Kwesties van energiebesparing worden acuter naarmate het stroompotentieel van moderne consumenten toeneemt. Zowel in de huishoudelijke sfeer als in de industrie vergen de gebruikte technische middelen, eenheden en communicatienetwerken steeds meer energiebronnen. Dit dwingt ons op zoek te gaan naar nieuwe, alternatieve bronnen van warmte, elektriciteit en andere vormen van energieopwekking. Ondanks de actieve ontwikkeling van natuurlijke energiedragers, laat dit segment ons nog steeds niet toe om te rekenen op de volledige vervanging van traditionele opwekkingsstations. Tegelijkertijd is er veel belangstelling voor secundaire energiebronnen (SER), die grotendeels gratis zijn, maar minder investeringen vergen in de totstandkoming van een service-infrastructuur. De kenmerken van het secundaire energieproduct eindigen daar echter niet.
Definitie van VER
Er zijn twee fundamenteel verschillende manieren om energie op te wekken - natuurlijk en industrieel(kunstmatig). In het eerste geval wordt de energie van natuurlijke fenomenen en processen gebruikt - bijvoorbeeld de stroming van water, zonnestraling, wind, enz. De complexiteit van het gebruik van dergelijke hulpbronnen is te wijten aan technische problemen van organisatorische aard - in het bijzonder, de instabiliteit van energieaccumulatie. Industriële energieopwekking is in die zin beter beheersbaar, maar vereist grondstoffen om te zorgen voor reacties, waarbij warmte, elektriciteit, gas, enz. De combinatie van primaire en secundaire energiebronnen vindt gewoon plaats binnen de bedrijfscyclus van generatorstations. Feit is dat de belangrijkste hulpbronnen niet volledig worden gebruikt en dat hun overblijfselen vervolgens worden weggegooid of gerecycled. Stations van secundaire energieopwekking werken op dezelfde basis.
Bij het overwegen van de principes van het gebruik van VER, is het niet overbodig om te verwijzen naar het concept van energiepotentieel. Dit is de hoeveelheid energie die theoretisch kan worden opgewekt bij de verwerking van afval, bijproducten van productie en tussengrondstoffen die niet in de primaire kringloop worden verbruikt. In dit geval kan de uitdrukking van het potentieel in de vorm van energie anders zijn. Voorraden van verschillende afvalstoffen worden weergegeven als fysisch of chemisch gebonden warmte, overdruk, kinetische energie of vloeistofdruk.
De definitie van secundaire hulpbronnen voor de werking van elektriciteitscentrales is dus als volgt: dit is het energiepotentieel dat kan worden gegenereerd als gevolg van het technologische proces van het verwerken van onderbenut afval of producten van de belangrijkste productie. Tegelijkertijd kunnen zowel het afval zelf als de methoden voor de verdere verwerking ervan verschillen.
VER kenmerken
Het is vermeldenswaard dat dit concept van energieopwekking lange tijd niet werd overwogen door grootverbruikers vanwege het ontbreken van nauwkeurige methoden voor het berekenen van efficiëntie en energiepotentieel. Tegenwoordig is de recyclage van hulpbronnen gebaseerd op een uitgebreide analyse van een breed scala aan indicatoren, waardoor het mogelijk is om het maximale voordeel uit hetzelfde industriële afval te halen. De meest voorkomende ontwerpkenmerken van dit soort bronnen zijn:
- Uitgangsenergiecoëfficiënt - de verhouding van het opwekkingspotentieel tot het thermische volume dat de generator is binnengekomen met primaire bronnen.
- Coëfficiënt van energieverbruik - de verhouding tussen de hoeveelheid warmte die wordt verbruikt door secundaire productie en de energie die wordt ontvangen in de generatorset. Deze indicator geeft de efficiëntie weer van het gebruik van een specifiek energieschema van de onderneming. Bovendien zijn er verschillende manieren om de optimale verbruiksvolumes te beoordelen - met de nadruk op economisch haalbare waarden, werkelijke en geplande verbruiksindicatoren.
