Экологические проблемы энергосбережения

Энергетика – один из источников неблагоприятного воздействия на окружающую среду и человека. Она влияет на атмосферу (потребление кислорода, выбросы газов, влаги и твердых частиц), гидросферу (потребление воды, создание искусственных водохранилищ, сбросы загрязненных и нагретых вод, жидких отходов) и на литосферу (потребление ископаемых топлив, изменение ландшафта, выбросы токсичных веществ).

Общепринятая классификация подразделяет источники первичной энергии на коммерческие и некоммерческие.

Коммерческие источники энергии включают в себя твердые (каменный и бурый уголь, торф, горючие сланцы, битуминозные пески), жидкие (нефть и газовый конденсат), газообразные (природный газ) виды топлива и первичное электричество (электроэнергия, произведенная на ядерных гидро-, ветровых, геотермальных, солнечных, приливных и волновых станциях).

К некоммерческим относят все остальные источники энергии (дрова, сельскохозяйственные и промышленные отходы, мускульная сила рабочего скота и собственно человека).

Мировая энергетика в целом основана преимущественно на коммерческих энергоресурсах.

Одним из факторов, определяющих уровень развития общества, является уровень использования и количество потребляемой энергии на душу насе­ления. Процессы превращения первичной энергии, имеющей место в обще­стве, связывают между собой экономические, социальные и экологические показатели. Социальный уровень жизни определяется количеством энергии, потребляемой на 1-го человека, а это значит, что для его повышения необ­ходимо вырабатывать больше энергии. Основным источником энергии в на­стоящее время является нефть, газ и уголь.

Традиционные способы выработки тепло- и электроэнергии в котельных и на ТЭС из этих первичных источников энергии, использование топлива в топливопотребляющих технологических установках сопряжены с разносто­ронним локальным и глобальным воздействием на окружающую среду:

- выбросом в атмосферу вредных веществ

- сбросом минерализованных и нагретых вод;

- потреблением в значительных количествах кислорода и нагретых вод;

- изъятием больших площадей земли для захоронения отходов (шлака, золы) и др.

Это воздействие является причиной закисления почвы и воды, способст­вует возникновению парникового эффекта, обусловливающего повышение планетарной температуры, провоцирует другие необратимые процессы. Кроме того, органическое топливо - это невосполнимые источники энергии, а это значит, что темпы их возобновления во много раз ниже темпов их по­требления.

Проблемы применение различных типов теплообменников, теплонасосных установок для использования теплоты ВЭР.

Вторичные топливо - энергетические ресурсы (ВЭР) – энергетический ресурс, полу- чаемый в виде побочного продукта основного производства или являющийся таким продуктом. Вторичные ТЭР могут быть в виде тепла различных параметров и топлива. К ВЭР в ви- де тепла относят нагретые отходящие газы технологических установок, газы и жидкости систем охлаждения на выходе из технологической установки, отработанный водяной пар, сбросные воды, вентиляционные выбросы, теплота которых может быть полезно использована.

Известно, что теплообменные аппараты применяются в технике для того, чтобы:

♦ придать нагреваемой или охлаждаемой среде необходимую температуру

♦ осуществить переход среды в другое фазовое состояние

♦ отвести тепло от охлаждаемых элементов конструкций,

♦ полезно использовать теплоту уходящих из теплогенерирующих и теплоиспользующих установок энергетических отходов - так называемых вторичных энергетических ресурсов (ВЭР).Решение этих задач может происходить одновременно.

Вторичные энергетические ресурсы разделяют на следующие большие группы:

♦ горючие (топливные) ВЭР: горючие отходы технологических процессов переработки углероди­стого и углеводородного сырья, биогаз, твердые и жидкие топливные отходы, отходы, непригод­ные для дальнейшей технологической переработки (обрезки, щепа, опилки) и т. д.;

♦ тепловые ВЭР: физическое тепло отходящих газов технологических агрегатов, тепло отрабо­тавшего пара и горячей воды, тепло шлаков, золы, твердых технологических продуктов;

♦ ВЭР избыточного давления: потенциальная и кинетическая энергия газов и жидкостей.

Уходящие из установок тепловые вторичные энергетические ресурсы несут, как правило, значительное количество теплоты.

Эта теплота может быть полезно использована двумя способами:

♦ возвратом тепла в установку - регенеративное теплоиспользование;

♦ использованием его в другой установке - внешнее теплоиспользование.

Пример регенеративного использования теплоты в сушильной установке изображен на рис 1.

Рис.Регенеративное использование вторичных энергоресурсов. 1 - подогреватель, 2 - сушильная установка, 3 - рекуперативный теплообменник (утилизатор)

В качестве ВЭР используется отработавший сушильный агент, теплота которого используется для пред­варительного нагрева воздуха в рекуперативном теплообменнике-утилизаторе 3.

Регенеративное теплоиспользование приводит к повышению энергетической эффективности установки и увеличению коэффициента полезного использования теплоты.

