Раціональне використання енергії

В хімічних виробництвах, які споживають велику кількість енергії, енергетичні затрати впливають на техніко-економічні показники процесів. Критерієм економного використання енергії є "коефіцієнт використання енергії". Коефіцієнтом використання енергії η_е називається відношення кількості енергії, яку теоретично потрібно затратити на одержання вагової (або об’ємної) одиниці продукту W_т, до кількості практично затраченої енергії W_пр

η_{е =} W_т/ W_пр∙100 %

В багатьох виробництвах ці коефіцієнти дуже низькі, що свідчить про непродуктивність розходу енергії.. Обмеженість енергетичних ресурсів, в ряді випадків висока вартість енергії ставлять завдання економного і раціонального її використання.

На хімічних підприємствах із всіх видів використовуваної енергії перше місце належить тепловій енергії. Міра використання тепла в хіміко-технологічних процесах виражається тепловим к.к.д. η_т, під яким розуміють відношення кількості тепла, яке використовується безпосередньо на здійснення основних хімічних реакцій Q_т , до загальної кількості витраченого тепла Q_пр

η_т = Q_т/ Q_пр∙100 %

Тепловий к.к.д. є частковим випадком коефіцієнта використання енергії. Для визначення к.к.д. апарату складається тепловий баланс. Він заснований на законі збереження енергії; він показує яка кількість тепла поступає в реакційний апарат і куди це тепло витрачається. Наприклад, в печі для випалювання вапняку основна хімічна реакція—це термічна дисоціація кальцій карбонату з одержанням вапна—кальцій оксиду. Тепловий баланс вапняно-випалювальної печі представлений в табл. 1

Таблиця 1

Тепловий баланс вапняно-випалювальної печі

У даному випадку тепловий к.к.д.—це відношення кількості тепла, яке витрачається на дисоціацію кальцій карбонату Q_т, до загальної кількості затраченого тепла Q_пр. У відсотках він рівний

η_т = Q_т/ Q_пр∙100 = 2850/4390 ∙ 100 = 65%

У приведеному прикладі значна кількість тепла втрачається з продуктами, які виходять з печі—відхідними газами і вапном, що вивантажується

Тепло газоподібних продуктів реакції або відхідних газів може бути використане для попереднього нагріву матеріалів, які поступають у реакційні апарати. Принципову схему такого процесу приведено на рис. Реагенти поступають у теплообмінник, наприклад, трубчастий, де нагріваються гарячими продуктами, які виходять з реакційного апарату, і потім подаються в реактор. В цьому процесі теплообмін між гарячими і холодними продуктами здійснюється через стінку трубок теплообмінника. Такого типу апарати називаються рекуператорами.

В промисловості для використання тепла газоподібних продуктів реакції або ж відхідних газів, крім рекуператорів використовують так звані регенератори. Регенератори—це періодично діючі камери, заповнені насадкою (як правило насадкою служать решітки із цегли). Для створення безперервного процесу необхідно мати по крайній мірі два регенератори. Гази з високою температурою входять в регенератор з насадкою, віддають їй тепло і виходять охолоджені, потім сюди поступають гази, які відбирають тепло від насадки і підігрітими з рекуператора для участі в технологічному процесі. Тут один апарат приймає тепло, а другий в цей же час віддає. Тобто вони працюють поперемінно.

Тепло газоподібних продуктів реакції і відхідних газів використовується для виробництва пари в так званих котлах-утилізаторах. Гарячі гази рухаються по трубах розміщених в корпусі котла. У між трубному просторі знаходиться вода, яка від поступаю чого тепла перетворюється у пару і виводиться з котла через вентиль.

Тепло відхідних продуктів на хімічних заводах може використовуватися для сушки, випарки, дистиляції і інших процесів.

Теплові втрати в навколишнє середовище в приведеному вище прикладі (див. табл.) випалення вапняку складають

В ряді хіміко-технологічних процесів величина втрат в навколишнє середовище досягає 10-15% від загальної кількості витраченого тепла. Ці втрати зменшують, по-перше, тепловою ізоляцією апаратури і по-друге, конструктивним оформленням і вибором таких її габаритів, які забезпечують мінімальну поверхню тепловіддачі в навколишнє середовище.

При раціональному використанні теплової енергії економляться величезні кількості палива. В сучасних умовах не можна розглядати паливо тільки як джерело теплової енергії. Вугілля, торф, сланець, нафта, природні гази—цінна і важлива сировина хімічної промисловості. Завдання полягає в комплексному енерго-хімічному використанні палива як сировини для хімічної промисловості і як джерело одержання енергії. Так, нафту тепер безпосередньо у якості палива майже не застосовують, її спочатку піддають хімічній переробці і деякі її продукти, такі як бензин, гас, солярка і т.п. вже використовуються як паливо.

В електрохімічних процесах розхід електроенергії знижується:

а) усуненням омічних втрат в контактах і струмовідвід них шинах;

б) зменшенням опору електроліту за рахунок підвищення його електро-провідності;

в) скорочення відстані між електродами;

г) зменшення поляризації електродів і перенапруги.

В електричних печах розхід енергії залежить від конструкції печей, якості електродів, опір яких намагаються знизити, сили живильного струму і ряду інших причин.

В процесах, які протікають при високих тисках, для зниження розходу електроенергії, яка перетворюється в механічну, прагнуть використовувати енергію стиснених газів або рідин, які надходять під тиском. Прикладом цього може служити установка, так званих агрегатів мотор-насос-турбіна, які мають наступний принцип дії. Газ, який знаходиться під тиском, поступає у нижню частину башти і стикається з рідиною, що зрошує башту. Газ виходить із башти вгорі, а рідина внизу. Рядом з баштою розміщений агрегат мотор-насос-турбіна, в якому мотор, колесо турбіни і робочі колеса багатоступеневого насосу мають спільний вал. Насос подає рідину на зрошення башти. Рідина, яка витікає з башти і знаходиться під тиском, попадає на лопатки турбіни, крутить колесо турбіни і втрачає енергію. Оскільки колесо турбіни і насосу знаходяться на одному валі, енергія рідини, таким чином використовується для роботи насосу, тобто для подачі рідини на зрошення башти. Втрата енергії компенсується живленням електричною енергією мотора.

Перспективи використання різних енергоджерел в хімічній промисловості:

· Сонячна енергія;

· Енергія вітру;

· Енергія припливів і відпливів;

· Тепло земних надр.

· Місцеві електростанції на малих річках.

Поиск по сайту: