Stát vzdělávací instituce vyšší odborné vzdělání

„Stát Samara Technická univerzita»

Ústav chemické technologie a průmyslové ekologie

KURZOVÁ PRÁCE

v oboru "Technická termodynamika a tepelná technika"

Téma: Výpočet zařízení na rekuperaci tepla pro odpadní plyny z technologické pece

Vyplnil: Student Ryabinina E.A.

ZF kurz III skupina 19

Zkontroloval: konzultant Churkina A.Yu.

Samara 2010

Úvod

Většina chemických podniků produkuje tepelný odpad s vysokou a nízkou teplotou, který lze využít jako sekundární zdroje energie (SER). Patří sem spaliny z různých kotlů a procesních pecí, chlazené proudy, chladicí voda a odpadní pára.

Tepelné OZE z velké části pokrývají potřeby tepla jednotlivých odvětví. V dusíkovém průmyslu je tedy více než 26 % potřeby tepla pokryto prostřednictvím obnovitelných zdrojů energie a v průmyslu výroby sody - více než 11 %.

Počet použitých SER závisí na třech faktorech: teplotě SER, jejich tepelném výkonu a kontinuitě výstupu.

V současnosti je nejrozšířenější zpětné získávání tepla z odpadních průmyslových plynů, které pro téměř všechny procesy požární techniky mají vysoký teplotní potenciál a lze je kontinuálně využívat ve většině průmyslových odvětví. Teplo výfukových plynů je hlavní složkou energetické bilance. Používá se především pro technologické, v některých případech i pro energetické účely (v kotlích na odpadní teplo).

Široké používání vysokoteplotních tepelných HER je však spojeno s rozvojem metod recyklace, včetně tepla horkých strusek, produktů atd., nových metod pro recyklaci tepla odpadních plynů, jakož i se zlepšováním konstrukcí stávajících recyklační zařízení.

1. Popis technologického schématu

U trubkových pecí, které nemají konvekční komoru, nebo u sálavých konvekčních pecí, ale s relativně vysokou počáteční teplotou ohřívaného produktu, může být teplota spalin poměrně vysoká, což vede ke zvýšeným tepelným ztrátám, poklesu v účinnosti pece a vyšší spotřebě paliva. Proto je potřeba využít teplo z výfukových plynů. Toho lze dosáhnout buď použitím ohřívače vzduchu, který ohřívá vzduch vstupující do topeniště pro spalování paliva, nebo instalací kotlů na odpadní teplo, které umožňují získávat vodní páru potřebnou pro technologické potřeby.

K ohřevu vzduchu jsou však zapotřebí dodatečné náklady na konstrukci ohřívače vzduchu, dmychadla a také další spotřeba elektrické energie spotřebovávaná motorem dmychadla.

Pro zajištění normálního provozu ohřívače vzduchu je důležité zabránit možnosti koroze jeho povrchu ze strany proudění spalin. Tento jev je možný, když je teplota teplosměnné plochy pod teplotou rosného bodu; v tomto případě se část spalin v přímém kontaktu s povrchem ohřívače vzduchu výrazně ochladí, vodní pára v nich obsažená částečně kondenzuje a pohlcováním oxidu siřičitého z plynů vytváří agresivní slabou kyselinu.

Rosný bod odpovídá teplotě, při které je tlak nasycené vodní páry roven parciálnímu tlaku vodní páry obsažené ve spalinách.

Jednou z nejspolehlivějších metod ochrany proti korozi je předehřát vzduch nějakým způsobem (například ve vodních nebo parních ohřívačích) na teplotu nad rosným bodem. K takové korozi může dojít také na povrchu konvekčního potrubí, pokud je teplota vsázky vstupující do pece pod rosným bodem.

Zdrojem tepla pro zvýšení teploty syté páry je oxidační (spalovací) reakce primárního paliva. Spaliny vznikající při spalování předávají své teplo v sálavé a následně konvekční komoře proudu suroviny (vodní páry). Přehřátá vodní pára je dodávána spotřebiteli a produkty spalování opouštějí pec a vstupují do kotle na odpadní teplo. Na výstupu z HRSG je nasycená vodní pára přiváděna zpět do pece pro přehřívání páry a spaliny chlazené napájecí vodou vstupují do ohřívače vzduchu. Z ohřívače vzduchu vstupují spaliny do KTAN, kde se voda vstupující přes had ohřívá a jde přímo ke spotřebiči a spaliny jsou vypouštěny do atmosféry.

