Энергетика будущего: получение энергии из отходящего тепла. Как это делают в Китае?

Становление и революция мировой энергетики

Самая важная составляющая жизни человека - это энергия, без которой не возможно существование. Любое человеческое движение всегда сопряжено с энергозатратами. Исходя из этого, энергия выполняет важную роль в нашей жизни. Человек был неутомим в поисках способов получения энергии окружающей среды на протяжении многих тысячелетий. Источником энергии пещерного человека служил огонь. Спустя некоторое время эволюционное совершенствование человека сподвигло к использованию энергии ветра и воды. Благодаря силе этих стихий, были созданы ветряные и водяные мельницы, парусные суда

В эпоху промышленной революции (перехода от мануфактуры к фабрике), общество развивается ускоренными темпами. Приходит время значительных перемен. Передовой мир приумножает научный, технический и творческий потенциал. В это время происходит технический прорыв - создание паровой машины.

XIX век открывает новую эру электричества.

Испытания, проводимые учеными с энергией электромагнитного поля, позволили изобрести дуговой разряд, электроосвещение, электрический двигатель и генератор.

XX век - начало новой индустриальной цивилизации. Совершается мировой технический переворот в освоении и применении электроэнергии: возводятся мощные тепловые, гидравлические, атомные электростанции, выстраиваются линии передачи электроэнергии высокого, сверх- и ультравысокого напряжения, создаются гигантские энергосистемы.

С середины XX века возводятся первые Атомные Энергетические Станции. Итак, появляется новая отрасль энергетики - атомная энергия.

Невысокая цена на электроэнергию до середины 1970-х гг. привела к росту ее потребления и неэкономному использованию.

И в результате, в 1973 г. в мире наступает энергетический кризис, навсегда поменявший формирование этой отрасли. Организация надежной системы энергетики помогла справиться с последствиями кризиса. В мировой энергетике наметились следующие направления:

Спад темпов роста энергетической промышленности;

Рост цен на потребляемые энергоресурсы и реализация мероприятий по сбережению энергии;

Поиск иных источников энергии.

Очень может быть, что дальнейшее совершенствование человечества приведет к переменам в развитии мировой энергетики и началу сверхновой энергетической эпохи.

Человечество уже обеспокоилось поиском и исследованием новых, экологических, возобновляемых источников энергии.

Например, так называемая, "зеленая" энергия, которая вырабатывается возобновляемыми источниками. К ним относятся природные стихии - ветер, солнечный свет, дождь, тепло земли.

Первостепенные принципы "зеленой" технологии:

Не растрачивать легкомысленно природные ресурсы, оберегать все живое вокруг нас;

Ограничить промышленные выбросы путем их совершенного возврата в производство посредством переработки;

По возможности модернизировать вредные производства, превращая их в более экологичные;

Использовать программу замкнутого цикла: изготовление - переработка - новое производство.

Можно сделать вывод, что "зеленые" технологии представляют собой организованную систему сбережения природы и энергии.

Это экологически чистый сырьевой материал, безвредные технологические процессы на производстве и, как результат, экопродукты.

Энергетика будущего в Китае: Альтернативные источники энергии

Китай всегда считался страной с развитой сельскохозяйственной отраслью.

Тем не менее, мировой научно-технический прогресс не обошел стороной страны Восточной Азии. К середине XX столетия Китай стал стремительными темпами превращаться в индустриальную державу, особенно уделяя внимание развитию тяжелой промышленности. В северной части страны, где сосредоточены месторождения полезных ископаемых, разместились промышленные центры. С 1950 года население Китая стремительно растет. Затем, в 1970-х годах в стране начинается мощный экономический подъем. Ускоренными темпами разрастаются города, превращаясь в мегаполисы.

Перечисленные факторы определили Китай как самую крупную державу, потребляющую электроэнергию в мире.

Это ведет к тому, что в стране серьезно относятся к проблемам изучения альтернативных источников энергии.

На сегодняшний день Китай интересен инвесторам, которые готовы вложить средства в возобновляемые источники энергии.

Переработка отходящего тепла. Что это?

Вы что-нибудь слышали про отходящее тепло-возобновляемый источник энергии.

Около половины тепловой энергии, использованной на производстве, выбрасывается в окружающую среду в виде отходящего тепла. Отходящее тепло бывает - высокотемпературным, среднетемпературным и низкотемпературным. К примеру, тепло более высоких температур можно использовать для выработки технологичного пара, электроэнергии и т.д. Низкотемпературное тепло употребляется для отопления помещений, подогрева воды.

