Vprašanja varčevanja z energijo postajajo vse bolj pereča, ko se povečujejo energetski potenciali sodobnih porabnikov. Tako v gospodinjstvu kot v industriji uporabljena tehnična sredstva, enote in komunikacijska omrežja zahtevajo vedno večje količine energentov. To nas sili v iskanje novih, alternativnih virov toplote, električne energije in drugih oblik pridobivanja energije. Kljub aktivnemu razvoju naravnih energetskih nosilcev nam ta segment še vedno ne omogoča, da bi računali na popolno zamenjavo tradicionalnih proizvodnih postaj. Hkrati je precejšnje zanimanje za sekundarne vire energije (SER), ki so v veliki meri brezplačni, vendar zahtevajo manj vlaganja v vzpostavitev storitvene infrastrukture. Vendar se lastnosti sekundarnega energenta s tem ne končajo.
Definicija VER
Obstajata dva bistveno različna načina pridobivanja energije - naravni in industrijski(umetno). V prvem primeru se uporablja energija naravnih pojavov in procesov - na primer pretok vode, sončno sevanje, veter itd. Kompleksnost uporabe takšnih virov je posledica tehničnih težav organizacijske narave - zlasti, nestabilnost akumulacije energije. Industrijska proizvodnja energije je v tem smislu bolj nadzorovana, vendar zahteva surovine za zagotavljanje reakcij, med katerimi nastajajo toplota, elektrika, plin itd. Kombinacija primarnih in sekundarnih energetskih virov poteka ravno v ciklu delovanja generatorskih postaj.. Dejstvo je, da glavni viri niso v celoti izkoriščeni, njihovi ostanki pa se naknadno odstranijo ali reciklirajo. Postaje sekundarne proizvodnje električne energije delujejo na enaki osnovi.
Pri obravnavi načel uporabe VER ne bo odveč sklicevanje na koncept energetskega potenciala. To je količina energije, ki se teoretično lahko proizvede med predelavo odpadkov, stranskih proizvodov proizvodnje in vmesnih surovin, ki niso porabljene v primarnem ciklu. V tem primeru je izraz potenciala v obliki energije lahko drugačen. Zaloge različnih odpadkov so predstavljene kot fizikalno ali kemično vezana toplota, nadtlak, kinetična energija ali tlak tekočine.
Torej, definicija sekundarnih virov za obratovanje elektrarn je naslednja: to je energetski potencial, ki se lahko ustvari kot posledica tehnološkega procesa predelave premalo uporabljenih odpadkov ali proizvodov glavne proizvodnje. Hkrati so lahko tako sami odpadki kot tudi načini njihove nadaljnje predelave različni.
karakteristike VER
Omeniti velja, da veliki porabniki dolgo časa tega koncepta proizvodnje energije niso upoštevali zaradi pomanjkanja natančnih metod za izračun učinkovitosti in energetskih potencialov. Danes recikliranje virov temelji na obsežni analizi širokega spektra kazalnikov, ki omogoča, da iz istih industrijskih odpadkov izvlečemo največjo korist. Najpogostejše oblikovne značilnosti te vrste virov vključujejo naslednje:
- Koeficient izhodne energije - razmerje med proizvodnim potencialom in toplotno prostornino, ki je v generator vstopil s primarnimi viri.
- Koeficient porabe energije - razmerje med količino toplote, porabljene iz sekundarne proizvodnje, in energijo, prejeto v agregatu. Ta kazalnik odraža učinkovitost uporabe določene energetske sheme podjetja. Poleg tega obstajajo različni načini za oceno optimalnih količin porabe – s poudarkom na ekonomsko izvedljivih vrednostih, dejanskih in načrtovanih kazalcih porabe.
- Možnosti prihranka goriva so količina primarnih virov, ki se ne porabijo z uporabo industrijskih odpadkov. Poleg tega je mogoče prihranke izračunati tudi po obratni shemi, ko se primarni in sekundarni viri zamenjajo, odvisno od trenutnih pogojev za proizvodnjo toplote ali električne energije.
