Тема 8 Энергосберегающие технологии по отраслям. (2/4/- часа)




 

План лекции

1. Горная промышленность и черная металлургия

2. Цветная металлургия

3. Энергосбережение в электроэнергетике

4. Угольная промышленность

1 Горная промышленность и черная металлургия

Вторая по энергоемкости отрасль промышленности – горнорудное производство и черная металлургия, на долю которых приходится 25 % потребленных всей промышленностью энгергоресурсов.

В Казахстане для горнорудного производства в качестве энергосберегающей технологии предложена подземная отработка пологих и наклонных залежей с применением искусственных управляемых селевых потоков.

Технология применима для широкого спектра пологих и наклонных залежей Анненского рудника Жезказганского месторождения, Малеевского рудника и др. Значительным резервом экономии электрической энергии на шахтах и рудниках является повышение эффективности работы главных вентиляторных установок с увеличением их коэффициента полезного действия. Применение компьютерной управляющей системы, позволяющей оптимизировать потребление электроэнергии, только по рудникам Жезказгана и шахтам Карагандинского бассейна может дать экономию электроэнергии на сотни миллионов тенге.

Наиболее энергоемкой является черная металлургия. Удельный расход энергоресурсов на выпуск 2/3 видов продукции в 90-е годы снизился. Увеличение удельного расхода остальных видов продукции связано с объективными причинами: например, увеличение расхода электроэнергии на руды обусловлено ухудшением горно-геологических условий разрабатываемых месторождений; рост удельного расхода энергии одновременно связан со снижением удельного расхода топлива.

Основными направлениями совершенствования технологических процессов с целью повышения эффективности использования энергетических ресурсов в промышленности являются:

- повышение уровня утилизации ВЭР;

- осуществление комплекса организационно-технических мероприятий, направленных на улучшение системы учета и контроля за расходом энергоресурсов на всех уровнях производства;

- расширение использования применяющихся, создание и внедрение новых энергосберегающих технологий, оборудования, менее энергоемких конструкционных и строительных материалов;

- совершенствование действующих технологических процессов, модернизация и реконструкция основных фондов при непременном улучшении их энерготехнологических характеристик.

Доля затрат на топливо и электроэнергию в общих затратах на производство продукции в этой отрасли составляет около 33%. Наиболее крупными потребителями топлива в отрасли являются доменное и прокатное производство, на которые расходуются соответственно 48,8 и 12,9 % всего топлива, самым энергоемким - ферросплавное, горнорудное, прокатное, электросталеплавильное и кислородное, самым теплоемким - коксовое.

Важную роль в снижении энергоемкости производства чугуна, металла и металлопродукции играют прогрессивные энергоэкономичные процессы и технологии на всех стадиях их производства – от качественной подготовки сырья до выпуска эффективной готовой продукции.

Заметную экономию топлива, особенно кокса, дает: увеличение производства окатышей вместо агломерата, позволяющее экономить около 26 кг у. т./т чугуна; применение в доменном производстве угольной пыли, горючих восстановительных газов. Технология доменной плавки с вдуванием горячих восстановительных газов, полученных из колошниковых газов, позволяет заменить кокс на 20 %.

Для производства инструментальных легированных, быстрорежущих и коррозионных сталей, пользующихся повышенным спросом у потребителей, необходимы ферросплавы и легирующие материалы. Перспективные зарубежные научные разработки и результаты практики свидетельствуют о том, что в этом направлении предпочтение отдается процессам получения металлизованных концентратов на основе тугоплавких элементов в виде брикетов или таблеток. В этом смысле порошковая металлургия обладает огромными потенциальными возможностями для создания экономичных и высококачественных материалов; ее процессы протекают при температурах на 20-30 % ниже температуры плавления и тем самым обеспечивает возможность экономии энергоресурсов.

Эффективному использованию ЭР в черной металлургии способствует применение установок непрерывной разливки стали (УНРС). Эти установки устраняют необходимость в такой существенной ступени производственного процесса на заводе, как разлив стали по изложницам и обжим слитков на блюмингах и слябингах. Создают основы для полной автоматизации производственных процессов в сталеплавильных цехах, с увязкой их в единый комплекс с непрерывным потоком металла в сталеплавильном и прокатном цехах.

