Pitanja uštede energije postaju sve akutnija kako se povećavaju energetski potencijali modernih potrošača. Kako u domaćoj sferi tako iu industriji, korištena tehnička sredstva, jedinice i komunikacijske mreže zahtijevaju sve veće količine energetskih resursa. To nas tjera da tražimo nove, alternativne izvore topline, električne energije i drugih oblika proizvodnje energije. Unatoč aktivnom razvoju prirodnih energetskih nositelja, ovaj segment nam još uvijek ne dopušta da računamo na potpunu zamjenu tradicionalnih proizvodnih stanica. Istodobno, postoji značajan interes za sekundarne energetske resurse (SER), koji su uglavnom besplatni, ali zahtijevaju manje ulaganja u stvaranje uslužne infrastrukture. Međutim, značajke sekundarnog energenta tu ne završavaju.
Definicija VER
Postoje dva bitno različita načina proizvodnje energije - prirodni i industrijski(Umjetna). U prvom slučaju koristi se energija prirodnih pojava i procesa - na primjer, protok vode, sunčevo zračenje, vjetar itd. Složenost korištenja takvih resursa posljedica je tehničkih problema organizacijske prirode - posebice, nestabilnost akumulacije energije. Industrijska proizvodnja energije u tom smislu je više kontrolirana, ali zahtijeva sirovine za osiguranje reakcija, tijekom kojih nastaju toplina, električna energija, plin itd. Kombinacija primarnih i sekundarnih energetskih resursa odvija se upravo unutar radnog ciklusa generatorskih stanica.. Činjenica je da se glavni resursi ne koriste u potpunosti, a njihovi ostaci se naknadno zbrinjavaju ili recikliraju. Stanice sekundarne proizvodnje električne energije rade na istoj osnovi.
Kada se razmatraju principi korištenja VER-a, neće biti suvišno osvrnuti se na pojam energetskog potencijala. To je količina energije koja se teoretski može generirati tijekom obrade otpada, nusproizvoda proizvodnje i međusirovina koje se ne troše u primarnom ciklusu. U tom slučaju izraz potencijala u obliku energije može biti različit. Zalihe različitog otpada predstavljene su kao fizička ili kemijski vezana toplina, višak tlaka, kinetička energija ili tlak tekućine.
Dakle, definicija sekundarnih resursa za rad elektrana je sljedeća: to je energetski potencijal koji može nastati kao rezultat tehnološkog procesa prerade nedovoljno iskorištenog otpada ili proizvoda glavne proizvodnje. Istovremeno, i sam otpad i načini njihove daljnje obrade mogu biti različiti.
VER karakteristike
Vrijedi napomenuti da veliki potrošači dugo vremena nisu razmatrali ovaj koncept proizvodnje energije zbog nedostatka točnih metoda za izračun učinkovitosti i energetskih potencijala. Danas se recikliranje resursa temelji na sveobuhvatnoj analizi širokog spektra pokazatelja, što omogućuje izvlačenje maksimalne koristi iz istog industrijskog otpada. Najčešće karakteristike dizajna ove vrste resursa uključuju sljedeće:
- Koeficijent izlazne energije - omjer proizvodnog potencijala i toplinskog volumena koji je ušao u generator s primarnim resursima.
- Koeficijent potrošnje energije - omjer količine potrošene topline iz sekundarne proizvodnje i energije primljene u agregatu. Ovaj pokazatelj odražava učinkovitost korištenja određene energetske sheme poduzeća. Štoviše, postoje različiti načini za procjenu optimalnih količina potrošnje - s naglaskom na ekonomski izvedivim vrijednostima, stvarnim i planiranim pokazateljima potrošnje.
- Prilike za uštedu goriva su količina primarnih resursa koji se ne troše korištenjem industrijskog otpada. Štoviše, uštede se mogu izračunati i prema obrnutoj shemi, kada primarni i sekundarni resursi zamjenjuju jedni druge, ovisno o trenutnim uvjetima za proizvodnju topline ili električne energije.
