Использование вторичных энергетических ресурсов

По виду энергии вторичные энергетические ресурсы (ВЭР) разделяют на три группы:

1) горючие (топливные) ВЭР - химическая энергия отходов технологических процессов химической и термохимической переработки углеродистого или углеводородного сырья, побочных горючих газов плавильных печей (доменных, колошниковых, шахтных печей и вагранок, конверторных и т.д.), не используемых для дальней­шей технологической переработки древесных отходов лесозагото­вок и деревообработки в лесной и деревообрабатывающей промышлен­ности.

2) тепловые ВЭР — физическая теплота отходящих газов технологических агрегатов, основной, побочной, промежуточной про­дукции и отходов основного производства, рабочих тел систем принуди­тельного охлаждения технологических агрегатов и установок, горячей воды и пара, отработанных в технологических и силовых установках. В химической промышленности ВЭР преимущественно основаны на теплоте экзотермических реакций;

3) ВЭР избыточного давления — потенциальная энергия газов и жидкостей, выходящих из технологических агрегатов с избыточным давлением.

В зависимости от видов и параметров рабочих тел различают четы­ре основных направления использования вторичных энергетических ресурсов. Топливное (непосредственное использование горю­чих компонентов в качестве топлива), тепловое (использование теплоты, получаемой непосредственно в качестве вторичных энергети­ческих ресурсов или теплоты и холода, вырабатываемых за счет вто­ричных энергетических ресурсов в утилизационных установках, а также в абсорбционных холодильных установках; силовое ис­пользование механической или электрической энергии, вырабатыва­емой в утилизационных установках (станциях) за счет вторичных энергетических ресурсов); комбинированное (использование теплоты, электрической или механической энергии, одновременно вы­рабатываемых за счет вторичных энергетических ресурсов).

Утилизационные установки.

Вторичные энергетические ресурсы могут быть использованы не­посредственно как топливо, а также преобразуются в другие энерго­носители с помощью утилизационных установок. Оборудованием для использования тепловых ВЭР, а также ВЭР избыточного давления яв­ляются котлы-утилизаторы, установки сухого тушения кокса, га­зовые утилизационные бескомпрессорные турбины, абсорбционные хо­лодильные машины. Наиболее распространенными в различных отраслях народного хозяйства утилизационными установками являются котлы-утилизато­ры, использующие высокопотенциальные дымовые газы промышленных печей и технологические газы химических производств для получения водяного пара, а также водяные экономайзеры для нагрева питатель­ной воды котлов и воздухоподогреватели (рекуперативного и регене­ративного типов) для нагрева дутьевого воздуха, использующие ды­мовые газы высокого и среднего потенциала. Утилизация вторичных энергетических ресурсов осуществляется также в абсорбционных и пароэжекторных холодильных машинах, сушильных и других уста­новках.

Котлы-утилизаторы обеспечивают большую экономию топлива пу­тем генерирования энергетического или технологического пара, а так­же нагрева воды за счет использования вторичной теплоты.

Установки сухого тушения кокса применяют для охлаждения рас­каленного кокса инертными газами, которые нагреваются при этом до 1073 К и используют для выработки пара в котлах-утилизаторах.

В газовых утилизационных бескомпрессорных турбинах использу­ют избыточное давление отходящих газов для производства электро­энергии или для привода компрессоров.

Билет №29

Химическая технология

и охрана окружающей среды

Охрана окружающей среды есть комплексная система мероприятий, направленных на сохранение, рациональное использование и воспро­изводство природных ресурсов, в том числе на сбережение видового многообразия (генофонда) флоры и фауны Земли, ее недр, водных ре­сурсов, атмосферного воздуха и, следовательно, на сохранение при­родных условий развития человеческого общества.

В числе главных задач охраны природы и рационального исполь­зования природных ресурсов можно отметить:

— осуществление комплексного управления природоохранной дея­тельностью в стране, разработка и проведение единой научно-техниче­ской политики в охране природы и рациональном использовании при­родных ресурсов,

— государственный контроль за использованием и охраной земель, поверхностных и подземных вод, атмосферного воздуха, растительно­го (в том числе лесов) и животного мира (в том числе рыбных запасов), морской среды и природных ресурсов территориальных вод.

Значительное место в реализации защитных мероприятий по ох­ране окружающей среды принадлежит современной технологии очист­ки и утилизации всех выбросов и отходов. Загрязнение биосферы раз­рушительно действует на ход биогенотического и генетического про­цессов даже вдали от очагов непосредственного загрязнения. Масшта­бы загрязнения биосферы столь велики, что естественные процессы метаболизма и разбавляющая способность атмосферы и гидросферы в ряде районов мира не в состоянии нейтрализовать вредное влияние хозяйственной деятельности человека. Вследствие загрязнения био­сферы нарушаются сложившиеся в ходе длительной эволюции при­родные, системы и связи в атмосфере подрывается способность природ­ных комплексов к саморегуляции. Экологические.нарушения проявля­ются в сокращении численности и видового разнообразия растений и животных, в снижении продуктивности рек, озер и морей, лесов и сельскохозяйственных угодий, деградации экосистем.

