Kaasaegsete tarbijate energiapotentsiaali kasvades muutuvad energiasäästu küsimused teravamaks. Nii kodu- kui ka tööstuses nõuavad kasutatavad tehnilised vahendid, sõlmed ja sidevõrgud järjest suuremaid energiaressursse. See sunnib meid otsima uusi alternatiivseid soojus-, elektri- ja muid energiatootmisviise. Vaatamata looduslike energiakandjate aktiivsele arendamisele ei võimalda see segment endiselt loota traditsiooniliste elektrijaamade täielikule väljavahetamisele. Samas tuntakse suurt huvi sekundaarsete energiaressursside (SER) vastu, mis on suures osas tasuta, kuid nõuavad vähem investeeringuid teenuste infrastruktuuri loomiseks. Sekundaarse energiatoote omadused ei piirdu aga sellega.
VERI definitsioon
Energia tootmiseks on kaks põhimõtteliselt erinevat viisi – looduslik ja tööstuslik(kunstlik). Esimesel juhul kasutatakse loodusnähtuste ja protsesside energiat – näiteks veevoolu, päikesekiirgust, tuult jne. Selliste ressursside kasutamise keerukus on tingitud organisatsioonilist laadi tehnilistest probleemidest – eelkõige, energia kogunemise ebastabiilsus. Tööstuslik energiatootmine on selles mõttes paremini kontrollitav, kuid selleks on vaja toorainet, et tagada reaktsioonid, mille käigus tekib soojus, elekter, gaas jne. Primaar- ja sekundaarsete energiaressursside kombineerimine toimub lihts alt generaatorijaamade töötsükli raames.. Fakt on see, et peamisi ressursse ei kasutata täielikult ära ja nende jäänused kõrvaldatakse või võetakse ringlusse. Teisese elektritootmise jaamad töötavad samadel alustel.
VER-i kasutamise põhimõtete kaalumisel ei ole üleliigne viidata energiapotentsiaali mõistele. See on energiahulk, mis teoreetiliselt võib tekkida esmases tsüklis kasutamata jäänud jäätmete, tootmise kõrvalsaaduste ja vahetoorme töötlemisel. Sel juhul võib potentsiaali väljendus energia kujul olla erinev. Erinevate jäätmete varud on esindatud füüsikalise või keemiliselt seotud soojuse, ülerõhu, kineetilise energia või vedeliku rõhuna.
Seega on elektrijaamade tööks sekundaarsete ressursside määratlus järgmine: see on energiapotentsiaal, mis võib tekkida alakasutatud jäätmete või põhitootmise toodete töötlemise tehnoloogilise protsessi tulemusena. Samal ajal võivad nii jäätmed ise kui ka nende edasise töötlemise meetodid olla erinevad.
VER-i omadused
Väärib märkimist, et pikka aega ei arvestanud suured tarbijad seda energiatootmise kontseptsiooni, kuna puudusid täpsed meetodid tõhususe ja energiapotentsiaali arvutamiseks. Tänapäeval põhineb ressursside taaskasutamine väga erinevate näitajate terviklikul analüüsil, mis võimaldab saada samadest tööstusjäätmetest maksimaalset kasu. Seda tüüpi ressursside levinumad disainiomadused on järgmised:
- Väljundenergia koefitsient – generaatorisse primaarressurssidega sisenenud tootmispotentsiaali ja soojusmahu suhe.
- Energiatarbimise koefitsient - sekundaarsest tootmisest tarbitud soojushulga ja generaatorikomplektis saadava energia suhe. See näitaja peegeldab ettevõtte konkreetse energiaskeemi kasutamise efektiivsust. Lisaks on optimaalsete tarbimismahtude hindamiseks erinevaid viise – rõhuasetusega majanduslikult teostatavatel väärtustel, tegelikel ja planeeritud tarbimisnäitajatel.
- Kütusesäästu võimalused on esmaste ressursside hulk, mida tööstusjäätmete kasutamine ei tarbi. Lisaks saab säästu arvutada ka vastupidise skeemi järgi, kui primaarsed ja sekundaarsed ressursid asendavad üksteist, olenev alt hetketingimustest soojuse või elektri tootmisel.