- Brandstofbesparingsmogelijkheden zijn de hoeveelheid primaire hulpbronnen die niet worden verbruikt door het gebruik van industrieel afval. Bovendien kunnen besparingen ook worden berekend volgens het omgekeerde schema, wanneer primaire en secundaire bronnen elkaar vervangen, afhankelijk van de huidige omstandigheden voor het opwekken van warmte of elektriciteit.
- Gebruikscoëfficiënt - de verhouding tussen het volume van de gegenereerde warmte en het energiepotentieel van de bron die aan de verwerkingsketel wordt geleverd.
- Energieopwekkingsfactor - de hoeveelheid energie die direct wordt opgewekt door het gebruik van gerecyclede materialen in een recyclingeenheid. Opgemerkt moet worden dat de opwekkingscoëfficiënt verschilt van de afgegeven energie door de hoeveelheid warmteverlies in de werkende installatie.
- De servicefactor is een waarde die het verschil bepa alt tussen de geplande energie-output en de daadwerkelijke output die door de ratio wordt gegenereerd.
Het optimale VER-model kiezen
Tijdens het ontwikkelen van een project voor energievoorziening met secundaire hulpbronnen wordt telkens een economische opgave naar voren gebracht, waarvan de essentie is om de meest efficiënte grondstoffen te gebruiken. Om dit te doen, wordt een voorlopige certificering van alle beschikbare bronnen van secundaire hulpbronnen uitgevoerd, met vermelding van hun reserves, vervuiling, temperatuur en wijze van ontvangst. Het definieert ook de vereisten voor het waarborgen van de technologische processen van VER-gebruik. Afhankelijk van de bedrijfsomstandigheden van het bedrijf en de manier waarop grondstoffen worden verwerkt, kunnen dit verwarmings-, ventilatie-, gas- en watertoevoersystemen zijn.
In de laatste fase van het maken van projecten worden ook de volgende procedures uitgevoerd:
- De meest kosteneffectieve verwijderingsmethode wordt gekozen voor één geselecteerde of meerdere bronnen van secundaire grondstoffen.
- Het economische effect van elke resourceverwerkingsgebeurtenis wordt bepaald.
- Het bedrijfsschema van de recyclingfabriek wordt ontwikkeld in overeenstemming met de behoeften van de onderneming. Het belangrijkste technologische proces kan ook worden aangevuld met aanvullende bewerkingen zoals warmtekrachtkoppelingsinstallaties - bijvoorbeeld als omschakeling van verschillende soorten brandstof nodig is.
Bronnen van secundaire bronnen
In algemene zin worden SER-bronnen opgevat als een reeks technologische processen en verwerkte grondstoffen in het kader van de werking van primaire energieopwekkers. Ook kunnen verschillende productiegebieden fungeren als materiaalbronnen voor de daaropvolgende opwekking en omzetting van warmte of elektriciteit. Wat zijn secundaire energiebronnen? Specifieke soorten materialen worden bepaald door de omvang van de primaire productie van grondstoffen. Metallurgische ondernemingen leveren bijvoorbeeld schroot, non-ferro- en ferrometaalafval, rubberverbindingen en ongebruikte legeringsadditieven.
Als we het hebben over consumenten van warmtevoorziening, dan zullen meubel- en papierfabrieken, evenals houtbewerkingsbedrijven voor de bouw die brandstofbrandbare materialen leveren, naar voren komen. De volgende voorbeelden van secundaire energiebronnen van dit type kunnen worden gegeven:
- Turfbriketten.
- Houtsnippers en schors.
- As uit droogketels op hoge temperatuur.
- Lignin.
- Papierafval.
- Massief houtafval.
- Niet-opgeëiste karton- en papierproducten.
Volgens de maatregelNaarmate de technologische productieprocessen complexer worden, verandert ook de structuur van afval met emissies. Naast traditionele grondstoffen worden ook steeds vaker hoogwaardige en complexe meercomponentenafvalstoffen ingezet in secundaire verwerkingscycli. Deze omvatten de volgende materialen:
- Polymeer thermoplastische elementen.
- Agglomeraten van synthetische legering.
- Industriële rubberproducten en regenereert.
- Haliet afval.
- Hoogovenslak.
- Fosfogips.
