План
Введення
1. Класифікація вторинних енергоресурсів
2. Види ВЕР і способи їх використання
3.Економія палива при використанні теплоти відхідних газів
4. Вторинні енергетичні ресурси паливно-енергетичного комплексу
Література
Завдання максимального використання ВЕР має не тільки економічне, але й соціальне значення, оскільки зниження витрат палива, що забезпечується використанням ВЕР, зменшує шкідливі викиди і знижує забруднення навколишнього середовища.
ВЕР не можна розглядати як дармових додаткові джерела енергії. Вони є результатом енергетичного недосконалості технологічних виробництв, тому необхідно прагнути до зниження їхнього виходу за рахунок більш повного використання палива в самому технологічному агрегаті. У цьому полягає основна задача підвищення ефективності теплотехнічних виробництв, найбільш повного використання ВЕР, як неминучого супутника цих процесів.
Межею ідеальної організації виробництв є створення безвідходна за матеріалами та енергії технології.
По виду енергії ВЕР діляться на горючі (паливні), теплові та надлишкового тиску.
Горючі ВЕР - побічні газоподібні продукти технологічних процесів, які можуть бути використані в якості енергетичного або технологічного палива.
Теплові ВЕР - фізична теплота основних і побічних продуктів, газів, що відходять технологічних агрегатів, а так само систем охолодження їх елементів.
ВЕР надлишкового тиску - потенційна енергія газів, що виходять з технологічних агрегатів з надлишковим тиском, що може бути використано інших видів енергії.
Вихід ВЕР - кількість ВЕР, які утворюються в технологічному агрегаті.
Вихід ВЕР для горючих: q гір = m Q р;
для теплових: q т = mі;
для ВЕР надлишкового тиску: q і = ml;
де q - вихід відповідних ВЕР, m - питомий або годинникове кількість енергоносія, Q р - нижча теплота згоряння, і -
ентальпія енергоносія, l - робота ізоентропійного розширення газів.
Характеристика горючих ВЕР чорної металургії:
Доменний газ утворюється при виплавці чавуну в доменних печах. Його вихід і хімічний склад залежать від властивостей шихти і палива, режиму роботи печі, способів інтенсифікації процесу. Частка негорючих компонентів азоту та вуглекислого газу в доменному газі становить 70%. При спалюванні доменного газу максимальна температура продуктів згоряння дорівнює 1487 С. На виході з печі газ забруднений колошникового пилом. Використовувати доменний газ як паливо можна тільки після його очищення.
Феросплавний газ - утворюється при виплавці феросплавів в рудовідновну печах. Сумарний вміст сірководню й оксиду сірки (4) в перерахунку на оксид сірки (4) не повинен перевищувати 1 г / м 3.
Конвертерний газ - утворюється при виплавці сталі в кисневих конвертерах. Газ в основному складається з оксиду вуглецю. В якості паливних ВЕР конвертерний газ використовується при відведенні без допалювання.
Цінне технологічне і енергетичне паливо.
Коксовий газ - утворюється при коксуванні вугільної шихти. У чорній металургії як паливо використовується після вилучення хімічних продуктів. Компоненти коксового газу: водень, кисень, метан, азот, вуглекислий і чадний гази.
Характеристика теплових ВЕР.
Фізична теплота готового продукту з шлаків.
З печей і агрегатів металургійного виробництва готовий продукт і шлак виходять з високою температурою. У деяких випадках ця теплота ВЕР. Теплота рідкого чавуну використовується в наступних переділах (мартенівські печі, кисневі конвертери).
Теплота рідкої сталі використовується в прокатному виробництві за рахунок гарячого посаду злитків. Фізична теплота вторинних газів.
Використання фізичної теплоти коксового газу можлива після сухого очищення. Найбільшу температуру мають конверторні гази.
Відходять гази мартенівських печей складаються з продуктів згоряння палива і газоподібних компонентів хімічних реакцій, що протікають в технологічному процесі. До тепловим ВЕР відносяться енергоносії у вигляді водяної пари, гарячої води та вентиляційних викидів.
Технологічна схема передбачає використання цієї теплоти для технологічних процесів, як правило, в тій же теплотехнологічної установці. За такою схемою нагрівають повітря, а також в деяких випадках і газоподібні палива, попередньо підігрівають оброблюваний в печі матеріал або виробляють хіміко-термічну переробку деяких шихтових матеріалів, що використовуються у даному процесі. При опаленні печей природним газом до технологічній схемі відноситься також термохімічна регенерація теплоти відхідних газів, використовувана для конверсії метану. Описані схеми є замкнутими, вони забезпечують економію палива в самому технологічному агрегаті (рис.1). Теплоту відхідних газів можна використовувати і в іншій пічної установці з меншим температурним рівнем процесу. Така схема є розімкнутої (рис.2). У цьому випадку економиться паливо в установці, що використовує теплоту відхідних газів. Можливо також послідовне використання теплоти в основному і в низькотемпературних агрегатах.
