Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Тепловые отходы

Содержание:

Введение…………………………………………………………………………………2

Тепловые отходы……………………………………………………………………..3

1.1 Малоотходная технология…………………………………………………………...5

2. Пути их утилизации…………………………………………………………………...8

Заключение……………………………………………………………………………….10

Список использованной литературы…………………………………………………....11

Введение

Проблема защиты окружающей среды – одна из важнейших задач

современности. Выбросы промышленных предприятий, энергетических систем и

транспорта в атмосферу, водоемы и недра на современном этапе развития науки

и техники достигли таких размеров, что в ряде районов, особенно в крупных

промышленных центрах, уровни загрязнений в несколько раз превышают

допустимые санитарные нормы.

Экологические исследования, проведенные в последние десятилетия во

многих странах мира, показали, что всё возрастающее разрушительное

воздействие антропогенных факторов на окружающую среду привело ее на грань

кризиса. Среди различных составляющих экологического кризиса (истощение

сырьевых ресурсов, нехватка чистой пресной воды, возможные климатические

катастрофы) наиболее угрожающий характер приняла проблема незаменимых

природных ресурсов – воздуха, воды и почвы – отходами промышленности и

транспорта.

Проблема охраны окружающей среды является комплексной проблемой и имеет

глобальный характер. Дальнейшее развитие человечества невозможно без

комплексного учета социальных, экологических, технических, экономических,

правовых и международных аспектов проблемы применительно не только к

конкретному производственному циклу, но и в масштабах регионов, стран и

всего мира.

Продолжающиеся загрязнения природной среды твердыми, жидкими и

газообразными отходами производства и потребления, вызывающими деградацию

окружающей среды, в последнее время остаются острейшей экологической

проблемой, имеющей приоритетное социальное и экономическое значение.

Включая более 20 тыс. производственных предприятий с довольно развитыми

и разнообразными технологиями производства, промышленность Российской

Федерации играет заметную роль, как в загрязнении природы, так и в решении

природоохранных проблем. Серьезную проблему представляет специфика многих

отраслей промышленности, и, как следствие, требуются индивидуальные подходы

к решению природоохранных задач.

Несмотря на продолжавшийся в последние годы спад производств, это не

вызвало снижения объемов отходов, образующихся на промышленных предприятиях

и соответственно поступающих в воздух, водные объекты и почвы, и

адекватного уменьшения техногенной нагрузки на окружающую среду. В

частности, миллиарды тонн твердых, пастообразных, жидких, газообразных

отходов ежегодно поступают в биосферу, нанося тем самым непоправимый урон

как живой, так и неживой природе. В глобальных масштабах изменяется

круговорот воды и газовый баланс в атмосфере.

Несмотря на давность и большое количество исследований в области

экологически чистого производства, проблема утилизации и переработки

промышленных отходов остается актуальной до сих пор. Поэтому, появилась

экономически, технологически и экологически обоснованная необходимость в

разработке и внедрении всё новых прогрессивных и безопасных методов решения

проблемы избавления биосферы от опасности ее загрязнения отходами

производства и потребления. Для выбора более рационального пути решения

проблемы необходим предварительный учет и оценка отходов.

1. Тепловые отходы

Тепловые отходы по своим размерам могут быть весьма значительны.

Такие тепловые отходы, получаемые при энергетическом обслуживании тех или других процессов промышленных предприятий, называются вторичными энергетическими ресурсами предприятий, так как они могут быть использованы для снабжения потребителей тепловой и электрической энергией, уменьшая соответственно расход первичных энергоресурсов на энергоснабжение.

Такие тепловые отходы, получаемые при энергетическом обслуживании тех или других процессов промышленных предприятий, называются их внутренними или вторичными энергетическими ресурсами, так как они могут быть использованы для энергоснабжения вместо первичных энергоресурсов, уменьшая соответственно расход последних на энергоснабжение.

Количество тепловых отходов значительно. Топливные ВЭР ( доменный газ) используются как топливо для котлов и печей.