На каждую тонну литой заготовки, разлитой на УНРС, расходуется дополнительно 25-28 кВт ч электроэнергии. Однако при этом снижается расходный коэффициент металла для получения заготовки с 1.2 до 1.05, достигается экономия условного топлива на нагрев слитков в объеме 36 - 45 кг/т и экономия электроэнергии на прокат слитков на обжимных станах - 18 -20 кВт ч/т.

2 Цветная металлургия

В цветной металлургии наиболее энергоемкими являются алюминиевое, медное, никелевое, свинцово-цинковое и титано-магниевое производства.

Например, для получения одной тонны алюминия необходимо израсходовать 9 т.у.т., никеля - 13.4, цинка - 2, меди - 1.4, свинца 0.9 т.у.т. Использование цветных металлов вместо черных оказывает значительное влияние как на технический прогресс, так и на энергосбережение в смежных отраслях.

Важнейшие направления энергосбережения в цветной металлургии:

- широкое внедрение автогенных процессов при производстве меди, никеля и других цветных металлов, при переработке сульфатных руд, в том числе плавки в жидкой ванне, взвешенной плавки, кислородно-факельной плавки, кислородно-взвешенной циклонно-электротермической плавки (КИВЦЭТ);

- преимущественное развитие комплексных безотходных технологий, позволяющих максимально использовать сырьевые ресурсы за счет одновременного производства различных продуктов, в том числе переработки нефелинового сырья;

- широкое внедрение агрегатов с высокой эффективностью использования энергоресурсов (печей кипящего слоя, новых типов электроплавильных печей, усовершенствование схем производства глиноземA);

- укрупнение единичных мощностей энергоемких технологических агрегатов;

- повышение доли электролизеров с обожженными анодами, оптимизация их технологических параметров и применение литиевых добавок в производстве алюминия;

- добыча руды с применением энергосберегающей циклично-поточной технологии;

- расширение применения предварительного обогащения полиметаллических руд в тяжелых средах;

- внедрение радиометрической сортировки руд, обеспечивающей сокращение объемов переработки пустой породы;

- использование микробиологических методов извлечения меди и цинка;

- разработка вопросов создания единых комплексов по выпуску алюминия и глинозема с использованием ядерной энергии.

В цветной металлургии следует снижать нормы расхода энергоресурсов за счет улучшения использования и совершенствования структуры производственного оборудования, улучшения качества сырья, более полного использования вторичных цветных металлов, более полной утилизации ВЭР.

3 Энергосбережение в электроэнергетике

Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) является крупнейшим потребителем энергетических ресурсов (ЭР), во много раз превышая по этому показателю все другие народнохозяйственные комплексы. Из анализа удельных расходов ЭР в отраслях ТЭК можно сделать вывод о росте этого показателя. Однако повышение это может быть связано с объективными причинами, например:

- рост удельного расхода ЭР на переработку нефти с целью повышения выхода светлых нефтепродуктов; снижение доли добычи фонтанной нефти и увеличение доли насосной добычи;

- рост удельных расходов ЭР на добычу угля связано с переходом на открытую выработку, с большим объемом вскрышных работ электрическими землеройными машинами;

- увеличение почти на 2/5 расхода энергии на выработку природного газа связано с ростом его переработки, с увеличением отбора из него жидких углеводородов.

ТЭК располагает большими возможностями в области энергосбережения за счет:

- теплофикации;

- демонтажа и модернизации устаревшего оборудования;

- совершенствования привода компрессоров газопроводов;

(примерно на 25% от всей экономии ЭР).

Важнейшие направления энергосбережения в ТЭК:

- расширение применения используемых, создание и внедрение новых типов маневренных конденсационных и теплофикационных электростанций;

- парогазовых энергоустановок с внутрицикловой газификацией угля;

- линий электропередачи высокого и сверхвысокого напряжения повышенной пропускной способности (с пониженными потерями электроэнергии) постоянного и переменного тока с усовершенствованной геометрией расположения проводов, оптимальными токовыми нагрузками;

- тепловых насосов для целей централизованного теплоснабжения, эффективных теплоизоляционных материалов для канальных и бесканальных теплопроводов;

- укрупненных технологических схем переработки газа, газового конденсата и нефти;

(эти мероприятия позволят обеспечить экономию около 1/3 ЭР в ТЭК);

- использование новых технологических процессов и оборудования;

- совершенствование внутриотраслевой производственной структуры путем централизации электро -, тепло - и газоснабжения потребителей, увеличение использования комбинированных способов производства и преобразования ЭР;

- совершенствование топливо - и энергоснабжения юромышленных, сельскохозяйственных и коммунально-бытовых потребителей;

(эти мероприятия дадут экономию 1/4 всей экономии ЭР);

- увеличение использования вторичных энергетических ресурсов (ВЭР) за счет утилизации теплоты уходящих газов газотурбинных установок, нагнетателей магистральных газопроводов и сбрасываемой в конденсаторы турбин теплоты электростанций, работающих на ядерном и органическом топливе;

- создание систем с использованием теплоты ТЭЦ в летнее время, при централизованной выработке холода в системах кондиционирования воздуха в зданиях;

- осуществление организационно-технических мероприятий: действенный контроль и учет за расходом электроэнергии; демонтаж, реконструкция и модернизация физически и морально устаревшего оборудования электростанций и котельных; совершенствование уровня эксплуатации и улучшение технологии и качества ремонтных работ; реконструкция тепловых сетей с целью уменьшения теплопотерь за счет улучшения теплоизоляционного покрытия; оснащения их средствами автоматического регулирования и учета; совершенствование процессов сбора, хранения, транспортировки и переработки нефти, конденсата и природного газа; снижение затрат энергии на подготовку топлива к транспортировке; экономия за счет этих мероприятий составит около 1/4 - 1/3 ЭР в ТЭК.

Повышение эффективности использования органического топлива б производстве электроэнергии достигается повышением доли ТЭС, работающих на высоких и сверхкритических параметрах пара.

Другие направления энергосбережения:

- замена морально и физически устаревшего оборудования прогрессивным;

- повышение уровня автоматизации технологических процессов;

- оптимизация работы электрических сетей (и повышение напряжения);

- снижение расхода мазута на подсветку факела в пылеугольных котлах. Крупномасштабное энергосбережение достигается в ходе централизации теплоснабжения. Удельный расход условного топлива на каждый отпущенный ТЭЦ кВт-ч составляет 267 г, что на 100г меньше, чем на КЭС.

Более 30% электроэнергии вырабатывается на ТЭС, работающих на природном газе. На них планируется внедрение ПТУ, а в промышленных котельных, работающих на природном газе, газовых турбин. Необходимо совершенствование вспомогательного оборудования ТЭЦ.

В электроэнергетике на собственные нужды расходуется 5-7% всей электроэнергии, а на транспортировку около 9%.

Электроэнергия на собственные нужды расходуется на размол и транспортировку топлива, тягу и дутье, питательные и циркуляционные ИВСОСЫ, сетевые насосы для перекачки горячей воды на отопление, а на электростанциях, работающих на угле, - на смывные и багерные насосы, применяемые для удаления золы и шлаки.

На тягу и дутье расходуется 2-3% от всей вырабатываемой на электростанции энергии. Расход ее определяется совершенством тягодутьевых машин (дымососов и вентилятороC), соответствием характеристик дымососов и вентиляторов газовым и воздушным трактам котлов, загрязнением поверхности нагрева, плотностью газо-воздушного тракта. При сжигании углей и высокосернистых мазутов на поверхностях нагрева образуются различной плотности отложения. Для уменьшения отложений и снижения сопротивления газового тракта поверхностей нагрева котлов (пароперегревателей, водяных экономайзеров, воздушных подогревателей) широко применяются различные устройства.

На некоторых электростанциях внедрена очистка пароперегревателей с помощью электро - и пневмовибраторов (включаются 2 раза в смену на 10 секунE). Для очистки отложений на поверхности нагрева, расположенной в нисходящем газоходе, применяют дробеочистку. При использовании высокосернистого мазута дробеочистка является обязательным элементом котельного агрегата. Удаление отложений на регенеративных вращающихся воздухоподогревателях наиболее эффективно осуществляется обдувкой перегретым паром с температурой 420 - 430 °С. При использовании высокосернистых мазутов наиболее эффективным мероприятием является сжигание мазута с предельно низким избытком воздуха (1,01 - 1,03), при этом резко снижается интенсивность отложения на поверхностях нагрева, объемы воздуха, газов и расход электроэнергии на тягу и дутье.

Непременным условием для использования этого метода является абсолютная плотность топки и пропорциональное распределение по каждой горелке воздуха и мазута с тонким его распылением.

