Isu penghematan energi menjadi lebih akut seiring dengan meningkatnya potensi daya konsumen modern. Baik di dalam negeri maupun di industri, sarana teknis, unit dan jaringan komunikasi yang digunakan membutuhkan peningkatan jumlah sumber daya energi. Hal ini memaksa kita untuk mencari sumber panas alternatif baru, listrik, dan bentuk pembangkit energi lainnya. Terlepas dari pengembangan aktif pembawa energi alam, segmen ini masih tidak memungkinkan kami untuk mengandalkan penggantian lengkap stasiun pembangkit tradisional. Pada saat yang sama, ada minat yang cukup besar dalam sumber daya energi sekunder (SER), yang sebagian besar gratis, tetapi membutuhkan lebih sedikit investasi dalam pembuatan infrastruktur layanan. Namun, fitur produk energi sekunder tidak berakhir di situ.
Definisi VER
Ada dua cara yang berbeda untuk menghasilkan energi - alami dan industri(palsu). Dalam kasus pertama, energi dari fenomena dan proses alam digunakan - misalnya, aliran air, radiasi matahari, angin, dll. Kompleksitas penggunaan sumber daya tersebut disebabkan oleh masalah teknis yang bersifat organisasional - khususnya, ketidakstabilan akumulasi energi. Pembangkit energi industri dalam pengertian ini lebih terkendali, tetapi membutuhkan bahan mentah untuk memastikan reaksi, di mana panas, listrik, gas, dll dihasilkan. Kombinasi sumber daya energi primer dan sekunder hanya terjadi dalam siklus operasi stasiun pembangkit. Faktanya adalah bahwa sumber daya utama tidak sepenuhnya digunakan, dan sisa-sisanya kemudian dibuang atau didaur ulang. Stasiun pembangkit listrik sekunder beroperasi dengan dasar yang sama.
Saat mempertimbangkan prinsip-prinsip penggunaan VER, tidak berlebihan untuk merujuk pada konsep energi potensial. Ini adalah jumlah energi yang secara teoritis dapat dihasilkan selama pemrosesan limbah, produk sampingan produksi, dan bahan baku antara yang tidak dikonsumsi dalam siklus primer. Dalam hal ini, ekspresi potensi dalam bentuk energi bisa berbeda. Stok berbagai limbah direpresentasikan sebagai panas yang terikat secara fisik atau kimia, tekanan berlebih, energi kinetik, atau tekanan fluida.
Jadi, pengertian sumber daya sekunder untuk pengoperasian pembangkit listrik adalah sebagai berikut: ini adalah potensi energi yang dapat dihasilkan sebagai hasil dari proses teknologi pengolahan limbah atau produk produksi utama yang kurang dimanfaatkan. Pada saat yang sama, baik limbah itu sendiri maupun metode pengolahan lebih lanjut mungkin berbeda.
VER karakteristik
Perlu dicatat bahwa untuk waktu yang lama konsep pembangkitan energi ini tidak dipertimbangkan oleh konsumen besar karena kurangnya metode yang akurat untuk menghitung efisiensi dan potensi energi. Saat ini, daur ulang sumber daya didasarkan pada analisis komprehensif dari berbagai indikator, yang memungkinkan untuk mengambil manfaat maksimal dari limbah industri yang sama. Karakteristik desain yang paling umum dari jenis sumber daya ini adalah sebagai berikut:
- Koefisien energi keluaran - rasio potensi pembangkitan dengan volume termal yang masuk ke generator dengan sumber daya primer.
- Koefisien konsumsi energi - rasio jumlah panas yang dikonsumsi dari produksi sekunder dengan energi yang diterima di genset. Indikator ini mencerminkan efisiensi penggunaan skema energi spesifik perusahaan. Selain itu, ada berbagai cara untuk menilai volume konsumsi yang optimal - dengan penekanan pada nilai yang layak secara ekonomi, indikator konsumsi aktual dan yang direncanakan.
- Peluang penghematan bahan bakar adalah jumlah sumber daya utama yang tidak dikonsumsi oleh penggunaan limbah industri. Selain itu, penghematan juga dapat dihitung menurut skema terbalik, ketika sumber daya primer dan sekunder saling menggantikan, tergantung pada kondisi saat ini untuk menghasilkan panas atau listrik.