Рис.1. Замкнені технологічні схеми використання теплоти відхідних газів: а - для підігріву повітря, б - для попереднього нагрівання матеріалу; 1 - піч, 2 - відведення газів з печі; 3 - рекуператор; 4 - підведення повітря в рекуператор; 5 - відведення диму: 6 - підведення повітря в піч; 7 - підведення палива в піч; 8 - видача матеріалу; 9 - подача підігрітого матеріалу в піч; 10 - подача холодного матеріалу.
Рис.2. Разомкнутая технологічна схема використання теплоти відхідних газів: 1 - піч; 2 - підведення палива; 3 - підведення повітря; 4 - подача матеріалу; 5 - відведення газів з печі: 6 - технологічна установка другого ступеня; 7 - відведення газів установки другого ступеня; 8 - видача матеріалу.
Застосування замкнутої технологічної схеми підвищує ефективність використання палива в технологічному агрегаті, тобто знижує вихід ВЕР.
Енергетична схема передбачає використання теплоти відхідних газів в енергетичних установках для виробництва яких-небудь енергоносіїв (теплоти, електроенергії, холоду та ін.) Можливо послідовне розміщення декількох тепловикористовуючих установок, наприклад, котлів-утилізаторів і економайзерів для підігріву мережної води. Таким чином, енергетична схема є розімкнутої і дозволяє заощадити паливо, що витрачається на виробництво відповідних видів і кількостей енергоносіїв за рахунок використання ВЕР технологічного агрегату (рис.3).
Комбінована схема поєднує технологічну та енергетичну схеми і забезпечує як зменшення виходу ВЕР, так і більш ефективне їх використання (рис. 4).
Кожна зі схем має переваги і недоліки. Основним критерієм для їх порівняння є досягається економія палива. Однак цей критерій ще не дає підстави для остаточної оцінки схем. Тут необхідний техніко-економічний розрахунок, який враховує капітальні та експлуатаційні витрати, стійкість споживання енергоносіїв, отриманих за рахунок теплоти газів, що відходять, та ін
Рис.3. Енергетичні схеми використання теплоти відхідних газів: а - для отримання пари, б - для отримання пари і гарячої води; 1 - піч; 2 - підведення повітря, 3 - підведення палива; 4 - відведення газів з печі; 5 - КУ; 6 - відвід пара з КУ; 7 - відведення диму з КУ; 8 - підведення живильної води в КУ; 9 - підігрівач мережевої води; 10 - підведення води в підігрівач; 11 - відведення гарячої води.
Рис.4. Комбінована схема використання теплоти відхідних газів: 1 - піч, 2 - відведення газів з печі; 3 - рекуператор; 4 - підведення повітря в рекуператор; 5 - відведення диму з рекуператора; 6 - відвід пари з КУ; 7 - КУ; 8 - підведення живильної води в КУ; S - підведення повітря в піч; 10 - підведення палива в піч.
Сланець має не менше значення, ніж вугілля. Близько 40% сланцю видобувається відкритим способом і 60% з шахт.
Відходи видобутку і збагачення сланців складаються з розкривних порід, відходів збагачення.
Розроблено проект переробки сланців (Швеція), що передбачає видобуток відкритим способом і в шахтах 6 млн. т сланцю в рік і виробництво 1300 т урану щорічно. Схема переробки сланцю передбачає первинне дроблення, збагачення у важких середовищах для видалення вапняку, обробку сланцю сірчаної кислотою в барабанних апаратах, витримку обробленого матеріалу в штабелях, противоточную вилуговування сірчаної кислотою методом просочування (видалення урану 79%), фільтрірованіе розчину, екстракцію з нього урану органічним розчинником, реекстрацію розчином карбонату натрію або амонію та осадження уранового концентрату. Осад вилуговування змішують з вапняком і направляють у відвал.
Подальші етапи удосконалення технології переробки сланців:
енергетичне використання органічного матеріалу шляхом спалювання чи газифікації;
розробка технології одержання алюмінію з сланцю;
повне комплексне вилучення кольорових металів.
Газові викиди промислових підприємств як ВЕР.
