Energijos taupymo problemos tampa vis opesnės, nes didėja šiuolaikinių vartotojų energijos potencialas. Tiek buityje, tiek pramonėje naudojamos techninės priemonės, mazgai ir ryšių tinklai reikalauja vis didesnių energijos išteklių. Tai verčia ieškoti naujų, alternatyvių šilumos, elektros ir kitų energijos gamybos formų š altinių. Nepaisant aktyvios natūralių energijos nešėjų plėtros, šis segmentas vis dar neleidžia tikėtis visiško tradicinių elektros stočių pakeitimo. Tuo pačiu metu nemažas susidomėjimas antriniais energijos ištekliais (SER), kurie iš esmės yra nemokami, tačiau reikalauja mažiau investicijų į paslaugų infrastruktūros sukūrimą. Tačiau antrinio energijos produkto savybės tuo nesibaigia.
VER apibrėžimas
Yra du iš esmės skirtingi energijos gamybos būdai – natūralus ir pramoninis(dirbtinis). Pirmuoju atveju naudojama gamtos reiškinių ir procesų energija, pavyzdžiui, vandens srautas, saulės spinduliuotė, vėjas ir kt. Tokių išteklių naudojimo sudėtingumą lemia organizacinio pobūdžio techninės problemos, ypač, energijos kaupimo nestabilumas. Pramoninė energijos gamyba šia prasme yra labiau kontroliuojama, tačiau jai reikalingos žaliavos, užtikrinančios reakcijas, kurių metu susidaro šiluma, elektra, dujos ir kt.. Pirminių ir antrinių energijos išteklių derinimas tiesiog vyksta generatorių darbo ciklo ribose.. Faktas yra tas, kad pagrindiniai ištekliai nėra visiškai naudojami, o jų likučiai vėliau šalinami arba perdirbami. Antrinės energijos gamybos stotys veikia tuo pačiu principu.
Svarstant VER naudojimo principus, nebus nereikalinga remtis energijos potencialo sąvoka. Tai energijos kiekis, kuris teoriškai gali susidaryti perdirbant pirminiame cikle nesuvartotas atliekas, šalutinius gamybos produktus ir tarpines žaliavas. Šiuo atveju potencialo išraiška energijos pavidalu gali būti skirtinga. Įvairių atliekų atsargos pateikiamos kaip fiziškai arba chemiškai surišta šiluma, perteklinis slėgis, kinetinė energija arba skysčio slėgis.
Taigi, antrinių išteklių elektrinių eksploatavimui apibrėžimas yra toks: tai energijos potencialas, kuris gali susidaryti technologinio proceso metu apdorojant nepanaudotas atliekas ar pagrindinės gamybos produktus. Tuo pačiu gali skirtis ir pačios atliekos, ir tolesnio jų apdorojimo būdai.
VER charakteristikos
Verta pažymėti, kad ilgą laiką ši energijos gamybos koncepcija nebuvo svarstoma didelių vartotojų, nes trūko tikslių efektyvumo ir energijos potencialo skaičiavimo metodų. Šiandien išteklių perdirbimas grindžiamas visapusiška įvairiausių rodiklių analize, kuri leidžia iš tų pačių pramoninių atliekų išgauti maksimalią naudą. Dažniausiai pasitaikančios šio tipo išteklių dizaino charakteristikos yra šios:
- Išėjimo energijos koeficientas – generavimo potencialo ir šiluminio tūrio, patekusio į generatorių su pirminiais ištekliais, santykis.
- Energijos suvartojimo koeficientas – antrinės gamybos suvartoto šilumos kiekio ir generatoriaus agregate gaunamos energijos santykis. Šis rodiklis parodo konkrečios įmonės energetinės schemos panaudojimo efektyvumą. Be to, yra įvairių būdų įvertinti optimalias vartojimo apimtis – akcentuojant ekonomiškai pagrįstas vertes, faktinius ir planuojamus vartojimo rodiklius.
- Degalų taupymo galimybės – tai pirminių išteklių kiekis, kuris nesunaudojamas naudojant pramonines atliekas. Be to, sutaupymą galima skaičiuoti ir pagal atvirkštinę schemą, kai pirminiai ir antriniai ištekliai pakeičia vienas kitą, priklausomai nuo esamų šilumos ar elektros gamybos sąlygų.