Tegelijkertijd neemt ook het niveau van bedreigingen voor het milieu toe. Als een van de belangrijkste voordelen van natuurlijke energiebronnen de ecologische reinheid van opwekkingsprocessen is, dan wordt het hoge rendement van VER voor een groot deel verzekerd door vervuilde en chemisch agressieve stoffen die niet vatbaar zijn voor primaire verwerking. Deze omvatten aardolieproducten, sedimenten en slib, versleten banden, kwikhoudend afval, enz.
Classificatie volgens gebruiksaanwijzing
Een van de belangrijkste classificaties van secundaire hulpbronnen, die de reikwijdte van energie-waardevolle grondstoffen bepa alt. In de regel worden de volgende toepassingsgebieden van VER onderscheiden:
- Brandstofverbranding in units met grondstoffen die klaar zijn voor warmtebehandeling. Een eenvoudig warmteopwekkingsschema wordt geïmplementeerd zonder tussenstadia van verwerking en conversie.
- Thermisch gebruik. Opwekking in thermische terugwinningseenheden. In tegenstelling tot de vorige manier om hulpbronnen te gebruiken, kan het warmtekrachtkoppelingsprincipe van energieopwekking worden geïmplementeerd, maar ook zonder operaties.transformaties. Op verschillende lijnen van een opwekkingsstation maakt het gebruik van secundaire energiebronnen het bijvoorbeeld mogelijk om warmte, heet water of stoom te verkrijgen.
- Thermisch en gecombineerd gebruik. Naast warmteopwekking vindt er ook omzetting in elektriciteit plaats. Turbine-eenheden wekken bijvoorbeeld elektriciteit op in warmtekrachtkoppeling of condenserende vormen van energie.
- Elektriciteit. Elektriciteit wordt opgewekt met behulp van een gasturbine-eenheid die wordt gebruikt.
Classificatie op mediatype
Onder de drager wordt verstaan de vorm van de energiebron, evenals de agrotechnische toestand, waaronder de gebruiksinstallatie zal worden geselecteerd. Op basis hiervan worden de volgende hergebruikte grondstoffen onderscheiden:
- Vloeibaar, vast en gasvormig afval.
- Pairs - werkte en passeerde.
- Uitlaatgassen.
- Tussen- en eindproducten.
- Technisch koelwater.
- Gassen met verhoogde druk.
Classificatie op basis van RES
De meest voorkomende zijn brandbare en thermische secundaire bronnen voor verwerking in energieonderstations. Brandbare SER's zijn bijvoorbeeld typisch industrieel afval dat wordt gebruikt als afgewerkte brandstof voor andere industriële doeleinden. In dit geval is de volgende classificatie van secundaire energiebronnen van toepassing:
- Metallurgische hoogovengassen.
- Houtafval in de vorm van spanen, zaagsel en schaafsel.
- Vloeibaar of vast afval dat wordt gebruikt in de olieraffinage en de chemische industrie.
Thermische VER zorgt voor fysieke warmte zonder conversie. In deze hoedanigheid kunnen afvalprocesgassen, bijproducten van productie, slakken en as, directe warmte van bedrijfseenheden en apparaten, stoom en heet water worden gebruikt. Het is belangrijk om te benadrukken dat thermische bronnen zowel direct als warmtebron kunnen worden gebruikt als als grondstof, waarvan de verwerking zal bijdragen aan de productie van elektriciteit.
Bronnen worden minder vaak gebruikt, waarvan de potentiële energie wordt opgewekt uit bronnen van overdruk. Dit zijn uitgestoten secundaire energiebronnen, zoals stoom- en gasmengsels die werkende installaties in de atmosfeer achterlaten. Dergelijke bronnen zijn verdeeld volgens het niveau van energieconcentratie en temperatuurindicatoren. Nu kunt u elk van de genoemde typen VER afzonderlijk beschouwen.
Brandbare secundaire bronnen
In het aandeel van het wereldgebruik van VER neemt brandbare brandstof ongeveer 70-80% in beslag. Het belangrijkste type van dergelijk afval is hout en de producten van de verwerking ervan. De doelapparatuur voor het gebruik van hulpbronnen zijn meestal ketel-oven-eenheden die technologische verbrandingsprocessen voorzien van warmteafvoer. In Rusland zijn er ook gespecialiseerde fabrieken voor het verwerken van brandbare soorten secundaire hulpbronnen - lignine wordt bijvoorbeeld verwerkt in hydrolyse-installaties, maar vanwege de complexiteit van het onderhoudproducten, dergelijke technologische benaderingen zijn zeldzaam.