- Koefisien pemanfaatan - rasio volume panas yang dihasilkan dengan potensi energi sumber daya yang dipasok ke boiler pemrosesan.
- Faktor pembangkit energi - jumlah energi yang dihasilkan secara langsung dengan menggunakan bahan daur ulang di unit daur ulang. Perlu dicatat bahwa koefisien pembangkitan berbeda dari energi keluaran dengan jumlah kehilangan panas dalam instalasi kerja.
- Faktor layanan adalah nilai yang menentukan perbedaan antara keluaran energi yang direncanakan dan keluaran aktual yang dihasilkan melalui rasio.
Memilih model VER yang optimal
Dalam setiap kasus, ketika mengembangkan proyek untuk pasokan energi melalui sumber daya sekunder, tugas ekonomi dikedepankan, yang intinya adalah menggunakan bahan baku yang paling efisien. Untuk melakukan ini, sertifikasi awal dari semua sumber sumber daya sekunder yang tersedia dilakukan, yang menunjukkan cadangan, polusi, suhu, dan cara penerimaannya. Ini juga mendefinisikan persyaratan untuk memastikan proses teknologi pemanfaatan VER. Tergantung pada kondisi operasi perusahaan dan metode pemrosesan bahan baku, ini dapat berupa sistem pemanas, ventilasi, gas dan air.
Pada tahap akhir pembuatan proyek, prosedur berikut juga dilakukan:
- Metode pembuangan yang paling hemat biaya dipilih untuk satu atau beberapa sumber bahan baku sekunder yang dipilih.
- Efek ekonomi dari setiap peristiwa pemrosesan sumber daya ditentukan.
- Skema operasi pabrik daur ulang sedang dikembangkan sesuai dengan kebutuhan perusahaan. Selain itu, proses teknologi utama dapat dilengkapi dengan operasi tambahan seperti pembangkit kogenerasi - misalnya, jika diperlukan konversi beberapa jenis bahan bakar.
Sumber sumber sekunder
Dalam pengertian umum, sumber SER dipahami sebagai serangkaian proses teknologi dan bahan mentah yang diproses dalam rangka pengoperasian generator energi primer. Juga, area produksi yang berbeda dapat bertindak sebagai sumber bahan untuk pembangkitan berikutnya dan konversi panas atau listrik. Apa yang dimaksud dengan sumber energi sekunder? Jenis bahan tertentu ditentukan oleh ruang lingkup produksi primer bahan baku. Misalnya, perusahaan metalurgi menyediakan skrap, limbah logam non-besi dan besi, senyawa karet, dan aditif paduan yang tidak digunakan.
Jika kita berbicara tentang konsumen pasokan panas, maka pabrik furnitur dan kertas, serta perusahaan pertukangan konstruksi yang menyediakan bahan bakar yang mudah terbakar, akan muncul ke permukaan. Contoh sumber energi sekunder jenis ini dapat diberikan sebagai berikut:
- briket gambut.
- Keripik kayu dan kulit kayu.
- Abu dari boiler pengering suhu tinggi.
- Lignin.
- Sampah kertas.
- limbah kayu solid.
- Produk karton dan kertas yang tidak diklaim.
Sesuai dengan ukuranKetika proses teknologi produksi menjadi lebih kompleks, struktur limbah dengan emisi juga berubah. Seiring dengan bahan baku tradisional, limbah multi-komponen berkualitas tinggi dan kompleks semakin banyak digunakan dalam siklus pemrosesan sekunder. Ini termasuk bahan-bahan berikut:
- Elemen termoplastik polimer.
- Aglomerat paduan sintetis.
- Produk karet industri dan regenerasi.
- limbah halit.
- Terak tanur sembur.
- Phosphogypsum.