- Panaudojimo koeficientas - pagaminamos šilumos kiekio ir į perdirbimo katilą tiekiamo resurso energetinio potencialo santykis.
- Energijos generavimo koeficientas – energijos kiekis, kuris tiesiogiai generuojamas naudojant perdirbtas medžiagas perdirbimo įrenginyje. Pažymėtina, kad generavimo koeficientas nuo išėjimo energijos skiriasi šilumos nuostolių dydžiu veikiančiame įrenginyje.
- Aptarnavimo veiksnys yra reikšmė, kuri nustato skirtumą tarp planuojamos energijos išeigos ir faktinės išeigos, sukurtos taikant santykį.
Optimalaus VER modelio pasirinkimas
Kiekvienu atveju, rengiant energijos tiekimo per antrinius išteklius projektą, iškeliamas ekonominis uždavinys, kurio esmė – naudoti efektyviausias žaliavas. Tam atliekamas išankstinis visų turimų antrinių išteklių š altinių sertifikavimas, nurodant jų atsargas, taršą, temperatūrą ir gavimo būdą. Taip pat apibrėžiami reikalavimai VER panaudojimo technologiniams procesams užtikrinti. Priklausomai nuo įmonės veiklos sąlygų ir žaliavų apdorojimo būdo, tai gali būti šildymo, vėdinimo, dujų ir vandens tiekimo sistemos.
Paskutiniame projekto kūrimo etape taip pat atliekamos šios procedūros:
- Parenkamas ekonomiškiausias šalinimo būdas vienam ar keliems antrinių žaliavų š altiniams.
- Nustatytas kiekvieno išteklių apdorojimo įvykio ekonominis poveikis.
- Perdirbimo gamyklos veiklos schema kuriama atsižvelgiant į įmonės poreikius. Be to, pagrindinis technologinis procesas gali būti papildytas pagalbinėmis operacijomis, tokiomis kaip termofikacinės elektrinės – pavyzdžiui, jei reikia pakeisti kelių rūšių kurą.
Antrinių išteklių š altiniai
Bendrąja prasme SER š altiniai suprantami kaip technologinių procesų ir perdirbtų žaliavų visuma pirminės energijos generatorių veikimo sistemoje. Be to, įvairios gamybos sritys gali būti medžiagų š altiniai vėlesniam šilumos ar elektros energijos gamybai ir konversijai. Kas yra antriniai energijos ištekliai? Konkrečios medžiagų rūšys nustatomos pagal pirminės žaliavų gamybos apimtį. Pavyzdžiui, metalurgijos įmonės tiekia laužą, spalvotųjų ir juodųjų metalų atliekas, gumos mišinius ir nenaudojamus legiravimo priedus.
Jei kalbame apie šilumos tiekimo vartotojus, tai į pirmą planą iškyla baldų ir popieriaus gamyklos, taip pat statybinės medienos apdirbimo įmonės, tiekiančios kuru degias medžiagas. Galima pateikti šiuos tokio tipo antrinių energijos išteklių pavyzdžius:
- Durpių briketai.
- Medžio drožlės ir žievė.
- Pelenai iš aukštos temperatūros džiovinimo katilų.
- Lignin.
- Popieriaus makulatūra.
- Medžio masyvo atliekos.
- Nereikalingi kartono ir popieriaus gaminiai.
Pagal matąSudėtėjant gamybos technologiniams procesams, keičiasi ir atliekų su emisijomis struktūra. Kartu su tradicinėmis žaliavomis antrinio perdirbimo cikluose vis dažniau naudojamos kokybiškos ir sudėtingos daugiakomponentės atliekos. Tai apima šias medžiagas:
- Polimeriniai termoplastiniai elementai.
- Sintetinių lydinių aglomeratai.
- Pramoniniai gumos gaminiai ir regeneruoja.
- Halitinės atliekos.
- Aukštakrosnių šlakas.
- Fosofogipsas.
Tuo pačiu metu didėja ir grėsmių aplinkai lygis. Jei vienas svarbiausių natūralių energijos š altinių privalumų yra gamybos procesų ekologinė švara, tai aukštą VER efektyvumą didžiąja dalimi užtikrina užterštos ir chemiškai agresyvios, pirminiam perdirbimui nepritaikytos medžiagos. Tai yra naftos produktai, nuosėdos ir dumblas, susidėvėjusios padangos, gyvsidabrio turinčios atliekos ir kt.