- Koeficient izrabe - razmerje med količino proizvedene toplote in energetskim potencialom vira, ki se dovaja v predelovalni kotel.
- Faktor proizvodnje energije - količina energije, ki je neposredno proizvedena z uporabo recikliranih materialov v enoti za recikliranje. Upoštevati je treba, da se koeficient proizvodnje razlikuje od izhodne energije po količini toplotne izgube v delovni napeljavi.
- Faktor storitve je vrednost, ki določa razliko med načrtovano proizvodnjo energije in dejansko proizvodnjo, ustvarjeno z razmerjem.
Izbira optimalnega modela VER
V vsakem primeru se pri razvoju projekta oskrbe z energijo iz sekundarnih virov v ospredje postavi ekonomska naloga, katere bistvo je uporaba najučinkovitejših surovin. Za to se izvede predhodno certificiranje vseh razpoložljivih virov sekundarnih virov z navedbo njihovih rezerv, onesnaženosti, temperature in načina prejema. Opredeljuje tudi zahteve za zagotavljanje tehnoloških procesov izrabe VER. Glede na pogoje delovanja podjetja in način predelave surovin so to lahko ogrevalni, prezračevalni, plinski in vodovodni sistemi.
Na zadnji stopnji izdelave projekta se izvedejo tudi naslednji postopki:
- Za en izbran ali več virov sekundarnih surovin je izbran najbolj stroškovno učinkovit način odstranjevanja.
- Določen je gospodarski učinek vsakega dogodka obdelave virov.
- Obratovalna shema obrata za recikliranje se razvija v skladu s potrebami podjetja. Glavni tehnološki proces je mogoče dopolniti tudi s pomožnimi operacijami, kot so kogeneracijske naprave - na primer, če je potrebna pretvorba več vrst goriva.
Viri sekundarnih virov
V splošnem pomenu vire SER razumemo kot sklop tehnoloških procesov in predelanih surovin v okviru delovanja generatorjev primarne energije. Prav tako lahko različna proizvodna območja delujejo kot viri materiala za nadaljnjo proizvodnjo in pretvorbo toplote ali električne energije. Kaj so sekundarni energetski viri? Specifične vrste materialov so določene z obsegom primarne proizvodnje surovin. Metalurška podjetja na primer zagotavljajo ostanke, odpadke neželeznih in železnih kovin, gumene zmesi in neuporabljene legirne dodatke.
Če govorimo o porabnikih oskrbe s toploto, bodo v ospredje prišle tovarne pohištva in papirja ter gradbena lesnopredelovalna podjetja, ki zagotavljajo gorljive materiale za gorivo. Navedemo lahko naslednje primere sekundarnih virov energije te vrste:
- Šotni briketi.
- Sekanci in lubje.
- Pepel iz visokotemperaturnih sušilnih kotlov.
- Lignin.
- Odpadni papir.
- Odpadki iz trdega lesa.
- Nezahtevani izdelki iz lepenke in papirja.
Po meriS kompleksnejšimi tehnološkimi procesi proizvodnje se spreminja tudi struktura odpadkov z emisijami. Poleg tradicionalnih surovin se v ciklih sekundarne predelave vse pogosteje uporabljajo visokokakovostni in kompleksni večkomponentni odpadki. Ti vključujejo naslednje materiale:
- polimerni termoplastični elementi.
- aglomerati sintetičnih zlitin.
- Industrijski izdelki iz gume in regeneracije.
- Halite odpadki.
- plavžna žlindra.
- fosfogips.
Hkrati se povečuje tudi raven okoljskih groženj. Če je ena najpomembnejših prednosti naravnih virov energije ekološka čistost proizvodnih procesov, potem visoko učinkovitost VER v veliki meri zagotavljajo onesnažene in kemično agresivne snovi, ki niso primerne za primarno predelavo. Sem spadajo naftni derivati, usedline in blato, obrabljene pnevmatike, odpadki, ki vsebujejo živo srebro, itd.