- Koeficijent iskorištenja - omjer volumena proizvedene topline i energetskog potencijala resursa koji se isporučuje u kotao za obradu.
- Faktor proizvodnje energije - količina energije koja se izravno generira korištenjem recikliranih materijala u reciklažnoj jedinici. Treba napomenuti da se koeficijent proizvodnje razlikuje od izlazne energije po količini gubitka topline u radnoj instalaciji.
- Faktor usluge je vrijednost koja određuje razliku između planirane proizvodnje energije i stvarne proizvodnje proizvedene kroz omjer.
Odabir optimalnog VER modela
U svakom slučaju, pri izradi projekta opskrbe energijom iz sekundarnih resursa, u prvi plan se stavlja ekonomski zadatak čija je bit korištenje najučinkovitijih sirovina. Da bi se to postiglo, provodi se preliminarna certifikacija svih raspoloživih izvora sekundarnih resursa, s naznakom njihovih rezervi, onečišćenja, temperature i načina primitka. Također definira zahtjeve za osiguranje tehnoloških procesa korištenja VER-a. Ovisno o uvjetima poslovanja poduzeća i načinu obrade sirovina, to mogu biti sustavi grijanja, ventilacije, plina i vode.
U završnoj fazi izrade projekta također se izvode sljedeći postupci:
- Odabire se najisplativija metoda zbrinjavanja za jedan odabrani ili više izvora sekundarnih sirovina.
- Određuje se ekonomski učinak svakog događaja obrade resursa.
- Radna shema pogona za reciklažu razvija se u skladu s potrebama poduzeća. Također, glavni tehnološki proces može se nadopuniti pomoćnim operacijama poput kogeneracijskih postrojenja - na primjer, ako je potrebna konverzija više vrsta goriva.
Izvori sekundarnih resursa
U općem smislu, SER izvori se shvaćaju kao skup tehnoloških procesa i prerađenih sirovina u okviru rada generatora primarne energije. Također, različita proizvodna područja mogu poslužiti kao izvori materijala za daljnju proizvodnju i pretvorbu topline ili električne energije. Što su sekundarni energetski resursi? Specifične vrste materijala određene su opsegom primarne proizvodnje sirovina. Na primjer, metalurška poduzeća osiguravaju otpad, otpad od obojenih i crnih metala, gumene smjese i neiskorištene aditive za legiranje.
Ako govorimo o potrošačima opskrbe toplinom, tada će u prvi plan doći tvornice namještaja i papira, kao i građevinska drvoprerađivačka poduzeća koja osiguravaju gorivo gorivim materijalima. Mogu se navesti sljedeći primjeri sekundarnih energetskih izvora ove vrste:
- Briketi treseta.
- Drvna sječka i kora.
- Pepeo iz kotlova za sušenje visoke temperature.
- Lignin.
- otpadni papir.
- Otpad od punog drveta.
- Nezatraženi proizvodi od kartona i papira.
Prema mjeriKako tehnološki procesi proizvodnje postaju složeniji, tako se mijenja i struktura otpada s emisijama. Uz tradicionalne sirovine, visokokvalitetni i složeni višekomponentni otpad sve se više koristi u ciklusima sekundarne prerade. To uključuje sljedeće materijale:
- Polimer termoplastični elementi.
- Aglomerati sintetičkih legura.
- Industrijski gumeni proizvodi i regenerati.
- Halitski otpad.
- Trska iz visoke peći.
- fosfogips.
U isto vrijeme raste i razina prijetnji okolišu. Ako je jedna od najvažnijih prednosti prirodnih izvora energije ekološka čistoća proizvodnih procesa, tada visoku učinkovitost VER-a u velikoj mjeri osiguravaju onečišćene i kemijski agresivne tvari koje nisu podložne primarnoj preradi. To uključuje naftne derivate, sedimente i mulj, istrošene gume, otpad koji sadrži živu, itd.