Klasifikacija pagal naudojimo instrukcijas
Viena iš pagrindinių antrinių išteklių klasifikacijų, kuri lemia energetiškai vertingų žaliavų apimtį. Paprastai išskiriamos šios VER naudojimo sritys:
- Degalų deginimas įrenginiuose, naudojant žaliavas, paruoštas terminiam apdorojimui. Paprasta šilumos gamybos schema įgyvendinama be tarpinių apdorojimo ir konversijos etapų.
- Šiluminis naudojimas. Gamyba šiluminės rekuperacijos įrenginiuose. Skirtingai nuo ankstesnio resursų panaudojimo būdo, kogeneracinis energijos gamybos principas gali būti įgyvendintas, bet ir be operacijų.transformacijos. Pavyzdžiui, skirtingose gamybos stoties linijose antrinių energijos išteklių naudojimas leidžia gauti šilumos, karšto vandens ar garo.
- Šiluminis ir kombinuotas naudojimas. Kartu su šilumos gamyba taip pat paverčiama elektros energija. Pavyzdžiui, turbininiai blokai gamina elektros energiją termofikacijos arba kondensacijos būdu.
- Elektra. Elektra gaminama naudojant dujų turbinos bloką.
Klasifikavimas pagal laikmenos tipą
Po nešikliu suprantama energijos resurso forma, taip pat jo agrotechninė būklė, pagal kurią bus parenkamas utilizavimo įrenginys. Tuo remiantis išskiriami šie perdirbti ištekliai:
- Skystos, kietos ir dujinės atliekos.
- Poros – dirbo ir praeina.
- Išmetamosios dujos.
- Tarpiniai ir gatavi produktai.
- Techninis aušinimo vanduo.
- Dujos su padidintu slėgiu.
Klasifikacija pagal pagrindinius AEI tipus
Dažniausiai naudojami degūs ir šiluminiai antriniai ištekliai, skirti perdirbti naudojančiose energijos pastotėse. Pavyzdžiui, degiosios SER paprastai yra pramoninės atliekos, naudojamos kaip gatavas kuras kitiems pramonės tikslams. Šiuo atveju taikoma tokia antrinių energijos išteklių klasifikacija:
- Metalurginės aukštakrosnių dujos.
- Medienos atliekos drožlių, pjuvenų ir drožlių pavidalu.
- Skystos arba kietos atliekos, naudojamos naftos perdirbimo ir chemijos pramonėje.
Thermal VER suteikia fizinę šilumą be konvertavimo. Šiame pajėgume gali būti naudojamos atliekos proceso dujos, šalutiniai gamybos produktai, šlakas ir pelenai, tiesioginė šiluma iš eksploatacinių blokų ir aparatų, garai ir karštas vanduo. Svarbu pabrėžti, kad šiluminiai ištekliai gali būti naudojami tiek tiesiogiai kaip šilumos š altinis, tiek kaip žaliavos, kurias perdirbant prisidės prie elektros energijos gamybos.
Rečiau naudojami ištekliai, kurių potenciali energija susidaro iš perteklinio slėgio š altinių. Tai išskiriami antrinių energijos išteklių tipai, kurie gali būti garo ir dujų mišiniai, kurie darbinius įrenginius palieka į atmosferą. Tokie ištekliai skirstomi pagal energijos koncentracijos lygį ir temperatūros rodiklius. Dabar galite apsvarstyti kiekvieną iš paminėtų VER tipų atskirai.
Degiieji antriniai ištekliai
Pasaulinėje VER naudojimo dalyje degusis kuras užima apie 70–80 proc. Pagrindinė tokių atliekų rūšis yra mediena ir jos perdirbimo produktai. Išteklių panaudojimo tikslinė įranga dažniausiai yra katilų-krosnių blokai, užtikrinantys technologinius degimo procesus su šilumos pašalinimu. Rusijoje taip pat yra specializuotų gamyklų, skirtų perdirbti degių rūšių antrinius išteklius - pavyzdžiui, ligninas apdorojamas hidrolizės gamyklose, tačiau dėl priežiūros sudėtingumo.produktų, tokie technologiniai metodai yra reti.