2. Výpočet pece

2.1 Výpočet spalovacího procesu

Určíme spodní spalné teplo paliva Q рн. Pokud je palivem jednotlivý uhlovodík, pak se jeho spalné teplo Q p n rovná standardnímu spalnému teplu mínus výparné teplo vody obsažené ve spalinách. Lze jej také vypočítat pomocí standardních tepelných účinků vzniku počátečních a konečných produktů na základě Hessova zákona.

U paliva sestávajícího ze směsi uhlovodíků je spalné teplo určeno pravidlem aditivnosti:

kde Q pi n je spalné teplo i-té složky paliva;

y i je koncentrace i-té složky paliva ve zlomcích jednotky, pak:

M р n cm = 35,84 ∙ 0,987 + 63,80 ∙ 0,0033+ 91,32 ∙ 0,0012 + 118,73 ∙ 0,0004 + 146,10 ∙ 3 35,7 m = 0,0001 m

Molární hmotnost paliva:

M m = Σ M i ∙ y i,

kde M i je molární hmotnost i-té složky paliva, tedy:

M m =16,042 ∙ 0,987 + 30,07 ∙ 0,0033 + 44,094 ∙ 0,0012 + 58,120 ∙ 0,0004 + 72,15 ∙ 0,04,1 + 02 0.0001 + 08 0.0001 0,007 = 16,25 kg/mol.

kg/m3,

pak Q р n cm, vyjádřeno v MJ/kg, se rovná:

MJ/kg.

Výsledky výpočtu jsou shrnuty v tabulce. 1:

Tabulka složení paliva 1

Stanovme elementární složení paliva, % (hmotnost):

,

kde n i C, n i H, n i N, n i O je počet atomů uhlíku, vodíku, dusíku a kyslíku v molekulách jednotlivých složek, které tvoří palivo;

Obsah jednotlivých složek paliva, hmotnost. %;

M i je molární hmotnost jednotlivých složek paliva;

M m je molární hmotnost paliva.

Kontrola složení:

C + H + O + N = 74,0 + 24,6 + 0,2 + 1,2 = 100 % (hmotn.).

Stanovme si teoretické množství vzduchu potřebné ke spálení 1 kg paliva, určíme ho ze stechiometrické rovnice spalovací reakce a obsahu kyslíku v atmosférickém vzduchu. Pokud je známo elementární složení paliva, teoretické množství vzduchu L0, kg/kg, se vypočte pomocí vzorce:

V praxi, aby bylo zajištěno úplné spálení paliva, je do topeniště přiváděno přebytečné množství vzduchu, zjistěme skutečný průtok vzduchu při α = 1,25:

kde L je skutečný průtok vzduchu;

α - koeficient přebytku vzduchu,

L=1,25∙17,0 = 21,25 kg/kg.

Měrný objem vzduchu (č.) pro spalování 1 kg paliva:

kde ρ in = 1,293 – hustota vzduchu při normální podmínky,

m3/kg.

Pojďme zjistit množství spalin vzniklých při spálení 1 kg paliva:

je-li známé elementární složení paliva, lze hmotnostní složení spalin na 1 kg paliva při úplném spalování určit na základě následujících rovnic:

kde m CO2, m H2O, m N2, m O2 jsou hmotnost odpovídajících plynů, kg.

Celkové množství spalin:

mp.c = m CO2 + m H2O + m N2 + m O2,

t. s. = 2,71 + 2,21 + 16,33 + 1,00 = 22,25 kg/kg.

Zkontrolujeme výslednou hodnotu:

kde W f je měrná spotřeba páry z trysky při spalování kapalného paliva, kg/kg (pro plynné palivo W f = 0),

Vzhledem k tomu, že palivem je plyn, zanedbáváme obsah vlhkosti ve vzduchu a nebereme v úvahu množství vodní páry.

Zjistime objem spalin za normálních podmínek vzniklých při spalování 1 kg paliva:

kde m i je hmotnost odpovídajícího plynu vzniklého při spalování 1 kg paliva;

ρ i je hustota daného plynu za normálních podmínek, kg/m 3 ;

Mi je molární hmotnost daného plynu, kg/kmol;

22,4 - molární objem, m 3 /kmol,

m3/kg; m3/kg;

m3/kg; m3/kg.

Celkový objem spalin (počet) při skutečném průtoku vzduchu:

V = V CO2 + V H2O + V N2 + V O2,

V = 1,38 + 2,75 + 13,06 + 0,70 = 17,89 m3/kg.

Hustota spalin (č.):

kg/m3.

Zjistime tepelnou kapacitu a entalpii spalin 1 kg paliva v teplotním rozsahu od 100 °C (373 K) do 1500 °C (1773 K) pomocí údajů v tabulce. 2.