Охрана природы и рациональное использование природных ресур­сов в условиях быстрого развития промышленности, транспорта, сель­ского хозяйства являются одними из важнейших государственных за­дач. методы очистки.

Механические методы очистки основаны на исполь­зовании различия плотностей дисперсионной и дисперсной фаз (осаж­дение) или выделения твердой или жидкой фазы на пористой перего­родке (фильтрование). Эти методы используют для очистки сточных вод от взвешенных веществ и отходящих газов от аэрозолей.

К важнейшим способам осаждения относятся:

осаждение под действием силы тяжести, или отстаивание, которое применяется для разделения пылей, суспензий и эмульсий. Однако этот процесс характеризуется малой скоростью осаждения и не обес­печивает извлечения тонкодисперсных частиц. Он используется пре­имущественно для частичного разделения неоднородных смесей.

-осаждение под действием центробежной силы, являющееся наибо­лее эффективным способом разделения пылей, суспензий и эмульсий, а также паро(газо)-жидкостных систем. Центробежная сила может быть создана вращающимся потоком неоднородной смеси внеподвижном аппарате (циклоны и гидроциклоны) или путем вращения рабочего ор­гана аппарата с находящейся в нем неоднородной смесью (отстойные центрифуги).

Фильтрование обеспечивает почти полное освобождение жидкос­тей или газов от взвешенных частиц, которые отлагаются в виде осад­ка на фильтре или в самом фильтре и постепенно забивают егопоры. Соответственно различают фильтрование с отложением осадка и фильт­рование с забивкой пор фильтра. Движущей силой процесса фильтро­вания является разность давлений перед фильтром и после него. Она может создаваться путем подачи разделяемой смеси под давлением (фильтры давления), создания разрежения за фильтровальной пере­городкой (вакуум-фильтры) или за счет центробежной силы (фильтру­ющие центрифуги). В качестве фильтрующих материалов используют хлопчатобумажные, шерстяные, стеклянные и синтетические ткани, проволочные сетки, пористые металлы, керамику и металлокерамику, а также сыпучие материалы (уголь, песок, гравий, диатомит и др.). Для улавливания субмикронных частиц из газов взвесей применяют во­локнистые фильтры, наполненные термостойкой стеклянной бумагой.

Химическими (реагентными) методами

очистки являются нейтрализация кислот и щелочей, перевод ионов в малорастворимые соединения, соосаждение неорганических веществ, окисление, восстановление, электролиз, гидролиз и каталитическое окисление. Эти методы применяют главным образом для обезврежи­вания и удаления примесей неорганических соединений.

Физико-химические методы включают флотаци­онные, экстракционные, электрохимические и сорбционные методы, дистилляцию и ректификацию, обратный осмос и др. К числу сорбционных методов относятся абсорбция, адсорбция и ионный обмен. Пере­численные физико-химические методы, кроме абсорбции, применяют для очистки сточных вод от мелкодисперсных, коллоидных и растворенных веществ. Абсорбцию, а также адсорбцию широко используют для очистки газов от паро- и газообразных вредных веществ.

Физические методы включают осаждение в электриче­ском и магнитном полях, акустическую коагуляцию, выпаривание сточ­ных вод и др. Электрическое поле широко применяют в электрофильт­рах для осаждения твердых и жидких частиц из газов. Магнитное поле используют для селективного извлечения из суспензий частиц, облада­ющих магнитными свойствами (ферромагнитные частицы, железосо­держащие шламы и др.). Акустическая коагуляция происходит при облучении ультразвуком газов, содержащих пыли, дымы и туманы. Возникающее при этом агрегирование частиц интенсифицирует про­цесс их осаждения.

Биохимические методы применяют для очистки сточ­ных вод. Они основаны на биохимическом окислении органических и некоторых неорганических веществ в результате жизнедеятельности микроорганизмов. В технике очистки используют аэробный метод — при непрерывном притоке кислорода воздуха и анаэробный —в отсутствие кислорода. При этом аэробный способ более уни­версален и распространен. Он позволяет достигнуть максимальной скорости биологического окисления и максимальной эффективности обезвреживания примесей.

Термические методы очистки твердых, жидких и га­зообразных примесей заключаются в окислении содержащихся в них токсичных органических веществ кислородом воздуха при высокой тем­пературе до нетоксичных соединений. Термическое обезвреживание от­ходов производства осуществляется чаще всего путем их сжигания при температуре 1123—1253 К.