Susiję su antrinėmis degiosiomis atliekomis ir automobilių padangomis, kurios perdirbamos trimis būdais išskiriant energiją:
- Su kaskados trupintuvų prijungimu išankstiniam smulkinimui.
- Uždaro tūrio nuolatinio suspaudimo sistemų naudojimas specialiuose ekstruderiuose.
- Su kriogeninio šlifavimo technologija, naudojant skystą azotą.
Taip pat populiarūs kombinuoti degių produktų deginimo būdai. Išrūšiavus žaliavas pagal tam tikras charakteristikas (frakciją, užterštumo laipsnį, cheminę ir struktūrinę sudėtį), atliekamas tos pačios rūšies išteklių perdirbimas. Taigi kartu su medienos atliekomis galima deginti anglį ir kaučiuko trupinius, jei tai atitinka pateiktas technologines charakteristikas. Kai kuriose perdirbimo stotyse degiosios atliekos taip pat ruošiamos tolesnei gamybai. Visų pirma, statybinės medžiagos, tokios kaip žarnos, mastikos, įvairių mišinių užpildai ir dažai bei lakai, yra gaminamos iš aktyvintos anglies, radiotechnikos elementų ir kompozitinių medžiagų po energijos apdorojimo.
Antrinės šiluminės energijos ištekliai
Šio tipo VER energetinis potencialas taip pat leidžia juos plačiai naudoti įvairiose pramonės šakose ir pramonės šakose. Produktyvumo požiūriu vertingiausi šiluminiai ištekliai yra išmetamosios dujos, išsiskiriančios dėl cheminių reakcijų, pirolizės ir bazinių medžiagų degimo.kuro produktai. Taip pat naudojama kondensatinė šiluma, nors dėl energijos gavybos procesų technologinio sudėtingumo šis š altinis naudojamas tik daugiafunkciose didelėse įmonėse, turinčiose kogeneracines elektrines. Teoriškai šiluma gali būti gaminama iš ventiliacijos emisijų ir kitų inžinerinių tinklų su karšto oro ir vandens srautais, tačiau jos dalis bendrame antrinės energijos perdirbimo apimtyje yra tik 2-3%.
Taip pat yra antrinių energijos išteklių šilumos š altinių naudojimo apribojimai, kurie taikomi tiekiamo oro šildymo sistemoms. Visų pirma neleidžiama technologiškai naudoti šių oro laikmenų:
- Srautas pašalinamas iš patalpų, kuriose yra degiųjų ar sprogių medžiagų. Net jei įsiurbimo vieta per vėdinimo kanalus netiesiogiai prijungta prie degiųjų dujų ar garų, šis oras negali būti naudojamas šilumos atgavimo įrenginiuose.
- Srautai, kurie gali tapti kenksmingų medžiagų nešiotojais. Paprastai tai atsitinka, kai cirkuliuojantis oras iš šilumokaičių surenka kondensuojančias arba nusėdančias daleles, susidarančias apdorojant pavojingas žaliavas.
- Srautai, kuriuose gali būti ligas sukeliančių virusų, bakterijų ir grybelių. Oro aplinkos biologinį užterštumą taip pat lemia konkrečios gamybos specifika arba inžinerinės sistemos veikimo sąlygos.
Būtingas antrinių išteklių naudojimo šilumos gamybai bruožas yra sezoninis režimasperdirbimo įrenginių eksploatavimas. Taip yra dėl to, kad nemaža dalis perdirbimo katilinių įjungiamos šildymo periodais su tiesioginiu šilumos energijos paėmimu. Tai ypač pasakytina apie komunalines paslaugas, tačiau pramoninės gamybos sąlygomis technologinių operacijų terminis palaikymas atliekamas vietiniu grafiku.