Průměrné měrné tepelné kapacity plynů s р, kJ/(kg∙K) Tabulka 2

Entalpie spalin vzniklých při spalování 1 kg paliva:

kde c CO2, c H2O, c N2, c O2 jsou průměrné měrné tepelné kapacity při konstantním tlaku odpovídajících trávníků při teplotě t, kJ/(kg K);

c t je průměrná tepelná kapacita spalin vzniklých při spalování 1 kg paliva při teplotě t, kJ/(kg K);

při 100 °C: kJ/(kg∙K);

při 200 °C: kJ/(kg∙K);

při 300 °C: kJ/(kg∙K);

při 400 °C: kJ/(kg∙K);

při 500 °C: kJ/(kg∙K);

při 600 °C: kJ/(kg∙K);

při 700 °C: kJ/(kg∙K);

při 800 °C: kJ/(kg∙K);

při 1000 °C: kJ/(kg∙K);

při 1500 °C: kJ/(kg∙K);

Výsledky výpočtu jsou shrnuty v tabulce. 3.

Entalpie spalin Tabulka 3

Rekuperace tepla je v teplárenství a energetice široce používána již řadu let. e - ohřívače napájecí vody, ekonomizéry, ohřívače vzduchu, regenerátory plynových turbín atd., ale v chladicí technice je tomu stále věnována nedostatečná pozornost. To lze vysvětlit tím, že teplo nízkého potenciálu se obvykle odvádí (při teplotě pod 100°C), takže pro jeho využití je nutné zavést do chladicího systému další výměníky tepla a automatizační zařízení, což to komplikuje. Současně se chladicí systém stává citlivějším na změny vnějších parametrů.

V souvislosti s energetickým problémem jsou v současnosti konstruktéři, včetně chladicích zařízení, nuceni pečlivěji analyzovat tradiční systémy při hledání nových schémat pro zpětné získávání kondenzačního tepla.

Pokud má chladicí jednotka vzduchový kondenzátor, můžete ohřátý vzduch použít přímo za kondenzátorem k vytápění místností. Smysluplně lze využít i teplo přehřátých par chladiva za kompresorem, které mají vyšší teplotní potenciál.

Poprvé byla schémata rekuperace tepla vyvinuta evropskými společnostmi, protože v Evropě byly vyšší ceny elektřiny ve srovnání s cenami ve Spojených státech.

K vytápění prodejních ploch prodejen typu supermarketů slouží kompletní chladící zařízení od firmy Kostan (Itálie), vyvinuté v posledních letech, se systémem zpětného získávání tepla ze vzduchových kondenzátorů. Takové systémy mohou snížit celkovou spotřebu energie v obchodě o 20–30 %.

primární cíl— využití maximálního možného množství tepla generovaného chladicím strojem v životní prostředí. Teplo je předáváno buď přímo proudem teplého vzduchu za kondenzátorem na prodejní plochu prodejny během topné sezóny, nebo do přídavného tepelného výměníku-akumulátoru (teplo přehřáté páry chladiva) k výrobě teplé vody, která je využívány pro technologické potřeby po celý rok.

Zkušenosti s operačními systémy využívajícími první způsob ukázaly, že jsou nenáročné na údržbu, ale poměrně těžkopádné, jejich použití je spojeno s nutností instalace dalších ventilátorů pro přesun velkého množství vzduchu a vzduchových filtrů, což v konečném důsledku vede ke zvýšení nákladů. S ohledem na to se dává přednost složitějším schématům, přestože jejich implementace komplikuje provoz.

Nejjednodušší obvod s výměníkem-akumulátorem je obvod se sériovým zapojením kondenzátoru a baterie. Toto schéma funguje následovně. Při teplotách vody na vstupu do výměníku-akumulátoru a teplotě okolního vzduchu rovné 10 °C je kondenzační teplota tK 20 C. Krátkodobě (např. v noci) se voda v akumulátoru ohřeje na 50 °C, t stoupne na 30 °C. To je vysvětleno skutečností, že celkový výkon kondenzátoru a baterie klesá, protože při zahřívání vody klesá počáteční teplotní tlak v baterii.

Zvýšení o 10°C je vcelku přijatelné, ale v nepříznivých kombinacích vysoká teplota a nízkou spotřebu vody lze pozorovat výraznější zvýšení kondenzační teploty. Toto schéma má během provozu následující nevýhody: kolísání kondenzačního tlaku; periodický významný pokles tlaku v přijímači, což vede k narušení dodávky kapaliny do výparníku; možný zpětný tok kapaliny do vzduchového kondenzátoru při zastavení kompresoru, kdy t je výrazně nižší než teplota v přijímači.