Все мероприятия, связанные с улучшением работы конденсаторов турбин, прямо или косвенно приводят к снижению расхода электроэнергии на циркуляционные насосы. Основные меры энергосбережения здесь -обеспечение вакуума на уровне, близком к теоретическому. Для снижения и предупреждения отложений на конденсаторных трубах применяют:

- подкисление циркуляционной воды в системах оборотного водоснабжения с градирнями и бассейнами;

- непрерывная очистка с помощью резиновых шариков;

- магнитная обработка циркуляционной воды.

Исключительно большое значение имеет выбор высот установки конденсаторов над уровнем водохранилищ, т.к. расход электроэнергии на циркуляционные насосы пропорционален этой высоте.

Поскольку основными потребителями электроэнергии на электростанциях являются различные насосы, вентиляторы и дымососы, то имеются общие мероприятия, направленные на снижение расхода энергии:

- приведение характеристик насосов и вентиляторов в соответствие с гидравлической характеристикой сети;

- снижение числа оборотов, уменьшение диаметра рабочих колес;

- снижение сопротивления сети за счет устранения излишних и крутых поворотов, внезапных сужений и расширений, увеличения проходных сечений;

- повышение плотности газо-воздушных трактов и трубопроводов для устранения источников утечек и присосов;

- замена электродвигателей завышенной мощности на меньшую.

4 Угольная промышленность

Основные потери здесь связаны с недостаточной степенью извлечения угля из пластов, его выдуванием при транспортировке, слабой степенью утилизации метана при шахтной добыче угля.

Для энергосбережения необходимо разработать: пленочные покрытия;

- установки для утилизации метановоздушной смеси;

- обогатительные установки для извлечения угля из углесодержащих пород вскрыши;

- получение продуктов газификации угля на месте залегания (подземная газификация);

- использование на ТЭС водоугольных суспензий (их перекачка по трубопроводам снижает капитальные затраты на транспортировку по железной дороге в 3-4 разA); применение водоугольного топлива снижает стоимость производства электроэнергии на 30 - 40%.;

- обработка пластов поверхностно-активными веществами снижает их прочность на 30 - 40 %, что обеспечивает снижение затрат на извлечение.

Рациональное использование угольных ресурсов

а. Обессеривание углей. Бурые и каменные угли нередко содержат значительные количества серы, общее содержание которой может достигать 10—12 %.

Это снижает их качество: такие угли плохо коксуются и поэтому не могут быть использованы в цветной металлургии.

Кроме того, при сжигании углей содержащаяся в них сера превращается в сернистый газ, который поступает в атмосферу, где из него образуется серная кислота, которая выпадает на поверхность земли в виде сернокислотных дождей, нанося ущерб окружающей среде.

Биогеотехнология обессеривания углей основана на способности тионовых бактерий окислять серосодержащие соединения углей.

Микробное удаление серы из углей, по мнению специалистов, является экономически выгодным, и с ним связывают надежды на решение проблемы сернокислотных дождей.

Попутное получение ценных металлов при десульфуризации угля должно дать дополнительный экономический эффект.

Работы по удалению пиритной серы из угля микробиологическим путем проводятся сейчас во многих странах мира. По последним сообщениям в лабораторных условиях удается снизить содержание серы в угле путем микробиологического выщелачивания за 5 суток почти на 100 %.

Микробиологический способ десульфуризации углей рассматривается как весьма перспективный.

б. Борьба с метаном в угольных шахтах. В пластах каменного угля содержится огромное количество метана, достигающее сотни кубометров в 1 т угля.

Традиционные средства борьбы с метаном в угольных шахтах (вентиляция, вакуумная дегазация, увлажнение пластов водой) в условиях постоянной интенсификации горных работ и перехода на все более глубокие угленосные горизонты часто уже не могут обеспечить одновременно высокий уровень угледобычи и безопасные условия труда.

 

Контрольное задание для СРМ

1. Проблемы энергообеспечения

2 Использование инновационных технологий в реализации нефтегазовых проектов в РК

3 Рациональное использование угольных ресурсов

 

Список литературы:

1. Праховник А.В., Розен В.П. и др. Энергосберегающие режимы электроснабжения горнодобывающих предприятий. – М.: Недра, 1985.

2. Закон РК об энергосбережении




Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-06-30 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: