Pitanja uštede energije postaju sve akutnija kako se povećavaju energetski potencijali modernih potrošača. Kako u domaćoj sferi tako iu industriji, korišćena tehnička sredstva, jedinice i komunikacione mreže zahtevaju 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 energenata, ovaj segment nam još uvijek ne dozvoljava da računamo na potpunu zamjenu tradicionalnih proizvodnih stanica. Istovremeno, postoji značajan interes za sekundarne energetske resurse (SER), koji su uglavnom besplatni, ali zahtijevaju manje ulaganja u stvaranje uslužne infrastrukture. Međutim, karakteristike sekundarnog energenta se tu ne završavaju.
Definicija VER
Postoje dva fundamentalno različita načina proizvodnje energije - prirodni i industrijski(vještački). U prvom slučaju koristi se energija prirodnih pojava i procesa - na primjer, protok vode, sunčevo zračenje, vjetar itd. Složenost korištenja takvih resursa je posljedica tehničkih problema organizacijske prirode - posebno, nestabilnost akumulacije energije. Industrijska proizvodnja energije u tom smislu je više kontrolisana, ali zahtijeva sirovine da bi se obezbijedile reakcije, tokom kojih nastaju toplota, električna energija, gas itd. Kombinacija primarnih i sekundarnih energetskih resursa upravo se odvija u radnom ciklusu generatorskih stanica.. Činjenica je da se glavni resursi ne koriste u potpunosti, a njihovi ostaci se naknadno odlažu ili recikliraju. Stanice sekundarne proizvodnje električne energije rade po istom principu.
Kada se razmatraju principi korištenja VER-a, neće biti suvišno osvrnuti se na koncept energetskog potencijala. To je količina energije koja se teoretski može proizvesti tokom prerade otpada, nusproizvoda proizvodnje i međusirovina koje se ne troše u primarnom ciklusu. U ovom slučaju, izraz potencijala u obliku energije može biti različit. Zalihe različitog otpada su predstavljene kao fizička ili hemijski vezana toplota, višak pritiska, kinetička energija ili pritisak fluida.
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 dalje prerade mogu biti različiti.
VER karakteristike
Vrijedi napomenuti da veliki potrošači dugo vremena nisu razmatrali ovaj koncept proizvodnje energije zbog nedostatka tačnih metoda za proračun efikasnosti i energetskih potencijala. Danas se reciklaža resursa zasniva na sveobuhvatnoj analizi širokog spektra indikatora, što omogućava da se iz istog industrijskog otpada izvuče maksimalna korist. Najčešće karakteristike dizajna ove vrste resursa uključuju sljedeće:
- Izlazni energetski koeficijent - odnos proizvodnog potencijala i toplotne zapremine koja je ušla u generator sa primarnim resursima.
- Koeficijent potrošnje energije - odnos količine toplote potrošene iz sekundarne proizvodnje i energije primljene u agregatu. Ovaj indikator odražava efikasnost korišćenja specifične energetske šeme preduzeća. Štaviše, postoje različiti načini za procjenu optimalnih količina potrošnje - s naglaskom na ekonomski izvodljivim vrijednostima, stvarnim i planiranim pokazateljima potrošnje.
- Prilike za uštedu goriva su količina primarnih resursa koji se ne troše korištenjem industrijskog otpada. Štaviše, uštede se mogu izračunati i po obrnutoj shemi, kada primarni i sekundarni resursi zamjenjuju jedni druge, u zavisnosti od trenutnih uslova za proizvodnju toplotne ili električne energije.
- Koeficijent iskorišćenja - odnos zapremine proizvedene toplote i energetskog potencijala resursa koji se isporučuje u kotao za obradu.
- Faktor proizvodnje energije - količina energije koja se direktno generiše upotrebom recikliranih materijala u reciklažnoj jedinici. Treba napomenuti da se koeficijent proizvodnje razlikuje od izlazne energije po količini gubitka toplote 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, prilikom izrade projekta za opskrbu energijom iz sekundarnih resursa, u prvi plan se stavlja ekonomski zadatak čija je suština korištenje najefikasnijih sirovina. Da bi se to postiglo, vrši se preliminarna certifikacija svih raspoloživih izvora sekundarnih resursa, navodeći njihove rezerve, zagađenje, temperaturu i način prijema. Takođe, definiše zahtjeve za osiguranje tehnoloških procesa korištenja VER-a. U zavisnosti od uslova poslovanja preduzeća i načina prerade sirovina, to mogu biti sistemi za grejanje, ventilaciju, gas i vodu.