Instalace regulátoru kondenzačního tlaku umožňuje zabránit zpětnému toku kondenzátu z přijímače do vzduchového kondenzátoru a také udržovat požadovaný kondenzační tlak, například odpovídající 25 ° C.

Když se tw zvýší na 50°C a tok na 25°C, regulátor tlaku se zcela otevře a tlaková ztráta v něm nepřekročí 0,001 MPa.

Pokud a t klesne na 10°C, regulátor tlaku se uzavře a vnitřní dutina vzduchový kondenzátor, stejně jako část spirály tepelného výměníku-akumulátoru, jsou naplněny kapalinou. Když teplota stoupne na 25°C, regulátor tlaku se opět otevře a kapalina ze vzduchového kondenzátoru vychází podchlazená. Tlak nad povrchem kapaliny v přijímači se bude rovnat kondenzačnímu tlaku mínus pokles tlaku v regulátoru a tlak v přijímači může být tak nízký (například odpovídá tK< 15°С), что жидкость перед подачей к регулирующему вентилю не будет переох-лажденной. В этом случае необходимо ввести в схему регенеративный теплообменник.

Pro udržení tlaku v přijímači je do okruhu rovněž zaveden diferenční ventil. Při tk = 20°C a tok - 40°C je diferenční ventil uzavřen, pokles tlaku v potrubí vzduchového kondenzátoru, výměníku-akumulátoru a regulátoru tlaku je nevýznamný.

Při snížení na 0 °C a t na 10 °C bude mít kapalina před regulátorem tlaku teplotu přibližně 10 °C. Pokles tlaku v regulátoru tlaku bude významný, diferenční ventil 6 se otevře a horká pára bude proudit do přijímače.

To však zcela neodstraňuje problém nedostatečného podchlazení kapaliny v přijímači. Požadované povinná instalace regenerativní výměník tepla nebo použití speciálně navrženého přijímače. V tomto případě je studená kapalina z kondenzátoru směrována přímo do potrubí kapaliny. Stejného efektu lze dosáhnout instalací vertikálního přijímače, ve kterém chladnější kapalina klesá ke dnu a horká pára vstupuje do horní části.

Umístění regulátoru tlaku v okruhu mezi výměníkem-akumulátorem a vzduchovým kondenzátorem. výhodnější z následujících důvodů: v zimě může dosažení požadovaného kondenzačního tlaku trvat dlouho; v kompresorově-kondenzační jednotce je délka potrubí mezi kondenzátorem a přijímačem zřídka dostatečná; Ve stávajících instalacích je nutné odpojit odpadní potrubí, aby bylo možné instalovat výměník tepla-akumulátor. Podle tohoto schématu je také instalován zpětný ventil.

Byly vyvinuty obvody s paralelním zapojením vzduchových kondenzátorů udržovat teplotu 20°C v jedné místnosti a 10°C v jiné, kde se v zimě často otevírají dveře. Takové obvody také vyžadují instalaci regulátorů tlaku a diferenčních ventilů.

Paralelně zapojené kondenzátory s rekuperací tepla většinou v létě nefungují a tlak v nich je o něco nižší než v hlavním kondenzátoru. Kvůli volnému uzavření solenoidu a zpětné ventily je možná recirkulace kapaliny a plnění regeneračního kondenzátoru. Aby se tomu zabránilo, obvod poskytuje obtokové potrubí, přes které se kondenzátor periodicky zapíná, aby rekuperoval teplo na základě signálu z časového relé.

Kolísání tepelné zátěže hlavního kondenzátoru a kondenzátorů s rekuperací tepla je spojeno s nutností použít v takových okruzích přijímač s větší kapacitou než u chladicích strojů bez rekuperace tepla, nebo paralelně k prvnímu instalovat další přijímač. , což vynucuje zvýšení množství chladiva k naplnění systému.

Analýza různá schémata rekuperace tepla použití standardních výměníků tepla koaxiálního typu (trubka v potrubí) s úplnou kondenzací v nich a použitím pouze tepla přehřátých par ukazuje, že instalace funguje ekonomičtěji s úplnou kondenzací v regenerátoru tepla pouze s nepřetržitým a stabilním využíváním teplé vody.

Chladicí stroj pracuje ve dvou cyklech (s bodem varu 10°C a různými kondenzačními teplotami 35 a 55°C). Jako regenerátor tepla je použit přídavný protiproudý vodní výměník tepla, který předává teplo přehřáté par chladiva při teplotním tlaku chladícího výkonu kompresoru 10 kW a příkonu 2,1 kW (Tc = 35°C) v hl. kondenzátoru je možné ohřát vodu (při jejím průtoku 0,012 kg/s) z 10 na 30 °C a následně v regenerátoru zvýšit teplotu vody z 30 na 65 °C. V cyklu od 55°C s chladicím výkonem 10 kW a příkonu 3,5 kW se voda v hlavním kondenzátoru (při průtoku 0,05 kg/s) ohřeje z 10 na 50°C a následně voda se ohřívá v přídavném výměníku-regenerátoru (při průtoku 0,017 kg/s) ohřívá z 50 na 91°C. V prvním případě je užitečně využito 13,7%, ve druhém - 52% z celkové dodané energie.