Razvrstitev glede na navodila za uporabo
Ena ključnih klasifikacij sekundarnih virov, ki določa obseg energetsko dragocenih surovin. Praviloma se razlikujejo naslednja področja uporabe VER:
- Izgorevanje goriva v enotah z uporabo surovin, pripravljenih za toplotno obdelavo. Preprosta shema pridobivanja toplote je izvedena brez vmesnih stopenj obdelave in pretvorbe.
- Termična uporaba. Proizvodnja v enotah za rekuperacijo toplote. Za razliko od prejšnjega načina rabe virov je načelo soproizvodnje proizvodnje energije mogoče izvajati, vendar tudi brez operacij.transformacije. Na primer, na različnih linijah proizvodne postaje uporaba sekundarnih virov energije omogoča pridobivanje toplote, tople vode ali pare.
- Termična in kombinirana uporaba. Poleg proizvodnje toplote poteka tudi pretvorba v električno energijo. Na primer, turbinske enote proizvajajo električno energijo v soproizvodnji ali kondenzacijski obliki energije.
- Elektrika. Električna energija se proizvaja s pomočjo plinske turbine.
Razvrstitev po vrsti medija
Pod nosilcem se razume oblika energenta, kakor tudi njegovo agrotehnično stanje, pod katerim bo izbrana uporabna naprava. Na podlagi tega se razlikujejo naslednji reciklirani viri:
- Tekoči, trdni in plinasti odpadki.
- Pari - uspešno in uspešno.
- Izpušni plini.
- vmesni in končni izdelki.
- Tehnična hladilna voda.
- Plini s povečanim tlakom.
Razvrstitev po glavnih vrstah RES
Najpogostejši so gorljivi in toplotni sekundarni viri za predelavo na energetskih postajah. Na primer, gorljivi SER so običajno industrijski odpadki, ki se uporabljajo kot končno gorivo za druge industrijske namene. V tem primeru velja naslednja klasifikacija sekundarnih virov energije:
- Metalurški plavžni plini.
- Lesni odpadki v obliki sekancev, žagovine in ostružkov.
- Tekoči ali trdni odpadki, ki se uporabljajo v rafiniranju nafte in kemični industriji.
Thermal VER zagotavlja fizično toploto brez pretvorbe. V tej funkciji se lahko uporabljajo odpadni procesni plini, stranski produkti proizvodnje, žlindra in pepel, neposredna toplota iz obratovalnih enot in naprav, para in vroča voda. Pomembno je poudariti, da se toplotni viri lahko uporabljajo neposredno kot vir toplote in kot surovine, katerih predelava bo prispevala k proizvodnji električne energije.
Redveje se uporabljajo viri, katerih potencialna energija nastaja iz virov nadtlaka. Gre za izpušne vrste sekundarnih virov energije, ki so lahko mešanice pare in plina, ki zapuščajo delovne naprave v ozračje. Takšni viri so razdeljeni glede na raven koncentracije energije in temperaturne kazalnike. Zdaj lahko obravnavate vsako od omenjenih vrst VER posebej.
Vnetljivi sekundarni viri
V deležu svetovne uporabe VER zavzema gorljivo gorivo približno 70-80%. Glavna vrsta tovrstnih odpadkov je les in izdelki njegove predelave. Ciljna oprema za izkoriščanje virov so običajno kotlovsko-pečalne enote, ki zagotavljajo tehnološke procese zgorevanja z odvajanjem toplote. V Rusiji obstajajo tudi specializirani obrati za predelavo gorljivih vrst sekundarnih virov - na primer lignin se predeluje v hidroliznih obratih, vendar zaradi zahtevnosti vzdrževanjaizdelkov, so takšni tehnološki pristopi redki.