Розвиток енергетики, металургії, транспорту, хімії та нафтохімії призводить до швидко зростаючого споживання повітря, що використовується в якості сировини в процесі окислення. Підприємства хімічної, нафтохімічної, харчової, фармацевтичної та ряду інших галузей промисловості споживають великі кількості чистого повітря і викидають величезні обсяги відпрацьованих кисневмісних газів і забрудненого вентиляційного повітря.
Перспективним є метод очищення повітря від мікродомішок - об'єднання енергетичних та хімічних комплексів. Розглянемо можливості об'єднання цих процесів шляхом використання відпрацьованого повітря промислових підприємств в якості окислювача, наприклад дуттєвого повітря в топках котлів. У цьому випадку забезпечується дешева очищення забрудненого повітря від токсичних домішок і відпадає необхідність у споживанні чистого повітря для окислення палива.
2. Розенгарт Ю.І. Вторинні енергетичні ресурси чорної металургії та їх використання. - К.: "Вища школа", 2008р. - 328с.
3. Ріхтер Л.А. Охорона водного та повітряного басейнів від викидів ТЕС. Під редакцією Непорожнього. - М.: "Енергоіздат", 2001р. - 296с.
4. Сігал І.Я. Захист повітряного басейну при спалюванні палива. - Л.: "Надра", 1987р. - 294с.
5. Толочко О.І. Захист навколишнього середовища від викидів підприємств чорної металургії. - М.: "Металургія" 2001р. - 95С.
Введення
1. Класифікація вторинних енергоресурсів
2. Види ВЕР і способи їх використання
3.Економія палива при використанні теплоти відхідних газів
4. Вторинні енергетичні ресурси паливно-енергетичного комплексу
Література
Введення
В даний час у використанні вторинних енергетичних ресурсів є значні резерви.Завдання максимального використання ВЕР має не тільки економічне, але й соціальне значення, оскільки зниження витрат палива, що забезпечується використанням ВЕР, зменшує шкідливі викиди і знижує забруднення навколишнього середовища.
ВЕР не можна розглядати як дармових додаткові джерела енергії. Вони є результатом енергетичного недосконалості технологічних виробництв, тому необхідно прагнути до зниження їхнього виходу за рахунок більш повного використання палива в самому технологічному агрегаті. У цьому полягає основна задача підвищення ефективності теплотехнічних виробництв, найбільш повного використання ВЕР, як неминучого супутника цих процесів.
Межею ідеальної організації виробництв є створення безвідходна за матеріалами та енергії технології.
1. Класифікація вторинних енергоресурсів
Підприємство чорної металургії споживає велику кількість палива, теплової та електричної енергії. Поряд з цими технологіями металургійного виробництва характеризується значним виходом вторинних енергетичних ресурсів (ВЕР).По виду енергії ВЕР діляться на горючі (паливні), теплові та надлишкового тиску.
Горючі ВЕР - побічні газоподібні продукти технологічних процесів, які можуть бути використані в якості енергетичного або технологічного палива.
Теплові ВЕР - фізична теплота основних і побічних продуктів, газів, що відходять технологічних агрегатів, а так само систем охолодження їх елементів.
ВЕР надлишкового тиску - потенційна енергія газів, що виходять з технологічних агрегатів з надлишковим тиском, що може бути використано інших видів енергії.
2. Види ВЕР і способи їх використання
| Види ВЕР | Носії ВЕР | Енергетичний потенціал | Спосіб використання |
| Горючі | Газоподібні відходи | Низька теплота згоряння | Спалювання в паливо використовують установках |
| Теплові | гази, що відходять, готова продукція та відходи виробництва, теплоносії охолодження відпрацьований і попутний пар | ентальпія теж | вироблення в теплоутілізіціонних установках водяної пари, гарячої води покриття тепло потреби, вироблення електроенергії в конденсоціонном або теплофікаційному турбоагрегаті |
| надлишковий тиск | гази з надлишковим тиском | робота ізоентропного розширення | вироблення електроенергії в газовому утилізаційному турбоагрегаті |
Вихід ВЕР для горючих: q гір = m Q р;
для теплових: q т = mі;
для ВЕР надлишкового тиску: q і = ml;
де q - вихід відповідних ВЕР, m - питомий або годинникове кількість енергоносія, Q р - нижча теплота згоряння, і -
ентальпія енергоносія, l - робота ізоентропійного розширення газів.
Характеристика горючих ВЕР чорної металургії:
Доменний газ утворюється при виплавці чавуну в доменних печах. Його вихід і хімічний склад залежать від властивостей шихти і палива, режиму роботи печі, способів інтенсифікації процесу. Частка негорючих компонентів азоту та вуглекислого газу в доменному газі становить 70%. При спалюванні доменного газу максимальна температура продуктів згоряння дорівнює 1487 С. На виході з печі газ забруднений колошникового пилом. Використовувати доменний газ як паливо можна тільки після його очищення.