Ve všech případech je při výběru systému zpětného získávání tepla pro chladicí stroj nutné určit následující:

• chladicí kapacita kompresoru a tepelné zatížení kondenzátoru;
• provozní režim chladicího stroje v létě a zimní období; možnost využití rekuperovaného tepla; vztah mezi potřebným teplem pro vytápění místnosti a topnou vodou;
• požadovaná teplota teplé vody a její spotřeba v čase; spolehlivost chladicího stroje v režimu studené výroby.
• Zkušenosti s provozováním systémů rekuperace tepla ukazují, že počáteční investiční náklady takového systému se ve velkých prodejnách vrátí do 5 let, takže jejich realizace je ekonomicky proveditelná.

V hutní výrobě se pro zpětné získávání tepla z odpadních plynů používají rekuperátory, regenerátory a kotle na odpadní teplo. V těchto zařízeních se teplo plynů využívá ve dvou směrech.

1. Teplo výfukových plynů se spotřebuje na ohřev vzduchu a plynného paliva spotřebovaného na ohřev pece, a proto se opět vrací do pece. V tomto případě zpětné získávání tepla plynu přímo ovlivňuje provoz pece, zvyšuje teplotu v peci a zvyšuje úsporu paliva. Toto využití tepla je pozorováno při použití rekuperátorů a regenerátorů.

2. Teplo plynů se nevrací zpět do pece, ale využívá se k ohřevu kotlů na odpadní teplo, které vyrábějí páru vyznačující se vysoký tlak a teplotu. V tomto případě instalace kotle na odpadní teplo za jednotku neovlivňuje přímo její provoz, ale má velmi určitý a významný vliv na zařízení jako celek.

Z termotechnického hlediska vede zpětné získávání tepla odpadních plynů k následujícímu.

a) Úspora paliva. U krbových kamen (na rozdíl od elektrických kamen) se teplo získává spalováním paliva na úkor vzduchu. Celkové množství tepla vynaloženého na proces zahrnuje také takzvané fyzikální teplo paliva a vzduchu, které označuje množství tepla, které má palivo a vzduch při zahřátí na určitou teplotu. Protože ohřev kovu na danou teplotu v konkrétní peci vyžaduje přesně definované množství tepla, je zřejmé, že čím vyšší je podíl fyzikálního tepla na celkovém teple, tím nižší je podíl chemického tepla paliva, tj. méně paliva musí být vynaloženy na vytápění.

Čím vyšší je míra rekuperace, to znamená, že čím více se palivo a vzduch ohřívají, a tedy čím nižší je teplota spalin opouštějících rekuperátor nebo regenerátor, tím vyšší je spotřeba paliva, protože většina tepla se vrací do pec.

b) Zvýšení teploty. Je známo, že při spalování paliva se uvolňuje teplo, které ohřívá zplodiny hoření na určitou teplotu, která se nazývá teplota spalování.

Teplota spalování je:

t = Qnr /Vpr * St * C

kde Qнр je nižší výhřevnost paliva, kJ/kg nebo kJ/m3;

Vpr - objem produktů vytvořených během úplného spalování jednotky paliva, m3 / kg nebo m3 / m3;

Av - průměrná měrná tepelná kapacita spalin, kJ/(kg * st.), nebo kJ/ (m 3 * st.).

Pokud by se plyn a vzduch ohřívaly na určitou teplotu, a proto měly fyzikální teplo Qf, pak toto teplo bude také vynaloženo na ohřev spalin. V důsledku toho musí být Qf přidán do čitatele a poté

Je vidět, že čím větší Qf (Qnr pro každý typ paliva je konstantní hodnota), tím větší je čitatel a tím vyšší je tedy spalovací teplota paliva.

c) Intenzifikace spalování paliva. Kromě úspory paliva a zvýšení teploty jeho spalování vede ohřev paliva a vzduchu k intenzivnějšímu vzniku samotných reakcí spalování paliva. Například, maximální rychlost Spalování vodíku se při zahřátí ze 100 na 400 stupňů zvyšuje více než čtyřikrát. Při spalování kapalného paliva dochází ke zintenzivnění procesu spalování v důsledku zrychlení procesu odpařování kapalného paliva a následně tvorby plynné směsi.