U završnoj fazi kreiranja projekta također se izvode sljedeće procedure:
- Najekonomičniji način odlaganja se bira za jedan odabrani ili više izvora sekundarnih sirovina.
- Određuje se ekonomski efekat svakog događaja obrade resursa.
- Radna shema postrojenja za reciklažu se razvija u skladu sa potrebama preduzeća. Također, glavni tehnološki proces može biti dopunjen pomoćnim operacijama poput kogeneracijskih postrojenja - na primjer, ako je potrebna konverzija više vrsta goriva.
Izvori sekundarnih resursa
U opštem smislu, SER izvori se shvataju kao skup tehnoloških procesa i prerađenih sirovina u okviru rada generatora primarne energije. Također, različite proizvodne oblasti mogu poslužiti kao izvori materijala za naknadnu proizvodnju i konverziju topline ili električne energije. Šta su sekundarni energetski resursi? Specifične vrste materijala određene su obimom primarne proizvodnje sirovina. Na primjer, metalurška preduzeća obezbjeđuju otpad, otpad od obojenih i crnih metala, gumene smjese i neiskorištene aditive za legiranje.
Ako je riječ o potrošačima za opskrbu toplinom, onda će u prvi plan doći tvornice namještaja i papira, kao i građevinska drvoprerađivačka preduzeća koja obezbjeđuju gorivo gorivim materijalima. Mogu se navesti sljedeći primjeri sekundarnih energetskih izvora ove vrste:
- Briketi treseta.
- Iver 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 sa emisijama. Uz tradicionalne sirovine, visokokvalitetni i složeni višekomponentni otpad se sve više koristi u ciklusima sekundarne prerade. Ovo uključuje sljedeće materijale:
- Polimer termoplastični elementi.
- Aglomerati sintetičkih legura.
- Industrijski gumeni proizvodi i regenerati.
- Halitski otpad.
- šljaka visoke peći.
- fosfogips.
U isto vrijeme raste i nivo prijetnji po životnu sredinu. Ako je jedna od najvažnijih prednosti prirodnih izvora energije ekološka čistoća proizvodnih procesa, onda visoku efikasnost VER-a u velikoj mjeri osiguravaju zagađene i kemijski agresivne tvari koje nisu podložne primarnoj preradi. To uključuje naftne derivate, sedimente i mulj, istrošene gume, otpad koji sadrži živu, itd.
Klasifikacija prema uputama za upotrebu
Jedna od ključnih klasifikacija sekundarnih resursa, koja određuje obim energetski vrijednih sirovina. U pravilu se razlikuju sljedeća područja upotrebe VER-a:
- Sagorevanje goriva u jedinicama koristeći sirovine spremne za termičku obradu. Jednostavna shema proizvodnje topline implementirana je bez međufaza obrade i konverzije.
- Termička upotreba. Proizvodnja u jedinicama za rekuperaciju toplote. Za razliku od dosadašnjeg načina korištenja resursa, kogeneracijski princip proizvodnje energije može se implementirati, ali i bez operacija.transformacije. Na primjer, na različitim linijama proizvodne stanice, korištenje sekundarnih izvora energije omogućava dobivanje topline, tople vode ili pare.
- Termička i kombinovana upotreba. Uz proizvodnju topline, postoji i pretvaranje u električnu energiju. Na primjer, turbinske jedinice proizvode električnu energiju u kogeneraciji ili kondenzaciji energije.
- Struja. Električna energija se proizvodi uz pomoć plinske turbine.
Klasifikacija prema vrsti medija
Pod nosiocem se podrazumeva oblik energetskog resursa, kao i njegovo agrotehničko stanje, pod kojim će se birati pogon za korišćenje. Na osnovu toga razlikuju se sljedeći reciklirani resursi:
- Tečni, čvrsti i gasoviti otpad.
- Parovi - odrađeni i prolazni.
- Izduvni gasovi.