Povezan s sekundarnimi gorljivimi odpadki in avtomobilskimi pnevmatikami, ki se reciklirajo s sproščanjem energije na tri načine:
- S priključkom kaskade drobilcev za predhodno drobljenje.
- Uporaba sistemov neprekinjenega stiskanja zaprtega volumna v posebnih ekstruderjih.
- S tehnologijo kriogenega mletja z uporabo tekočega dušika.
Priljubljene so tudi kombinirane metode sežiganja gorljivih izdelkov. Po razvrščanju surovin po določenih značilnostih (frakcija, stopnja kontaminacije, kemična in strukturna sestava) se izvede recikliranje virov iste vrste. Tako se lahko skupaj z lesnimi odpadki sežigajo premog in drobtine gume, če ustreza danim tehnološkim lastnostim. Na nekaterih reciklažnih postajah se gorljivi odpadki pripravljajo tudi za nadaljnjo proizvodnjo. Zlasti gradbeni materiali, kot so cevi, mastiki, polnila za različne mešanice ter barve in laki, so izdelani iz aktivnega oglja, radiotehničnih elementov in kompozitnih materialov po energetski obdelavi.
Termalni sekundarni viri energije
Energijski potencial te vrste VER omogoča tudi njihovo široko uporabo v različnih panogah in panogah. Najbolj dragoceni toplotni viri z vidika produktivnosti so odpadni plini, ki se sproščajo kot posledica kemičnih reakcij, pirolize in zgorevanja osnovnihgorivnih izdelkov. Uporablja se tudi kondenzatna toplota, čeprav se zaradi tehnološke zahtevnosti procesov pridobivanja energije ta vir uporablja le v večnamenskih velikih podjetjih s kogeneracijskimi napravami. Teoretično se toplota lahko proizvaja iz prezračevalnih emisij in drugih inženirskih omrežij s tokovi vročega zraka in vode, vendar je njen delež v skupnem obsegu sekundarne predelave energije le 2-3%.
Obstajajo tudi omejitve pri uporabi toplotnih virov sekundarnih virov energije, ki veljajo za sisteme ogrevanja dovodnega zraka. Zlasti ni dovoljena tehnološka uporaba naslednjih zračnih medijev:
- Tokovi so odstranjeni iz prostorov, ki vsebujejo vnetljive ali eksplozivne snovi. Tudi če je vstopno mesto posredno povezano z gorljivimi plini ali hlapi preko prezračevalnih kanalov, tega zraka ni mogoče uporabiti v enotah za rekuperacijo toplote.
- Tokovi, ki lahko postanejo nosilci škodljivih snovi. To se običajno zgodi, ko krožeči zrak iz toplotnih izmenjevalnikov pobere kondenzacijske ali usedajoče delce iz predelave nevarnih surovin.
- Tokovi, ki lahko vsebujejo viruse, bakterije in glive, ki povzročajo bolezni. Biološko onesnaženost zračnega okolja določajo tudi posebnosti posamezne proizvodnje oziroma pogoji delovanja inženirskega sistema.
Značilnost uporabe sekundarnih virov za proizvodnjo toplote je sezonski načindelovanje obratov za recikliranje. To je posledica dejstva, da se pomemben del predelovalnih kotlovnic aktivira v obdobjih ogrevanja z neposrednim vnosom toplotne energije. To še posebej velja za komunalo, vendar se v pogojih industrijske proizvodnje toplotna podpora tehnološkim operacijam izvaja po lokalnem urniku.