Pada saat yang sama, tingkat ancaman lingkungan juga meningkat. Jika salah satu keuntungan terpenting dari sumber energi alami adalah kebersihan ekologis dari proses pembangkitan, maka efisiensi tinggi VER sebagian besar dijamin oleh zat yang tercemar dan agresif secara kimiawi yang tidak dapat diproses secara primer. Ini termasuk produk minyak bumi, sedimen dan lumpur, ban bekas, limbah yang mengandung merkuri, dll.
Klasifikasi berdasarkan petunjuk penggunaan
Salah satu klasifikasi utama sumber daya sekunder, yang menentukan ruang lingkup bahan mentah yang bernilai energi. Sebagai aturan, area penggunaan VER berikut dibedakan:
- Pembakaran bahan bakar dalam unit menggunakan bahan baku siap untuk perlakuan panas. Skema pembangkitan panas sederhana diimplementasikan tanpa tahap antara pemrosesan dan konversi.
- Penggunaan termal. Pembangkitan di unit pemulihan termal. Berbeda dengan cara penggunaan sumber daya sebelumnya, prinsip kogenerasi pembangkitan energi dapat diterapkan, tetapi juga tanpa operasi.transformasi. Misalnya, pada jalur yang berbeda dari stasiun pembangkit, penggunaan sumber energi sekunder memungkinkan untuk memperoleh panas, air panas atau uap.
- Penggunaan termal dan gabungan. Selain pembangkitan panas, ada juga konversi menjadi listrik. Misalnya, unit turbin menghasilkan listrik dalam bentuk energi kogenerasi atau kondensasi.
- Listrik. Listrik dihasilkan dengan bantuan unit turbin gas.
Klasifikasi menurut jenis media
Di bawah pembawa dipahami bentuk sumber daya energi, serta kondisi agrotekniknya, di mana pabrik pemanfaatan akan dipilih. Atas dasar ini, sumber daya daur ulang berikut dibedakan:
- Limbah cair, padat dan gas.
- Pasangan - berhasil dan lulus.
- Gas buang.
- Produk antara dan produk jadi.
- Air pendingin teknis.
- Gas dengan tekanan yang meningkat.
Klasifikasi berdasarkan tipe utama RES
Yang paling umum adalah sumber daya sekunder yang mudah terbakar dan termal untuk diproses dengan memanfaatkan gardu energi. Misalnya, SER yang mudah terbakar biasanya merupakan limbah industri yang digunakan sebagai bahan bakar jadi untuk keperluan industri lainnya. Dalam hal ini, klasifikasi sumber daya energi sekunder berikut berlaku:
- Gas tungku ledakan metalurgi.
- Sampah kayu berupa serpihan, serbuk gergaji dan serutan.
- Limbah cair atau padat yang digunakan dalam industri penyulingan minyak dan kimia.
Termal VER memberikan panas fisik tanpa konversi. Dalam kapasitas ini, gas proses limbah, produk sampingan dari produksi, terak dan abu, panas langsung dari unit dan peralatan operasi, uap dan air panas dapat digunakan. Penting untuk ditekankan bahwa sumber daya termal dapat digunakan baik secara langsung sebagai sumber panas maupun sebagai bahan baku, yang pengolahannya akan berkontribusi pada produksi listrik.
Sumber daya lebih jarang digunakan, energi potensial yang dihasilkan dari sumber tekanan berlebih. Ini adalah jenis sumber energi sekunder yang dipancarkan, yang dapat berupa campuran uap dan gas yang meninggalkan instalasi kerja ke atmosfer. Sumber daya tersebut dibagi sesuai dengan tingkat konsentrasi energi dan indikator suhu. Sekarang Anda dapat mempertimbangkan masing-masing jenis VER yang disebutkan secara terpisah.
Sumber daya sekunder yang mudah terbakar
Dalam pangsa penggunaan dunia VER, bahan bakar yang mudah terbakar menempati sekitar 70-80%. Jenis utama dari limbah tersebut adalah kayu dan produk pengolahannya. Peralatan target untuk pemanfaatan sumber daya biasanya unit tungku boiler yang menyediakan proses pembakaran teknologi dengan penghilangan panas. Di Rusia, ada juga pabrik khusus untuk memproses jenis sumber daya sekunder yang mudah terbakar - misalnya, lignin diproses di pabrik hidrolisis, tetapi karena kerumitan perawatannya.produk, pendekatan teknologi seperti itu jarang terjadi.