Значительно меньше тепловых отходов содержится в дренажах, продувочной воде котлов, воде, охлаждающей балки и панели топок.

Задачи утилизации тепловых отходов и вторичных энергоресурсов вместе с выбором рационального способа восполнения потерь рабочего тела, а также вида, параметров и схемы отпуска теплоты решаются каждый раз отдельно для данных местных условий и индивидуальных требований тепловых потребителей. Рациональная схема отпуска теплоты должна обеспечивать при одинаковой надежности теплоснабжения максимальную комбинированную выработку электроэнергии на базе отпускаемой теплоты, и поэтому она во многом определяет экономию топлива при работе ТЭЦ в энергосистеме. Важное значение при разработке тепловой схемы имеет обеспечение надежной работы оборудования станции в переменных условиях работы, особенно при малых тепловых и электрических нагрузках. Особо выделяется в этих условиях надежная работа деаэраторов, системы регенеративного подогрева, теплоподгото-вительных установок. Большое значение при составлении тепловой схемы расширяемой станции имеет связь ее с существующей схемой, вопросы резерва, надежности, ремонта и обеспечения новых и существующих тепловых потребителей.

В настоящее время тепловые отходы в производстве сантехнических материалов не используются, так как здесь в основном применяются технологические агрегаты небольшой мощности, что затрудняет возможности эффективной утили-зации ВЭР.

Холод за счет тепловых отходов получают в абсорбционных холодильных машинах. Перспективным является также использование для этих целей сезонных излишков тепла ТЭЦ.

Вопрос об использовании тепловых отходов промышленности и термальных вод для обогрева сооружений защищенного грунта решается после соответствующих технико-экономических расчетов, позволяющих определить экономическую целесообразность их применения в конкретных условиях. Тепловые отходы и термальные воды имеют различные температуру, химический состав, запас тепла. Их источники могут быть удалены от места потребления.

Велики, например, тепловые отходы в виде запечных дымовых газов промышленных печей, выбрасываемых в атмосферу с температурой от 600 до 1200 С. Подсчитано, что неиспользованные дымовые газы мартеновского цеха металлургического завода с производственной программой 2 млн. т стали в год содержат тепло, равное примерно 100 тыс. т условного топлива.

При внутреннем регенеративном использовании тепловых отходов достигается соответствующая экономия топлива для технологической установки. При внешнем теплоиспользовании с выработкой дополнительной технологической или энергетической продукции экономия топлива имеет место в замещаемых технологических или энергетических установках. Подогрев компонентов горения при регенеративном теплоиспользовании наряду с экономией топлива приводит и к повышению технологической эффективности процесса. .

При конструировании котлов, использующих тепловые отходы, следует учитывать содержащиеся в греющих газах агрессивные компоненты, например сернистые газы, поступающие из печей обжига серосодержащего сырья. При наличии в подводимых к котлу технологических газах горючих составляющих организуется их предварительное дожигание в радиационной камере, которая в этом случае фактически превращается в топку.

При конструировании котлов-утилизаторов, использующих тепловые отходы, следует учитывать содержащиеся в греющих газах агрессивные компоненты, например, сернистые газы, поступающие из печей обжига серосодержащего сырья. Если в подводимых к котлу технологических газах есть горючие составляющие, организуют их предварительное дожигание в радиационной камере, которая в этом случае фактически превращается в топку.

Для варианта внешнего энергетического использования тепловых отходов следует также учитывать возможное ухудшение работы ТЭЦ при замещении отборного пара турбины. Система подачи подогретого воздуха.

Наличие на производственных площадках нефтезавода тепловых отходов от технологических установок в виде горячей воды или пара делает рациональным использование их тепла для нужд отопления и в первую очередь зданий, входящих в комплекс данных технологических установок, со сбросом избыточного тепла в общезаводскую теплофикационную сеть. При отсутствии на технологических установках тепловых отходов теплоснабжение отопительных систем следует проектировать от общезаводских теплосетей.