Sekundarni viri pod nadtlakom
Predvsem gre za proizvodne odpadke, ki nastanejo kot posledica tehnoloških procesov primarne predelave. To so lahko plini, tekočine in celo trdne snovi. Njihova glavna značilnost je, da so pod nadtlakom, ko zapustijo delujočo inštalacijo ali inženirski sistem. Prav zahteve za regulacijo tlaka otežujejo uporabo te vrste sekundarnih virov, pa tudi njihovih derivatov. Cikel recikliranja mora vključevati vsaj operacijo razbremenitve pred sprostitvijo. Za to se uporabljajo posebni regulatorji z menjalniki, ki samodejno normalizirajo stanje karoserije na optimalno delovanje.
oprema za vzdrževanje VER
Utilizacijske naprave se uporabljajo za pridobivanje energije iz sekundarnih virov, ki lahko zagotavljajo različne procese predelave in proizvodnje. Obstajajo tako specializirane kot univerzalne enote. Ker sekundarni viri vključujejo medije, kot sta para s plinom in vodo, se univerzalni kotli in kotlovnice lahko štejejo za soproizvodnjo.opremo. Ciljni produkt takšnih sistemov je običajno električna energija, proizvedena v velikih količinah.
Če govorimo o posebnih ozko usmerjenih instalacijah, potem vključujejo naslednje:
- Kotli za rekuperacijo vode.
- Ekonomizatorji.
- Toplotne črpalke.
- Izmenjevalniki toplote.
- Absorpcijski hladilni sistemi.
- Grelnik vode.
- Enote za izhlapevanje.
- Turbinski generatorji itd.
Seveda je za polno delovanje takšnih enot potrebna široka paleta pomožnih naprav, zaradi katerih je sistem povezan z viri goriva. Torej, za servisiranje sekundarnih energetskih virov v enem samem kompleksu s plinovodom bo morda potrebna enota za rekuperacijo toplote z ločeno kompresorsko postajo. Glede na značilnosti samega vira se lahko uporabljajo tudi sistemi za hlajenje, filtracijo, ogrevanje, regulacijo tlaka itd.
Uporaba OVE za ogrevanje
V mnogih podjetjih je možnost ogrevanja prostorov in ogrevanja opreme z energijo, ki nastane iz lokalnih odpadkov, položena neposredno v tehnološke procese proizvodnje. Na primer, toplotni kotli in peči med delovanjem oddajajo sekundarne vire energije v obliki plina. Sistem za odlaganje odpadkov deluje s pomočjo grelnikov vode, ki najprej nastavijo temperaturo plinskih zmesi na približno 250 °C, nato pa energijo porazdelijo po krogih toplotnih izmenjevalnikov. Po tem se preostale procesne pare odstranijo skozidimnik. Ogrevano vodo lahko uporabimo na različne načine. Običajno se uporablja v samem proizvodnem procesu kot tehnična tekočina ali kot vir za oskrbo s toplo vodo.
Učinkovitost uporabe tovrstnih tehnologij ogrevanja je nizka in znaša le 10-12 %, vendar se glede na odsotnost stroškov surovin ta pristop opravičuje. Druga stvar je, da uporaba sekundarnih virov energije sama po sebi zahteva začetno organizacijo pogojev za proizvodnjo toplote in naknadno distribucijo produktov zgorevanja po omrežjih za izmenjavo toplote. Morda bo treba proizvodne linije dodatno opremiti z enotami za odstranjevanje neželenih suspenzij in osnovnimi čistilnimi sistemi.
Ogrevanje zunanjih površin z VER
Ustvarjanje zunanjih delovnih prostorov s tehnološko opremo po različnih ocenah prihrani od 10 do 20% predvidenih stroškov organizacije proizvodnih procesov. Seveda ni govora o popolnem izstopu iz delavnic, vendar zmanjšanje obsega gradbenih konstrukcij pri ustvarjanju takšnih lokacij bistveno zmanjša stroške projektov. A hkrati bo delovanje opreme oteženo zaradi prisotnosti snega in ledu na območjih. V skladu s tem je treba organizirati sistem oskrbe s toploto na odprtem območju. Izbira določene naprave in vrste sekundarnega energenta bo odvisna tudi od smeri podjetja in njegovih tehnoloških odpadkov. Praviloma vkot toplotni nosilec se uporablja voda, ki kroži v obroču z povratnim povratkom v vir ogrevanja. Za ohranjanje optimalnih parametrov tekočine se dodatno uporablja antifriz, regulacija pretokov pa se izvaja z avtomatizacijo s puferskimi ekspanzijskimi posodami.
