Тепловые вторичные энергетические ресурсы

Краткий обзор

Тепловые вторичные энергетические ресурсы (ВЭР) на предприятиях представляют собой важный аспект энергосбережения и устойчивого развития. Эти ресурсы возникают как побочные продукты в процессе производства и могут быть использованы для генерации дополнительной энергии. Путем эффективного использования тепловых вторичных энергетических ресурсов предприятия могут снизить свои затраты на энергию, уменьшить негативное воздействие на окружающую среду и повысить свою конкурентоспособность.

Исследования в этой области обычно включают анализ и оптимизацию процессов, связанных с использованием тепловых ВЭР, разработку новых технологий для их эффективного применения, а также оценку экономической целесообразности таких мероприятий. Реализация мер по использованию тепловых вторичных энергетических ресурсов требует комплексного подхода, включающего технические, экономические и экологические аспекты. Таким образом, изучение и внедрение методов использования тепловых вторичных энергетических ресурсов на предприятиях имеет большое значение для повышения энергоэффективности, сокращения затрат и снижения негативного воздействия на окружающую среду.

Классификация тепловых ВЭР

Для классификации тепловых вторичных энергетических ресурсов по указанным признакам можно использовать следующую таблицу:

Тепловые ВЭР среднего и высокого потенциала (с температурой выше 100 °C) в настоящее время широко используются на предприятиях Республики Беларусь для нагрева теплоносителей (воды и воздуха), так как их утилизация наиболее простая и экономически выгодная. Однако в настоящее время низкопотенциальные тепловые ВЭР используются достаточно редко в силу сложности утилизации и отсутствия накопленного опыта на предприятиях.

Тепловые насосы как средство утилизации низкопотенциальных ВЭР

Низкопотенциальные ВЭР, как было сказано выше, сложны в утилизации, так как их температура ниже температуры теплоносителя. Однако их выход на предприятии зачастую очень значителен и может быть использован для снижения затрат на тепловую энергию и топливо. Для этого необходимо повысить температурный уровень сбросного тепла. Одним из основных способов является применение тепловых насосов. При этом сама идея утилизации данного тепла неочевидна для энергетических служб предприятия.

В качестве примера рассмотрим процесс выпаривания сыворотки на предприятии молочной отрасли. В целях повышения эффективности данного процесса применяют многоступенчатые установки, рекуператоры теплоты сыворотки и даже осуществляют возврат конденсата сыворотки для питания паровых котлов с применением систем контроля качества конденсата. И кажется, что уже все возможное тепло утилизировано и резервов нет. Однако при детальном рассмотрении теплового баланса двухступенчатой вакуум-выпарной установки Виганд-4000 (одной из наиболее распространенных), можно обнаружить, что основная часть тепловой энергии процесса рассеивается в окружающую среду при охлаждении оборотной воды в градирне. Для обоснования данного утверждения приведем тепловой баланс данной установки в виде диаграммы Сэнкея.

Как видно из диаграммы 193,2 Мкал/т из 281,8 Мкал/т теплоты пара (68,6 %) рассеивается в окружающую среду с температурой 30-40 °C. Данную теплоту возможно использовать при внедрении теплонасосных установок и повышения температурного уровня до 90 ^оС. В качестве примера рассмотрим внедрение теплового насоса абсорбционного типа (АБТН).

Применение АБТН позволит до 40 % сократить потребление топлива на выработку тепловой энергии в виде горячей воды, температурой 90 °C. В частности для молочной промышленности данное тепло  может быть использовано для процесса пастеризации молока. При этом сроки окупаемости данного проекта ниже 7 лет (в некоторых случаях ниже 4 лет) при сроке эксплуатации АБТН 20 лет и более.