Цикличность работы технологической установки - источника тепловых отходов - создает значительные трудности при использовании газов, как это имеет место в кислородных сталеплавильных конвертерах. В ряде случаев при цикличности выхода газового потока использование его практически невозможно.

На предприятиях отрасли имеется также значительное количество низкопотенциальных тепловых отходов в виде воды и паровоздушной смеси с температурой 35 - 40 С. Технические решения по рациональному использованию этих отходов отсутствуют, в связи с чем можно считать, что в отрасли нет тепловых ВЭР. Улучшение использования вторичного тепла связано с совершенствованием технологических процессов целлюлозно-бумажной промышленности.

Котлы-утилизаторы применяют для внешней энергетической утилизации тепловых отходов различных теплотехно-логических установок, не используемых или частично используемых для регенерации в технологическом процессе.

1.1 МАЛООТХОДНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

Технология малоотходная - технология, позволяющая получать минимум твердых, жидких, газообразных и тепловых отходов и выбросов, не требующая каскада реутилизации. Возможна лишь в некоторых случаях. Стратегически же необходимо стремиться к минимуму отходов и к реутилизацион-ным циклам.

При производстве 1 кВт ч электроэнергии на ТЭС тепловые отходы в атмосферу и воду составляют соответственно 400 и 135 ккал, на АЭС - 130 и 1900 ккал. Средняя АЭС производительностью 3000 мВт электроэнергии за 1 ч производит более 5 млрд ккал бросового тепла. Охлаждающая способность поверхности воды варьирует в зависимости от ветра и температуры от 7 до 36 ккал в час на 1 м2 на каждый градус разницы между температурой воды и воздуха. Следовательно, для рассеивания тепла стации мощностью 3000 мВт требуется 1800 га водной поверхности.

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

Эти обстоятельства должны учитываться при разработке схемы использования тепловых отходов и в технико-экономических расчетах по обоснованию предлагаемой схемы.

Таким образом, при производстве кирпича осуществляется рекуперация тепловых отходов, что снижает выход БЭР.

Применение теплового насоса для теплоснабжения при параллельном использовании тепловых отходов производства может дать заметную экономию расхода электроэнергии на привод теплового насоса. Это может иметь важное экономическое значение, когда Q0 негде использовать из-за его низкого потенциала.

При производстве 1 кВт - ч электроэнергии на ТЭС тепловые отходы в атмосферу и воду составляют соответственно 400 и 135 ккал, на АЭС - 130 и 1900 ккал. Средняя АЭС производительностью 3000 мВт электроэнергии за 1 ч производит более 5 млрд ккал бросового тепла. Охлаждающая способность поверхности воды варьирует в зависимости от ветра и температуры от 7 до 36 ккал в час на 1 м2 на каждый градус разницы между температурой воды и воздуха. Следовательно, для рассеивания тепла стации мощностью 3000 мВт требуется 1800 га водной поверхности.

При выборе конструкции и условий работы котла, использующего тепловые отходы, приходится учитывать их агрессивный характер.

Следует иметь в виду, что понятие вторичные энергоресурсы ( тепловые отходы) в известной мере имеет относительный характер.

В процессах производства бумаги, картона и целлюлозы образуется также много тепловых отходов в виде тепла парогазовой смеси сдувок и выдувок, тепла конденсата варочного и выпарного цехов, тепла паровоздушной смеси сушильных, бумаге - и картоноделатель-ных машин, тепла паровоздушной смеси дефибреров и др. Все эти тепловые отходы направляются в тепло-регенерационные установки и теплоулавливающую аппаратуру для подогрева технологической воды и воздуха, используемых в тех же технологических процессах и агрегатах, в результате чего снижается потребность в тепловой энергии от энергетических установок.

Прежде всего нужно иметь в виду, что ВЭР - это тепловые отходы, а технический уровень технологии определяется в настоящее время степенью ее безотходности, в том числе и энергетической безотходностью. Во-вторых, отопление - сезонная нагрузка, поэтому использование ВЭР на отопление не может быть круглогодичным.