Prenos toplote bo odvisen od količine vira, zasnove cevovoda in zunanjih mikroklimatskih pogojev. Da bi ohranili varnost med delovanjem sistema pozimi, je priporočljivo urediti posebne premaze na betonski podlagi. Prav tako v interesu povečanja toplotne prevodnosti tehnologi svetujejo, da konstrukcijo prekrijete z raztopinami na osnovi težkega betona, baz altnih sekancev in granitnih vključkov. Če govorimo o hladnih regijah s hudimi zmrzali, potem je bolje izbrati sekundarni vir energije na vodni osnovi z dodatkom naprav za taljenje snega v delovno infrastrukturo. Ocenjena količina proizvedene toplote za taljenje snežnih mas in zaledenitve naj bi bila približno 630 kJ / kg. Če zasnova sistema ne dopušča nabiranja snega v delovnem območju, se bo poraba energije za njegovo taljenje v času padavin povečala na 1250 kJ/kg.
Prednosti uporabe VER
Uporabo alternativnih virov energije običajno vodijo gospodarski, tehnični in okoljski dejavniki. V tem primeru vsi ti dejavniki delujejo, prevladuje pa ekonomski. Z dobro izvedenim projektom za implementacijo uporabnika v podjetju lahko računate na znižanje stroškov oskrbe s toploto, na primer do 25-30%. Specifičen kazalnik prihrankov določajo pogoji za proizvodnjo in rabo sekundarnih energetskih virov, vendar bo v vsakem primeru korist. Še posebej, če se v ciljnem obratu uporabljajo lokalni in lastni predelovalni materiali.
Druga prednost je visok energetski potencial odpadkov. Plini, tehnične tekočine in surovine za proizvodnjo v trdnem stanju so sprva izbrane po načelih maksimiranja črpanja velikih količin toplote. Poleg tega so za razliko od delovanja glavnih tradicionalnih nosilcev energije sekundarni viri v času uporabe že v optimalnem stanju agregacije in temperature za obdelavo.
Slabosti uporabe VER
Široko širjenje tega koncepta oskrbe z energijo ovira več dejavnikov, med katerimi je glavni kompleksnost tehnološke naprave tovrstnih sistemov. Tudi če ne upoštevamo stroškov opreme v obliki uporabnikov, bo tehnična organizacija procesa neizogibno zahtevala reorganizacijo delovnega mesta, saj bo sistem deloval v povezavi z različnimi inženirskimi enotami.
Še eno slabost uporabe sekundarnih virov lahko vidimo kot nizek donos energije. Tudi ob upoštevanju svobodne narave te surovine bo ekonomska izvedljivost pozitivna, vendar pa zlasti skromen odstotek prenosa toplote načeloma ne bo omogočal, da bi se zanašali na ureditev proizvodnih postaj za celovito vzdrževanje industrij in drugih potrošniških objektov. Praviloma je to samopomožni vir energije.
Sklep
Viri za predelavo z namenom pridobivanja sekundarne energije se bistveno razlikujejo od tradicionalnih in naravnih virov oskrbe z energijo. Delno so posledica samega izvora te surovine, v večji meri pa posebnosti tehnologij za njihovo uporabo. Hkrati se lahko poraba primarnih in sekundarnih virov pojavi v istem proizvodnem procesu. Na primer, če se v tovarni proizvajajo armature in se produkti zgorevanja iz plavžev pošiljajo v odpadne toplotne izmenjevalnike, ki služijo drugim tehnološkim operacijam. Izveden je celoten proizvodni cikel, ki je učinkovitejši, varčen z viri in okolju prijazen, saj se odpadki reciklirajo.
