Экономия энергии, вторичные энергоресурсы

Энергетический баланс имеет две стороны – выработку энергии и ее потребление. Организация второй не менее важна, чем обеспечение первой. Экономия топлива позволяет сохранить его запасы, разгрузить транспорт, уменьшить загрязнение атмосферы и по начальным затратам «стóит» значительно меньше, чем добыча.

Если устранить непроизводительные потери тепловой и электрической энергии, использовать ВЭР, высвободятся огромные средства, затрачиваемые на добычу топлива и сооружение энергогенерирующих установок. Разгрузка действующих установок повысила бы качество электроэнергии (стабильность частоты и напряжения), что, в свою очередь, привело бы к сокращению потерь электроэнергии и многих других.

Возможности экономии тепловой и электрической энергии многочисленны и значительны. В частности, большую экономию топлива может обеспечить утилизация ВЭР – энергетических отходов того или иного технологического процесса, которые нельзя использовать для него, но можно использовать для внешних потребителей.

ВЭР классифицируются следующим образом:

1. Горючие, т.е. топливные, ВЭР (ГВЭР) – горючие газы плавильных печей (доменный, колошниковый, шахтных печей и вагранок, конвертерный, ферросплавный); горючие отходы процессов химической и термохимической переработки углеродистого или углеводородного сырья, непригодные для дальнейшей технологической переработки; отходы деревообработки (щепа, опилки, стружка, обрезь и т.д.); упаренные щелока целлюлозно-бумажного производства; отходящий газ сажевых печей; абсорбционный газ при производстве мономеров для синтетических каучуков; оксидно-углеродная фракция в производстве аммиака и др.

2. Тепловые ВЭР (ТВЭР) – физическая теплота отходящих газов технологических агрегатов (производственные печи, двигатели внутреннего сгорания и др.); физическая теплота основной, побочной, промежуточной продукции и отходов основного производства (кокс, металл в металлургических процессах и др.); теплота рабочих тел систем принудительного охлаждения технологических агрегатов и установок (испарительное или водяное охлаждение печей, двигателей внутреннего сгорания и пр.); теплота отработавших в технологических тепловых установках горячей воды и пара (мятый пар кузнечно-прессовых агрегатов и др.)

3. ВЭР избыточного давления – потенциальная энергия газов и жидкостей, уходящих из технологического агрегата с избыточным давлением, которое следует снижать перед очередной ступенью использования эти газов и жидкостей или при выбросе их в атмосферу. К таким веществам относятся колошниковые газы доменных печей, газы, уходящие из регенераторов каталитического крекинга, и др.

ГВЭР, естественно, используются в качестве топлива с широким диапазоном возможностей. Способы использования ТВЭР зависят от их вида и многих других факторов. ТВЭР могут быть в виде пара давлением от 0,25 до 4,5 МПа или воды с температурой от 40 до 150 ⁰С.

Основные отрасли промышленности по количеству ВЭР кратко характеризуются следующими данными.

Черная металлургия по количеству и температурному потенциалу ВЭР занимает в промышленности первое место вследствие характера и большого масштаба производства. При огнетехнических процессах плавления и нагрева метала температуры его и продуктов сгорания, отводимых от теплообменной зоны рабочей установки, являются высокими. Значит, коэффициент использования теплоты сжигаемого топлива низок, т.е. количество ТВЭР большое. Велико и количество ГВЭР при получении чугуна, производстве кокса. Вследствие высокой температуры получаемого кокса имеет место и значительный выход ТВЭР.

Цветная металлургия по потребности в топливе и количеству ВЭР во многом уступает черной металлургии.

Главный источник ТВЭР – физическая теплота отходящих газов, отводимая с охлаждением печей и содержащаяся в шлаках. В сумме она составляет 70…80 % теплоты сжигаемого топлива.

В машиностроении ГВЭР практически нет, ТВЭР намного меньше, чем в цветной, а тем более в черной металлургии. Но все же в тепловом балансе предприятий использование ТВЭР может занимать значительное место. Потребителями топлива, а значит, источниками ТВЭР являются печи кузнечно-прессовых, термических, чугунолитейных и сталеплавильных цехов. Должна утилизироваться теплота отходящих газов и водяного или испарительного охлаждения этих печей. Кроме того, крупным источником ТВЭР служит мятый (отработанный) пар кузнечно-прессовых цехов, если молоты и прессы работают на паре.

Химическая промышленность по количеству ВЭР находится на третьем месте, расходует более 30 млн т/год условного топлива и около 10 % электроэнергии, потребляемой всей промышленностью.

ГВЭР образуется в следующих производствах: аммиака (оксидно-углеродная фракция, танковые, ретурные и продувочные газы, жидкие углеводороды), метанолы и капролактама (сажевый шлак), каустической соды (водород), фосфора (печной газ). Использование некоторых ГВЭР пока не обеспечено техническим решением (печной газ фосфорного производства. водород).

ТВЭР имеются главным образом в производствах аммиака, азотной и серной кислоты, кальцинированной соды – в виде физической теплоты отходящих газов и теплоты, отводимой от охлаждаемых элементов технологических агрегатов и продукционных потоков.

Нефтепереработка и нефтехимия по количеству ВЭР занимает второе место (после черной металлургии), расходует более 30 млн т условного топлива в год.

Теплоносителями ТВЭР являются: пародистилляты, нефтепродукты, дымовые газы, газы технологических преобразований, пары бензина, газойлевая фракция, крекинг-остаток, отпаренный раствор, сероводород, продукты конверсии и пиролиза, коксовые дистилляты и т.д. ТВЭР направляются на технологические и отопительно-вентиляционные нужды.

ТВЭР получаются главным образом в нефтехимическом производстве. Они применяются как топливо (абгаз, метановодород) и сжигаются в котлах предприятия (отходящие газы сажевого производства, сланцевый газ).

Газовая промышленность. ТВЭР компрессорных станций могут передаваться через теплообменники для теплоснабжения промышленных объектов и населенных пунктов, тепличных хозяйств, опреснения воды, а также для охлаждения транспортируемого газа с условным повышением пропускной способности газопровода на 8…10 % (20…30 % ТВЭР выхлопа).

Промышленность строительных материалов потребляет много топлива. В стоимости продукции топливно-энергетическая составляющая превышает 40 %. ТВЭР имеют место как теплота, выделяющаяся при охлаждении корпусов вращающихся цементных печей, отходящих газов стекловарочных печей, охлаждения воды ватержакетов вагранок при изготовлении минеральной ваты, охлаждении плавильных печей и их отходящих газов при отливке элементов санитарно-технического оборудования.

Пищевая промышленность занимает шестое место среди других отраслей промышленности по расходу топливно-энергетических ресурсов. Основное потребление приходится на сахарное производство (40%), затем идут масложировое, спиртовое, овощесушильное, пивоваренное, хлебопекарное, кондитерское, крахмально-паточное, консервное. Сахарные заводы в большинстве случаев (90 %) имеют свои ТЭЦ.