Широкое применение отечественных установок для кондиционирования воздуха может обеспечить рациональное использование тепловых отходов промышленных предприятий и создать тепловую нагрузку для ТЭЦ в летнее время.

В результате энергетического обслуживания тех или других процессов отработавшие энергоносители превращаются в тепловые отходы, которые могут быть использованы для энергетических целей. Такие тепловые отходы называются поэтому вторичными энергоресурсами. Особенно значительными вторичными энергоресурсами располагают промышленные предприятия.

В результате энергетического обслуживания тех или других процессов отработавшие энергоносители превращаются в тепловые отходы, могущие быть использованными для энергоснабжения соответствующего предприятия или района в целом и называемые поэтому вторичными или внутренними энергоресурсами. Особенно значительными вторичными энергетическими ресурсами располагают промышленные предприятия.

В дальнейшем изложении нами рассмотрены вопросы, связанные с последним методом использования тепловых отходов - для целей теплоснабжения.

Необходимо подчеркнуть, что по экономии топлива вариант дополнительного внешнего технологического использования тепловых отходов имеет значительные преимущества в сравнении с вариантом внешнего энергетического их использования.

Технология безотходная ( БТ) - 1) технология, дающая технически достигнутый минимальный объем твердых, жидких, газообразных и тепловых отходов и выбросов ( т.е. то же, что технология малоотходная); 2) технология, дающая теоретически достижимый минимум отходов всех видов; 3) цепь технологических процессов, в которой отходы одного производства становятся сырьем для другого. Однако и в этом случае технология не станет полностью безотходной, так что данный термин - условный.

Что же касается коксохимического и огнеупорного производств, то выработка пара в них за счет утилизации тепловых отходов постоянно повышается.

В настоящее время этот процесс ведется под давлением до 40 ат, оптимальные условия предполагают использование всех тепловых отходов на замыкание энергетического цикла.

Повышение энергетической эффективности существующих теплотехнологических установок достигается улучшением режима их работы, а также максимально возможным использованием тепловых отходов технологических камер, в первую очередь использованием теплоты отходящих газов.

Здесь приведен ряд вариантов тепловых схем ( в том числе и разрабатываемых) с регенеративным теплоиспользованием, когда тепловые отходы высокотемпературных камер ( зон) основной технологической обработки и технологической дообработки ( тепло отходящих дымовых газов, потоки тепла через ограждения, тепло технологической продукции) в той или иной мере возвращаются в указанные камеры ( зоны) посредством подогрева компонентов горения, предварительной тепловой обработки исходных материалов.

Повышение энергетической эффективности существующих тепло-технологических установок достигается в последние годы улучшением режима их работы, возвратом ( регенерацией) части тепловых отходов технологическому процессу ( внутренее теплоиспользование) и внешним их использованием в качестве вторичных энергоресурсов ( ВЭР) для выработки дополнительной энергетической или технологической продукции в дополнительном теплоиспользующем устройстве. Наряду с модернизацией существующих технологий и установок проводятся работы по созданию принципиально новых энерго - и материалосберегаю-щих технологий, обеспечивающих высокую интенсивность технологического процесса, большую единичную производительность установок, непрерывную и длительную рабочую кампанию, комплексное использование всех материальных и энергетических ресурсов исходных сырьевых материалов с целью создания безотходных ( малоотходных) технологических систем и защиты окружающей среды при высокой технологической, энергетической и экономической эффективности.

При анализе теплотехнологических процессов, эффективная реализация которых возможна только при давлении рабочего тела или теплоносителя, превышающего атмосферное, вместо тепловых отходов в общем случае следует рассматривать энергетические отходы.

При использовании тепловых ВЭР в данном технологическом процессе обычно уменьшаются потери тепла благодаря выработке пара или другой энергетической продукции за счет тепловых отходов.

2. Пути их утилизации.