Феросплавний газ - утворюється при виплавці феросплавів в рудовідновну печах. Сумарний вміст сірководню й оксиду сірки (4) в перерахунку на оксид сірки (4) не повинен перевищувати 1 г / м 3.
Конвертерний газ - утворюється при виплавці сталі в кисневих конвертерах. Газ в основному складається з оксиду вуглецю. В якості паливних ВЕР конвертерний газ використовується при відведенні без допалювання.
Цінне технологічне і енергетичне паливо.
Коксовий газ - утворюється при коксуванні вугільної шихти. У чорній металургії як паливо використовується після вилучення хімічних продуктів. Компоненти коксового газу: водень, кисень, метан, азот, вуглекислий і чадний гази.
Характеристика теплових ВЕР.
Фізична теплота готового продукту з шлаків.
З печей і агрегатів металургійного виробництва готовий продукт і шлак виходять з високою температурою. У деяких випадках ця теплота ВЕР. Теплота рідкого чавуну використовується в наступних переділах (мартенівські печі, кисневі конвертери).
Теплота рідкої сталі використовується в прокатному виробництві за рахунок гарячого посаду злитків. Фізична теплота вторинних газів.
Використання фізичної теплоти коксового газу можлива після сухого очищення. Найбільшу температуру мають конверторні гази.
Відходять гази мартенівських печей складаються з продуктів згоряння палива і газоподібних компонентів хімічних реакцій, що протікають в технологічному процесі. До тепловим ВЕР відносяться енергоносії у вигляді водяної пари, гарячої води та вентиляційних викидів.
3.Економія палива при використанні теплоти відхідних газів
Використання фізичної теплоти відхідних газів здійснюється за трьома схемами: технологічної (замкнутої і розімкнутої), енергетичної та комбінованої.Технологічна схема передбачає використання цієї теплоти для технологічних процесів, як правило, в тій же теплотехнологічної установці. За такою схемою нагрівають повітря, а також в деяких випадках і газоподібні палива, попередньо підігрівають оброблюваний в печі матеріал або виробляють хіміко-термічну переробку деяких шихтових матеріалів, що використовуються у даному процесі. При опаленні печей природним газом до технологічній схемі відноситься також термохімічна регенерація теплоти відхідних газів, використовувана для конверсії метану. Описані схеми є замкнутими, вони забезпечують економію палива в самому технологічному агрегаті (рис.1). Теплоту відхідних газів можна використовувати і в іншій пічної установці з меншим температурним рівнем процесу. Така схема є розімкнутої (рис.2). У цьому випадку економиться паливо в установці, що використовує теплоту відхідних газів. Можливо також послідовне використання теплоти в основному і в низькотемпературних агрегатах.
Рис.1. Замкнені технологічні схеми використання теплоти відхідних газів: а - для підігріву повітря, б - для попереднього нагрівання матеріалу; 1 - піч, 2 - відведення газів з печі; 3 - рекуператор; 4 - підведення повітря в рекуператор; 5 - відведення диму: 6 - підведення повітря в піч; 7 - підведення палива в піч; 8 - видача матеріалу; 9 - подача підігрітого матеріалу в піч; 10 - подача холодного матеріалу.
Рис.2. Разомкнутая технологічна схема використання теплоти відхідних газів: 1 - піч; 2 - підведення палива; 3 - підведення повітря; 4 - подача матеріалу; 5 - відведення газів з печі: 6 - технологічна установка другого ступеня; 7 - відведення газів установки другого ступеня; 8 - видача матеріалу.
Застосування замкнутої технологічної схеми підвищує ефективність використання палива в технологічному агрегаті, тобто знижує вихід ВЕР.
Енергетична схема передбачає використання теплоти відхідних газів в енергетичних установках для виробництва яких-небудь енергоносіїв (теплоти, електроенергії, холоду та ін.) Можливо послідовне розміщення декількох тепловикористовуючих установок, наприклад, котлів-утилізаторів і економайзерів для підігріву мережної води. Таким чином, енергетична схема є розімкнутої і дозволяє заощадити паливо, що витрачається на виробництво відповідних видів і кількостей енергоносіїв за рахунок використання ВЕР технологічного агрегату (рис.3).
Комбінована схема поєднує технологічну та енергетичну схеми і забезпечує як зменшення виходу ВЕР, так і більш ефективне їх використання (рис. 4).