Razvrstavanje prema uputama upotrebe
Jedna od ključnih klasifikacija sekundarnih resursa, koja određuje opseg energetski vrijednih sirovina. U pravilu se razlikuju sljedeća područja upotrebe VER-a:
- Izgaranje goriva u jedinicama koristeći sirovine spremne za toplinsku obradu. Jednostavna shema proizvodnje topline implementirana je bez međufaza obrade i pretvorbe.
- Termička upotreba. Proizvodnja u jedinicama za toplinsku rekuperaciju. Za razliku od dosadašnjeg načina korištenja resursa, kogeneracijski princip proizvodnje energije može se provoditi, ali i bez operacija.transformacije. Na primjer, na različitim linijama proizvodne stanice, korištenje sekundarnih izvora energije omogućuje dobivanje topline, tople vode ili pare.
- Termička i kombinirana upotreba. Uz proizvodnju topline, postoji i pretvorba u električnu energiju. Na primjer, turbinske jedinice proizvode električnu energiju u kogeneraciji ili kondenzacijskim oblicima energije.
- Struja. Električna energija se proizvodi uz pomoć plinske turbine.
Klasifikacija prema vrsti medija
Pod nositeljem podrazumijeva se oblik energenta, kao i njegovo agrotehničko stanje, pod kojim će se odabrati pogon za korištenje. Na temelju toga razlikuju se sljedeći reciklirani resursi:
- Tekući, čvrsti i plinoviti otpad.
- Parovi - uspješno i prolazno.
- Ispušni plinovi.
- Srednji i gotovi proizvodi.
- Tehnička rashladna voda.
- Plinovi s povećanim tlakom.
Klasifikacija prema glavnim vrstama RES
Najčešći su zapaljivi i toplinski sekundarni resursi za obradu u energetskim trafostanicama. Na primjer, zapaljivi SER su obično industrijski otpad koji se koristi kao gotovo gorivo za druge industrijske svrhe. U ovom slučaju primjenjiva je sljedeća klasifikacija sekundarnih energetskih izvora:
- Metalurški plinovi iz visokih peći.
- Drvni otpad u obliku iverja, piljevine i strugotine.
- Tekući ili čvrsti otpad koji se koristi u preradi nafte i kemijskoj industriji.
Thermal VER osigurava fizičku toplinu bez konverzije. U tom svojstvu mogu se koristiti otpadni procesni plinovi, nusproizvodi proizvodnje, troska i pepeo, izravna toplina iz pogonskih jedinica i aparata, para i topla voda. Važno je naglasiti da se toplinski resursi mogu koristiti i izravno kao izvor topline i kao sirovina, čija će prerada doprinijeti proizvodnji električne energije.
Rijeđe se koriste resursi čija se potencijalna energija stvara iz izvora viška tlaka. To su emitirane vrste sekundarnih energetskih resursa, a to mogu biti mješavine pare i plina koje radne instalacije izlaze u atmosferu. Takvi se resursi dijele prema razini koncentracije energije i pokazateljima temperature. Sada možete razmotriti svaku od spomenutih vrsta VER-a zasebno.
Zapaljivi sekundarni resursi
U udjelu svjetske upotrebe VER-a, zapaljivo gorivo zauzima oko 70-80%. Glavna vrsta takvog otpada je drvo i proizvodi njegove prerade. Ciljna oprema za korištenje resursa obično su kotlovsko-pećne jedinice koje osiguravaju tehnološke procese izgaranja uz odvođenje topline. U Rusiji postoje i specijalizirana postrojenja za preradu zapaljivih vrsta sekundarnih resursa - na primjer, lignin se prerađuje u postrojenjima za hidrolizu, ali zbog složenosti održavanjaproizvoda, takvi su tehnološki pristupi rijetki.