Газотрубные котлы-утилизаторы

При использовании теплоты высокотемпературных отходящих газов (Тг > 300-600 °С) устанавливаемые для этого котлы-утилизаторы (КУ) содержат обычно экономайзерные и испарительные поверхности нагрева и пароперегреватель. Глубина охлаждения отходящих газов в КУ зависит от соотношения D/Gг, где D – паропроизводительность котла, кг/ч; Gг – расход греющего газа теплоносителя, м3/ч. С уменьшением начальной температуры греющих газов Тг существенно увеличивается расход газа-теплоносителя, необходимого для выработки единицы пара, а соотношение D/Gг (при D = const) соответственно уменьшается. Так, если для обычных паровых котлов на органическом топливе параметр D/Gг » 1, то для получения пара при использовании низкотемпературных отходящих газов (Тг = 400-600 °С) он составляет 0,12-0,15 [4,5].

Газотрубные КУ широко распространены во многих отраслях промышленности. Продукты сгорания (отходящие технологические газы) в этих КУ проходят внутри труб, размещенных в водяном объеме барабана. Эти котлы не требуют специальной обмуровки, характеризуются высокой газоплотностью, простотой изготовления, монтажа, обслуживания и пониженными требованиями к питательной воде.

К основным недостаткам КУ подобного типа относятся низкий коэффициент использования теплоты отходящих от технологических агрегатов газов (50—60 %), высокий удельный расход металла на выработку пара (до 8 кг/(кг×ч)). К недостаткам следует также отнести низкий предел давления вырабатываемого пара (всего 1,5-2,0 МПа) из-за наличия барабана большого диаметра, ограниченный пропуск отходящих газов — не более 30-40 тыс. м3/ч. Кроме того, внутренние поверхности труб, газотрубных котлов быстро заносятся уносом, поэтому необходимо применять частые чистки труб. Применение газотрубных котлов для использования теплоты низкотемпературных производственных газов целесообразно для установок небольшой мощности, особенно тогда, когда греющие газы имеют повышенное давление или содержат взрывоопасные или ядовитые компоненты.

В зависимости от конструктивного оформления газотрубные котлы делят на горизонтальные и вертикальные. Основные теплотехнические и конструктивные характеристики одно- и двухбарабанных газотрубин.

В типоразмерах газотрубных котлов буквы означают: Г - горизонтальный; В - вертикальный; Б - с дополнительным барабаном-сепаратором; И - с испарительным предвключенным пучком; Э - с экономайзером; П - с пароперегревателем. Для газотрубных энерготехнологических агрегатов буквы дополнительно обозначают: Т - с топкой; Ц - с циклонной камерой сгорания. Цифра после букв Г и В означает площадь основной испарительной поверхности нагрева газотрубного котла.

К газотрубным горизонтальным однобарабанным КУ относятся агрегаты типов Г-250, Г-250П, Г-345, Г-345П, Г-550П и др., предназначенные для выработки насыщенного, а при наличии пароперегревателя — перегретого пара за счет использования теплоты технологических газов.

К горизонтальным газотрубным двухбарабанным котлам относится и котел Г-420БПЭ, предназначенный для выработки перегретого пара за счет использования теплоты нитрозных газов.

Котлы-утилизаторы типов В-90Б, В-460Б, Н-89, Н-180, Н-433 предназначены для использования теплоты конвертированных газов и выработки насыщенного пара для технологических и бытовых нужд завода.

Водотрубные котлы-утилизаторы Наиболее распространенными водотрубными котлами являются котлы марки КУ, выпускаемые Белгородским заводом.

В пакетно-конвективных котлах (ПКК) используют физическую и химическую теплоту отбросных газов сажевого производства.

Котлы-утилизаторы за обжиговыми печами серного колчедана При обжиге колчеданов получают два продукта: металл и диоксид серы.

Кроме рассмотренных паровых котлов в сернокислотном производстве, используют также выпускавшиеся ранее газотрубные котлы на отходящих газах с естественной циркуляцией ГТКУ (газотрубный КУ) типов: ГТКУ-6/40б.п., ГТКУ-10/40 и ГТКУ-25/40.

