Лекция 11 Топливо и вторичные энергетические ресурсы (ВЭР) 1 • Твердое и жидкое топливо состоит из горючей массы и балласта. Основными балластирующими компонентами являются влага, азот и неорганические соединения — силикаты, фосфаты, сульфиды, сульфаты металлов — кальция, железа, алюминия, калия, натрия и др. 2 • Состав горючей массы топлива и содержание в нем балласта обусловливают теплотехнические и технологические характеристики топлива. 3 Состав топлив • Углерод С, водород Н, сера S, кислород О, азот N, зола А и влага W. Состав газообразного топлива характеризуется наличием индивидуальных газов. 4 • Наиболее ценные углеводородные топлива — природный газ и легкое жидкое топливо (бензин и т.п.) — содержат в своей горючей массе практически только два элемента (углерод и водород) и обладают наибольшей теплотворной способностью. 5 Вторичные энергетические ресурсы • 1) горючие (топливные) ВЭР; • 2) тепловые ВЭР; • 3) ВЭР избыточного давления; 6 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.); 7 Тепловые ВЭР • Физическая теплота отходящих газов технологических агрегатов, основной, побочной, промежуточной продукции и отходов основного производства (преимущественно основаны на теплоте экзотермических реакций); 8 ВЭР избыточного давления • Потенциальная энергия газов и жидкостей, выходящих из технологических агрегатов с избыточным давлением. 9 4 основных направления использования ВЭР • Топливное (использование горючих компонентов в качестве топлива); • Тепловое (использование теплоты); 10 • Силовое (использование механической или электрической энергии, вырабатываемой в утилизационных установках); • комбинированное (использование теплоты, электрической или механической энергии, одновременно вырабатываемых за счет вторичных энергетических ресурсов). 11 Утилизационные установки • Котлы-утилизаторы, использующие высокопотенциальные дымовые газы промышленных печей; • Технологические газы химических производств для получения водяного пара; 12 • Водяные экономайзеры для нагрева питательной воды котлов; • Воздухоподогреватели для нагрева дутьевого воздуха, использующие дымовые газы высокого и среднего потенциала. 13 • Утилизация вторичных энергетических ресурсов осуществляется также в абсорбционных и пароэжекторных холодильных машинах, сушильных и других установках. 14 ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИИ 15 Основы энерготехнологии • Комплексные энерготехнологические методы использования топлива; • извлечение всех ценных его составляющих; • обязательное комбинирование энергетического процесса сжигания части топлива для производства энергоносителя с различного рода технологическими процессами. 16 • Энерготехнологическими установками называют комплексы энергетических и технологических агрегатов, тесно связанных между собой и состоящих из энергоблока, блока термической переработки топлива, блоков разделения и очистки получаемых продуктов. 17 • Наряду с процессами чисто энергетическими (полное сжигание очищенных от вредных примесей горючего газа и полукокса, преобразование теплоты в работу) осуществляются и процессы технологические (газификация, пиролиз или коксование топлив). 18 Классификация по виду топлива • Энерготехнологические установки на органическом топливе (твердое, жидкое, газообразное); • Атомные энерготехнологические установки (органическое топливо - как сырье для производства химической продукции); 19 Энерготехнология (ЭТ) 2 направления • 1) Повышение эффективности использования органической и минеральной частей топлива; • 2) Создание интенсивных химикоэнерготехнологических методов производства промышленной продукции (химическое сырье, строительные материалы и т.п.) при потреблении дешевых энергетических топлив, снижении их удельного расхода, а также использовании 20 теплоты химических реакций. ЭТ твердого топлива 21 ЭТ мазута 22 ЭТ природного газа 23 • Для энерготехнологического использования наиболее перспективны твердые топлива с большим выходом летучих веществ, - это бурые угли, горючие сланцы и торф; 24 Методы переработки твердых топлив • • • • Пирогенетическое превращение; Деструктивная гидрогенизация; Термическое растворение; Газификация. 25 Пирогенетические методы • Нагревание топлива без доступа воздуха (сухая перегонка), сопровождаемое глубокими деструктивными химическими превращениями компонентов топлива (кокс, вода, газы (Н2, СО, СН4), масло, смола (фенолы, гетероциклические соединения, нафталин, антрацен). 26 В зависимости от температуры • Полукоксование (723— 773 К); • Среднетемпературное коксование (973—1173 К); • Высокотемпературное коксование (выше 1173 К). 27 • Полукоксование используют для получения смолы — сырья для химической промышленности наряду с твердым топливом (полукокс); • Полукокс - это энергетическое топливо, восстановитель в агломерационном и ферросплавном производствах, полупродукт для получения ряда химических веществ, а также дешевый адсорбент для очистки сточных вод вместо активированного угля. 28 Высокоскоростной пиролиз • Быстрое нагревание угля (время пребывания угля в высокотемпературной области 773 — 973 К составляет 10-3 — 10-4 с) значительно повышает выход смолы, пригодной для получения синтетического жидкого топлива 29