- •Основные термины и понятия
- •Понятие энергетического аудита
- •1.1 Задачи энергоаудита
- •Правовые основы энергоаудита
- •Энергоаудитор должен отвечать следующим требованиям:
- •6. Для аккредитации необходимо предоставить:
- •Общие этапы энергоаудита и их содержание
- •Виды энергетических ресурсов и направления их использования
- •Органическое топливо
- •Образование ископаемого топлива
- •Классификация и характеристики органического топлива
- •Природный газ
- •Состав и применение природных газов показан на рисунке 2.1.
- •Ядерное топливо
- •Ядерное деление
- •Реакторы - размножители на быстрых нейтронах
- •Нейтронах
- •Термоядерный синтез
- •Геофизическая энергия
- •Гидроэнергия
- •Ветровая энергия
- •Геотермальная энергия
- •Солнечная энергия
- •Топливно-энергетическая промышленность России
- •Топливно-энергетический комплекс
- •Нефтяная промышленность
- •Газовая промышленность
- •Транспорт газа
- •Угольная промышленность
- •Электроэнергетика
- •Общие сведения
- •Тепловые электростанции
- •Тепловые конденсационные электрические станции
- •Теплоэлектроцентрали
- •Атомные электростанции
- •Гидроэлектростанции (гэс, гаэс, пэс)
- •Самая большая в Европе Волжская гидроэлектростанция, построена в 1962 году Самая мощная электростанция в мире – Итайпу (Бразилия) - гэс 12600 мВт.
- •Альтернативные источники электроэнергии
- •Геотермальная электростанция
- •Солнечная электростанция
- •Ветровая электростанция
- •Мини и микро гэс
- •Электрические сети
- •Тепловая энергетика
- •Котельные Принципиальная схема котельной установки
- •Тепловой баланс и кпд котла
- •Системы теплоснабжения
- •Тепловые сети
- •Характеристика потребителей топливно-энергетических ресурсов
- •Промышленные предприятия
- •Характеристика систем энергоснабжения промышленных предприятий
- •Предприятия черной металлургии
- •Предприятия цветной металлургии
- •Предприятия химической промышленности
- •Предприятия нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности
- •Предприятия машиностроительной промышленности
- •Предприятия целлюлозно-бумажной промышленности
- •Предприятия текстильной и легкой промышленности
- •Предприятия строительной промышленности
- •Предприятия пищевой промышленности
- •Б юджетные учреждения
- •Транспорт
- •Сельское хозяйство
- •Коммунально-бытовое хозяйство
- •Энергетические балансы предприятий
- •Понятие и назначение энергетических балансов
- •Виды энергетических балансов
- •Методы составления электробалансов
- •Электробалансы электроприводов и энергетических установок
- •Цеховые и общезаводские электробалансы
- •Основные направления энергосбережения
- •Энергосбережение в промышленности
- •Показатели эффективности использования энергетических ресурсов в энергопотребляющих установках
- •Электротермические установки
- •8.1.3 Электросварочные установки
- •8.1.4 Электролизные установки
- •8.1.5 Системы снабжения потребителей сжатым воздухом
- •Насосные установки
- •Вентиляционные установки
- •Станочное оборудование
- •Кузнечно-прессовое оборудование
- •Энергосбережение в бюджетной сфере
- •Системы освещения
- •Системы отопления
- •Снижение тепловых потерь через ограждающие конструкции
- •Оптимизация системы отопления здания
- •8.2.3 Системы холодного и горячего водоснабжения
- •Использование вторичных энергетических ресурсов
- •Классификация и основные направления использования вэр
- •Использование тепловых вэр
- •Способы и оборудование для утилизации сбросной теплоты
- •Упрощенная модель использования тепловых вэр
- •Потенциальные возможности утилизации сбросной теплоты
- •Основные утилизационные установки, использующие вэр
- •Котлы утилизаторы
- •Экономайзеры и воздухоподогреватели
- •Рекуператоры
- •Регенераторы
- •Тепловые насосы
- •Оценка эффективности использования вэр
- •Расчет эффективности энергосберегающих мероприятий
- •Основные теоретические положения по оценке эффективностиинвестиционных проектов
- •Определение ценности проекта
- •Понятие дисконтирования
- •Расчет показателей достоинства проекта
- •Технико-экономическая оценка энергосберегающих
- •Примеры технико-экономической оценки энергосберегающих мероприятий
Классификация и характеристики органического топлива
Органическое топливо классифицируется:
1. По агрегатному состоянию - на твердое (уголь, торф, горючий сланец, растительное топливо), жидкое (нефть и продукты ее переработки: бензин, керосин, дизельное топливо, мазут и др.), газообразное (природный и искусственный газы);
2. По способу получения - на естественное, (добываемое из земных недр) и искусственное, (получаемое в результате физической или химической переработки естественного топлива и других природных веществ).
