Энергосберегающие технологии в промышленности

Поскольку наша страна бедна энергетическими ресурсами, необходимо разрабатывать энергосберегающие технологии. Запасов природного газа в РБ не обнаружено. Нефть Гомельской облас­ти, торф юга республики, древесина в общем энергобалансе не превы­шают 10% и в основном ориентированы на бытовой сектор. Открыты месторождения бурых углей и сланцев, промышленные запасы кото­рых составляют около 15 годовых потребностей республики, но низкая теплота сгорания и высокая зольность, большое содержание вредных примесей исключают возможность их использования в большой энер­гетике. Проблематично и применение газификации и гидролиза для по­вышения качества топлива из этого сырья ввиду высокой энергоемкос­ти этих технологий. Бурые угли в брикетах, особенно с торфом, могут использоваться как коммунально-бытовое топливо, что покрыло бы не более 7% потребностей на эти цели. Кроме того, добыча бурых углей связана с экологическими проблемами в зоне их залегания – белорус­ском Полесье: необходимо удаление верхнего слоя почвы и лесов, что нанесет невосполнимый ущерб природе. Торф в основном использует­ся как удобрение для сельскохозяйственных нужд. Основным реаль­ным и экономически целесообразным источником замещения части им­портируемого топлива в Беларуси является древесная масса: отходы деревообрабатывающего производства, маломерная и сухостойная дре­весина, кустарники и т.п. Используя ее в качестве топлива, можно еже­годно экономить до 2,5 млн. т. топлива. Сегодня доля древесных отходов в потреблении первичных топливных ресурсов республики составляет 2,8%, в будущем ее можно удвоить. Использование всех возможных местных топливных ресурсов в Бе­ларуси, согласно экспертным оценкам, в перспективе способно заме­нить ежегодно 2,1-2,3 млн. т нефти. Древесные отходы как топливо обладают целым рядом положитель­ных качеств: низкое содержание серы и малая зольность (1-2%); возможность сжигания отходов с содержанием влаги до 55-60%; меньшая эмиссия двуокиси углерода и низкая коррозионная агрессивность дымовых газов; возможность конденсации влаги дымовых газов и утилизации скрытой теплоты парообразования; низкая цена в сравнении с ископаемым топливом; возможность наращивания объемов ресурсов; использование древесных отходов как топлива адаптируется к существующим технологиям энергопроизводства; конечной про­дукцией их преобразования могут являться теплоносители в виде пара, горячей воды, электроэнергии, моторного топлива. Таким образом, применение отходов лесозаготовок и деревообра­батывающей промышленности в качестве энергетического топлива – эффективное средство улучшения экологической ситуации и снижения себестоимости производимой энергии. Имея ввиду распределенность энергетического ресурса древесных отходов по территории республики, организация его использования тре­бует создания единой в технологическом отношении системы с раз­витой инфраструктурой. Эта система включает следующие обязатель­ные элементы: цепь технологий от заготовки топливного сырья до использова­ния его в энергопроизводящих агрегатах; эффективные технические средства, в которых осуществляют­ся эти технологии; предприятия по заготовке топлива, включая его переработку развитая сеть потребителей, заинтересованных экономически и экологически в замене традиционных видов топлива (угля, ма­зута, газа) на древесные отходы; комплексы технических средств у потребителей для хране­ния резерва, подачи и эффективного использования древесного топлива [13].

К горючим ВЭР агропромышленного производства отно­сятся сельско- и лесохозяйственные отходы: солома зерновых культур, стебли подсолнуха, стебли и стержни початков куку­рузы, отходы льноперерабатывающей промышленности, дре­весные отходы лесных хозяйств и фруктовых садов, опилки и стружки деревоперерабатывающих цехов и др. Количество раститель­ных и других горючих отходов так велико, что значительную часть их используют непосредственно в виде топлива. На ряде льнозаводов в Республике Беларусь также исполь­зуют отходы (льнокостру) для сжигания в котельных с целью получения тепловой энергии. Как уже отмечалось, одним из важнейших природных ре­сурсов Республики Беларусь является лес. Прямое сжигание древесины в виде дров в больших масштабах нецелесообраз­но. В то же время интенсивное развитие деревообрабатываю­щей и бумажной промышленности позволяет говорить о зна­чительных резервах экономии топлива за счет сжигания от­ходов этих производств в специальных котельных. Имеется опыт получения качественного топлива (этанол, метанол и др.) из растительных отходов путем биохимиче­ской переработки, а также получения горючих газов путем газификации. Растительные отходы (солому, кукурузные початки, льнокостру, рапсовую солому и др.) можно обраба­тывать совместно с навозными стоками в анаэробных усло­виях и получать энергоноситель – биогаз.

Тепловые ВЭР отличаются разнообразием видов и пара­метров. Их энергетический потенциал определяется физи­ческой теплотой различных продуктов, отходов производ­ства и отработанных теплоносителей. К ним относятся: уходящие газы от котлов, печей, сушилок и другого технологи­ческого оборудования; вода, нагретая при охлаждении технологического оборудования; воздух, выбрасываемый из систем вентиляции; канализационные стоки; охлаждаемые продукты и др. Значительная часть промышленных тепловых ВЭР обла­дает высоким потенциалом и легко может быть использова­на для непосредственного отбора тепла без дополнительных преобразований. Наиболее показательным примером ути­лизации высокопотенциальных тепловых ВЭР является от­бор теплоты конденсации отработанного в турбинах ТЭЦ пара и использование ее для нагрева воды – теплоносителя для систем теплоснабжения. Этот прием обеспечивает зна­чительное повышение КПД ТЭЦ по сравнению с обычными тепловыми электростанциями и сниже­ние расхода топлива на отопление жилых массивов и про­мышленных предприятий. Использование энергии отработанного пара на предпри­ятиях пищевой промышленности (молочные и спиртовые заводы, сахарное производство и др.) позволяет сэкономить большое количество энергии на сушку получаемой продук­ции и отопление помещений. Установка современного котельного оборудования для ото­пления небольших производственных, административных и жилых помещений позволяет использовать теплоту отработав­ших в топке котла газов для горячего водоснабжения. Физическая теплота основной и побочной продукции животноводства, пищевой и перерабатывающей промы­шленности относится к низкопотенциальным ВЭР, которые утилизируются с помощью теплообменников и теплонасосных установок. Низкотемпературные вентиляционные выбросы исполь­зуются в системах поддержания микроклимата животно­водческих помещений для подогрева приточного воздуха, бытовых и жилых помещений, теплиц и др. Теплообменники значительно деше­вле теплонасосных установок, но не всегда обеспечивают необходимое повышение приточного воздуха и достаточно высокий коэффициент утилизации теплоты. В связи с этим наиболее перспективны системы с последовательным включением теплообменника и теплового насоса, позво­ляющие с максимальным эффектом использовать тепло отработанного воздуха. Одним из важных факторов экономии ТЭР является использование вто­ричных энергетических ресурсов (ВЭР), образующихся в одних техноло­гических установках, процессах и направляемых для энергоснабжения дру­гих агрегатов и процессов [12].