Тема 8. Энергия в промышленном производстве. Основные виды и источники энергии. Вторичные энергетические ресурсы. Концепция полного использования энергетических ресурсов.

Возобновимые ресурсы. Их колоссальная энергия непостоянна, распределена на больших пространствах, мало концентрирована, не поддается или плохо поддается контролю.

На планете практически все природные ресурсы производят энергию либо через свое движение, либо через химические реакции, либо другими способами. Наиболее известны следующие виды энергии:

а)энергия воды (пресных, морских, термальных вод);

-для перемещения веществ и живых организмов;

-для формирования поверхностного, подземного и донного рельефа на планете;

-участвует в формировании климата.

б)солнечная энергия практически неисчерпаема, экологически чиста, управляема, в тысячи раз превосходит всю энергию других источников, но малая плотность;

-способствует фотосинтезу;

-нагревает поверхность планеты;

-служит источником света;

-участвует в формировании климата.

в)ветровая энергия;

-для переноса веществ и живых организмов;

-участвует в формировании климата;

-участвует в формировании ландшафта наземной поверхности;

г)биоэнергия

-биомасса - мощный аккумулятор солнечной энергии;

-биомасса – исходный продукт для производства биогаза или жидкого топлива, или биоэнергии.

Сознавая мощь стихий, человек предпочитает бензобак, ружье, электропривод, лазерный луч и др., где энергия сжата, канализована и находится в его полной власти.

С появлением и развитием человеческой цивилизации к использованию природных источников энергии, присоединилось использование энергии полезных ископаемых, то есть внутренних источников биосферы.

В 1978 году ООН было введено понятие «новые и возобновляемые источники энергии», включавшие гидроэнергию, солнечную, геотермальную, ветровую, энергию морских волн, приливов и отливов океана, энергию биомассы, древесины, древесного угля, торфа, тяглового скота, сланцев, битуминозных песчаников.

Сейчас человек намного меньше использует возобновимые ресурсы.

Невозобновимые энергоресурсы преобладающая масса содержится в рассеянных месторождениях горючих сланцев, концентрация у/в в них меньше 3%. Реальные эксплуатационные запасы в 2-3 раза разведанных.

Доступные запасы нефти и газа на два порядка превышают их современное годовое извлечение, запасы угля – на три порядка.

Разведанных запасов может хватить: подвижная нефть – 65 лет; для газа – 44 года; для угля - 320 лет. Учитывая растущее потребление, реальные значения могут быть значительно меньше.

Источники энергии делятся на первичные и вторичные.

Первичные источники энергии – это источники, энергетический потенциал которых является следствием природных процессов и не зависит от деятельности человека.

Это ископаемые горючие и расщепляющиеся вещества, нагретые до высокой температуры, воды земных недр, Солнце, ветер, энергия вод рек, морей, океанов.

Для химической промышленности среди первичных источноков преобладают газообразное и жидкое топливо.

Первичные источники энергии подразделяются на невозобновляемые и возобновляемые.

Вторичные источники энергии – вещества, обладающие определенным энергетическим потенциалом и являющиеся побочными продуктами деятельности человека. Это отходящие горючие органические вещества, горячие отработанные теплоносители промышленных производств (газ, вода, пар), нагретые вентиляционные выбросы, горячие и находящиеся под давлением технологические потоки.

Энергетическая ценность источников энергии определяется в кВт ч на 1 кг топлива при сжигании:

каменный уголь 8,0

кокс 7,2

торф 4,0

коксовый газ 4,8

природный газ 10,8

уран 22,5 10⁶

Целесообразность применения источников энергии определяется не только их энергетической ценностью, но и запасами, распространенностью в природе, доступностью.

Энергия в промышленности.

В химических производствах протекают разнообразные процессы, связанные с выделением, затратами, превращениями и взаимными переходами энергии.

Энергия затрачивается на подготовку сырья, осуществление химических превращений, выделение продуктов, транспортировку материалов. сжатие газов и т.д.

Потребление разных видов энергии в стоимостном выражении распределяется между процессами химического производства следующим образом:

5-40% в химических реакциях;

30-80% в массообменных процессах;

60-90% в теплообменных процессах

Расход энергии на единицу получаемой продукции – это один из основных показателей эффективности производства (кДж, кВт ч). Единица условного топлива – это 1 кг твердого топлива или 1 м³ газообразного с теплотой сгорания 29,3 МДж.

Основные виды энергии, применяемые в химических производствах, зависят от характера технологического процесса.

Тепловая энергия может получаться за счет сжигания твердого, жидкого, газообразного топлива в различных устройствах. Она применяется для разнообразных процессов: нагревание. плавление, дистилляция, тепловая десорбция, эндотермические превращения.

В качестве теплоносителей используют топочные газы, водяной пар, горячую воду и другие жидкости (масло, расплавы солей).

Электрическая энергия применяется для проведения электрохимических, электротермических, электромагнитных процессов. Использование электростатических явлений для осаждения пылей и туманов.

В промышленности широко используют превращение электрической энергии в механическую в электроприводах различных машин и механических устройств ( дробилки, измельчители, смесители, центрифуги, вентиляторы, насосы, компрессоры).

Световая энергия используется для проведения фотохимических реакций. Превращение световой энергии в электрическую применяют для автоматического контроля и управления ТП.

Для проведения радиационно-химических превращений и ядерно-химических реакций используют соответствующие виды энергии.

Контрольные вопросы для самоподготовки студентов:

1. Энергия в промышленном производстве.

2. Основные виды.

3. Основные источники энергии.

4. Первичные энергетические ресурсы.

5. Вторичные энергетические ресурсы.

6. Основные направления концепция полного использования энергетических ресурсов.

Тема 9. Проблема отходности производства. Основные направления обеспечения экологической безопасности. Экологические концепция минимизации отходов. Экологическая концепция эффективного использования оборудования. Перестраиваемые технологические системы.