Внешнее теплоиспользование - использование теплоты ВЭР уходящих из установки для нужд других энергоиспользующих установок. Пример внешнего теплоиспользования - использование теплоты паро - конденсатной смеси, уходящей из сетевого подогревателя для получения пара, направляемого на тех­нологические нужды, изображен на рис 2.

Рис.2. Внешнее использование вторичных энергоресурсов 1 - парогенератор, 2 - теплоиспользующий аппарат (сетевой подогреватель), 3 - конденсатосборный бак; 4 - конденсатоотводчик; 5 - паровой эжектор

В качестве вторичного энергоресурса используется конденсат, поступающий после сетевого подогрева­теля 2 в конденсатосборный бак 3. Вследствие того, что давление в баке меньше, чем давление насы­щения конденсата.

В некоторых случаях при внешнем теплоиспользовании можно использовать ВЭР напрямую (не исполь­зуя теплообменные аппараты). Например, горячие дымовые газы после разбавления воздухом можно направить в сушильную установку. Если же дымовые газы вследствие их загрязненности нельзя исполь­зовать для сушки материала по требованиям технологического процесса, их направляют в теплообмен­ник для нагрева воздуха, который используется в качестве сушильного агента. Первый из этих способов экономичнее, поскольку не требует больших капитальных затрат.

Кроме регенеративного и внешнего теплоиспользования возможно также комбинированное теплоиспользование, когда часть теплоты возвращается в установку, а другая часть - полезно используется в другой энергетической или технологической установке.

Тепловой насос - представляет собой устройство, позволяющее передать теплоту от более холодного тепла к более нагретому за счет использования дополнительной энергии (чаще всего - механической). Применение тепловых насосов - один из важных путей утилизации теплоты вторичных энергетических ресурсов.

Известно, что теплота низкого потенциала является продуктом технической деятельности человека, причем, чем ниже ее температурный уровень, тем больше этой теплоты безвозвратно теряется, рассеи­ваясь в окружающей среде. Очень часто единственным экономически оп­равданным способом утилизации теплоты таких ВЭР является примене­ние тепловых насосов.

Главное применение тепловых насосов в настоящее время - нагрев теплоносителя для систем отопле­ния, вентиляции и горячего водоснабжения зданий. Однако их можно использовать и для технологиче­ских целей.

Тепловые насосы различаются прежде всего способом. Применяют парокомпрессионные, газокомпрессионные, сорбционные, пароэжекторные, термоэлетрические тепловые насосы.

Как показывает отечественная и мировая практика, наиболее полное и экономически эффективное использование средне- и низкопо­тенциальных ВЭР промышленного производства осуществимо в первую очередь с помощью тепловых насосов, термокомпрессоров и трансформаторов теплоты.

Применение теплонасосных установок и трансформаторов для утилизации тепловых ВЭР и других местных низкотемпературных источников теплоты позволяет на 20...60 %снизить расходы топлива. Надо иметь в виду, что за рубежом в настоящее время уже работает несколько миллионов теплонасосных отопительных систем. Теплонасосные установки и термо-трансформаторы за счет использования теплоты низкопотенциальных источников могут снабжать теплотой нужного потенциала и такие производственно-технологические агрегаты, как моечные машины, сушильные установки, выварочные ванны, устройства для подогрева и регенерации масел, системы очистки, обмывки и сушки подвижного состава на транспорте, системы разогрева смерзшихся грузов и удаления их остатков из вагонов и цистерн и др. Следовательно, теплонасосные установки, или термотрансформаторы, могут заменить такие традиционно используемые генераторы среднепотенциальной теплоты, как малоэкономичные паровые или водогрейные котлы, а также бойлерные или калориферные системы, питающиеся от местных либо центральных котельных.

Тепловые насосы, работающие на низко- и среднепотенциальных тепловых ВЭР, применяются также для выработки холода, который необходим как в нефтеперерабатывающей промышленности, в химических и нефтехимических производствах, так и для кондиционирования воздуха в промышленных и жилых помещениях в летний период.

Рис.4.1 Комбинированная схема использования тепловых ВЭР производства для выработки холода:1 – Тепловой насос;2 – холодильная машина.

 

Наиболее распространенными являются варианты выработки энергии (тепловой или электрической) за счет ВЭР в тепловом насосе или трансформаторе с дальнейшим использованием ее в холодильной установке (рис.4.1).

В целом следует отметить, что для установок утилизации тепловых ВЭР характерно энергокомбинирование, т.е. комплексность в решении проблемы использования различных источников теплоты.

3. Предприятие запланировало получить за год со стороны 302,75 т у.т. энергоресурсов. Причем из них 54% мазута, 42% тепловой энергии, 4% природного газа. По итогам года отклонение от плановогорасхода составило по мазуту: +40 т, по теплу: +50 ГДж, по газу: + 0,1×103 нм3.Определите фактический расход всех энергоресурсов, а также годовое энергопотребление предприятием условного топлива.

---

Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 289; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!