Элементарный химический состав твердых и жидких видов топлива: углерод С, водород Н2, кислород O2, азот N2, сера S , минеральные соединения А и влага W. Сера S может присутствовать в топливе в трех видах: органическая S0, колчеданная Sк и сульфатная Sc . Сумму Sо+Sк = Sл называют летучей серой.
В твердом топливе различают рабочую, сухую, сухую беззольную (горючую) и органические массы, а в жидком - рабочую и сухую массы. Сухой беззольной, или горючей, называют часть массы топлива, состоящую из углерода, водорода, кислорода и летучей серы. Влага и минеральные соединения негорючая масса топлива, называемая балластом. Сухая беззольная масса и минеральные соединения составляют сухую массу топлива. Сухая масса топлива и влага образуют рабочую массу топлива.
Состав твердых и жидких топлив принято представлять в виде суммы масс химических элементов:
(2.1)
Индекс "р" означает, что состав топлива рассчитан на рабочую массу.
В справочных данных приводится состав сухой беззольной массы топлива. Пересчет состава топлива с сухой беззольной (горючей) на рабочую или сухую массу производится с помощью коэффициентов КГР, КГС:
(2.2)
Основными компонентами, газообразного топлива являются метан CH4, высшие углеводородные соединения CmHn, водород H2, азот N2, оксид углерода СО, диоксид углерода CO2, сероводород H2S, кислород O2, Аналогично выражению (2.1) состав газообразного топлива может быть представлен в виде суммы долей объема составляющих его компонентов:
(2.3)
Количество теплоты, выделившейся при полном сгорании единицы массы или объема топлива, называется удельной теплотой сгорания, которую разделяют на высшую и низшую.
Высшая теплота сгорания Qрв - это количество теплоты, полученное при сгорании 1 кг твердого (жидкого) или 1 м3 газообразного топлива (при температуре 0°С и давлении 0,1013 МПа) и конденсации водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания. Низшая теплота сгорания Qрв Дж/кг, не включает в себя теплоту конденсации водяных паров. Высшая и низшая теплота сгорания связаны между собой зависимостью:
(2.4)
Низшая теплота сгорания твердого и жидкого топлива с достаточной для технических расчетов точностью вычисляется по формуле Д. И.Менделеева:
( 2.5)
Теплоту сгорания газообразного топлива кДж/м3, определяют в расчете на сухую массу:
(2.6) Ниже приводится удельная теплота сгорания некоторых видов органического топлива:
Бензин ......................................46 МДж/кг
сырая нефть .............................43 МДж/кг
природный газ ........................ 37 МДж/м3
газовый конденсат ..................35 МДж/кг
уголь ........................................... (30-55) МДж/кг.
Для сопоставления экономичности работы энергетических установок, использующих различные виды топлива, применяют понятие условное топливо, теплота сгорания (Qрн)усл которого принята 29.3 МДж/кг. Пересчет расхода В кг/с, используемого топлива с теплотой сгорания Qрн в кДж/кг, на условное топливо (у.т.) производится по формуле:
(2.6)
где BУСЛ.Т - расход условного топлива, кг у.т./с.
Важным показателем при характеристике твердого и жидкого топлива является выход летучих веществ, представляющих собой смесь горючих и негорючих газов, которые выделяются из массы топлива при его нагревании от 110 до 1100° С.
Уменьшение массы пробы топлива при нагревании без доступа воздуха за вычетом содержащейся в топливе влаги, отнесенное к горючей массе топлива (масса пробы 1 г, температура нагревания 850°С, время нагрева 7 мин), характеризует величину выхода летучих веществ Vг. Чем больше выход летучих веществ, тем ниже температура воспламенения топлива и легче его зажигание.
Выход летучих веществ зависит в основном от возраста топлива и условий его формирования. Так, выход летучих - веществ у торфа, имеющего самый молодой возраст, составляет 70%, бурого угля 45 - 50%, каменных углей 25 - 40%, у антрацита 3 - 4%.