Antriniai ištekliai esant pertekliniam slėgiui
Daugiausia tai gamybos atliekos, gaunamos pirminio perdirbimo technologinių procesų metu. Tai gali būti dujos, skysčiai ir net kietos medžiagos. Pagrindinė jų savybė – perteklinis slėgis išeinant iš veikiančios instaliacijos ar inžinerinės sistemos. Būtent slėgio reguliavimo reikalavimai apsunkina tokio tipo antrinių išteklių, taip pat jų darinių panaudojimą. Į perdirbimo ciklą turėtų būti įtraukta bent slėgio mažinimo operacija prieš išleidžiant. Tam naudojami specialūs reguliatoriai su pavarų dėžėmis, kurie automatiškai normalizuoja kėbulų būklę iki optimalaus veikimo.
VER priežiūros įranga
Energijai iš antrinių išteklių išgauti naudojami utilizavimo įrenginiai, kurie gali užtikrinti įvairius perdirbimo ir gamybos procesus. Yra ir specializuotų, ir universalių vienetų. Kadangi antriniai ištekliai apima tokias terpes kaip garas su dujomis ir vandeniu, universalūs katilai ir katilinės gali būti laikomi kogeneraciniais.įranga. Tokių sistemų tikslinis produktas paprastai yra dideliais kiekiais pagaminta elektros energija.
Jei kalbėtume apie specialias siaurai orientuotas instaliacijas, jos apima:
- Vandens regeneravimo katilai.
- Ekonomizeriai.
- Šilumos siurbliai.
- Šilumokaičiai.
- Absorbcinės šaldymo sistemos.
- Vandens šildytuvai.
- Išgaravimo aušinimo įrenginiai.
- Turbinų generatoriai ir kt.
Žinoma, pilnam tokių agregatų veikimui reikalingas platus pagalbinių įrenginių asortimentas, dėl kurių sistema yra prijungta prie kuro š altinių. Taigi antrinių energijos išteklių aptarnavimui viename komplekse su dujotiekiu gali prireikti šilumos atgavimo įrenginio su atskira kompresorine stotimi. Atsižvelgiant į paties resurso charakteristikas, taip pat gali būti naudojamos vėsinimo, filtravimo, šildymo, slėgio reguliavimo ir kt. sistemos.
AEI naudojimas šildymui
Daugelyje įmonių patalpų šildymas ir įrangos šildymas naudojant vietinių atliekų generuojamą energiją yra tiesiogiai įtrauktas į technologinius gamybos procesus. Pavyzdžiui, šiluminiai katilai ir krosnys eksploatacijos metu išskiria antrinius energijos išteklius dujų pavidalu. Atliekų šalinimo sistema veikia vandens šildytuvų pagalba, kurie iš pradžių nustato maždaug 250 °C dujų mišinių temperatūrą, o vėliau energiją paskirsto šilumos mainų grandinėse. Po to likę proceso garai pašalinamikaminas. Šildomas vanduo gali būti naudojamas įvairiais būdais. Paprastai jis naudojamas pačiame gamybos procese kaip techninis skystis arba karšto vandens tiekimo š altinis.
Tokių šildymo technologijų naudojimo efektyvumas yra mažas ir siekia tik 10-12%, tačiau, nesant žaliavų sąnaudų, toks požiūris pasiteisina. Kitas dalykas yra tai, kad antrinių energijos išteklių naudojimas pats savaime reikalauja iš pradžių organizuoti sąlygas šilumai gaminti ir vėliau paskirstyti degimo produktus šilumos mainų tinklais. Taip pat gali prireikti papildomai įrengti gamybos linijas su nepageidaujamų suspensijų pašalinimo įrenginiais ir pagrindinėmis valymo sistemomis.
Lauko zonų šildymas naudojant VER
Sukūrus lauko darbo erdves su technologine įranga, įvairiais skaičiavimais, sutaupoma nuo 10 iki 20% numatomų gamybos procesų organizavimo išlaidų. Žinoma, nekalbama apie visišką išėjimą iš dirbtuvių, tačiau kuriant tokias aikšteles sumažinus statybinių konstrukcijų apimtį, projektų kaina gerokai sumažėja. Tačiau tuo pačiu metu įranga bus sudėtinga dėl sniego ir ledo. Atitinkamai, reikia organizuoti šilumos tiekimo sistemą atviroje vietoje. Konkretaus įrenginio ir antrinio energijos š altinio tipo pasirinkimas taip pat priklausys nuo įmonės krypties ir jos technologinių atliekų. Kaip taisyklė, įkaip šilumos nešiklis naudojamas vanduo, cirkuliuojantis žiede su atvirkštine grįžimu į šildymo š altinį. Optimaliems skysčio parametrams palaikyti papildomai naudojamas antifrizas, o srautų reguliavimą atlieka automatika su buferiniais plėtimosi bakais.