Почему необходимо утилизировать отходящее тепло?

Выгодно экономически. Электричество становится дороже, используя отходящее тепло, можно значительно уменьшить производственные расходы.

Сбережение природных ресурсов. Утилизация тепла сокращает потребность в невозобновляемых энергоресурсах.

Регенерация отходящего тепла снижает негативное воздействие на экологию.

Технологическая схема получения энергии из отходящего тепла цементной индустрии Китая

Способ получения энергии из отходящего тепла с применением линии выпуска цементного клинкера (далее-линия), китайцы стали внедрять в 1953 году.

Более, чем за 50 лет формирования эта технологическая схема проходила через несколько важных последовательных пунктов:

Исследование

Проектирование

Распространение

Использование

Разберем каждый момент отдельно.

В период с 1953 по 1988 год китайские ученые занимались изучением проблемы получения энергии из отходящего тепла.

С 1990 по 1996 год создавалась техническая часть на основе использования дополнительного котла для нагрева топлива и метод извлечения энергии из отходящего тепла при очень низкой температуре, изучаемая на примере установок начального нагрева и сжигания.

С 1997 по 2005 год осуществляется продвижение технологии получения энергии из отходящего тепла в печи для обжига цементного клинкера (далее-печь) при низкой температуре.

С 2005 года до сегодняшнего времени метод получения энергии из отходящего тепла с использованием печи развита и находится на стадии многообещающего совершенствования.

Установка для получения энергии отходящего тепла на примере линии производства цементного клинкера

1. Силовая установка для извлечения отходящего тепла не должна оказывать большого влияния на работоспособность линии.

2. Китайское оборудование, применяемое для работы силовой установки при получении отходящего тепла подтвердило свою надежность.

3. Оборудование, технические средства и отходящее тепло эксплуатируются в полном объеме.

4. Отходящее тепло из охладителя у выпускного отверстия обжигательной печи и предварительный нагрев у входного отверстия печи линии производства цемента будет использоваться в полной мере.

5. Первичная обратноосмотическая очистка применяется для рационального использования воды в котлах.

6. Для системы оборотного водоснабжения предусмотрена установка вентиляторной градирни.

7. Термический деаэратор установлен для подачи воды в процессе дезоксидации (выделении кислорода из тепла) с помощью нерегулируемого пара.

8. Для секции термодинамической обработки требуется электрогидравлическая система.

Присоединение котла к линии производства цементного клинкера

1. Котел запечного циклонного теплообменника (ЗЦТ) должен быть установлен вертикально у входного отверстия устройства предварительного нагрева печи.

2. Котел колосникового охладителя (КО) помещается вертикально возле охладителя у выпускного отверстия печи.

Что представляет собой отходящее тепло, полученное при работе линии?

1.Переработанный газ из охладителя у выпускного отверстия печи при температуре от 380-500°С до 90-110°С.

2.Отработанный газ устройства предварительного нагрева у входного отверстия печи при температуре 300-350°С до 175-220°С. Газ пригоден для сушки сырьевой мельницы. Пыль и грязь, сконцентрированная в котлах, будет повторно перерабатываться для изготовления цемента, во избежание выбросов и загрязнения.

Данные термодинамической системы

На данный период в Китае популярны три вида термодинамических установок.

1. Одна турбина и одноконтурный паровой котел представляют собой одноступенчатую систему. Если для сушки сырьевой мельницы необходима высокая температура, около 210°С, то одноконтурный паровой котел осуществляет необходимое поглощение отходящего тепла.

2. Двухступенчатая система с дополнительной турбиной для подачи пара (одноконтурный паровой котел КО или котел ЗЦТ, или оба котла в одно и то же время образуют разное давление пара). Первый котел дает свежий пар, в то время как второй - подает пар низкого давления. Если, температура газа из охладителя у выпускного отверстия печи меняется, то двухступенчатая система обеспечит снижение температуры газа, проходящего через паровой котел КО, поэтому отходящее тепло может поглощаться в полной мере.

3. Дополнительная система перегрева с котлом ЗЦТ, который входит в перегреватель котла КО.

Первостепенное оснащение для получения энергии отходящего тепла

1. Котел запечного циклонного теплообменника (ЗЦТ): котел-утилизатор на входе печи.

2. Котел колосникового охладителя (КО): котел-утилизатор на выходе печи.

3. Паровая турбина и генератор.