Принципы снижения теплового воздействия на окружающую среду

РАЗДЕЛ 6. Снижение теплового воздействия на окружающую среду. Снижение энергоемкости предприятий как направление ресурсосбережения. Теплоутилизационное оборудование.

Лекция № 6.

Тепловые выбросы являются одним из компонентов загрязнения окружающей среды, так называемым тепловым загрязнением (или энергетическим загрязнением). Для инженеров – промтеплоэнергетиков задача снижения данного вида загрязнения является особо актуальной. Рассмотрим направления снижения данного вида загрязнения промышленными предприятиями и их теплоэнергетическими системами.

а) Снижение тепловых сбросов. Может достигаться за счет ряда мероприятий:

- создания новых и совершенствование действующих технологий, позволяющих исключить технологические стадии, на которых происходит образование вторичных энергетических «сбросов»; реализуется на примере исключения промежуточных операций;

- более полного использования энергоресурсов, повышения КПД энергетических установок – источников побочных энергоресурсов;

- снижения потребности в энергоресурсах (снижение энергоемкости производства): конструктивное совершенствование процессов и технологических агрегатов, замена устаревшего оборудования новым, более экономичным, замена энергоемких процессов менее энергоемкими;

- более рационального выбора энергоносителей (необходимого температурного уровня), оборудования;

- снижения потерь с энергетическими потоками, например, предотвращение утечек пара, улучшение теплоизоляции; этого добиваются автоматизацией производства, оптимизацией, т.е. применением математического моделирования (это комплекс решений по организации таких схем, нахождению таких параметров и аппаратурного процессов в рамках одного производства, которые обеспечивают максимальный энергосберегающий эффект и предотвращают вредное воздействие производства на окружающую среду).

б) Использование утилизационного оборудования.

Данное оборудование предназначено для утилизации теплоты вторичных энергетических ресурсов (ВЭР).

ВЭР разделяют на тепловые, механичес­кие (ВЭР избыточного давления) и горючие:

тепловые ВЭР — теплота отходящих дымовых газов (котлов, технологических печей), теплота отработанного или потерянного пара, теплота конденсата, теплота сбрасываемых стоков, охлаждающей воды после аппаратуры, теплота экзотермических реакций, теплота материальных потоков, теплота, выделяемая при охлаждении конструктивных элементов и др.;

ВЭР избыточного давления — энер­гия сжатых газов, образующихся (или используемых) в тех­нологических процессах;

горючие ВЭР — отходы или побочная продукция, которые могут использоваться в качестве топлива. Данные ВЭР имеют и высокий тепловой потенциал, поэтому возможно их комплексное использование, например, в котлах-утилизаторах с топочными устройствами.

Утилизация вторичных энергетических ресурсов – использование энергетического потенциала продуктов одного технического процесса или потока в другом процессе (например, энтальпия дымовых газов печей используется в качестве теплоносителя для выработки пара на технологические нужды) в утилизационном аппарате.

К наиболее значительным по энергетическому потенциалу вторичным энергетическим ресурсам промышленных предприятий относят: теплоту дымовых газов; теплоту конденсата; теплоту, отводимую в системах принудительно охлаждения; горючие ВЭР.

Способы утилизации теплоты дымовых газов:

· применение теплоиспользующих установок для подогрева воды, воздуха, технологических потоков (различные теплообменники, контактные экономайзеры, теплообменные аппараты на тепловых трубах, водогрейные котлы-утилизаторы, воздухоподогреватели);

· получение пара (паровые котлы-утилизаторы, встроенные в запечный тракт) с дальнейшим использованием пара на технологию, для подогрева технологических потоков (сырья, топлива), для выработки электроэнергии;

· для получения холода в абсорбционных трансформаторах теплоты (АТТ) (на нужды самого производства, например, для охлаждения циркуляционной воды системы охлаждения технологических потоков, для замены антифриза).

Теплота, отводимая в системах принудительного охлаждения (теплота загрязненной циркуляционной воды пенных аппаратов, промывателей, скрубберов) – низкотемпературные ВЭР, для незначительного подогрева технологических потоков (малоценная). Возможна утилизация теплоты данного потока и выделение примесей с использованием аппаратов мгновенного вскипания – экологический эффект.

Конденсат – для подогрева потоков соответствующего температурного уровня (нужды отопления, горячего водоснабжения), в сепараторах для получения пара вторичного вскипания (возможно дальнейшее направление пара в пароструйные компрессоры).

Горючие ВЭР (газовые отдувки, побочные продукты) – в качестве топлива (например, в производстве этилена побочный продукт – метано-водородная фракция - используется как топливо в печах пиролиза); для выработки электроэнергии (в ПГУ).