Šilumos perdavimas priklausys nuo išteklių tūrio, dujotiekio konstrukcijos ir išorinių mikroklimato sąlygų. Norint išlaikyti saugumą eksploatuojant sistemą žiemą, rekomenduojama betonuoti specialias dangas. Taip pat, siekiant padidinti šilumos laidumą, technologai pataria konstrukciją dengti sunkiojo betono, baz alto drožlių ir granito inkliuzų pagrindu pagamintais tirpalais. Jei kalbame apie š altus regionus su stipriais šalčiais, tada geriau pasirinkti vandens pagrindu pagamintą antrinį energijos š altinį, į darbo infrastruktūrą įtraukiant sniego tirpinimo įrenginius. Numatomas šilumos kiekis, susidarantis tirpstant sniego masėms ir apledėjimui, turėtų būti apie 630 kJ/kg. Jei sistemos konstrukcija neleidžia kauptis sniegui darbo zonoje, energijos sąnaudos jam tirpstant kritulių metu padidės iki 1250 kJ/kg.
Versijos naudojimo pranašumai
Alternatyvių energijos š altinių naudojimą dažniausiai lemia ekonominiai, techniniai ir aplinkos veiksniai. Šiuo atveju veikia visi šie veiksniai, tačiau dominuoja ekonominis. Turėdami gerai įgyvendintą utilizatoriaus diegimo įmonėje projektą, galite tikėtis, kad šilumos tiekimo sąnaudos sumažės, pavyzdžiui, iki 25–30%. Konkretų taupymo rodiklį lemia antrinių energijos išteklių gamybos ir naudojimo sąlygos, tačiau naudos bus bet kokiu atveju. Ypač jei tikslinėje gamykloje naudojamos vietinės ir nuosavos perdirbimo medžiagos.
Kita nauda yra dėl didelio atliekų energijos potencialo. Dujos, techniniai skysčiai ir kietojo kūno gamybinės žaliavos iš pradžių parenkamos laikantis maksimalaus didelio šilumos kiekio išgavimo principų. Be to, skirtingai nuo pagrindinių tradicinių energijos nešėjų veikimo, antriniai ištekliai naudojimo metu jau yra optimalios agregacijos būsenos ir apdorojimo temperatūros.
VER naudojimo trūkumai
Plačią šios energijos tiekimo koncepcijos sklaidą stabdo keli veiksniai, iš kurių pagrindinis yra tokių sistemų technologinio įrenginio sudėtingumas. Net jei neatsižvelgsime į įrangos kainą naudotojų pavidalu, techninis proceso organizavimas neišvengiamai pareikalaus pertvarkyti eksploatavimo vietą, nes sistema veiks kartu su skirtingais inžineriniais padaliniais.
Kitas antrinių išteklių naudojimo trūkumas gali būti laikomas maža energijos grąža. Vėlgi, atsižvelgiant į laisvą šios žaliavos pobūdį, ekonominis pagrįstumas bus teigiamas, tačiau ypač kuklus šilumos perdavimo procentas neleis iš esmės pasikliauti gamybos stočių įrengimu visapusiškai. pramonės ir kitų vartojimo objektų priežiūra. Kaip taisyklė, tai tikpagalbinis maitinimo š altinis.
Išvada
Perdirbimo ištekliai antrinės energijos atgavimo tikslais iš esmės skiriasi nuo tradicinių ir natūralių energijos tiekimo š altinių. Jas iš dalies lemia pati šios žaliavos kilmė, bet didesne dalimi – jų pritaikymo technologijų specifika. Tuo pačiu metu pirminiai ir antriniai ištekliai gali būti naudojami tame pačiame gamybos procese. Pavyzdžiui, jei gamykloje gaminama armatūra, o degimo produktai iš aukštakrosnių siunčiami į atliekų šilumokaičius, kurie atlieka kitas technologines operacijas. Įdiegiamas visas gamybos ciklas, kuris yra efektyvesnis, taupesnis ir ekologiškesnis, nes atliekos perdirbamos.