Ze všech druhů energie spotřebovávané v chemickém průmyslu patří na první místo tepelná energie. Stupeň využití tepla při chemickém technologickém procesu je určen tepelnou účinností:

kde Qt a Qpr je množství tepla teoreticky a prakticky vynaloženého na provedení reakce.

Využití druhotných energetických zdrojů (odpadů) zvyšuje efektivitu. Energetický odpad se využívá v chemickém a jiném průmyslu k různým účelům.

V chemickém průmyslu je zvláště důležité získávání tepla z reakčních produktů opouštějících reaktory pro předehřívání materiálů vstupujících do stejných reaktorů. Takový ohřev se provádí v zařízeních zvaných regenerátory, rekuperátory a kotle na odpadní teplo. Akumulují teplo z odpadních plynů nebo produktů a uvolňují je pro procesy.

Regenerátory jsou periodicky pracující komory naplněné tryskou. Pro kontinuální proces je nutné mít alespoň 2 regenerátory.

Horký plyn nejprve prochází regenerátorem A, ohřívá jeho trysku a ochlazuje se. Studený plyn prochází regenerátorem B a je ohříván předem zahřátou tryskou. Po zahřátí trysky v A a ochlazení v B se klapky uzavřou atd.

V rekuperátorech vstupují činidla do tepelného výměníku, kde se ohřívají teplem horkých produktů opouštějících reakční zařízení a poté se přivádějí do reaktoru. K výměně tepla dochází přes stěny trubek výměníku tepla.

V regeneračních kotlích se teplo z odpadních plynů a reakčních produktů využívá k výrobě páry.

Horké plyny se pohybují potrubím umístěným v tělese kotle. V mezitrubkovém prostoru je voda. Vzniklá pára prochází odlučovačem vlhkosti a opouští kotel.

Suroviny

Chemický průmysl se vyznačuje vysokou materiálovou náročností výroby. Na jednu tunu hotových chemických výrobků se zpravidla spotřebuje několik tun surovin. Z toho vyplývá, že cena chemických produktů je do značné míry dána kvalitou surovin, metodami a náklady na jejich výrobu a přípravu. V chemickém průmyslu jsou náklady na suroviny ve výrobních nákladech 60-70% nebo více.

Druh a kvalita surovin výrazně určuje kompletní využití výrobních kapacit chemického průmyslu, tepelnou produktivitu, provozní dobu zařízení, mzdové náklady atd. Vlastnosti suroviny, obsah užitečných a škodlivých složek v ní určují technologii použitou pro její zpracování.

Druhy surovin jsou velmi rozmanité a lze je rozdělit do následujících skupin:

1. nerostné suroviny;
2. rostlinné a živočišné suroviny;
3. vzduch, voda.

1. Nerostné suroviny - nerosty vytěžené z útrob země.

Minerály se zase dělí na:

• ruda (kovovýroba) důležité polymetalické rudy
• nekovové (hnojiva, soli, H+, OH - sklo atd.)
• hořlaviny (uhlí, ropa, plyn, břidlice)

Rudné suroviny jsou horniny, ze kterých je ekologicky výhodné získávat kovy. Kovy v něm jsou většinou ve formě oxidů a sulfidů. Rudy neželezných kovů poměrně často obsahují sloučeniny více kovů - jedná se o sulfidy Pb, Cu, Zn, Ag, Ni atd. Takové rudy jsou tzv. polymetalické nebo komplexní. Nepostradatelný nedílná součást Všechny průmyslové rudy jsou FeS 2 – pyrit. Při zpracování některých rud se spolu s kovy získávají další produkty. Tak například současně s Cu, Zn, Ni se při zpracování sulfidických rud získává také H2SO4.

Nekovové suroviny jsou horniny používané při výrobě nekovových materiálů (kromě chloridů alkalických kovů a Mg). Tento druh suroviny se buď přímo využívá v národním hospodářství (bez chemického zpracování), nebo se používá pro tu či onu chemickou výrobu. Tyto suroviny se používají při výrobě hnojiv, solí, kyselin, zásad, cementu, skla, keramiky atd.

Nekovové suroviny se běžně dělí do následujících skupin:

• stavební materiály – suroviny se používají přímo nebo po mechanickém či fyzikálně-chemickém zpracování (štěrk, písek, hlína atd.)
• průmyslové suroviny – používají se při výrobě bez zpracování (grafit, slída, korund)
• chemické minerální suroviny - používané přímo po chemické úpravě (síra, ledek, fosforit, apatit, sylvinit, kamenné a jiné soli)
• drahé, polodrahokamy a okrasné suroviny (diamant, smaragd, rubín, malachit, jaspis, mramor atd.)

Spalitelné nerostné suroviny jsou fosilie, které mohou sloužit jako palivo (uhlí, ropa, plyn, roponosné břidlice atd.)

2. Rostlinné a živočišné suroviny jsou produkty zemědělství (zemědělství, chov hospodářských zvířat, zelinářství), dále maso a rybolov.

Podle účelu se dělí na potravinářské a technické. Mezi potravinářské suroviny patří brambory, cukrová řepa, obiloviny atd. Chemický a další průmysl spotřebovává rostlinné a živočišné suroviny nevhodné pro potraviny (bavlna, sláma, len, velrybí olej, drápy atd.). Rozdělení surovin na potravinářské a technické je v některých případech libovolné (brambory → alkohol).

3. Vzduch a voda jsou nejlevnější a nejdostupnější suroviny. Vzduch je prakticky nevyčerpatelným zdrojem N 2 a O 2. H 2 O je nejen přímým zdrojem H 2 a O 2, ale účastní se téměř všech chemických procesů a používá se také jako rozpouštědlo.

Ekonomický potenciál každé země v moderních podmínkách je do značné míry určen přírodní zdroje nerostné zdroje, rozsah a kvalitativní charakteristiky jejich lokalit, jakož i úroveň rozvoje surovinových odvětví.

Suroviny moderního průmyslu jsou velmi rozmanité a s rozvojem nových technologií se zavádějí další efektivní metody výroby se surovinová základna neustále rozšiřuje díky objevování nových ložisek, vývoji nových druhů surovin a úplnějšímu využívání všech jejích složek.

Domácí průmysl má silnou surovinovou základnu a má zásoby všech druhů minerálních a organických surovin, které potřebuje. V současné době jsou Spojené státy na prvním místě na světě v těžbě zásob P, kamenných solí, NaCl, Na 2 SO 4, azbestu, rašeliny, dřeva atd. Máme jedno z prvních míst v prozkoumaných nalezištích ropy a plynu. A prověřené zásoby surovin se rok od roku zvyšují.

V současné fázi průmyslového rozvoje má velký význam racionální využívání surovin, které zahrnuje následující opatření. Racionální využívání surovin umožňuje zvýšit ekologickou efektivitu výroby, protože náklady na suroviny tvoří hlavní podíl na nákladech na chemické produkty. V tomto ohledu se snaží využívat levnější, zejména lokální, suroviny. Například v současnosti se jako uhlovodíkové suroviny stále více používají ropa a plyn spíše než uhlí, ethanol, získaný z potravinářských surovin, je nahrazen hydrolýzou ze dřeva.

Popis:

Systémy přívodu a odvodu vzduchu do administrativních a bytových prostor jsou účinné nejen z hygienického a hygienického hlediska. S automatickou rekuperací tepla také významně přispívají ke snížení nákladů na vytápění. Vzduch odváděný z místnosti má teplotu 20-24 0 C. Nevyužití tohoto tepla znamená doslova jeho vypouštění oknem. Teplo z odpadního vzduchu lze využít k ohřevu vody a přiváděného vzduchu a přispět tak k ochraně životního prostředí.

Rekuperace tepla

D. Droste, InnoTech Systemanalysis GmbH, Berlín (Německo)

Technika

Základní ustanovení

Systémy přívodu a odvodu vzduchu do administrativních a bytových prostor jsou účinné nejen z hygienického a hygienického hlediska. S automatickou rekuperací tepla také významně přispívají ke snížení nákladů na vytápění. Vzduch odváděný z místnosti má teplotu 20-24 o C. Nevyužití tohoto tepla znamená doslova jeho vypouštění oknem. Teplo z odpadního vzduchu lze využít k ohřevu vody a přiváděného vzduchu a přispět tak k ochraně životního prostředí.

Rekuperace tepla je tedy nezbytná pro snížení ztrát větráním.

Technická řešení

V systémech větrání budov je dané množství odpadního vzduchu odebíráno z místností s vysokým obsahem vlhkosti a škodlivin: kuchyně, toalety, koupelny, následně ochlazováno v deskovém výměníku tepla s křížovým prouděním a odváděno ven. Stejné množství externího přiváděného vzduchu, předčištěného od prachu, je ohříváno ve výměníku tepla bez kontaktu s odpadním vzduchem a přiváděno do obytných místností, ložnic a dětských pokojů. Odpovídající zařízení jsou umístěna na půdách, sklepech nebo pomocných místnostech.

V systémech automatické přívodní ventilace je do místnosti nepřetržitě přiváděno určité množství vzduchu pomocí ventilátorů. Odsávací ventilátory odvádějí znečištěný vzduch z kuchyní, toalet atd.