Твердый остаток топлива после выхода летучих веществ называют коксом. Он может быть плотным, спекшимся или рыхлым. В энергетических установках используются топлива, непригодные для получения плотного кокса. Несгоревший остаток, образующийся после сгорания топлива и состоящий в основном из минеральных примесей, называется золой. Часть золы в процессе горения топлива под действием высоких температур оплавляется и превращается в шлак.
Отношение массы золы к массе топлива в процентах называют зольностью А. Бурые и каменный угли имеют зольность Ас 10 - 55% (в зависимости от месторождения), сланцы 40 - 60%, жидкие топлива 0,05 - 1%. Зольность топлива и свойства золотого остатка влияют на процесс горения. Зола уменьшает теплоту сгорания топлива, снижает интенсивность теплообмена вследствие осаждения на поверхностях нагрева, вызывает износ их, загрязняет окружающую среду.
Влажность W - это количество влаги (воды) в топливе, выраженное в процентах. Повышенная влажность снижает теплоту сгорания топлива и вызывает большие трудности при сжигании. Высокую влажность (до 50%) имеют бурые угли и торф, поэтому теплота сгорания их невелика (8-10 МДж/кг). Влажность каменных углей значительно ниже и составляет 5 - 8%.
Для сравнения топлив с различной влажностью, зольностью и сернистостью используют приведенные характеристики, под которыми понимают характеристики рабочей массы топлива, отнесенные к низшей теплоте его сгорания. Приведенные влажность WПР, зольность АПР и сернистость SПР, ( %·кг)/МДж, определяются по следующим формулам:
(2. 8)
Топливо с WПР < 0.7 считаются маловажным, а с WПР > 1.9 – высоковажным. Топливо с AПР ≤ 1 называют малозольным, а с AПР ≥ 5 высокозольным.
Нефть
Сырая нефть, поступающая из скважин, представляет собой смесь углеводородов от летучих газолинов до очень вязких гудронов. В ее состав входят парафины, циклопарафины, или лигроины, и ароматические смолы. В небольших количествах в ней содержатся также другие элементы, химически связанные с молекулами углеводородов: сера (до 6%), кислород (до 4%), азот (до 1%) и следы некоторых металлов. По своим характеристикам нефть неоднородна, и эта неоднородность обусловлена различным растительным происхождением её. Содержание парафина, серы, вязкость, цвет и многие другие характеристики значительно различаются, что определяет возможность производства тех или иных нефтепродуктов.
Нефть в сыром виде не находит широкого применения, но она может быть превращена в ценные нефтепродукты путем переработки, которая включает три основных процесса: физическое разделение смеси, риформинг и ректификацию.
Нефть в жидком состоянии залегает в геологических осадочных породах, которые широко распространены. Поскольку этот тип геологических формаций и их размещение на земном шаре хорошо изучены, можно произвести оценку суммарных ресурсов нефти. Оценки такого рода существуют, и согласно им общие геологические ресурсы нефти составляют 180 -290 млрд.т.
Данные оценки являются ориентировочными, так как открытие новых месторождений нефти продолжается. Кроме того, они не учитывают запасы нефти в твердом состоянии в битуминозных песках и сланцах. Процесс дистилляции битуминозных песков и сланцев не вызывает принципиальных технических трудностей, однако стоимость нефти, получаемой таким образом, значительно возрастает.
Доля нефти в мировом энергетическом балансе составляет около 40%. В связи с ограниченными запасами и ростом цен на нее многие страны пошли по пути "бега от нефти", т.е. по пути замены ее другими энергоносителями. Больших успехов в этом направлении добились Япония и Германия.
Как видно из приведенного анализа, мировые ресурсы нефти ограничены. Разведанные запасы нефти составляют около 60% ее общих ресурсов. Эффективной мерой, с помощью которой можно добиться их скорейшего увеличения, является внедрение методов, повышающих нефтеотдачу пластов. Способы добычи, применяемые в настоящее время, позволяют извлекать из пластов всего около 30% нефти, оставляя в земле 70% содержащихся в ней запасов. Новые методы, способствующие увеличению нефтеотдачи пластов на 10 - 20% путем закачки воды и газа под давлением, могут повысить, мировые извлекаемый запасы нефти не менее чем на 30-60 млрд.т. В результате этого обеспеченность мира извлекаемыми запасами нефти может быть продлена на 10-20 лет. Большие надежды на рост запасов нефти связываются с разработками континентальных шельфов в США, России, Норвегии и других странах.