В статье рассматривается использование технологий, позволяющих рационально и эффективно использовать вторичные энергетические ресурсы. Обосновывается целесообразность внедрения подобного рода технологий. Рассматриваются их положительные стороны с точки зрения экономики и основных производственных процессов. Анализируются тенденции и стратегии развития данных технологий в ближайшем будущем.
Ключевые слова: инновации, реализация, внедрение, вторичные энергетические ресурсы, экологические аспекты, экономический эффект, анализ технологий.
В связи с увеличением потребления продуктов химических и нефтеперерабатываемых производств будут строиться и вводиться в эксплуатацию новые заводы. Соответственно, будет расти объем перерабатываемого сырья и выпуск готовой продукции, что приведет к увеличению количества энергетических ресурсов, необходимых для функционирования предприятий. Так как в настоящий момент времени наблюдается тенденция увеличения цен на энергоресурсы, то вполне целесообразным будет поиск, разработка и внедрение технологий позволяющих усовершенствовать производство с энергетической и экономической точки зрения.
Добиться поставленных задач можно следующими способами. Первым из них является разработка технологий, которые позволят наиболее рационально и эффективно использовать ограниченное количество ресурсов. Это могут быть различные варианты энергосбережения и ресурсоэффективности, применяемые на технологических установках. Реализация таких проектов будет связана с модернизацией оборудования, а также оптимизацией режимов его работы.
Второй путь развития в этом направлении — это использование вторичных энергетических ресурсов (ВЭР). К ВЭР относятся — топливно-энергетические ресурсы, образующиеся как побочные продукты (сбросы и выбросы) технологического процесса (горячие отходящие газы аппаратов, отработанный водяной пар, тепло вентиляционных выбросов, которое может быть использовано), помимо этого к ним можно отнести отходы производства, которые можно использовать в качестве топлива. Разработки в этой сфере кажутся наиболее перспективными, ведь потенциал их использования на заводах России весьма невелик. Одна из причин, приведших к такому, — это малое количество информации для специалистов в данной области. Но современные отраслевые инженеры, следуя тенденциям по энергосбережению и утилизации отходов, реализуют такие проекты на практике, которые уже функционируют на предприятиях. Ниже приведен анализ внедрения подобных технологий.
Необычный проект был реализован в ОАО «КуйбышевАзот». В рамках которого был разработан аппарат термического обезвреживания отходов производства капролактама. В этом агрегате щелочной производственный сток в топке котла превращается во вторичное сырьё. В результате чего из него высвобождаются соли натрия, которые пригодны для последующей переработки в цикле регенерации химического сырья, в виде раствора и плава. Помимо этого данные натриевые соединения могут использоваться при получении сухой кальцинированной соды, для чего в составе аппарата проектом предусмотрено выпаривание с дальнейшей фильтрацией и сушкой. Реализация описанной технологии является уникальным образцом полного цикла перерабатывания промышленных отходов в товарный продукт. Использование такого подхода позволяет решить экологические и экономические проблемы предприятия. Так как тепловая энергия, которая образуется при сжигании органических компонентов, находящихся в стоках, используется для производства пара. Величина срока окупаемости внедрения данной технологии составляет два года. Сократить срок позволит экономия на налогах за отрицательное воздействие на окружающую среду.
В настоящее время наблюдается тенденция ужесточения мер экологической безопасности на окружающую среду. Отдельно хочется отметить разработку и внедрение мероприятий переработки попутного нефтяного газа, так как нефтехимическими предприятиями утилизируется лишь его небольшая часть. Это связано с тем, что в его составе находится сероводород. Утилизировать его можно, используя в качестве топлива в топках энерготехнологических котлов. 23400 кДж энергии выделяется при горении 1 кубического метра сероводорода. Из этого следует вывод, что он является ценным топливом, но при реализации проектов, в которых он выступает топливом, перед разработчиками и производителями оборудования возникает ряд вопросов. Ключевой проблемой котлов для утилизации сероводорода можно назвать — их надежность и безопасность. Так как при термических превращениях данного газа уменьшается стойкость материалов конструкции к сероводородной коррозии. При проектировании и создании оборудования для утилизации сероводорода нужно учитывать несколько ключевых факторов. Исследования в данной области, проведенные ведущими инженерами, а также учет важных параметров дают возможность увеличить эффективность и надежность оборудования. Результатом исследований в этой сфере стала реализация технологии полного сжигания сероводорода и предотвращения сероводородного растрескивания материала котла. Суть проекта заключается в покрытии топки на расстоянии одного метра от горелки футеровкой, непрореагировавший сероводород на раскаленной футеровке активно окисляется до SO 2 , SO 3 . Низ топки выложен огнеупорным кирпичом. В котле отсутствуют наклонные и горизонтальные участки. Для недопущения протечек продуктов горения котел с наружной стороны закрыт наружной обшивкой, из под которой подается воздух на горение.