- Kasutuskoefitsient - toodetava soojuse mahu ja töötlemiskatlasse tarnitava ressursi energiapotentsiaali suhe.
- Energiatootmise koefitsient – energia hulk, mis tekib otse taaskasutusüksuses ringlussevõetud materjalide kasutamisel. Tuleb märkida, et generatsioonikoefitsient erineb väljundenergiast töötava paigaldise soojuskao suuruse võrra.
- Teenustegur on väärtus, mis määrab erinevuse kavandatud energiaväljundi ja suhte kaudu genereeritud tegeliku väljundi vahel.
Optimaalse VER-mudeli valimine
Igal juhul tõstetakse sekundaarsete ressursside kaudu energiavarustuse projekti väljatöötamisel esiplaanile majanduslik ülesanne, mille sisuks on kasutada võimalikult tõhusat toorainet. Selleks viiakse läbi kõigi olemasolevate teiseste ressursside allikate esialgne sertifitseerimine, näidates ära nende varud, reostuse, temperatuuri ja vastuvõtuviisi. Samuti määratleb see VER kasutamise tehnoloogiliste protsesside tagamise nõuded. Sõltuv alt ettevõtte töötingimustest ja tooraine töötlemise meetodist võivad need olla kütte-, ventilatsiooni-, gaasi- ja veevarustussüsteemid.
Projekti loomise viimases etapis tehakse ka järgmised protseduurid:
- Kõige kuluefektiivsem kõrvaldamisviis valitakse ühe või mitme teisese tooraine allika jaoks.
- Iga ressursi töötlemise sündmuse majanduslik mõju määratakse.
- Taaskasutustehase tööskeemi arendatakse vastav alt ettevõtte vajadustele. Samuti saab peamist tehnoloogilist protsessi täiendada abitoimingutega, nagu koostootmisjaamad – näiteks kui on vaja mitut tüüpi kütust muundada.
Teiseste ressursside allikad
Üldiselt mõistetakse SER-i allikate all primaarenergia generaatorite töö raames tehnoloogiliste protsesside ja töödeldud toorainete kogumit. Samuti võivad erinevad tootmispiirkonnad olla materjaliallikad järgnevaks soojuse või elektri tootmiseks ja muundamiseks. Mis on sekundaarsed energiaallikad? Konkreetsed materjaliliigid määratakse tooraine esmase tootmise ulatuse järgi. Näiteks pakuvad metallurgiaettevõtted vanarauda, värviliste ja mustade metallide jäätmeid, kummiühendeid ja kasutamata legeerivaid lisandeid.
Kui räägime soojavarustuse tarbijatest, siis tõusevad esiplaanile mööbli- ja paberivabrikud, aga ka ehituspuidutöötlemisettevõtted, mis pakuvad kütust põlevaid materjale. Seda tüüpi sekundaarsete energiaressursside kohta võib tuua järgmised näited:
- Turbabrikett.
- Puiduhake ja puukoor.
- Tuhk kõrgel temperatuuril kuivatuskateldest.
- Lignin.
- Vanapaber.
- Tahkepuidujäätmed.
- Taotlemata papp- ja paberitooted.
Mõõdu järgiTootmise tehnoloogiliste protsesside keerukamaks muutudes muutub ka heitmetega jäätmete struktuur. Traditsiooniliste toorainete kõrval kasutatakse sekundaarsetes töötlemistsüklites üha enam kvaliteetseid ja keerukaid mitmekomponentseid jäätmeid. Nende hulka kuuluvad järgmised materjalid:
- Polümeerist termoplastsed elemendid.
- Sünteetiliste sulamite aglomeraadid.
- Tööstuslikud kummitooted ja regenereerib.
- Haliidi jäätmed.
- Kõrgahjuräbu.
- fosfokips.
Samal ajal tõuseb ka keskkonnaohtude tase. Kui looduslike energiaallikate üheks olulisemaks eeliseks on tootmisprotsesside ökoloogiline puhtus, siis VER-i kõrge efektiivsuse tagavad suures osas saastunud ja keemiliselt agressiivsed ained, mis ei allu esmasele töötlemisele. Nende hulka kuuluvad naftatooted, setted ja muda, kulunud rehvid, elavhõbedat sisaldavad jäätmed jne.
Klassifikatsioon kasutusjuhiste järgi
Üks peamisi sekundaarsete ressursside klassifikaatoreid, mis määrab energiaväärtusliku tooraine ulatuse. Reeglina eristatakse järgmisi VER-i kasutusvaldkondi:
- Kütuse põletamine agregaatides, kasutades kuumtöötlemiseks valmis toorainet. Lihtne soojustootmisskeem rakendatakse ilma töötlemise ja muundamise vaheetappideta.
- Soojuskasutus. Tootmine soojustagastusseadmetes. Erinev alt senisest ressursside kasutamise viisist saab energiatootmise koostootmispõhimõtet rakendada, aga ka ilma operatsioonideta.teisendusi. Näiteks elektrijaama erinevatel liinidel võimaldab sekundaarsete energiaressursside kasutamine saada soojust, sooja vett või auru.
- Soojus- ja kombineeritud kasutamine. Koos soojuse tootmisega toimub ka muundamine elektriks. Näiteks turbiiniagregaadid toodavad elektrit koostootmisel või energia kondenseerimisel.
- Elekter. Elektrit toodetakse utiliseeriva gaasiturbiini abil.
Klassifikatsioon meediatüübi järgi
Kandja all mõistetakse nii energiaressursi vormi kui ka selle agrotehnilist seisundit, mille alusel utiliseerimisjaam valitakse. Selle põhjal eristatakse järgmisi ringlussevõetud ressursse:
- Vedelad, tahked ja gaasilised jäätmed.
- Paarid – töötas ja möödub.
- Heitgaasid.
- Vahe- ja valmistooted.
- Tehniline jahutusvesi.
- Suurendatud rõhuga gaasid.
Klassifikatsioon peamiste RES-tüüpide järgi
Kõige levinumad on põlevad ja termilised sekundaarsed ressursid, mida töödeldakse energiaalajaamades. Näiteks põlevad SER-id on tavaliselt tööstusjäätmed, mida kasutatakse valmiskütusena muudel tööstuslikel eesmärkidel. Sel juhul kohaldatakse järgmist sekundaarsete energiaressursside klassifikatsiooni:
- Metallurgilised kõrgahjugaasid.
- Puidujäätmed laastude, saepuru ja laastudena.
- Nafta rafineerimisel ja keemiatööstuses kasutatavad vedelad või tahked jäätmed.
Thermal VER pakub füüsilist soojust ilma muundamiseta. Selles mahus saab kasutada heitgaase, tootmise kõrvalsaadusi, räbu ja tuhka, töösõlmede ja aparaatide otsest soojust, auru ja kuuma vett. Oluline on rõhutada, et soojusressursse saab kasutada nii otseselt soojusallikana kui ka toorainena, mille töötlemine aitab kaasa elektrienergia tootmisele.
Harvemini kasutatakse ressursse, mille potentsiaalne energia tekib ülerõhu allikatest. Need on eralduvad sekundaarsed energiaallikad, milleks võivad olla auru ja gaasi segud, mis jätavad tööpaigaldised atmosfääri. Sellised ressursid jagunevad energia kontsentratsiooni taseme ja temperatuurinäitajate järgi. Nüüd saate kaaluda iga nimetatud VER-i tüüpi eraldi.
Süttivad teisesed ressursid
VER-i maailmas kasutuses on põlevkütus umbes 70-80%. Selliste jäätmete peamine liik on puit ja selle töötlemise tooted. Ressursikasutuse sihtseadmeteks on tavaliselt katel-ahjuüksused, mis tagavad tehnoloogilised põlemisprotsessid koos soojuse eemaldamisega. Venemaal on ka spetsiaalsed tehased põlevate sekundaarsete ressursside töötlemiseks - näiteks ligniini töödeldakse hüdrolüüsitehastes, kuid hoolduse keerukuse tõttutoodete puhul on sellised tehnoloogilised lähenemisviisid haruldased.
Seotud sekundaarsete põlevate jäätmete ja autorehvidega, mida taaskasutatakse energia vabanemisega kolmel viisil:
- Purustite kaskaadi ühendamisega eelpurustamiseks.
- Kinnise mahuga pideva survesüsteemide kasutamine spetsiaalsetes ekstruuderites.
- Vedela lämmastikku kasutava krüogeense jahvatustehnoloogiaga.
Populaarsed on ka kombineeritud meetodid põlevate toodete põletamiseks. Pärast tooraine sorteerimist vastav alt teatud omadustele (fraktsioon, saastatusaste, keemiline ja struktuurne koostis) viiakse läbi sama tüüpi ressursside ringlussevõtt. Seega võib koos puidujäätmetega põletada kivisütt ja kummipuru, kui see sobib antud tehnoloogiliste omadustega. Mõnes taaskasutusjaamas valmistatakse põlevjäätmed ette ka edasiseks tootmiseks. Aktiivsöest, raadiotehnika elementidest ja komposiitmaterjalidest valmistatakse pärast energiatöötlemist eelkõige ehitusmaterjale, nagu voolikud, mastiksid, erinevate segude täiteained ning värvid ja lakid.
Sekundaarsed soojusallikad
Seda tüüpi VER-i energiapotentsiaal võimaldab neid ka laialdaselt kasutada erinevates tööstusharudes ja tööstusharudes. Tootlikkuse seisukoh alt on kõige väärtuslikumad soojusressursid heitgaasid, mis eralduvad keemiliste reaktsioonide, pürolüüsi ja aluseliste põlemisprotsesside tulemusena.kütusetooted. Kasutatakse ka kondensaatsoojust, kuigi energia ammutamise protsesside tehnoloogilise keerukuse tõttu kasutatakse seda allikat ainult koostootmisjaamadega multifunktsionaalsetes suurettevõtetes. Teoreetiliselt saab soojust toota ventilatsiooniheitmetest ja muudest sooja õhu ja vee vooluga insenervõrkudest, kuid selle osakaal sekundaarse energia töötlemise kogumahus on vaid 2-3%.
Sekundaarsete energiaressursside soojusallikate kasutamisele on kehtestatud ka piirangud, mis on kehtestatud sissepuhkeõhu küttesüsteemidele. Eelkõige ei ole lubatud järgmiste õhukandjate tehnoloogiline kasutamine:
- Süttivaid või plahvatusohtlikke aineid sisaldavatest ruumidest eemaldatakse voolud. Isegi kui sisselaskekoht on ventilatsioonikanalite kaudu kaudselt ühendatud põlevate gaaside või aurudega, ei saa seda õhku soojustagastusega seadmetes kasutada.
- Vood, mis võivad muutuda kahjulike ainete kandjateks. Tavaliselt juhtub see siis, kui ringlev õhk kogub soojusvahetitest ohtlike toorainete töötlemisel tekkinud kondenseeruvaid või settivaid osakesi.
- Vood, mis võivad sisaldada haigusi põhjustavaid viiruseid, baktereid ja seeni. Õhukeskkonna bioloogilise saastatuse määravad ka konkreetse tootmise eripära või insenerisüsteemi töötingimused.
Sekundaarsete ressursside soojuse tootmiseks kasutamise iseloomulik tunnus on hooajaline režiimtaaskasutusrajatiste käitamine. See on tingitud asjaolust, et märkimisväärne osa töötlevatest katlamajadest aktiveeruvad kütmise perioodidel otsese soojusenergia sissevõtuga. See kehtib eriti kommuna alteenuste kohta, kuid tööstusliku tootmise tingimustes toimub tehnoloogiliste toimingute termiline tugi kohaliku ajakava järgi.
Teisesed ressursid ülerõhu all
Peamiselt on tegemist esmatöötlemise tehnoloogiliste protsesside tulemusena tekkivate tootmisjäätmetega. Need võivad olla gaasid, vedelikud ja isegi tahked ained. Nende peamine omadus on ülerõhu allumine töötavast paigaldusest või insenerisüsteemist lahkumisel. Seda tüüpi sekundaarsete ressursside ja nende derivaatide kasutamise raskendavad just nõuded surve reguleerimisele. Taaskasutustsükkel peaks sisaldama vähem alt rõhu vähendamise toimingut enne vabastamist. Selleks kasutatakse spetsiaalseid käigukastiga regulaatoreid, mis normaliseerivad automaatselt kerede oleku optimaalse jõudluseni.
VER-hooldusseadmed
Sekundaarsetest ressurssidest energia ammutamiseks kasutatakse kasutustehaseid, mis võivad pakkuda erinevaid töötlemis- ja tootmisprotsesse. Seal on nii spetsialiseeritud kui ka universaalseid üksusi. Kuna sekundaarsed ressursid hõlmavad selliseid aineid nagu aur koos gaasi ja veega, võib universaalseid katlaid ja katlajaamu pidada koostootmiseks.varustus. Selliste süsteemide sihttooteks on tavaliselt suurtes kogustes toodetud elekter.
Kui me räägime spetsiaalsetest kitsa fookusega installatsioonidest, siis need hõlmavad järgmist:
- Veetagastusega boilerid.
- Economisers.
- Soojuspumbad.
- Soojusvahetid.
- Absorptsiooniga külmutussüsteemid.
- Veesoojendid.
- Aurustunud jahutusseadmed.
- Turbiingeneraatorid jne
Loomulikult on selliste agregaatide täielikuks tööks vaja laia valikut abiseadmeid, mille tõttu on süsteem ühendatud kütuseallikatega. Seega võib sekundaarsete energiaressursside teenindamiseks ühes gaasitorustikuga kompleksis vaja minna eraldi kompressorjaamaga soojustagastusseadet. Olenev alt ressursi enda omadustest võib kasutada ka jahutus-, filtreerimis-, kütte-, rõhureguleerimis- jne süsteeme.
RES-i kasutamine kütteks
Paljudes ettevõtetes on ruumide kütmise ja seadmete kütmise võimalus kohalikest jäätmete tekitatud energiast otse tootmistehnoloogilistesse protsessidesse sisse pandud. Näiteks soojuskatlad ja ahjud eraldavad töötamise ajal sekundaarseid energiaressursse gaasi kujul. Jäätmekäitlussüsteem töötab veesoojendite abil, mis esm alt seavad gaasisegude temperatuuriks umbes 250 °C ning seejärel jaotavad energia üle soojusvahetuskontuuride. Pärast seda eemaldatakse ülejäänud protsessiaurud läbikorsten. Kuumutatud vett saab kasutada erineval viisil. Tavaliselt kasutatakse seda tootmisprotsessis tehnilise vedelikuna või kuuma veevarustuse ressursina.
Selliste küttetehnoloogiate kasutamise efektiivsus on madal ja moodustab vaid 10–12%, kuid arvestades toorainekulude puudumist, õigustab see lähenemine end. Teine asi on see, et sekundaarsete energiaressursside kasutamine iseenesest eeldab soojuse tootmise tingimuste esialgset korraldamist ja sellele järgnevat põlemisproduktide jaotamist soojusvahetusvõrkude kaudu. Samuti võib osutuda vajalikuks tootmisliinid täiendav alt varustada soovimatute suspensioonide ja põhipuhastussüsteemide eemaldamise seadmetega.
Välisalade kütmine VER-iga
Tehnoloogiliste seadmetega välitööruumide loomine säästab erinevatel hinnangutel 10-20% tootmisprotsesside korraldamise hinnangulistest kuludest. Loomulikult ei räägita töökodadest täielikust väljumisest, kuid ehituskonstruktsioonide mahu minimeerimine selliste objektide loomisel vähendab oluliselt projektide maksumust. Kuid samal ajal on seadmete töö raskendatud, kuna piirkondades on lumi ja jää. Sellest lähtuv alt on vaja korraldada soojusvarustussüsteem avatud alal. Konkreetse paigaldise ja sekundaarse energiaressursi tüübi valik sõltub ka ettevõtte suunast ja selle tehnoloogilistest jäätmetest. Reeglina sissesoojuskandjana kasutatakse vett, mis ringleb rõngasruumis vastupidise tagasivooluga kütteallikasse. Vedeliku optimaalsete parameetrite säilitamiseks kasutatakse lisaks antifriisi ning vooluhulkade reguleerimine toimub puhverpaisupaakide automatiseerimise teel.
Soojusülekanne sõltub ressursi mahust, torujuhtme konstruktsioonist ja välistest mikrokliima tingimustest. Süsteemi talvel töötamise ajal ohutuse säilitamiseks on soovitatav paigaldada betoonpinnale spetsiaalsed katted. Samuti soovitavad tehnoloogid soojusjuhtivuse suurendamise huvides katta konstruktsiooni raskel betoonil, basaldilaastudel ja graniidil põhinevate lahendustega. Kui me räägime tugevate külmadega külmadest piirkondadest, siis on parem valida veepõhine sekundaarne energiaressurss, millele on lisatud töötaristusse lumesulatusseadmed. Lumemasside ja jäätumise sulatamiseks tekkiv hinnanguline soojushulk peaks olema ligikaudu 630 kJ / kg. Kui süsteemi konstruktsioon ei võimalda lume kogunemist tööalale, suureneb energiakulu selle sulatamiseks sademete ajal 1250 kJ/kg-ni.
VERI kasutamise eelised
Alternatiivsete energiaallikate kasutamine on tavaliselt tingitud majanduslikest, tehnilistest ja keskkonnateguritest. Sel juhul kõik need tegurid toimivad, kuid domineeriv on majanduslik. Hästi teostatud projektiga utilisaatori juurutamiseks ettevõttes võite arvestada soojusvarustuse kulude vähendamisega, näiteks kuni 25-30%. Konkreetse säästunäitaja määravad sekundaarsete energiaressursside tootmise ja kasutamise tingimused, kuid kasu tuleb igal juhul. Eriti kui sihttehases kasutatakse kohalikke ja oma töötlemismaterjale.
Teine eelis tuleneb jäätmete suurest energiapotentsiaalist. Gaasid, tehnilised vedelikud ja tahkes olekus tootmise toorained valitakse algselt suurte soojusmahtude maksimeerimise põhimõtete järgi. Pealegi, erinev alt peamiste traditsiooniliste energiakandjate tööst, on sekundaarsed ressursid kasutamise ajal juba optimaalses agregatsiooniseisundis ja töötlemiseks temperatuur.
VERI kasutamise puudused
Selle energiavarustuse kontseptsiooni laialdast levikut takistavad mitmed tegurid, millest peamine on selliste süsteemide tehnoloogilise seadme keerukus. Isegi kui me ei võta arvesse seadmete maksumust kasutajate näol, nõuab protsessi tehniline korraldus paratamatult töökoha ümberkorraldamist, kuna süsteem töötab koos erinevate inseneriüksustega.
Teine sekundaarsete ressursside kasutamise puudus on madal energiatasu. Jällegi, võttes arvesse selle tooraine vaba olemust, on majanduslik teostatavus positiivne, kuid eriti tagasihoidlik soojusülekande protsent ei võimalda põhimõtteliselt tugineda tootmisjaamade paigutusele terviklikuks. tööstuste ja muude tarbimisrajatiste hooldus. Reeglina on see ainultlisatoiteallikas.
Järeldus
Sekundaarse energia taaskasutamise eesmärgil töötlemiseks kasutatavad ressursid erinevad põhimõtteliselt nii traditsioonilistest kui ka looduslikest energiaallikatest. Need on osaliselt tingitud selle tooraine päritolust, kuid suuremal määral - nende rakendamise tehnoloogiate spetsiifikast. Samal ajal võib primaarsete ja sekundaarsete ressursside tarbimine toimuda sama tootmisprotsessi raames. Näiteks kui tehases toodetakse liitmikke ja kõrgahjude põlemisproduktid suunatakse jäätmesoojusvahetitesse, mis teenindavad muid tehnoloogilisi toiminguid. Rakendatakse täielikku tootmistsüklit, mis on tõhusam, ressursse säästvam ja keskkonnasõbralikum, kuna jäätmed võetakse ringlusse.