Terkait dengan limbah sekunder yang mudah terbakar dan ban mobil, yang didaur ulang dengan pelepasan energi dalam tiga cara:
- Dengan koneksi kaskade penghancur untuk pra-penghancuran.
- Menggunakan sistem kompresi kontinu volume tertutup dalam ekstruder khusus.
- Dengan teknologi penggilingan kriogenik menggunakan nitrogen cair.
Metode gabungan untuk membakar produk yang mudah terbakar juga populer. Setelah menyortir bahan baku menurut karakteristik tertentu (fraksi, tingkat kontaminasi, komposisi kimia dan struktural), daur ulang sumber daya dari jenis yang sama dilakukan. Jadi, bersama dengan limbah kayu, batu bara dan karet remah dapat dibakar, jika sesuai dengan karakteristik teknologi yang diberikan. Di beberapa stasiun daur ulang, limbah yang mudah terbakar juga disiapkan untuk produksi lebih lanjut. Secara khusus, bahan bangunan seperti selang, damar wangi, pengisi untuk berbagai campuran dan cat dan pernis dibuat dari karbon aktif, elemen teknik radio dan bahan komposit setelah pemrosesan energi.
Sumber energi sekunder termal
Potensi energi jenis VER ini juga memungkinkan mereka untuk digunakan secara luas di berbagai industri dan industri. Sumber daya termal yang paling berharga dalam hal produktivitas adalah gas buangan yang dilepaskan sebagai hasil dari reaksi kimia, pirolisis, dan pembakaran bahan dasar.produk bahan bakar. Panas kondensat juga digunakan, meskipun karena kompleksitas teknologi proses ekstraksi energi, sumber ini hanya digunakan di perusahaan besar multifungsi dengan pabrik kogenerasi. Secara teoritis, panas dapat dihasilkan dari emisi ventilasi dan jaringan rekayasa lainnya dengan aliran udara dan air panas, tetapi bagiannya dalam total volume pemrosesan energi sekunder hanya 2-3%.
Ada juga pembatasan penggunaan sumber panas dari sumber energi sekunder, yang dikenakan pada sistem pemanas udara suplai. Secara khusus, penggunaan teknologi dari media udara berikut tidak diperbolehkan:
- Aliran dikeluarkan dari ruangan yang berisi bahan yang mudah terbakar atau meledak. Bahkan jika tempat pemasukan secara tidak langsung terhubung ke gas atau uap yang mudah terbakar melalui saluran ventilasi, udara ini tidak dapat digunakan di unit pemulihan panas.
- Aliran yang dapat menjadi pembawa zat berbahaya. Ini biasanya terjadi ketika udara yang bersirkulasi mengambil partikel yang mengembun atau mengendap dari pemrosesan bahan mentah berbahaya dari penukar panas.
- Aliran yang mungkin mengandung virus, bakteri, dan jamur penyebab penyakit. Kontaminasi biologis lingkungan udara juga ditentukan oleh spesifikasi produksi tertentu atau kondisi operasi sistem rekayasa.
Fitur karakteristik penggunaan sumber daya sekunder untuk tujuan pembangkitan panas adalah mode musimanpengoperasian fasilitas daur ulang. Ini disebabkan oleh fakta bahwa sebagian besar rumah boiler pemrosesan diaktifkan selama periode pemanasan dengan asupan langsung energi panas. Ini terutama berlaku untuk utilitas, tetapi dalam kondisi produksi industri, dukungan termal untuk operasi teknologi dilakukan sesuai dengan jadwal lokal.
Sumber daya sekunder di bawah tekanan berlebih
Terutama adalah limbah produksi yang diterima sebagai hasil dari proses teknologi pengolahan primer. Ini bisa berupa gas, cairan, dan bahkan padatan. Fitur utama mereka adalah berada di bawah tekanan berlebih saat meninggalkan instalasi kerja atau sistem rekayasa. Persyaratan untuk regulasi tekanan yang mempersulit penggunaan jenis sumber daya sekunder ini, serta turunannya. Minimal, siklus daur ulang harus mencakup operasi depressurization sebelum rilis. Untuk ini, regulator khusus dengan gearbox digunakan, yang secara otomatis menormalkan keadaan bodi ke kinerja optimal.