Odnosi se na sekundarni zapaljivi otpad i automobilske gume, koje se recikliraju uz oslobađanje energije na tri načina:
- S vezom kaskade drobilica za prethodno drobljenje.
- Upotreba kontinuiranog kompresijskog sustava zatvorenog volumena u posebnim ekstruderima.
- S tehnologijom kriogenog mljevenja pomoću tekućeg dušika.
Također su popularne kombinirane metode spaljivanja zapaljivih proizvoda. Nakon razvrstavanja sirovina prema određenim karakteristikama (frakcija, stupanj kontaminacije, kemijski i strukturni sastav), vrši se recikliranje resursa iste vrste. Dakle, zajedno s drvnim otpadom može se spaljivati ugljen i guma od mrvica, ako odgovara zadanim tehnološkim karakteristikama. Na pojedinim reciklažnim stanicama priprema se i gorivi otpad za daljnju proizvodnju. Konkretno, građevinski materijali kao što su crijeva, mastike, punila za razne smjese te boje i lakovi izrađuju se od aktivnog ugljena, radiotehničkih elemenata i kompozitnih materijala nakon energetske obrade.
Izvori toplinske sekundarne energije
Energetski potencijal ove vrste VER-a također im omogućuje široku primjenu u raznim industrijama i industrijama. Najvrjedniji toplinski resursi u smislu produktivnosti su otpadni plinovi koji se oslobađaju kao rezultat kemijskih reakcija, pirolize i izgaranja osnovnihproizvodi goriva. Koristi se i toplina kondenzata, iako se zbog tehnološke složenosti procesa ekstrakcije energije ovaj izvor koristi samo u multifunkcionalnim velikim poduzećima s kogeneracijskim postrojenjima. Teoretski, toplina se može proizvesti iz ventilacijskih emisija i drugih inženjerskih mreža s tokovima vrućeg zraka i vode, ali njezin udio u ukupnom volumenu sekundarne obrade energije iznosi samo 2-3%.
Također postoje ograničenja u korištenju izvora topline sekundarnih energetskih izvora, koja su nametnuta sustavima grijanja dovodnog zraka. Konkretno, nije dopuštena tehnološka uporaba sljedećih zračnih medija:
- Protoci uklonjeni iz prostorija koje sadrže zapaljive ili eksplozivne tvari. Čak i ako je mjesto unosa neizravno povezano sa zapaljivim plinovima ili parama kroz ventilacijske kanale, ovaj zrak se ne može koristiti u jedinicama za povrat topline.
- Potoci koji mogu postati prijenosnici štetnih tvari. To se obično događa kada cirkulirajući zrak iz izmjenjivača topline pokupi čestice kondenzacije ili taloženja od prerade opasnih sirovina.
- Tokovi koji mogu sadržavati viruse, bakterije i gljivice koji uzrokuju bolesti. Biološka kontaminacija zračnog okoliša također je određena specifičnostima određene proizvodnje ili radnim uvjetima inženjerskog sustava.
Karakteristično obilježje korištenja sekundarnih resursa u svrhu proizvodnje topline je sezonski način radarad postrojenja za reciklažu. To je zbog činjenice da se značajan dio kotlovnica za obradu aktivira tijekom razdoblja grijanja s izravnim unosom toplinske energije. To se posebno odnosi na komunalne djelatnosti, ali u uvjetima industrijske proizvodnje toplinska potpora tehnološkim operacijama provodi se tempom lokalnog rasporeda.
Sekundarni resursi pod nadtlakom
Uglavnom se radi o proizvodnom otpadu dobivenom kao rezultat tehnoloških procesa primarne prerade. To mogu biti plinovi, tekućine, pa čak i krute tvari. Njihova glavna značajka je da su pod prekomjernim pritiskom pri napuštanju radne instalacije ili inženjerskog sustava. Upravo zahtjevi za regulacijom tlaka otežavaju korištenje ove vrste sekundarnih resursa, kao i njihovih derivata. U najmanju ruku, ciklus recikliranja trebao bi uključivati operaciju smanjenja tlaka prije otpuštanja. Za to se koriste posebni regulatori s mjenjačima koji automatski normaliziraju stanje tijela na optimalne performanse.