Betreft secundair brandbaar afval en autobanden, die op drie manieren worden gerecycled waarbij energie vrijkomt:
- Met de aansluiting van een cascade van brekers voor het voorbreken.
- Gebruik van continue compressiesystemen met gesloten volume in speciale extruders.
- Met cryogene ma altechnologie met vloeibare stikstof.
Gecombineerde methoden voor het verbranden van brandbare producten zijn ook populair. Na het sorteren van de grondstoffen volgens bepaalde kenmerken (fractie, vervuilingsgraad, chemische en structurele samenstelling), wordt de recyclage van hulpbronnen van hetzelfde type uitgevoerd. Dus, samen met houtafval, kunnen kolen en kruimelrubber worden verbrand, als het past bij de gegeven technologische kenmerken. Bij sommige recyclingstations wordt ook brandbaar afval klaargemaakt voor verdere productie. Met name bouwmaterialen zoals slangen, mastiek, vulstoffen voor verschillende mengsels en verven en vernissen worden na energieverwerking gemaakt van actieve kool, radiotechnische elementen en composietmaterialen.
Thermische secundaire energiebronnen
Het energiepotentieel van dit type VER maakt het ook mogelijk ze op grote schaal te gebruiken in een verscheidenheid aan industrieën en industrieën. De meest waardevolle thermische hulpbronnen in termen van productiviteit zijn de rookgassen die vrijkomen als gevolg van chemische reacties, pyrolyse en verbranding van basischbrandstof producten. Ook condensaatwarmte wordt gebruikt, hoewel deze bron vanwege de technologische complexiteit van energiewinningsprocessen alleen wordt gebruikt bij multifunctionele grote ondernemingen met WKK-installaties. Theoretisch kan warmte worden opgewekt uit ventilatie-emissies en andere technische netwerken met warme lucht- en waterstromen, maar het aandeel in het totale volume van secundaire energieverwerking is slechts 2-3%.
Er zijn ook beperkingen op het gebruik van warmtebronnen van secundaire energiebronnen, die worden opgelegd aan de toevoerluchtverwarmingssystemen. In het bijzonder is het technologische gebruik van de volgende luchtmedia niet toegestaan:
- Stromen verwijderd uit ruimten die ontvlambare of explosieve stoffen bevatten. Zelfs als de aanzuigplaats indirect is verbonden met brandbare gassen of dampen via ventilatiekanalen, kan deze lucht niet worden gebruikt in warmteterugwinunits.
- Stromen die drager kunnen worden van schadelijke stoffen. Dit gebeurt meestal wanneer de circulerende lucht condenserende of bezinkende deeltjes opneemt van de verwerking van gevaarlijke grondstoffen uit de warmtewisselaars.
- Stromen die ziekteverwekkende virussen, bacteriën en schimmels kunnen bevatten. Biologische verontreiniging van het luchtmilieu wordt ook bepaald door de specifieke kenmerken van een bepaalde productie of de bedrijfsomstandigheden van een technisch systeem.
Een kenmerkend kenmerk van het gebruik van secundaire bronnen voor warmteopwekking is de seizoensmodusexploitatie van recyclinginstallaties. Dit is te wijten aan het feit dat een aanzienlijk deel van de verwerkingsketelhuizen wordt geactiveerd tijdens perioden van verwarming met directe inname van thermische energie. Dit geldt met name voor nutsbedrijven, maar in de omstandigheden van industriële productie wordt thermische ondersteuning voor technologische operaties uitgevoerd in het tempo van het lokale schema.
Secundaire middelen onder overdruk
Het is voornamelijk het productieafval dat wordt ontvangen als gevolg van technologische processen van primaire verwerking. Dit kunnen gassen, vloeistoffen en zelfs vaste stoffen zijn. Hun belangrijkste kenmerk is dat ze onder overdruk staan bij het verlaten van de werkende installatie of het technische systeem. Het zijn de vereisten voor drukregeling die het moeilijk maken om dit soort secundaire hulpbronnen te gebruiken, evenals hun derivaten. De recyclecyclus moet op zijn minst een drukverlagingsoperatie omvatten voorafgaand aan het vrijgeven. Hiervoor worden speciale regelaars met versnellingsbakken gebruikt, die de staat van de carrosserieën automatisch normaliseren voor optimale prestaties.