VER peralatan perawatan
Pabrik pemanfaatan digunakan untuk mengekstrak energi dari sumber daya sekunder, yang dapat menyediakan berbagai proses pemrosesan dan produksi. Ada unit khusus dan universal. Karena sumber daya sekunder mencakup media seperti uap dengan gas dan air, boiler universal dan pabrik boiler dapat dianggap sebagai kogenerasiperalatan. Produk target dari sistem tersebut biasanya listrik yang dihasilkan dalam volume besar.
Jika kita berbicara tentang instalasi khusus yang terfokus secara sempit, maka itu termasuk yang berikut:
- Boiler pemulihan air.
- Penghemat.
- Pompa panas.
- Penukar panas.
- Sistem refrigerasi absorpsi.
- Pemanas air.
- Unit pendingin evaporatif.
- Turbin generator, dll.
Tentu saja, untuk pengoperasian penuh unit semacam itu, diperlukan berbagai perangkat tambahan, yang karenanya sistem terhubung ke sumber bahan bakar. Jadi, untuk melayani sumber daya energi sekunder dalam satu kompleks dengan pipa gas, unit pemulihan panas dengan stasiun kompresor terpisah mungkin diperlukan. Tergantung pada karakteristik sumber daya itu sendiri, sistem pendinginan, filtrasi, pemanasan, pengaturan tekanan, dll. juga dapat digunakan.
Penggunaan RES untuk pemanasan
Di banyak perusahaan, kemungkinan pemanasan ruangan dan pemanasan peralatan menggunakan energi yang dihasilkan oleh limbah lokal diletakkan langsung ke dalam proses teknologi produksi. Misalnya, boiler dan tungku termal memancarkan sumber energi sekunder dalam bentuk gas selama operasi. Sistem pembuangan limbah bekerja dengan bantuan pemanas air, yang pertama-tama mengatur suhu campuran gas menjadi sekitar 250 °C, dan kemudian mendistribusikan energi melalui sirkuit pertukaran panas. Setelah itu, uap proses yang tersisa dikeluarkan melaluicerobong asap. Air panas dapat digunakan dengan berbagai cara. Biasanya digunakan dalam proses produksi itu sendiri sebagai cairan teknis atau sebagai sumber pasokan air panas.
Efisiensi penggunaan teknologi pemanas seperti itu rendah dan hanya mencapai 10-12%, tetapi karena tidak adanya biaya bahan baku, pendekatan ini dapat dibenarkan. Hal lain adalah bahwa penggunaan sumber daya energi sekunder itu sendiri memerlukan pengaturan awal kondisi untuk menghasilkan panas dan distribusi produk pembakaran selanjutnya melalui jaringan pertukaran panas. Mungkin juga perlu melengkapi lini produksi dengan unit untuk menghilangkan suspensi yang tidak diinginkan dan sistem pembersihan dasar.
Memanaskan area luar ruangan dengan VER
Membuat ruang kerja luar ruang dengan peralatan teknologi, menurut berbagai perkiraan, menghemat 10 hingga 20% dari perkiraan biaya penyelenggaraan proses produksi. Tentu saja, tidak ada pembicaraan tentang keluar sepenuhnya dari bengkel, tetapi meminimalkan volume struktur bangunan saat membuat situs seperti itu secara signifikan mengurangi biaya proyek. Tetapi pada saat yang sama, pengoperasian peralatan akan sulit karena adanya salju dan es di daerah tersebut. Oleh karena itu, ada kebutuhan untuk mengatur sistem pasokan panas di area terbuka. Pilihan instalasi khusus dan jenis sumber energi sekunder juga akan tergantung pada arah perusahaan dan limbah teknologinya. Sebagai aturan, dalamsebagai pembawa panas, air digunakan, bersirkulasi di anulus dengan pengembalian terbalik ke sumber pemanas. Untuk mempertahankan parameter cairan yang optimal, antibeku tambahan digunakan, dan pengaturan aliran dilakukan dengan otomatisasi dengan tangki ekspansi penyangga.