Кожна зі схем має переваги і недоліки. Основним критерієм для їх порівняння є досягається економія палива. Однак цей критерій ще не дає підстави для остаточної оцінки схем. Тут необхідний техніко-економічний розрахунок, який враховує капітальні та експлуатаційні витрати, стійкість споживання енергоносіїв, отриманих за рахунок теплоти газів, що відходять, та ін
Рис.3. Енергетичні схеми використання теплоти відхідних газів: а - для отримання пари, б - для отримання пари і гарячої води; 1 - піч; 2 - підведення повітря, 3 - підведення палива; 4 - відведення газів з печі; 5 - КУ; 6 - відвід пара з КУ; 7 - відведення диму з КУ; 8 - підведення живильної води в КУ; 9 - підігрівач мережевої води; 10 - підведення води в підігрівач; 11 - відведення гарячої води.
Рис.4. Комбінована схема використання теплоти відхідних газів: 1 - піч, 2 - відведення газів з печі; 3 - рекуператор; 4 - підведення повітря в рекуператор; 5 - відведення диму з рекуператора; 6 - відвід пари з КУ; 7 - КУ; 8 - підведення живильної води в КУ; S - підведення повітря в піч; 10 - підведення палива в піч.
4. Вторинні енергетичні ресурси паливно-енергетичного комплексу
Світовий видобуток вугілля складає 2025 млн. т в рік (4033 шахти). При цьому утворюється близько 6 млрд. т твердих, рідких і газоподібних відходів, що становить близько 3 т відходів на 1 т вугілля (з них відвальної породи 2,5 т). При підземному видобутку вугілля питомий вихід породи, що видається з шахт на поверхню складає близько 0,3 т на 1 т вугілля, що видобувається. Власне горюча маса у вугільній промисловості становить всього 20% гірської маси. Частка вугілля у виробництві електроенергії становить 37% (1980 р).Сланець має не менше значення, ніж вугілля. Близько 40% сланцю видобувається відкритим способом і 60% з шахт.
Відходи видобутку і збагачення сланців складаються з розкривних порід, відходів збагачення.
Розроблено проект переробки сланців (Швеція), що передбачає видобуток відкритим способом і в шахтах 6 млн. т сланцю в рік і виробництво 1300 т урану щорічно. Схема переробки сланцю передбачає первинне дроблення, збагачення у важких середовищах для видалення вапняку, обробку сланцю сірчаної кислотою в барабанних апаратах, витримку обробленого матеріалу в штабелях, противоточную вилуговування сірчаної кислотою методом просочування (видалення урану 79%), фільтрірованіе розчину, екстракцію з нього урану органічним розчинником, реекстрацію розчином карбонату натрію або амонію та осадження уранового концентрату. Осад вилуговування змішують з вапняком і направляють у відвал.
Подальші етапи удосконалення технології переробки сланців:
енергетичне використання органічного матеріалу шляхом спалювання чи газифікації;
розробка технології одержання алюмінію з сланцю;
повне комплексне вилучення кольорових металів.
Газові викиди промислових підприємств як ВЕР.
Розвиток енергетики, металургії, транспорту, хімії та нафтохімії призводить до швидко зростаючого споживання повітря, що використовується в якості сировини в процесі окислення. Підприємства хімічної, нафтохімічної, харчової, фармацевтичної та ряду інших галузей промисловості споживають великі кількості чистого повітря і викидають величезні обсяги відпрацьованих кисневмісних газів і забрудненого вентиляційного повітря.
Перспективним є метод очищення повітря від мікродомішок - об'єднання енергетичних та хімічних комплексів. Розглянемо можливості об'єднання цих процесів шляхом використання відпрацьованого повітря промислових підприємств в якості окислювача, наприклад дуттєвого повітря в топках котлів. У цьому випадку забезпечується дешева очищення забрудненого повітря від токсичних домішок і відпадає необхідність у споживанні чистого повітря для окислення палива.
Література
1. Ласкорін Б.М. Безвідходна технологія мінеральної сировини. - М.: "Надра", 2004р. - 334с.2. Розенгарт Ю.І. Вторинні енергетичні ресурси чорної металургії та їх використання. - К.: "Вища школа", 2008р. - 328с.
3. Ріхтер Л.А. Охорона водного та повітряного басейнів від викидів ТЕС. Під редакцією Непорожнього. - М.: "Енергоіздат", 2001р. - 296с.
4. Сігал І.Я. Захист повітряного басейну при спалюванні палива. - Л.: "Надра", 1987р. - 294с.
5. Толочко О.І. Захист навколишнього середовища від викидів підприємств чорної металургії. - М.: "Металургія" 2001р. - 95С.