VER onderhoudsapparatuur
Gebruiksinstallaties worden gebruikt om energie te halen uit secundaire bronnen, die verschillende verwerkings- en productieprocessen kunnen bieden. Er zijn zowel gespecialiseerde als universele eenheden. Aangezien secundaire bronnen media zoals stoom met gas en water omvatten, kunnen universele ketels en ketelinstallaties worden beschouwd als warmtekrachtkoppelingapparatuur. Het doelproduct van dergelijke systemen is meestal elektriciteit die in grote hoeveelheden wordt opgewekt.
Als we het hebben over speciale eng gerichte installaties, dan omvatten ze het volgende:
- Waterterugwinningsketels.
- Economizers.
- Warmtepompen.
- Warmtewisselaars.
- Absorptie koelsystemen.
- Waterverwarmers.
- Verdampingskoelunits.
- Turbinegeneratoren, enz.
Voor de volledige werking van dergelijke eenheden is natuurlijk een breed scala aan hulpapparatuur vereist, waardoor het systeem is aangesloten op brandstofbronnen. Voor het onderhouden van secundaire energiebronnen in één complex met een gasleiding kan dus een warmteterugwinningseenheid met een apart compressorstation nodig zijn. Afhankelijk van de kenmerken van de bron zelf, kunnen ook systemen voor koeling, filtratie, verwarming, drukregeling, enz. worden gebruikt.
Gebruik van RES voor verwarming
Bij veel bedrijven wordt de mogelijkheid van ruimteverwarming en verwarming van apparatuur met behulp van de energie die wordt gegenereerd door lokaal afval rechtstreeks in de technologische productieprocessen gelegd. Thermische ketels en ovens stoten bijvoorbeeld tijdens bedrijf secundaire energiebronnen uit in de vorm van gas. Het afvalverwerkingssysteem werkt met behulp van waterverwarmers, die eerst de temperatuur van de gasmengsels instellen op ongeveer 250 °C en vervolgens de energie verdelen over de warmtewisselaarcircuits. Daarna worden de resterende procesdampen door middel vanschoorsteen. Verwarmd water kan op verschillende manieren worden gebruikt. Het wordt meestal in het productieproces zelf gebruikt als technische vloeistof of als bron voor warmwatervoorziening.
Het rendement van het gebruik van dergelijke verwarmingstechnologieën is laag en bedraagt slechts 10-12%, maar gezien de afwezigheid van grondstofkosten rechtvaardigt deze aanpak zichzelf. Een ander ding is dat het gebruik van secundaire energiebronnen op zichzelf de initiële organisatie van voorwaarden voor het genereren van warmte en de daaropvolgende distributie van verbrandingsproducten via warmteuitwisselingsnetwerken vereist. Het kan ook nodig zijn om productielijnen extra uit te rusten met eenheden voor het verwijderen van ongewenste ophangingen en basisreinigingssystemen.
Verwarmen van buitenruimtes met VER
Het creëren van buitenwerkplekken met technologische apparatuur, volgens verschillende schattingen, bespaart 10 tot 20% op de geschatte kosten van het organiseren van productieprocessen. Natuurlijk is er geen sprake van een volledige exit uit de werkplaatsen, maar het minimaliseren van het volume van bouwconstructies bij het maken van dergelijke sites vermindert de kosten van projecten aanzienlijk. Maar tegelijkertijd zal de bediening van de apparatuur moeilijk zijn vanwege de aanwezigheid van sneeuw en ijs in de gebieden. Dienovereenkomstig is er behoefte aan het organiseren van een warmtetoevoersysteem in een open ruimte. De keuze voor een specifieke installatie en het type secundaire energiebron zal ook afhangen van de richting van de onderneming en haar technologische afval. In de regel isals warmtedrager wordt water gebruikt, dat in de annulus circuleert met een omgekeerde terugkeer naar de verwarmingsbron. Om de optimale parameters van de vloeistof te behouden, wordt bovendien antivries gebruikt en wordt de regeling van de stromen uitgevoerd door automatisering met bufferexpansietanks.