Огромное количество энергии можно получить путем сжигания автомобильных покрышек. Ежегодно во всем мире их производится большое количество. Но перед использованием их необходимо измельчить следующими способами:
— с применением каскада дробилок;
— непрерывным сжатием и сдвигом в ограниченном объеме в экструдерах-измельчителях;
— криогенным измельчением с использованием жидкого азота и других газов.
Теплота сгорания резины составляет 30 МДж/кг. Целесообразным будет сжигание покрышек вместе с углем на котельных или ТЭС. В США (штат Иллинойс) уже используется данное решение. При использовании 20 % покрышек и 80 % угля экономия составит 500 000 долларов в год. 200 тысяч котельных, в которых предусмотрено использование автопокрышек, со слоевым способом сжигания находится в странах СНГ. На котельной города Новокузнецк при использовании смеси резины с углем (42 и 58 %) удалось снизить расход топлива на 18 %. Нашими соотечественниками из Тульского университета и Ярославского НИИ «Техуглерод» была создана установка, позволяющая перерабатывать 2 тонны шин в сутки. При температуре 470 °С в течении 2 часов из покрышек получается 44 % смолы пиролиза, 32 % дисперсного остаточного углерода, 17 % углеводородных газов и оставшаяся часть приходится на металл. Помимо энергетической сферы, резиновая крошка используется может быть использована при изготовлении новых шин, композиционных материалов, активированного угля, резинотехнических изделий, спортивных покрытий, мастики, шлангов, как наполнитель термопластов, для строительства дорог.
При решении вопросов, касающихся утилизации ВЭР, необходимо использовать такие источники ВЭР от которых экономический эффект будет наибольшим. В связи с этим нужно проводить детальное изучение всех источников ВЭР с целью установления их количества, температур, степени загрязнения, возможности их использования, продолжительности и режима поступления ресурсов. Также необходимо выявить предполагаемых потребителей ВЭР. Заключительные этапы при реализации подобных проектов должны включать в себя:
а) выбор наиболее целесообразного с экономической точки зрения способа утилизации ВЭР по каждому их источнику;
б) расчет экономического эффекта от каждого предполагаемого комплекса мероприятий;
в) отбор для внедрения и реализации максимально эффективных проектов.
Разработки и исследования в области использования и полезной утилизации ВЭР ведутся инженерами с целью сокращения энергетических издержек предприятий и уменьшения негативного воздействия на окружающую среду. Описанные выше способы реализации и внедрения говорят о том, что технические инновации в данной области позволят сделать производство экологически чище и экономически выгоднее.
Литература:
- Емельянов, Д. А. Возможности использования вторичных энергетических ресурсов предприятий топливно-энергетического комплекса / Д. А. Емельянов. — Текст: непосредственный // Молодой ученый. — 2022. — № 50 (445). — С. 19–20. — URL: https://moluch.ru/archive/445/97834.
- Климовец, О. В. Экономическая эффективность использования вторичных энергетических ресурсов в промышленности // УЭкС. 2016. № 9 (91).
- Пяткова В. В., Коновалов Н. П. Экологическая утилизация попутного нефтяного газа с помощью технологии GTL // В сборнике: Молодежь в науке: Новые аргументы. VI Международный молодежный сборник научных статей. — 2020.
- Сидоров А. В., Свалова М. В. Утилизация теплоты дымовых газов котельных малой и средней мощности // Символ науки. — 2021. — № 1.
- Свидерская Н. Ю. Использование вторичных энергоресурсов // Вопросы науки и образования. 2017. № 9 (10).