Perpindahan panas akan tergantung pada volume sumber daya, desain saluran pipa dan kondisi iklim mikro eksternal. Untuk menjaga keamanan selama pengoperasian sistem di musim dingin, disarankan untuk mengatur pelapis khusus secara beton. Juga, untuk meningkatkan konduktivitas termal, para ahli teknologi menyarankan untuk menutupi struktur dengan solusi berdasarkan beton berat, serpihan basal dan inklusi granit. Jika kita berbicara tentang daerah dingin dengan salju yang parah, maka lebih baik memilih sumber energi sekunder berbasis air dengan penambahan pabrik pencairan salju ke infrastruktur kerja. Perkiraan jumlah panas yang dihasilkan untuk pencairan massa salju dan lapisan es harus sekitar 630 kJ / kg. Jika desain sistem tidak memungkinkan akumulasi salju di area kerja, maka konsumsi energi untuk pencairannya pada saat presipitasi akan meningkat menjadi 1250 kJ/kg.
Manfaat menggunakan VER
Penggunaan sumber energi alternatif biasanya didorong oleh faktor ekonomi, teknis dan lingkungan. Dalam hal ini, semua faktor ini bekerja, tetapi faktor ekonomi yang dominan. Dengan proyek yang dijalankan dengan baik untuk implementasi pengguna di perusahaan, Anda dapat mengandalkan pengurangan biaya pasokan panas, misalnya, hingga 25-30%. Indikator penghematan spesifik ditentukan oleh kondisi produksi dan penggunaan sumber daya energi sekunder, tetapi bagaimanapun juga akan ada manfaat. Apalagi jika bahan baku lokal dan pengolahan sendiri digunakan di pabrik sasaran.
Manfaat lain berasal dari potensi energi yang tinggi dari sampah. Gas, cairan teknis, dan bahan baku produksi solid-state pada awalnya dipilih sesuai dengan prinsip memaksimalkan ekstraksi panas dalam volume besar. Selain itu, tidak seperti pengoperasian pembawa energi tradisional utama, sumber daya sekunder pada saat digunakan sudah dalam keadaan agregasi dan suhu yang optimal untuk diproses.
Kekurangan menggunakan VER
Penyebarluasan konsep pasokan energi ini terhambat oleh beberapa faktor, yang utamanya adalah kompleksitas perangkat teknologi sistem tersebut. Bahkan jika kita tidak memperhitungkan biaya peralatan dalam bentuk pengguna, organisasi teknis proses pasti akan memerlukan reorganisasi lokasi operasi, karena sistem akan bekerja bersama dengan unit teknik yang berbeda.
Kerugian lain dari penggunaan sumber daya sekunder dapat dilihat sebagai pengembalian energi yang rendah. Sekali lagi, dengan mempertimbangkan sifat bebas dari bahan baku ini, kelayakan ekonomi akan positif, namun persentase perpindahan panas yang sederhana, khususnya, tidak akan memungkinkan, pada prinsipnya, untuk mengandalkan pengaturan stasiun pembangkit untuk komprehensif pemeliharaan industri dan fasilitas konsumsi lainnya. Sebagai aturan, ini hanyasumber daya tambahan.
Kesimpulan
Sumber daya untuk pemrosesan untuk tujuan pemulihan energi sekunder pada dasarnya berbeda dari sumber pasokan energi tradisional dan alami. Mereka sebagian disebabkan oleh asal usul bahan mentah ini, tetapi pada tingkat yang lebih besar - spesifikasi teknologi untuk aplikasi mereka. Pada saat yang sama, konsumsi sumber daya primer dan sekunder dapat terjadi dalam proses produksi yang sama. Misalnya, jika alat kelengkapan diproduksi di pabrik, dan produk pembakaran dari tanur sembur dikirim ke penukar panas limbah yang melayani operasi teknologi lainnya. Siklus produksi yang lengkap diterapkan, yang lebih efisien, hemat sumber daya dan ramah lingkungan, karena limbah didaur ulang.
