9.4 Вторичных энергетические ресурсы

Согласно Закону Республики Беларусь "Об энергосбережении", вторичные энергетические ресурсы — это энергия, получаемая в ходе любого технологического процесса в результате недоиспользования первичной энергии или в виде побочного продукта основного производства и не применяемая в этом технологическом процессе.

В Республиканской программе по энергосбережению на 2006 – 2010 годы одним из приоритетных направлений энергосбережения является экономически целесообразная утилизация высоко- и среднетемпературных тепловых ВЭР с использованием их в схемах теплоснабжения.

Актуальность темы использования ВЭР для нашей страны объясняется тем, что коэффициент полезного использования энергоресурсов (КПИ) очень низок и составляет всего около 40%. Это говорит о наличии большого потенциала энергосбережения. Резервы повышения КПИ на современном уровне развития науки и техники, достаточно велики. Так, например, известно, что на тепловых электростанциях расходуется примерно четвертая часть всего добываемого топлива, а средний коэффициент его использования составляет около 35%, т.е. почти 2/3 энергии сжигаемого топлива уносится с дымовыми газами и теплыми сбросными водами [33].

Подобные процессы наблюдаются в металлургии, химической промышленности, при производстве строительных материалов и т.п.

При работе любой технологической установки первичная энергия, поступающая на вход в технологическую установку используется не полностью. Основная часть энергии на выходе из технологической установки преобразуется в полезную работу для выпуска готовой продукции, а оставшаяся часть энергии на выходе, которая не используется как полезная, представляет собой энергетические отходы.

Энергетические отходы — это энергетические потоки на выходе из технологической установки, включая и все потери энергии в ней, за исключением полезной энергии.

Энергетические отходы можно представить в виде трех потоков:

1) энергетические отходы внутреннего использования, представляющие собой потоки энергии, которые возвращаются с выхода технологической установки на ее вход за счет регенерации и рециркуляции;

2) неизбежные потери энергии в технологической установке из-за несовершенства процессов протекающих в ней;

3) энергетические отходы внешнего использования, которые собственно и представляют собой вторичные энергетические ресурсы.

Для характеристики ВЭР используется ряд терминов и понятий, приведенных Харитоновым В.В. в его работе [33].

Выход ВЭР — масса вторичных энергоресурсов, которые образовались в данной установке за определенный период времени и пригодны к использованию в этот же период.

Использование ВЭР — это масса вторичных энергоресурсов какого-либо агрегата, употребленных в других установках или агрегатах. ВЭР могут быть утилизированы без изменения вида энергоносителя или путем преобразования их в другие виды энергии с помощью утилизационной установки.

Выработка за счет ВЭР — количество теплоты, холода или механической работы, полученной в процессе работы утилизационной установки.

Различают четыре вида выработки:

• возможную выработку, т.е. максимальное количество энергии, которое можно получить при работе утилизационной установки;

• экономически целесообразную, т.е. выработку с учетом экономических факторов (себестоимости, затрат труда и т. д.);

• планируемую — количество энергии, которое предполагается получить за определенный период времени при вводе в работу утилизационной установки или модернизации уже имеющейся установки;

• фактическую выработку — количество энергии, реально полученное за определенный период при работе утилизационной установки.

Вторичные энергетические ресурсы классифицируют в зависимости от вида энергии, которая сосредоточена в том или другом виде вторичного ресурса.

Различают ВЭР: горючие, тепловые и избыточного давления [33].

Горючие ВЭР (в них сосредоточена химическая энергия) — это горючие газы и отходы одного производства, которые могут быть применены непосредственно в виде топлива в других производствах. Примерами таких ВЭР могут служить, например, опилки, стружка и отходы древесины, получаемые в деревообрабатывающая промышленность; твердые и жидкие промышленные отходы в химической и нефтегазоперерабатывающей промышленности, доменный и коксовый газ, получаемый на выходе из доменных печей и коксовых батарей и т. д.

Тепловые ВЭР (тепловая энергия) — это физическая теплота уходящих газов, основной и побочной продукции производства; теплота золы и шлаков; теплота горячей воды и пара, отработавших в технологических установках; тепловая энергия теплоносителей, используемых в системах охлаждения технологических установок.

Тепловые ВЭР могут использоваться как непосредственно в виде теплоты, так и для раздельной или комбинированной выработки теплоты, холода, электроэнергии в утилизационных установках.

ВЭР избыточного давления (потенциальная энергия рабочего тела, имеющего давления выше атмосферного) — это потенциальная энергия покидающих установку газов, воды, пара, имеющих повышенное давление, которая может быть еще использована перед выбросом в атмосферу. Основное направление использования таких ВЭР — получение электрической или механической энергии.

Основным способом утилизации теплоты уходящих газов (тепловых ВЭР) котельных агрегатов, ТЭЦ, промышленных печей помимо использования ее для собственных нужд в различных технологических процессах является:

• применение теплоиспользующих установок для подогрева воды или воздуха;

• применение паровых котлов-утилизаторов;

• применение газотурбинных установок (ГТУ), встроенных в запечный тракт для утилизации теплоты уходящих дымовых газов и выработки электроэнергии [33].

Котлы-утилизаторы, применяемые в металлургической, химической и других отраслях промышленности, вырабатывают пар как низкого (менее 1,5 МПа), так и среднего (около 4 МПа) давления для получения электроэнергии.

Нагрев воды в пределах 130—150°С и воздуха до 250°С может осуществляться уходящими газами в обычных поверхностных теплообменных аппаратах.

На машиностроительных предприятиях тепловые ВЭР сравнительно высоких параметров образуются в основном в мартеновских, нагревательных и термических печах в виде теплоты уходящих газов и теплоты рабочих тел систем охлаждения установок, печей, продукции. Кроме того, низкопотенциальная теплота содержится в отработанном паре, образующемся в процессе работы паровых прессов и молотов.

В промышленности строительных материалов тепловые ВЭР образуются при обжиге цементного клинкера и керамических изделий, производстве стекла, кирпича, извести, огнеупоров. К ним относятся физическая теплота уходящих газов различных печей (туннельных, шахтных, вращающихся) и т.д.

Теплота отработанного в автоклавах пара на Минском и Оршанском комбинатах силикатных изделий применяется для отопления жилых и административных зданий, а также и для технологических нужд. Отопление собственных цехов отработанным паром паровых молотов кузнечного производства производится на Минском заводе шестерен. Это позволяет экономить за отопительный сезон более 600 тыс. ГДж тепловой энергии.

Для утилизации энергии редуцируемого давления газа, (ВЭР избыточного давления) используются так же турбодетандерные (газотурбинные расширительные) установки. Уже введены в действие такие установки на ГРП Лукомльской ГРЭС мощностью 7,5 МВт и Минской ТЭЦ 4 мощностью 5МВт. Планируется внедрение турбодетандерных установок на ГРС "Белтрансгаза". Реализация этих мероприятий позволит экономить до 80 – 100 тыс. т У.Т.¹

_________________________

¹ Семашко В. Энергетическая безопасность – основа процветания страны//Экономика Беларуси. – 2005. №3.- С.7-14.