendra de calderes d'assecat a alta temperatura.
- Lignin.
- Paper de rebuig.
- Residus de fusta massissa.
- Productes de cartró i paper no reclamats.
Segons la mesuraA mesura que els processos tecnològics de producció es fan més complexos, l'estructura dels residus amb emissions també està canviant. Juntament amb les matèries primeres tradicionals, els residus multicomponents d' alta qualitat i complexos s'utilitzen cada cop més en cicles de processament secundari. Aquests inclouen els materials següents:
- Elements termoplàstics de polímer.
- Aglomerats d'aliatges sintètics.
- Productes de cautxú industrial i regenera.
- Residus d'Halite.
- Escòria d' alt forn.
- Phosphogypsum.
Al mateix temps, el nivell d'amenaces ambientals també augmenta. Si un dels avantatges més importants de les fonts d'energia naturals és la neteja ecològica dels processos de generació, aleshores l' alta eficiència de VER està assegurada en gran part per substàncies contaminades i químicament agressives que no són susceptibles de processament primari. Aquests inclouen productes derivats del petroli, sediments i fangs, pneumàtics gastats, residus que contenen mercuri, etc.
Classificació per indicacions d'ús
Una de les classificacions clau dels recursos secundaris, que determina l'abast de les matèries primeres energètiques valuoses. Per regla general, es distingeixen les següents àrees d'ús de VER:
- Combustió de combustible en unitats amb matèries primeres preparades per al tractament tèrmic. S'implementa un esquema senzill de generació de calor sense etapes intermèdies de processament i conversió.
- Ús tèrmic. Generació en unitats de recuperació tèrmica. A diferència de la forma anterior d'utilitzar els recursos, el principi de cogeneració de generació d'energia es pot implementar, però també sense operacions.transformacions. Per exemple, en diferents línies d'una central, l'ús de recursos energètics secundaris permet obtenir calor, aigua calenta o vapor.
- Ús tèrmic i combinat. Juntament amb la generació de calor, també hi ha la conversió en electricitat. Per exemple, les turbines generen electricitat en forma de cogeneració o de condensació.
- Electricitat. L'electricitat es genera amb l'ajuda d'una unitat de turbina de gas que utilitza.
Classificació per tipus de suport
Sota el portador s'entén la forma del recurs energètic, així com la seva condició agrotècnica, sota la qual es seleccionarà la planta d'aprofitament. Sobre aquesta base, es distingeixen els següents recursos reciclats:
- Residus líquids, sòlids i gasosos.
- Parells - treballat i passant.
- Gasos d'escapament.
- Productes intermedis i acabats.
- Aigua de refrigeració tècnica.
- Gasos amb pressió augmentada.
Classificació per tipus principals de RES
Els més comuns són els recursos secundaris combustibles i tèrmics per processar-los a les subestacions energètiques. Per exemple, els SER combustibles solen ser residus industrials utilitzats com a combustible acabat per a altres finalitats industrials. En aquest cas, s'aplica la següent classificació dels recursos energètics secundaris:
- Gasos metal·lúrgics d' alt forn.
- Residus de fusta en forma d'estelles, serradures i encenalls.
- Residus líquids o sòlids utilitzats en la refinació del petroli i les indústries químiques.
Tèrmica VER proporciona calor física sense conversió. En aquesta capacitat, es poden utilitzar gasos de procés de residus, subproductes de la producció, escòries i cendres, calor directa de les unitats i aparells operatius, vapor i aigua calenta. És important destacar que els recursos tèrmics es poden utilitzar directament com a font de calor i com a matèries primeres, el processament de les quals contribuirà a la producció d'electricitat.
Els recursos s'utilitzen menys sovint, l'energia potencial dels quals es genera a partir de fonts d'excés de pressió. Es tracta de tipus de recursos energètics secundaris emesos, que poden ser mescles de vapor i gasos que deixen a l'atmosfera les instal·lacions de treball. Aquests recursos es divideixen segons el nivell de concentració d'energia i els indicadors de temperatura. Ara podeu considerar cadascun dels tipus de VER esmentats per separat.
Recursos secundaris combustibles
En la proporció de l'ús mundial de VER, el combustible combustible ocupa al voltant del 70-80%. El principal tipus d'aquests residus és la fusta i els productes del seu processament. L'equip objectiu per a l'aprofitament dels recursos solen ser les unitats de caldera-forn que proporcionen processos de combustió tecnològics amb eliminació de calor. A Rússia, també hi ha plantes especialitzades per processar tipus combustibles de recursos secundaris; per exemple, la lignina es processa a les plantes d'hidròlisi, però a causa de la complexitat del manteniment.productes, aquests enfocaments tecnològics són rars.
Relacionats amb residus combustibles secundaris i pneumàtics de cotxes, que es reciclen amb alliberament d'energia de tres maneres:
- Amb la connexió d'una cascada de trituradores per a la pretrituració.
- Ús de sistemes de compressió contínua de volum tancat en extrusores especials.
- Amb tecnologia de mòlta criogènica que utilitza nitrogen líquid.
Els mètodes combinats per cremar productes combustibles també són populars. Després de classificar les matèries primeres segons determinades característiques (fracció, grau de contaminació, composició química i estructural), es realitza el reciclatge de recursos del mateix tipus. Així, juntament amb els residus de fusta, es pot cremar carbó i cautxú molla, si s'adapta a les característiques tecnològiques donades. En algunes estacions de reciclatge, els residus combustibles també es preparen per a una posterior producció. En particular, els materials de construcció com ara mànegues, mastics, farcits per a diverses mescles i pintures i vernissos es fabriquen amb carbó actiu, elements d'enginyeria de ràdio i materials compostos després del processament energètic.
Recursos d'energia secundària tèrmica
El potencial energètic d'aquest tipus de VER també permet que s'utilitzen àmpliament en diverses indústries i indústries. Els recursos tèrmics més valuosos en termes de productivitat són els gasos residuals alliberats com a resultat de reaccions químiques, piròlisi i combustió deproductes de combustible. També s'utilitza calor de condensació, encara que a causa de la complexitat tecnològica dels processos d'extracció d'energia, aquesta font només s'utilitza en grans empreses multifuncionals amb plantes de cogeneració. Teòricament, la calor es pot generar a partir d'emissions de ventilació i altres xarxes d'enginyeria amb fluxos d'aire i aigua calents, però la seva participació en el volum total de processament d'energia secundària és només del 2-3%.
També hi ha restriccions a l'ús de fonts de calor de recursos energètics secundaris, que s'imposen als sistemes de calefacció d'aire de subministrament. En particular, no es permet l'ús tecnològic dels següents mitjans aeris:
- Fluxos eliminats de les habitacions que contenen substàncies inflamables o explosives. Encara que el lloc d'admissió estigui connectat indirectament a gasos o vapors combustibles a través de conductes de ventilació, aquest aire no es pot utilitzar a les unitats de recuperació de calor.
- Corrents que poden convertir-se en portadors de substàncies nocives. Això sol passar quan l'aire circulant recull partícules de condensació o sedimentació del processament de matèries primeres perilloses dels intercanviadors de calor.
- Corrents que poden contenir virus, bacteris i fongs que causen mal alties. La contaminació biològica del medi ambient també està determinada per les especificitats d'una producció concreta o les condicions de funcionament d'un sistema d'enginyeria.
Un tret característic de l'ús de recursos secundaris per a la generació de calor és el mode estacionalfuncionament de les instal·lacions de reciclatge. Això es deu al fet que una part important de les calderes de processament s'activen durant els períodes de calefacció amb ingesta directa d'energia tèrmica. Això és especialment cert per als serveis públics, però en les condicions de producció industrial, el suport tèrmic per a les operacions tecnològiques es realitza al ritme de l'horari local.
Recursos secundaris sota pressió
Principalment són els residus de producció rebuts com a conseqüència dels processos tecnològics de processament primari. Aquests poden ser gasos, líquids i fins i tot sòlids. La seva característica principal és estar sota pressió excessiva en sortir de la instal·lació de treball o del sistema d'enginyeria. Són els requisits de regulació de la pressió els que dificulten l'ús d'aquest tipus de recursos secundaris, així com els seus derivats. Com a mínim, el cicle de reciclatge hauria d'incloure una operació de despresurització abans de l'alliberament. Per a això, s'utilitzen reguladors especials amb caixes de canvis, que normalitzen automàticament l'estat dels cossos a un rendiment òptim.
VER equip de manteniment
Les plantes d'aprofitament s'utilitzen per extreure energia de recursos secundaris, que poden proporcionar diversos processos de processament i producció. Hi ha unitats tant especialitzades com universals. Com que els recursos secundaris inclouen mitjans com el vapor amb gas i aigua, les calderes universals i les plantes de calderes es poden considerar com a cogeneració.equipament. El producte objectiu d'aquests sistemes sol ser l'electricitat generada en grans volums.
Si parlem d'instal·lacions especials d'enfocament limitat, inclouen el següent:
- Calderes de recuperació d'aigua.
- Economistas.
- Bombes de calor.
- Bescanviadors de calor.
- Sistemes de refrigeració d'absorció.
- Escalfadors d'aigua.
- Unitats de refrigeració per evaporació.
- Generadors de turbina, etc.
Per descomptat, per al ple funcionament d'aquestes unitats, es requereix una àmplia gamma de dispositius auxiliars, a causa dels quals el sistema està connectat a fonts de combustible. Per tant, per donar servei a recursos energètics secundaris en un únic complex amb un gasoducte, pot ser necessària una unitat de recuperació de calor amb una estació de compressor independent. En funció de les característiques del propi recurs, també es poden utilitzar sistemes de refrigeració, filtració, calefacció, regulació de pressió, etc.
Ús de FER per a la calefacció
En moltes empreses, la possibilitat d'escalfar i escalfar equips amb l'energia generada pels residus locals s'inclou directament en els processos tecnològics de producció. Per exemple, les calderes i els forns tèrmics emeten recursos energètics secundaris en forma de gas durant el funcionament. El sistema d'eliminació de residus funciona amb l'ajuda d'escalfadors d'aigua, que primer estableixen la temperatura de les mescles de gasos a uns 250 °C i després distribueixen l'energia pels circuits d'intercanvi de calor. Després d'això, els vapors restants del procés s'eliminenxemeneia. L'aigua calenta es pot utilitzar de diferents maneres. Normalment s'utilitza en el propi procés de producció com a fluid tècnic o com a recurs per al subministrament d'aigua calenta.
L'eficiència d'utilitzar aquestes tecnologies de calefacció és baixa i només arriba al 10-12%, però donada l'absència de costos de matèries primeres, aquest enfocament es justifica. Una altra cosa és que l'aprofitament dels recursos energètics secundaris requereix en si mateix l'organització inicial de les condicions de generació de calor i la posterior distribució dels productes de la combustió mitjançant xarxes d'intercanvi de calor. També pot ser necessari equipar les línies de producció amb unitats per eliminar suspensions no desitjades i sistemes bàsics de neteja.
Escalfament de zones exteriors amb VER
La creació d'espais de treball exteriors amb equipament tecnològic, segons diverses estimacions, permet estalviar entre un 10 i un 20% dels costos estimats d'organització dels processos de producció. Per descomptat, no es parla d'una sortida completa dels tallers, però minimitzar el volum de les estructures de l'edifici quan es creen aquests llocs redueix significativament el cost dels projectes. Però al mateix temps, el funcionament de l'equipament serà difícil per la presència de neu i gel a les zones. En conseqüència, cal organitzar un sistema de subministrament de calor en una àrea oberta. L'elecció d'una instal·lació concreta i el tipus de recurs energètic secundari també dependrà de la direcció de l'empresa i dels seus residus tecnològics. Per regla general, acom a portador de calor, s'utilitza aigua, que circula per l'anell amb un retorn invers a la font de calefacció. Per mantenir els paràmetres òptims del líquid, també s'utilitza anticongelant i la regulació dels cabals es realitza mitjançant automatització amb dipòsits d'expansió amortidors.
La transferència de calor dependrà del volum del recurs, del disseny de la canonada i de les condicions microclimàtiques externes. Per mantenir la seguretat durant el funcionament del sistema a l'hivern, es recomana organitzar recobriments especials sobre una base concreta. A més, per tal d'augmentar la conductivitat tèrmica, els tecnòlegs aconsellen cobrir l'estructura amb solucions basades en formigó pesat, estelles de bas alt i inclusions de granit. Si parlem de regions fredes amb gelades severes, és millor triar un recurs energètic secundari a base d'aigua amb l'addició de plantes de fusió de neu a la infraestructura de treball. La quantitat estimada de calor generada per la fusió de masses de neu i gel hauria de ser d'aproximadament 630 kJ/kg. Si el disseny del sistema no permet l'acumulació de neu a la zona de treball, el consum d'energia per a la seva fusió en el moment de la precipitació augmentarà fins a 1250 kJ/kg.
Avantatges d'utilitzar VER
L'ús de fonts d'energia alternatives sol estar motivat per factors econòmics, tècnics i ambientals. En aquest cas, tots aquests factors funcionen, però l'econòmic és dominant. Amb un projecte ben executat per a la implementació de l'usuari a l'empresa, podeu comptar amb la reducció del cost del subministrament de calor, per exemple, fins a un 25-30%. Un indicador específic d'estalvi ve determinat per les condicions de producció i utilització de recursos energètics secundaris, però hi haurà un benefici en qualsevol cas. Sobretot si s'utilitzen materials de processament locals i propis a la planta objectiu.
Un altre benefici prové de l' alt potencial energètic dels residus. Els gasos, els líquids tècnics i les matèries primeres de producció en estat sòlid es seleccionen inicialment d'acord amb els principis de maximitzar l'extracció de grans volums de calor. A més, a diferència del funcionament dels principals portadors energètics tradicionals, els recursos secundaris en el moment de l'ús ja es troben en l'estat òptim d'agregació i temperatura per al seu processament.
Inconvenients d'utilitzar VER
La difusió àmplia d'aquest concepte de subministrament d'energia es veu obstaculitzada per diversos factors, el principal dels quals és la complexitat del dispositiu tecnològic d'aquests sistemes. Fins i tot si no tenim en compte el cost de l'equip en forma d'usuaris, l'organització tècnica del procés requerirà inevitablement la reorganització del lloc d'operació, ja que el sistema funcionarà conjuntament amb diferents unitats d'enginyeria.
Un altre desavantatge de l'ús de recursos secundaris es pot veure com els baixos rendiments energètics. De nou, tenint en compte la naturalesa lliure d'aquesta matèria primera, la viabilitat econòmica serà positiva, però, un percentatge modest de transferència de calor, en particular, no permetrà, en principi, confiar en la disposició de les centrals generadores per a la integral manteniment d'indústries i altres instal·lacions de consum. Per regla general, això és nomésfont d'alimentació auxiliar.
Conclusió
Els recursos per processar amb finalitats de recuperació d'energia secundària són fonamentalment diferents de les fonts tradicionals i naturals de subministrament d'energia. Es deuen en part a l'origen mateix d'aquesta matèria primera, però en major mesura: les especificitats de les tecnologies per a la seva aplicació. Al mateix temps, el consum de recursos primaris i secundaris es pot produir dins del mateix procés productiu. Per exemple, si es fabriquen accessoris a la planta i els productes de combustió dels alts forns s'envien a intercanviadors de calor de residus que serveixen a altres operacions tecnològiques. S'implanta un cicle de producció complet, més eficient, estalviador de recursos i respectuós amb el medi ambient, ja que els residus es reciclen.
