КЛАССИФИКАЦИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ

Энергетическому обслуживанию производственных процес­сов в ряде случае сопутствуют тепловые отходы в виде теп­лоты технологического продукта, газа, пара и горячей воды, называемые вторичными энергетическими ресур­сами (ВЭР). Такими отходами, например, для промышленных печей являются отходящие горячие газы и нагретая охлаждающая вода.

Количество тепловых отходов может быть весьма зна­чительно. Отходящие горячие газы промышленных печей в среднем содержат около 30–40 % количества теплоты, по­ступающей в печи, а теплота, теряемая со сбросной нагретой водой, например, в сталеплавильных печах составляет 15–25 % теплоты расходуемого топлива.

Образующиеся в агрегатах-источниках ВЭР могут использоваться для удовлетворе­ния потребностей в топливе и энергии либо непосредст­венно (без изменения вида энергоносителя), либо за счет выработки теплоты, электроэнергии, холода или ме­ханической работы в утилизационных установках.

Под агрегатами-источниками ВЭР следует подразу­мевать агрегаты, в которых образуются вторичные энер­гетические ресурсы (технологические печи, реакторы, пароиспользующие установки, холодильники и т. п.).

Различают следующие основные группы вторичных энергоресурсов:

1. Горячие газы (отходящие от печей, двигателей внутрен­него сгорания и др.).

2. Продукты технологического процесса (физическая теп­лота обрабатываемого материала и отходов, например нагре­тых слитков, шлака, раскаленного кокса и т. п.).

3. Низкотемпературные ВЭР: а) пар, отработавший в двигателях, и вторичный – после технологи­ческого процесса; б) горячая вода, получаемая от различных охлаждающих устройств, а также в виде производственного конденсата; в) производственные тепловыделения, являющиеся источником нагрева воздуха в помещениях.

Первые две группы энергоресурсов являются высокотемпе­ратурными. Например, печные газы имеют температуру 500–1000 °С, а газы, отходящие из двигателей внутреннего сго­рания, 350–600 °С. Весьма высокую температуру имеют тех­нологические продукты металлургической промышленности: стальные слитки 500–1000 °С; кокс, выдаваемый из печи, 1100 °С; шлак плавильных печей 1200–1500 °С.

Для третьей группы энергоресурсов характерны низкие па­раметры теплоносителей:

Давление отработавшего пара двигателя, МПа………….0,12–0,3

Температура, °С:

отработавшего пара двигателя...................................100–130

производственного конденсата.................................90–150

охлаждающей воды.....................................................35–95

внутренних тепловыделений в производственных

и других помещениях..................................................ниже 100

Следует отметить, что понятие «вторичные энергоре­сурсы» (тепловые отходы) в известной мере имеет относитель­ный характер. Например, усовершенствование тепловой схемы промышленного предприятия позволит найти полезное приме­нение части тепловых отходов в пределах данного предприя­тия. Использованная в этом случае теплота перестает быть отходом.

Принципиальная схема использования энергетических ресурсов и распределения энергетических потоков при утилизации ВЭР приведена на рис. 4.1. На схеме даны названия отдельных потоков и показаны сечения, по которым определяются количественные значения соот­ветствующих показателей.

Как видно из рис. 4.1, при утилизации ВЭР следует различать следующие термины и понятия.

Выход ВЭР – количество вторичных энергоресурсов, образующихся в процессе производства в данном тех­нологическом агрегате.

Выработка за счет ВЭР – количество теплоты, холода, электроэнергии или механической работы, получаемой за счет ВЭР в утилизационной установке.

Рис. 4.1. Принципиальная схема использования энергетических ресурсов

Различают возможную, экономически целесообраз­ную, планируемую и фактическую выработку за счет ВЭР.

Возможная выработка – максимальное количество теплоты, холода, электроэнергии или механической рабо­ты, которое может быть практически получено за счет данного вида ВЭР, с учетом режимов работы агрегата-источника и утилизационной установки.

Экономически целесообразная выработка – макси­мальное количество теплоты, холода, электроэнергии или механической работы, целесообразность получения кото­рого в утилизационной установке (в течение рассмат­риваемого периода) подтверждается экономическими расчетами.

Для проектируемых установок экономически целесо­образная выработка – это такое количество теплоты, хо­лода, электроэнергии или механической работы, полу­чение которого за счет ВЭР и использование его потре­бителями дает наибольший экономический эффект. Так как параметры утилизационных установок выбираются из условия их наибольшей эффективности, то возмож­ная выработка теплоты в данной утилизационной уста­новке равна экономически целесообразной.

