Источники низкопотенциальной теплоты. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Альтернативные источники энергии

 Комментарии к статье

Вторичными энергетическими ресурсами (ВЭР) называются тепловые отходы технологических производств промышленных предприятий, коммунальных, бытовых, жилых и других объектов. К категории ВЭР можно также отнести самоизливающиеся геотермальные воды; горячие минеральные источники, теплота которых не используется в бальнеологии; сжигаемый попутный газ при нефтедобыче; добываемая горячая нефть и др.

Вопросы экономии топлива путем использования ВЭР в последние годы превратились в актуальную проблему, и являются общегосударственной задачей. Промышленные потребители используют в настоящее время свыше 60% всего добываемого топлива и около 70% всей вырабатываемой электроэнергии. Коэффициент полезного использования энергии в технологических процессах остается все еще невысоким и составляет лишь 35-40%. В период до 1991 года ситуация с утилизация ВЭР в промышленности улучшалась, однако достигнутая фактическая экономия топлива за счет теплоты ВЭР по отношению к возможной составляет 30-32%, в том числе в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности - 40%, в черной металлургии - 40%, в химической - 25% .

Одним из эффективных направлений утилизации теплоты ВЭР являлось производство холода для предприятий, технологические процессы которых требовали его при различных температурах охлаждения. Следует отметить, что большинство предприятий химической, нефтехимической и других отраслей промышленности являются хладоемкими производствами и одновременно характеризуются наличием достаточно большого количества неиспользуемых ВЭР в виде пара, горячей воды, факельных сбросов, горячих газов и т.п.

Но решая вопрос о рациональном и эффективном использовании ВЭР нельзя забывать о том, что наряду с получением холода могут быть осуществлены также процессы трансформации теплоты с низкотемпературного уровня на более высокий и наоборот.

Общедоступным источником низкопотенциальной теплоты является атмосферный воздух, который широко используют для малых теплонасосных установок - ТНУ (квартирных, домовых). Однако низкие значения температуры воздуха, малая его теплоемкость и коэффициент теплоотдачи не позволяют достичь приемлемых показателей энергетической эффективности крупных установок, в частности ТН-станций, к испарителям которых требуется подводить большие тепловые потоки.

Крупные незамерзающие водоемы представляют ценность в качестве источников теплоты для ТНУ. К ним, например, относятся Черное море, Каспийское море в средней и южной частях, озеро Иссык-Куль. На Черноморском побережье Кавказа и Крыма действуют ТНУ на морской воде, температура которой зимой в этих районах не опускается ниже 8°C. Особенно эффективно круглогодичное использование теплоты морской воды (с температурой летом 20-25°C) для ТНУ горячего водоснабжения, составляющего значительные нагрузки в южных городах и курортах. В переходный и зимний периоды года в ТНУ могут быть использованы холодная вода из водоемов, наружный воздух с температурой свыше 0°C, а так же горные породы (грунт).

Источником низкопотенциальной теплоты могут служить слабоминерализованные геотермальные воды, солнечная энергия, запасаемая с помощью гелиоустановок и аккумуляторов теплоты.

Однако основными источниками теплоты для крупных ТНУ следует считать искусственные источники - тепловые отходы. Быстрый рост потребления энергоресурсов влечет за собой как истощение природных богатств, так и тепловые загрязнения биосферы. Например, тепловые электростанции, в том числе и АЭС, сбрасывают с охлаждающей водой 50-55% энергии топлива. Иногда решающим фактором в выборе площадки для строительства ТЭС (АЭС) оказывается наличие естественных водоемов, способных без особого ущерба воспринять бросовую теплоту. Промышленные предприятия потребляют огромное количество воды для охлаждения машин и рабочих тел в различных технологических процессах. Объем оборотной и повторно используемой в промышленности воды в 1966 г. в нашей стране составлял км3/год, а в 1980 г.-132 км3/год, или 61% используемой всей промышленностью воды. Эти "тепловые реки" имеют круглый год температуру 20-40°C, практически не позволяющую использовать теплоту непосредственно, и охлаждаются в градирнях или других испарительных охладителях, отдавая в атмосферу вместе с теплотой часть воды.

При замене градирен испарителями ТНУ степень охлаждения воды (перепада температуры) при сохранении ее расхода должна оставаться в среднем около 10°C.

Концентрацию тепловых потоков в системах оборотного водоснабжения можно оценить на примере одного из крупнейших автомобильных заводов. Общий объем оборотной воды составляет около 75 тыс. м3/ч, организован в водоблоках по (10-12) тыс. м3/ч. Вода поступает на охлаждение с температурой 30-40°C круглогодично и охлаждается до 15-20°C. В целом по заводу в атмосферу сбрасывается 1300МВт теплоты.

Нефтеперерабатывающие и химические заводы также являются мощными источниками вторичных энергетических pecyрсов (ВЭР). По виду ВЭР разделяются на три основные группы:

1. горячие (топливные) отходящие газы печей; отходы, непригодные для дальнейшей технологической переработки;
2. тепловые ВЭР - физическая теплота отходящих газов технологических агрегатов; физическая теплота основной, побочной, промежуточной продукции и отходов основного производства; теплота горячей воды и пара, отработанных в технологических силовых установках;
3. ВЭР избыточного давления, потенциальная энергия газов и жидкостей, которое необходимо снижать перед последующей ступенью использования жидкостей (газов) или выброса их в атмосферу.

Источники теплоты ВЭР можно использовать в аммиачных преобразователях теплоты (АПТ) и в теплонасосных установках. В теплонасосных установках можно использовать низкотемпературную теплоту (20-60°C), для АПТ - низко - и среднепотенциальное на уровне 80-160°C, а также высокопотенциальное тепло (160-400°C). Особенно актуальной задачей является утилизация теплоты, содержащейся в технологической воде.

Если ориентировочно принять, что в общем (по стране) объеме оборотного водоснабжения охлаждению подвергается только75% воды, т.е. примерно 120 км3 в год (по уровню 1985 г.), и температурный перепад составляет 10°C, то организованный сброс низкопотенциальной теплоты промышленностью составляет более 5 млрд. ГДж в год. Вода, однократно потребляемая, промышленными предприятиями (около 40% всего объема) в конечном счете, канализируется в естественные водоемы.

При современных требованиях к защите окружающей среды и промышленные, и коммунально-бытовые стоки перед сбросом в водоемы должны проходить сложную систему очистки на водоочистных сооружениях или на станциях аэрации (в крупных городах). В Москве, например, несколько станций аэрации сбрасывают в Москву-реку более 5 млн м3 /сут. очищенной воды температурой 16-22°; вместе с водой поступает и тепловой поток в 3-4 млн. кВт. Станции аэрации действуют в Санкт-Петербурге, Самаре и других городах. Многие миллионы кубических метров воды сбрасываются в реки, заливы водоемы вместе с теплотой, которую можно использовать в ТНУ и преобразовать низкопотенциальную теплоту в теплоту более высокой температуры, способную удовлетворить определенную часть потребностей и сократить расход топлива.

Смотрите другие статьи раздела Альтернативные источники энергии.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Белковый полупроводник 11.06.2005 Израильские ученые придумали технологию сборки полупроводника из аминокислот. "Замечательная штука - манипуляции с белками, их синтез столь же прост, как игра в детский конструктор, а для присоединения очередной аминокислоты не нужно изобретать новый химический процесс, - считает профессор Израильского института технологии "Технион" Нир Тесслер. - Собрав строительные блоки в правильной последовательности, мы можем быть уверены, что получим требуемые свойства". Профессор Тесслер занялся сборкой белковых полупроводников, в чем ему помогает автоматический синтезатор - управляемая компьютером машина для соединения искусственных последовательностей аминокислот. Применять "живые" полупроводники удастся прежде всего в дисплеях портативных компьютеров - белковые светоизлучающие диоды не только светятся всеми цветами радуги, но требуют меньше энергии (поэтому батарейки ноутбука хватит на большее время), а также в гибких солнечных батареях, которые при желании можно скатать в рулон и перевезти на новое место. Участники работы Нир Тесслер и его коллеги химик Иоав Эйхен и биолог Гади Шустер уже взяли патент и создали компанию "Пептроник", которая доведет технологию до коммерческого продукта.

Другие интересные новости:

▪ 64-слойные микросхемы флэш-памяти 3D NAND BiCS 64 ГБ

▪ Снижение высоты полета самолетов поможет экологии

▪ Почему колесо изобрели так поздно

▪ Заводная водомерка

▪ Телевизор вредит мозгу

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Строителю, домашнему мастеру. Подборка статей

▪ статья Мышиный жеребчик. Крылатое выражение

▪ статья Кто такой Леонардо да Винчи? Подробный ответ

▪ статья Щавель обыкновенный. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Ветряк своими руками за 150$. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья СДП с раздельной регулировкой в каналах. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025