VER oprema za održavanje
Postrojenja za korištenje koriste se za izvlačenje energije iz sekundarnih resursa, koji mogu osigurati različite procese obrade i proizvodnje. Postoje i specijalizirane i univerzalne jedinice. Budući da sekundarni resursi uključuju medije kao što su para s plinom i vodom, univerzalni kotlovi i kotlovska postrojenja mogu se smatrati kogeneracijomoprema. Ciljni proizvod takvih sustava obično je električna energija proizvedena u velikim količinama.
Ako govorimo o posebnim usko usmjerenim instalacijama, onda one uključuju sljedeće:
- Kotlovi za povrat vode.
- Ekonomajzeri.
- Toplinske pumpe.
- Izmjenjivači topline.
- Apsorpcijski rashladni sustavi.
- Grijači vode.
- Jedinice za hlađenje isparavanjem.
- Turbinski generatori, itd.
Naravno, za potpuni rad ovakvih jedinica potreban je širok raspon pomoćnih uređaja zbog kojih je sustav povezan s izvorima goriva. Dakle, za opsluživanje sekundarnih energetskih resursa u jednom kompleksu s plinovodom može biti potrebna jedinica za povrat topline s zasebnom kompresorskom stanicom. Ovisno o karakteristikama samog resursa, mogu se koristiti i sustavi hlađenja, filtracije, grijanja, regulacije tlaka itd.
Upotreba OIE za grijanje
U mnogim poduzećima mogućnost grijanja prostora i grijanja opreme korištenjem energije proizvedene iz lokalnog otpada polaže se izravno u tehnološke procese proizvodnje. Na primjer, toplinski kotlovi i peći tijekom rada emitiraju sekundarne izvore energije u obliku plina. Sustav zbrinjavanja otpada radi uz pomoć bojlera, koji prvo postavljaju temperaturu plinskih mješavina na oko 250 °C, a zatim raspoređuju energiju po krugovima za izmjenu topline. Nakon toga se preostale procesne pare uklanjajudimnjak. Zagrijana voda može se koristiti na različite načine. Obično se koristi u samom proizvodnom procesu kao tehnička tekućina ili kao resurs za opskrbu toplom vodom.
Učinkovitost korištenja ovakvih tehnologija grijanja je niska i iznosi samo 10-12%, ali s obzirom na nepostojanje troškova sirovina, ovakav pristup opravdava sam sebe. Druga stvar je da korištenje sekundarnih energetskih resursa samo po sebi zahtijeva početnu organizaciju uvjeta za proizvodnju topline i naknadnu distribuciju produkata izgaranja kroz mreže za izmjenu topline. Također može biti potrebno dodatno opremiti proizvodne linije jedinicama za uklanjanje neželjenih suspenzija i osnovnim sustavima čišćenja.
Grijavanje vanjskih površina s VER
Izrada vanjskih radnih prostora s tehnološkom opremom, prema različitim procjenama, štedi od 10 do 20% procijenjenih troškova organizacije proizvodnih procesa. Naravno, nema govora o potpunom izlasku iz radionica, ali minimiziranje volumena građevinskih konstrukcija pri izradi takvih mjesta značajno smanjuje troškove projekata. No, u isto vrijeme, rad opreme bit će otežan zbog prisutnosti snijega i leda na područjima. Sukladno tome, postoji potreba za organiziranjem sustava opskrbe toplinom na otvorenom prostoru. Izbor određene instalacije i vrste sekundarnog energenta također će ovisiti o smjeru poduzeća i njegovom tehnološkom otpadu. U pravilu, ukao nosač topline koristi se voda koja cirkulira u prstenu s obrnutim povratkom do izvora grijanja. Za održavanje optimalnih parametara tekućine dodatno se koristi antifriz, a regulacija protoka se provodi automatizacijom s puferskim ekspanzijskim spremnicima.