Котлы типа КС-200 ВТКУ и КС-450 ВТКУ устанавливают за печами обжига серного колчедана в кипящем слое производительностью по колчедану соответственно 200 и 450 т/сут.

При комбинированном получении технологической и энергетической продукции – обжигового газа и пара энергетических параметров - предпочтение отдается надежной работе основного технологического звена.

Основные технические мероприятия по энергосбережению и повышению энергетической эффективности в электросетевом хозяйстве направлены на снижение потерь электроэнергии и совершенствование системы коммерческого и технического учета электроэнергии в электрических сетях и у потребителей.

Заключение

По запасам и видам топлива Россия занимает одно из первых мест в мире. Но тем не менее и у нас сегодня остро стоит проблема рационального использования энергии. Это связано со стремлением уменьшить топливную составляющую в себестоимости выпускаемых предприятием продуктов. Существенной экономии топлива можно достигнуть за счет утилизации теплоты отходящих газов. В данной работе представлены два варианта технологических схем утилизации "тепловых отходов". Расчет материального, теплового балансов и параметров необходимого оборудования осуществляли с использованием DESIGN-II.Исходные данные (Вариант-60)Расход дымовых газов: 80000 нм3/чСостав дымовых газов: СО2 - 89% Н2О - 10% О2 - 1%Давление потока: 0,5 атиТемпература потока: 320 СВозможные варианты использования тепловой энергииУтилизированное тепло может быть использовано для:" выработки насыщенного пара " подогрева технологическрй воды" комбинировано (выработка пара и подогрев технологической воды) ПАР: В технологии может быть использовано до 20 т/ч насыщенного пара с давлением 3,5 ати, до 15 т/ ч насыщенного пара с давлением 12 ати, и до 10 т/ч насыщенного пара с давлением 40 ати. ВОДА: Кроме насыщенного пара есть необходимость в подогреве до 160 т/ч питательной воды котлов с температурой 126 С и давлением 45 ати или 100т/ч питательной воды с температурой 103 С и давлением 2,5 ати (при подогреве вода не должна закипеть). ОТОПЛЕНИЕ: Утилизированное тепло также может быть использовано для подогрева до 70т/ч воды для отопления производственных помещений, имеющей давление 1,5 ати и температуру 35 С до температуры 95 С.

Список использованной литературы

1. Хотунцев Ю.Л. Экология и экологическая безопасность: Учеб. Пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений. – 2-е изд., перераб. –М.: Издательский центр «Академия», 2004.

2. Экология: учебное пособие/ Под ред. Проф. Денисова В.В. – 2-е изд. –М.: ИКЦ «МарТ», Ростов-на-Дону, 2004.

3. Состояние окружающей природной среды Новосибирской области в1998 году. Богатство второго круга /Михеев А. В. -М. : Книга, 1989.

4. Состояние окружающей природной среды Новосибирской области в1998 году.

5. Богатство второго круга /Михеев А.В.-М.: Книга, 1989. 6. Экономическая география России: учебник для вузов / под общ. ред. В.И. Видяпина, доктора экон. наук, проф. М.В. Степанова. - изд-е. перераб.и доп. - М.: ИНФРА-М., 2005. 7. Мировая экономика: Учебник / Под. ред. проф. А.С. Булатова. -М.: Юрист, 1999. 8. Топливо и энергетика России. Статистический сборник. - М.: Финансы и статистика, 2004. 9. Экономическая география России: Учеб. пособие для вузов / Т.Г. Морозова,М.П. Победина, С.С. Шишов и др.; под ред.Т.Г. Морозовой. - 2-е изд.,перераб. и доп. - М.: ЮНИТИ., 2004. 10. Энергетическая стратегия России до 2020г., авторский коллектив под руководством Яновского А.Б., 2001 г.

Тепловые отходы 📙 Реферат → 🆔 277915