- Srednji i gotovi proizvodi.
- Tehnička rashladna voda.
- Gasovi sa povećanim pritiskom.
Klasifikacija prema glavnim tipovima RES
Najčešći su zapaljivi i termalni sekundarni resursi za preradu na energetskim trafostanicama. Na primjer, zapaljivi SER su tipično industrijski otpad koji se koristi kao gotovo gorivo za druge industrijske svrhe. U ovom slučaju je primjenjiva sljedeća klasifikacija sekundarnih energetskih resursa:
- Metalurški plinovi iz visokih peći.
- Drvni otpad u obliku iverja, piljevine i strugotine.
- Tečni ili čvrsti otpad koji se koristi u preradi nafte i hemijskoj industriji.
Termički VER obezbjeđuje fizičku toplinu bez konverzije. U tom svojstvu mogu se koristiti otpadni procesni gasovi, nusproizvodi proizvodnje, šljaka i pepeo, direktna toplota iz pogonskih jedinica i aparata, para i topla voda. Važno je naglasiti da se termalni resursi mogu koristiti i direktno kao izvor toplote i kao sirovina čija će prerada doprinijeti proizvodnji električne energije.
Ređe se koriste resursi čija se potencijalna energija generiše iz izvora viška pritiska. To su emitovani tipovi sekundarnih energetskih resursa, a to mogu biti mješavine pare i plina koje radne instalacije izlaze u atmosferu. Takvi resursi se dijele prema razini koncentracije energije i temperaturnim indikatorima. Sada možete razmotriti svaki od navedenih tipova VER 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 korišćenje resursa su obično kotlovsko-pećne jedinice koje obezbeđuju tehnološke procese sagorevanja sa odvođenjem toplote. 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 tehnološki pristupi su rijetki.
Odnosi se na sekundarni zapaljivi otpad i automobilske gume, koje se recikliraju uz oslobađanje energije na tri načina:
- Sa vezom kaskade drobilica za prethodno drobljenje.
- Korišćenje sistema zatvorenog volumena kontinuirane kompresije u specijalnim ekstruderima.
- Sa tehnologijom kriogenog mljevenja koristeći tečni dušik.
Kombinovane metode sagorevanja zapaljivih proizvoda su takođe popularne. Nakon sortiranja sirovina prema određenim karakteristikama (frakcija, stepen kontaminacije, hemijski i strukturni sastav), vrši se reciklaža resursa iste vrste. Dakle, zajedno sa drvnim otpadom mogu se spaljivati ugalj i mrvica gume, ako to odgovara datim tehnološkim karakteristikama. Na nekim reciklažnim stanicama za dalju proizvodnju se priprema i zapaljivi otpad. Konkretno, građevinski materijali kao što su crijeva, mastike, punila za razne mješavine i boje i lakovi izrađuju se od aktivnog uglja, radiotehničkih elemenata i kompozitnih materijala nakon energetske obrade.
Termalni sekundarni energetski resursi
Energetski potencijal ove vrste VER-a također im omogućava da se široko koriste u raznim industrijama i industrijama. Najvredniji termalni resursi u pogledu produktivnosti su otpadni gasovi koji se oslobađaju kao rezultat hemijskih reakcija, pirolize i sagorevanja osnovnihproizvodi goriva. Koristi se i toplota kondenzata, iako se zbog tehnološke složenosti procesa ekstrakcije energije ovaj izvor koristi samo u multifunkcionalnim velikim preduzećima sa kogeneracijskim postrojenjima. Teoretski, toplota se može proizvesti iz ventilacionih emisija i drugih inženjerskih mreža sa tokovima toplog vazduha i vode, ali njen udeo u ukupnom obimu sekundarne obrade energije iznosi samo 2-3%.
Postoje i ograničenja u korišćenju toplotnih izvora sekundarnih energetskih resursa, koja se nameću sistemima za grejanje dovodnog vazduha. Posebno nije dozvoljena tehnološka upotreba sljedećih zračnih medija:
- Tokovi uklonjeni iz prostorija koje sadrže zapaljive ili eksplozivne materije. Čak i ako je mjesto usisavanja indirektno povezano sa zapaljivim plinovima ili parama kroz ventilacijske kanale, ovaj zrak se ne može koristiti u jedinicama za povrat topline.