Warmteoverdracht zal afhangen van het volume van de hulpbron, het ontwerp van de pijpleiding en de externe microklimatologische omstandigheden. Om de veiligheid tijdens de werking van het systeem in de winter te behouden, wordt aanbevolen om speciale coatings op een betonnen basis aan te brengen. Om de thermische geleidbaarheid te vergroten, adviseren technologen ook om de structuur te bedekken met oplossingen op basis van zwaar beton, bas altschilfers en granietinsluitingen. Als we het hebben over koude gebieden met strenge vorst, dan is het beter om een secundaire energiebron op waterbasis te kiezen met toevoeging van sneeuwsmeltinstallaties aan de werkende infrastructuur. De geschatte hoeveelheid warmte die wordt gegenereerd voor het smelten van sneeuwmassa's en ijsvorming moet ongeveer 630 kJ / kg zijn. Als het ontwerp van het systeem de ophoping van sneeuw in het werkgebied niet toestaat, zal het energieverbruik voor het smelten ervan op het moment van neerslag toenemen tot 1250 kJ/kg.
Voordelen van het gebruik van VER
Het gebruik van alternatieve energiebronnen wordt meestal gedreven door economische, technische en milieufactoren. In dit geval werken al deze factoren, maar de economische is dominant. Bij een goed uitgevoerd project voor de implementatie van de gebruiker bij de onderneming kunt u rekenen op een verlaging van de kosten van bijvoorbeeld warmtelevering tot 25-30%. Een specifieke besparingsindicator wordt bepaald door de voorwaarden voor de productie en het gebruik van secundaire energiebronnen, maar er zal hoe dan ook een voordeel zijn. Vooral als lokale en eigen verwerkingsmaterialen worden gebruikt in de doelfabriek.
Een ander voordeel is het hoge energiepotentieel van het afval. Gassen, technische vloeistoffen en grondstoffen voor de productie in vaste toestand worden in eerste instantie geselecteerd volgens de principes van het maximaliseren van de extractie van grote hoeveelheden warmte. Bovendien zijn secundaire bronnen, in tegenstelling tot de werking van de belangrijkste traditionele energiedragers, op het moment van gebruik al in de optimale staat van aggregatie en temperatuur voor verwerking.
Nadelen van het gebruik van VER
Brede verspreiding van dit concept van energievoorziening wordt belemmerd door verschillende factoren, waarvan de belangrijkste de complexiteit van het technologische apparaat van dergelijke systemen is. Zelfs als we geen rekening houden met de kosten van apparatuur in de vorm van gebruikers, zal de technische organisatie van het proces onvermijdelijk de reorganisatie van de operatielocatie vereisen, aangezien het systeem zal werken in combinatie met verschillende technische eenheden.
Een ander nadeel van het gebruik van secundaire bronnen is het lage energierendement. Nogmaals, rekening houdend met het vrije karakter van deze grondstof, zal de economische haalbaarheid positief zijn, maar met name een bescheiden percentage warmteoverdracht zal het in principe niet mogelijk maken om te vertrouwen op de opstelling van opwekkingsstations voor de uitgebreide onderhoud van industrieën en andere verbruiksfaciliteiten. In de regel is dit alleenhulpstroombron.
Conclusie
Hulpbronnen voor verwerking met het oog op secundaire energieterugwinning zijn fundamenteel verschillend van zowel traditionele als natuurlijke bronnen van energievoorziening. Ze zijn gedeeltelijk te wijten aan de oorsprong van deze grondstof, maar in grotere mate - de specifieke technologieën voor hun toepassing. Tegelijkertijd kan het verbruik van primaire en secundaire hulpbronnen plaatsvinden binnen hetzelfde productieproces. Als bijvoorbeeld fittingen in de fabriek worden vervaardigd en verbrandingsproducten van hoogovens naar afvalwarmtewisselaars worden gestuurd die andere technologische operaties dienen. Er wordt een volledige productiecyclus geïmplementeerd, die efficiënter, hulpbronnenbesparend en milieuvriendelijker is, aangezien afval wordt gerecycled.