Планируемая выработка – количество теплоты, холода, электроэнергии, механической работы, которое предпо­лагается получить за счет ВЭР при осуществлении пла­на развития данного производства, предприятия, отрас­ли в рассматриваемый период с учетом ввода новых, модернизации действующих и вывода устаревших ути­лизационных установок.

Фактическая выработка – фактически полученное ко­личество теплоты, холода, электроэнергии или механиче­ской работы на действующих утилизационных установ­ках за отчетный период.

Использование ВЭР – количество используемой у потребителей энергии, вырабатываемой за счет ВЭР в ути­лизационных установках.

Использование ВЭР, так же как и выработка за счет ВЭР, может быть возможным, экономически целесооб­разным, планируемым и фактическим (рис. 4.1). Сле­дует отметить, что при определении возможного и экономически целесообразного использования ВЭР следует учитывать наличие технически разработанных и прове­ренных методов и конструкций по утилизации ВЭР, наличие места для размещения утилизационных установок, наличие потребителей энергии и пр.

Как следует из рис. 4.1, при использовании ВЭР с преобразованием энергоносителя в утилизационной установке возможное использование ВЭР равнозначно возможной выработке за счет ВЭР и численно равно ей. Важным расчетным показателем является также коэф­фициент выработки за счет ВЭР – отношение фактиче­ской (планируемой) выработки к экономически целесо­образной (возможной). Коэффициент выработки за счет ВЭР может определяться для одного агрегата-источника ВЭР, для группы однотипных агрегатов, для цеха, пред­приятия, отрасли по каждому виду ВЭР.

За счет использования ВЭР на промышленных пред­приятиях экономится значительное количество минераль­ного топлива.

Показатель экономии топлива за счет ВЭР – коли­чество первичного топлива, которое экономится за счет использования ВЭР. В соответствии с использованием ВЭР экономия топлива также может быть возможной, экономически целесообразной, планируемой и фактиче­ской. Отношение фактической (планируемой) экономии топлива за счет ВЭР к экономически целесообразной (возможной) определяет коэффициент утилизации ВЭР. Этот коэффициент также может определяться для одно­го агрегата-источника ВЭР или для группы агрегатов, для предприятия, отрасли как по каждому виду ВЭР, так и для всех видов ВЭР.

В зависимости от видов и параметров различают четыре основных направления использования ВЭР.

Топливное – непосредственное использование го­рючих ВЭР в качестве топлива.

Тепловое – использование теплоты, получаемой не­посредственно в качестве ВЭР или вырабатываемого за счет ВЭР в утилизационных установках. К этому на­правлению относится также выработка холода за счет ВЭР в абсорбционных холодильных установках.

Силовое – использование механической и электри­ческой энергии, вырабатываемой за счет ВЭР в утили­зационных установках (станциях).

Комбинированное – использование тепловой и элек­трической (или механической) энергии, одновременно вырабатываемых за счет ВЭР в утилизационных установках (утилизационных ТЭЦ) по теплофикационному циклу.

Важнейшей задачей при проектировании и эксплуатации теплового и технологического оборудования промышленных предприятий является максимальное сокращение выхода вторичных энерго­ресурсов, обеспечивающее прямую экономию топлива. Наибо­лее целесообразно использование вторичных энергоресурсов длятехнологических целей, т. е. для улучшения теплового ба­ланса той установки, которая является источником тепловых отходов (например, использование теплоты горячих газов про­мышленных печей для подогрева воздуха, подаваемого в печь). При этом улучшается внутренняя регенерация теплоты в уста­новке и повыша­ется ее технологический к. п. д.

Использование вторичных энергоресурсов возможно также дляувеличения располагаемой электрической мощности пред­приятия (например, использование горячих газов для выра­ботки пара с последующим производством электроэнергии).

Применение вторичных энергоресурсов (пара или горячей воды) для теплоснабжения силовых, технологиче­ских и отопительно-вентиляционных процессов позволяет улуч­шить тепловой баланс промышленного предприятия в целом.

Подробная характеристика вторичных энергетических ресур­сов промышленных предприятий по отдельным отраслям про­мышленности может быть получена в результате изучения конкрет­ных тепловых схем установок.

4.2. РОЛЬ ВТОРИЧНЫХ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ В ТОПЛИВО– И