- Potoci koji mogu postati prenosioci štetnih materija. Ovo se obično dešava kada cirkulišući vazduh pokupi čestice kondenzacije ili taloženja iz prerade opasnih sirovina iz izmenjivača toplote.
- Tokovi koji mogu sadržavati viruse, bakterije i gljivice koji izazivaju bolesti. Biološka kontaminacija vazdušne sredine takođe je određena specifičnostima određene proizvodnje ili uslovima rada inženjerskog sistema.
Karakteristična karakteristika korištenja sekundarnih resursa u svrhu proizvodnje topline je sezonski način radarad postrojenja za reciklažu. To je zbog činjenice da se značajan dio kotlarnica za preradu aktivira u periodima grijanja sa direktnim unosom toplotne energije. Ovo posebno važi za komunalije, ali u uslovima industrijske proizvodnje, termička podrška tehnološkim operacijama se obavlja po lokalnom rasporedu.
Sekundarni resursi pod nadpritiskom
Uglavnom je to proizvodni otpad nastao kao rezultat tehnoloških procesa primarne prerade. To mogu biti gasovi, tečnosti, pa čak i čvrste materije. Njihova glavna karakteristika je da su pod viškom pritiska pri napuštanju radne instalacije ili inženjerskog sistema. Upravo zahtjevi za regulacijom pritiska otežavaju korištenje ove vrste sekundarnih resursa, kao i njihovih derivata. U najmanju ruku, ciklus recikliranja bi trebao uključivati operaciju smanjenja tlaka prije oslobađanja. Za to se koriste specijalni regulatori sa mjenjačima koji automatski normalizuju stanje karoserije do optimalnih performansi.
VER oprema za održavanje
Postrojenja za korištenje koriste se za izvlačenje energije iz sekundarnih resursa, koji mogu obezbijediti 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 kogeneracijom.oprema. Ciljni proizvod takvih sistema je obično električna energija proizvedena u velikim količinama.
Ako govorimo o posebnim usko fokusiranim instalacijama, onda one uključuju sljedeće:
- Kotlovi za povrat vode.
- Ekonomajzeri.
- Toplotne pumpe.
- Izmjenjivači topline.
- Apsorpcioni rashladni sistemi.
- Grijači vode.
- Jedinice za hlađenje isparavanjem.
- Turbinski generatori, itd.
Naravno, za potpuni rad ovakvih jedinica potreban je širok spektar pomoćnih uređaja, zbog kojih je sistem povezan sa izvorima goriva. Dakle, za opsluživanje sekundarnih energetskih resursa u jednom kompleksu s plinovodom može biti potrebna jedinica za povrat topline s zasebnom kompresorskom stanicom. U zavisnosti od karakteristika samog resursa, mogu se koristiti i sistemi hlađenja, filtracije, grijanja, regulacije pritiska itd.
Upotreba OIE za grijanje
U mnogim preduzećima mogućnost grijanja prostora i grijanja opreme korištenjem energije proizvedene iz lokalnog otpada polaže se direktno u tehnološke procese proizvodnje. Na primjer, termalni kotlovi i peći tokom rada emituju sekundarne izvore energije u obliku plina. Sistem za odlaganje otpada radi uz pomoć bojlera, koji prvo postavljaju temperaturu mješavine plina na oko 250 °C, a zatim distribuiraju energiju po krugovima za izmjenu topline. Nakon toga, preostale procesne pare se uklanjajudimnjak. Zagrijana voda se može koristiti na različite načine. Obično se koristi u samom proizvodnom procesu kao tehnički fluid ili kao resurs za opskrbu toplom vodom.
Efikasnost korištenja ovakvih tehnologija grijanja je niska i iznosi svega 10-12%, ali s obzirom na nepostojanje troškova sirovina, ovakav pristup opravdava. Druga stvar je da korištenje sekundarnih energetskih resursa samo po sebi zahtijeva početnu organizaciju uslova za proizvodnju topline i naknadnu distribuciju produkata izgaranja kroz mreže za izmjenu topline. Možda će biti potrebno i dodatno opremiti proizvodne linije jedinicama za uklanjanje neželjenih suspenzija i osnovnim sistemima za čišćenje.