Prijenos topline ovisit će o volumenu resursa, dizajnu cjevovoda i vanjskim mikroklimatskim uvjetima. Kako bi se održala sigurnost tijekom rada sustava zimi, preporuča se postaviti posebne premaze na betonskoj podlozi. Također, u interesu povećanja toplinske vodljivosti, tehnolozi savjetuju pokrivanje strukture rješenjima na bazi teškog betona, baz altnih čipsa i granita. Ako govorimo o hladnim regijama s jakim mrazevima, onda je bolje odabrati sekundarni energetski resurs na bazi vode uz dodatak postrojenja za otapanje snijega u radnu infrastrukturu. Procijenjena količina proizvedene topline za otapanje snježnih masa i zaleđivanja trebala bi biti približno 630 kJ/kg. Ako dizajn sustava ne dopušta nakupljanje snijega u radnom području, tada će se potrošnja energije za njegovo otapanje u vrijeme padalina povećati na 1250 kJ/kg.
Prednosti korištenja VER
Upotrebu alternativnih izvora energije obično pokreću ekonomski, tehnički i ekološki čimbenici. U ovom slučaju svi ti čimbenici djeluju, ali dominantan je onaj ekonomski. Uz dobro izveden projekt implementacije korisnika u poduzeću, možete računati na smanjenje troškova opskrbe toplinom, na primjer, do 25-30%. Specifičan pokazatelj uštede određen je uvjetima za proizvodnju i korištenje sekundarnih energetskih resursa, ali će u svakom slučaju biti koristi. Pogotovo ako se u ciljnom pogonu koriste lokalni i vlastiti materijali za preradu.
Još jedna prednost dolazi iz visokog energetskog potencijala otpada. Plinovi, tehničke tekućine i sirovine za proizvodnju u čvrstom stanju inicijalno se biraju prema načelima maksimiziranja ekstrakcije velikih količina topline. Štoviše, za razliku od rada glavnih tradicionalnih nositelja energije, sekundarni resursi u vrijeme upotrebe već su u optimalnom stanju agregacije i temperature za obradu.
Nedostaci korištenja VER
Široko širenje ovog koncepta opskrbe energijom ometa nekoliko čimbenika, od kojih je glavni složenost tehnološkog uređaja takvih sustava. Čak i ako ne uzmemo u obzir troškove opreme u obliku korisnika, tehnička organizacija procesa će neminovno zahtijevati reorganizaciju pogona, budući da će sustav raditi u sprezi s različitim inženjerskim jedinicama.
Još jedan nedostatak korištenja sekundarnih resursa može se smatrati niskim povratom energije. Opet, uzimajući u obzir slobodnu prirodu ove sirovine, ekonomska izvedivost bit će pozitivna, međutim, skroman postotak prijenosa topline, posebno, neće dopustiti, u načelu, oslanjanje na uređenje proizvodnih stanica za sveobuhvatne održavanje industrije i drugih objekata potrošnje. U pravilu je to samopomoćni izvor napajanja.
Zaključak
Resursi za obradu u svrhu povrata sekundarne energije bitno se razlikuju od tradicionalnih i prirodnih izvora opskrbe energijom. Djelomično su zaslužni za samo podrijetlo ove sirovine, ali u većoj mjeri - za specifičnosti tehnologija njihove primjene. Istodobno, potrošnja primarnih i sekundarnih resursa može se dogoditi unutar istog proizvodnog procesa. Na primjer, ako se armatura proizvodi u tvornici, a proizvodi izgaranja iz visokih peći šalju se u otpadne izmjenjivače topline koji služe drugim tehnološkim operacijama. Provodi se kompletan proizvodni ciklus, koji je učinkovitiji, štedi resurse i ekološki prihvatljiv, jer se otpad reciklira.