Při správném výběru ventilátory zajišťují výměnu vzduchu, která splňuje požadavky federální vlády. Pro zajištění zpětného získávání tepla systém obsahuje speciální výměníky tepla, např. cross-flow, v případě potřeby vybavené tepelným čerpadlem.

Moderní instalace v domech s dobrou tepelnou izolací ve srovnání s konvekčním systémem vytápění umožňují úsporu až 50 % tepla.

Účinnost přenosu tepla z odpadního vzduchu do přiváděného vzduchu je u deskových výměníků asi 60 %, u vlhkého odpadního vzduchu ještě více. To znamená, že v bytě s obytnou plochou 100 m2:

Výkon topného systému je nižší o 10 W/m2 obytné plochy;

Roční spotřeba tepla se sníží z cca 40 na 15 kW/m2 rok.

Ekonomická efektivita

Systém řízené ventilace a rekuperace tepla vyžaduje méně energie k ohřevu vzduchu než jiné systémy. Zároveň se v důsledku snížení instalovaného výkonu otopné soustavy snižují investiční náklady při nové výstavbě. Kromě toho se použitím systémů rekuperace tepla snižují náklady na palivo, protože se využívají emise tepla z domácností (myšleno emise tepla od lidí, elektrických spotřebičů, osvětlení, slunečního záření atd.). Emise tepla z domácností, místo aby „přetopily“ místnost, ve které k nim dochází, jsou redistribuovány vzduchotechnickým systémem do místností, kde je „nedotápění“. Je třeba si také uvědomit, že v mnoha bytech je dlouhodobé větrání otevřenými okny často nežádoucí z důvodu vysoká úroveň hluk. Použití jednotek rekuperace tepla a tepelných čerpadel v systému mechanického větrání zvyšuje jeho energetickou účinnost.

Implementace

Ekonomické předpoklady pro zavádění moderních systémů vytápění jsou značně různorodé. V řadě spolkových zemí existují speciální daňové pobídky, díky kterým lze snížit počáteční náklady o 20–30 %. Řada programů na úsporu energie navíc obsahuje části věnované větrání obytných prostor. Například program spolkové země Porýní-Falc počítá s dodatečnou platbou až 25 %, ale ne více než 7500 DM. Doporučuje se zejména zavedení tepelných čerpadel, přičemž některé státy počítají s doplatkem až 30 %.

Příklady použití

Rekuperace tepla v bytovém domě

V typickém obytný dům v Lipsku, postavený v roce 1912, který byl zrekonstruován a dále zateplen, použila holandská ventilační společnost Van Ophoven systém řízeného větrání s rekuperací tepla. Domy tohoto typu tvoří až 60 % bytového fondu Lipska. Systém přívodního a odtahového větrání s rekuperací tepla v křížovém výměníku tepla je autonomní, dokud se nezapne přídavný ohřívač přiváděného vzduchu. Pro zajištění zpětného získávání tepla systém obsahuje speciální výměníky tepla, v našem příkladu - cross-flow. V tomto případě mluvíme o rovnovážném ventilačním systému. Každý byt je vybaven zařízením instalovaným na stěně na speciálně určeném místě. Venkovní vzduch je předehříván v rekuperačním zařízení a následně ohříván na požadovanou teplotu pomocí přídavného ohřívače. V tomto případě mluvíme o nepřímém ohřevu. Analýza účinnosti tohoto systému ukázala, že úspory energie byly 40 % a emise CO 2 byly sníženy o 69 %.

Jednotky výměny vzduchu

V mnoha administrativních budovách v Nossenu, v kancelářích, nemocnicích, bankách zajišťují příznivé mikroklima energeticky účinné systémy výměny vzduchu s rekuperací tepla. Účinnost zpětného získávání tepla v protiproudých výměnících může dosáhnout 60 %. Zde uvedený obrázek ukazuje, že jednotky výměny vzduchu dobře zapadají do interiéru místnosti.

Literatura

1. Arbeitskreis der Dozenten fur Klimatechnik: Handbuch der Klimatechnik, Verlag C.F. Muller GmbH, Karlsruhe

2. Recknagel/Sprenger: Taschenbuchfur Heizung + Klimatechnik, R. Oldenburg Verlag, Munchen/Wien 83/84

3. Ministerium fur Banuen und Wohnen des Landes Nordrhein-Westfalen: Luftung im Wohngebaude

4. THERMIE-Maxibroschure: Leitfaden energysparende undmissionarme Anlagen zur Heizung, Kuhlung und Klimatisierung von kleinen und mittleren Unternehmen in den neuen Bundeslandern, erhaltlich under OPET.