Grijanje vanjskih površina sa VER
Kreiranje vanjskih radnih prostora sa 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 obima građevinskih konstrukcija prilikom izrade takvih lokacija značajno smanjuje troškove projekata. Ali u isto vrijeme, rad opreme će biti otežan zbog prisustva snijega i leda u područjima. Shodno tome, postoji potreba za organizovanjem sistema za snabdevanje toplotom na otvorenom prostoru. Izbor određene instalacije i vrste sekundarnog energenta zavisiće i od pravca preduzeća i njegovog tehnološkog otpada. Po pravilu, ukao nosač topline koristi se voda koja cirkulira u prstenu s povratnim povratkom do izvora grijanja. Za održavanje optimalnih parametara tečnosti dodatno se koristi antifriz, a regulacija protoka se vrši automatizacijom sa pufer ekspanzionim rezervoarima.
Prenos toplote zavisiće od zapremine resursa, dizajna cjevovoda i vanjskih mikroklimatskih uslova. Kako bi se održala sigurnost tokom rada sistema zimi, preporučuje se postavljanje posebnih premaza na betonskoj osnovi. Također, u interesu povećanja toplinske provodljivosti, tehnolozi savjetuju pokrivanje konstrukcije rješenjima na bazi teškog betona, baz altnih čipova i granitnih inkluzija. Ako govorimo o hladnim područjima s jakim mrazima, 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 sistema ne dozvoljava nakupljanje snijega u radnom području, onda će se potrošnja energije za njegovo topljenje u vrijeme padavina povećati na 1250 kJ/kg.
Prednosti korištenja VER
Korišćenje alternativnih izvora energije obično je vođeno ekonomskim, tehničkim i ekološkim faktorima. U ovom slučaju svi ovi faktori djeluju, ali ekonomski je dominantan. Sa dobro izvedenim projektom implementacije korisnika u preduzeću, možete računati na smanjenje troškova opskrbe toplinom, na primjer, do 25-30%. Specifičan pokazatelj uštede određen je uslovima za proizvodnju i korišćenje 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 korist dolazi od visokog energetskog potencijala otpada. Plinovi, tehničke tekućine i sirovine za proizvodnju čvrstog stanja inicijalno se biraju prema principima maksimiziranja ekstrakcije velikih količina topline. Štaviše, za razliku od rada glavnih tradicionalnih nosilaca energije, sekundarni resursi u trenutku upotrebe su već u optimalnom stanju agregacije i temperature za obradu.
Nedostaci korištenja VER
Široko širenje ovog koncepta snabdijevanja energijom ometa nekoliko faktora, od kojih je glavni složenost tehnološkog uređaja ovakvih sistema. Čak i ako ne uzmemo u obzir troškove opreme u obliku korisnika, tehnička organizacija procesa će neminovno zahtijevati reorganizaciju pogona, budući da će sistem raditi u sprezi sa različitim inženjerskim jedinicama.
Još jedan nedostatak korištenja sekundarnih resursa može se smatrati niskim povratom energije. Opet, uzimajući u obzir slobodnu prirodu ove sirovine, ekonomska izvodljivost će biti pozitivna, međutim, skroman postotak prijenosa topline, posebno, neće dopustiti, u principu, da se oslanja na uređenje proizvodnih stanica za sveobuhvatne održavanje industrije i drugih objekata potrošnje. Po pravilu, to je samopomoćni izvor napajanja.
Zaključak
Resursi za preradu u svrhu povrata sekundarne energije fundamentalno se razlikuju od tradicionalnih i prirodnih izvora snabdijevanja energijom. One su dijelom posljedica samog porijekla ove sirovine, ali u većoj mjeri - specifičnosti tehnologija njihove primjene. Istovremeno, potrošnja primarnih i sekundarnih resursa može nastati u okviru istog proizvodnog procesa. Na primjer, ako se armatura proizvodi u postrojenju, a proizvodi izgaranja iz visokih peći se šalju u otpadne izmjenjivače topline koji služe drugim tehnološkim operacijama. Implementiran je kompletan proizvodni ciklus, koji je efikasniji, štedi resurse i ekološki prihvatljiv, jer se otpad reciklira.
