Министерство образования Республики Беларусь

Учебно-методическое объединение вузов Республики Беларусь

по образованию в области энергетики и энергетического оборудования

ВТОРИЧНЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ

Типовая учебная программа

для высших учебных заведений по специальности

1-43 01 06 Энергоэффективные технологии и энергетический

менеджмент (для специализаций: 1-43 01 06 02; 1-43 01 06 05)

СОСТАВИТЕЛЬ:

А. Б. Сухоцкий - доцент кафедры энергосбережения, гидравлики и теплотехники учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет», кандидат технических наук РЕЦЕНЗЕНТЫ:

Кафедра пожарной профилактики и предупреждения чрезвычайных ситуаций Командно-инженерного института Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь, (протокол № 10 от 13.05. 2009 г.) Ю. К. Кривошеее, доцент кафедры ЮНЕСКО «Энергосбережение и возобновляемые источники энергии» Белорусского национального технического университета, кандидат технических наук

РЕКОМЕНДОВАНА К УТВЕРЖДЕНИЮ В КАЧЕСТВЕ ТИПОВОЙ:

Кафедрой энергосбережения, гидравлики и теплотехники учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет»

(протокол № 5от 3.02.2009 г.);

Научно-методическим советом учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет» (протокол № 8 от 28.05.2009 г.);

Учебно-методическим объединением вузов республики Беларусь по образованию в области энергетики и энергетического оборудования (протокол №27 от 28.09.2009 г.) Ответственный за выпуск В.И. Володин.

Ответственный за редакцию А. Б. Сухоцкий

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Типовая программа разработана в соответствии с образовательным стандартом по специальности 1-43 01 06 «Энергоэффективные технологии и энергетический менеджмент» специализации 1-43 01 06 02, 1-43 01 06 05).

1.1. Актуальность изучения учебной дисциплины и ее роль в профессиональной подготовке выпускников Важную роль в экономическом развитии Беларуси играет энергетика область промышленности, науки и техники, охватывающая энергетические ресурсы, производство, передачу, преобразование, аккумулирование, распределение и потребление различных видов энергии. Поэтому подготовка специалистов с квалификацией инженер - энергоменеджер является актуальной народнохозяйственной задачей.

Одним из направлений энергосбережения является использование энергетических отходов в виде вторичных энергетических ресурсов для замещения первичных источников энергии. Лесная, деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышленность, химическая и нефтехимическая промышленность, промышленность строительных материалов и другие отрасли промышленности располагают значительным объемом вторичных энергетических ресурсов - тепловых, горючих, избыточного давления.

1.2. Цель и задачи изучения учебной дисциплины Цель дисциплины - познакомить будущих специалистов со всеми типами вторичных энергоресурсов и научить эффективно вовлекать их энергетический потенциал в технологическую схему предприятий.

Основными задачами дисциплины являются:

• изучение состояния и перспектив использования вторичных энергетических ресурсов и возможность их вовлечения в структуру топливно-энергетического комплекса РБ;

• изучение конструкций установок и устройств для утилизации вторичных энергетических ресурсов.

1.3. Требования к уровню освоения содержания учебной дисциплины.

После изучения дисциплины «Вторичные энергетические ресурсы»

студент должен знать:

- методику определения потенциальных и возможных вторичных энергетических ресурсов в основных технологических процессах;

- конструкции систем и устройств утилизации вторичных энергетических ресурсов;

уметь:

- рассчитывать базовые процессы и устройства для утилизации горючих, тепловых и избыточного давления вторичных энергетических ресурсов;

- выполнять оценку возможности использования вторичных энергетических ресурсов в системах нагрева, испарения и сушильных процессах, принципов устройства и выбора конструкций новых энергосберегающих систем.

1.4. Характеристика методов обучения Реализация данной программы предусматривает широкое использование знаний студентов, полученных при изучении предшествующих дисциплин: математики, теоретические основы химии и термодинамики с исключением дублирования, и предполагает эффективное использование следующих видов учебного процесса: лекции, практические занятия, а также ведение самостоятельной работы студентов во всех видах учебного процесса.

1.5. Структура содержания учебной дисциплины Изучение дисциплины «Вторичные энергетические ресурсы»

рассчитано на 108 часов.

Распределение часов по видам занятий приведено в таблице Специализации Аудиторные Лекции Практические 1-43 01 06 02, 1-43 01

ПРИМЕРНЫЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ДИСЦИПЛИНЫ

использования вторичных энергетических ресурсов.

Определение объема выхода и утилизации вторичных энергетических ресурсов энергетических ресурсов вторичных энергетических ресурсов с целью получения эффективных топлив балансы энерготехнологических установок среднетемпературных тепловых вторичных энергетических ресурсов энергетических ресурсов энергетических ресурсов на предприятиях избыточного давления Планирование использования вторичных энергетических ресурсов

СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА

Раздел 1. ВВЕДЕНИЕ. ВИДЫ И НАПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

ВТОРИЧНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ

ОБЪЕМА ВЫХОДА И УТИЛИЗАЦИИ ВТОРИЧНЫХ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ

Общие энергетические отходы. Классификация вторичных энергоресурсов по видам энергии: (горючие (топливные) вторичные энергетические ресурсы, тепловые вторичные энергетические ресурсы, вторичные энергетические ресурсы избыточного давления).

Агрегат-источник вторичных энергетических ресурсов.

Утилизационная установка. Принципиальная схема использования энергетических ресурсов в агрегатах-источниках вторичных энергетических ресурсов. Направления использования вторичных энергетических ресурсов:

топливное, тепловое, электроэнергетическое, комбинированное.

Удельный и общий выход вторичных энергетических ресурсов.

Возможная выработка теплоты и холода за счет тепловых вторичных энергетических ресурсов. Возможная выработка электроэнергии за счет вторичных энергетических ресурсов избыточного давления. Возможная выработка теплоэнергии и электроэнергии при комбинированном использовании вторичных энергетических ресурсов. Экономия топлива при использовании вторичных энергетических ресурсов.

Пищевая, химическая, нефтеперерабатывающая, нефтехимическая и машиностроительная промышленность. Промышленность строительных материалов и минеральных удобрений. Лесная, целлюлозно-бумажная и деревообрабатывающая промышленность.

Раздел 2. СЖИГАНИЕ ГОРЮЧИХ ВТОРИЧНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ

РЕСУРСОВ

Характеристики топлива. Способы переработки горючих отходов.

Источники и способы утилизации горючих отходов (древесные отходы, сельскохозяйственных и животноводческих отходов, промышленных и бытовых отходов).

Котел и его основные элементы. Этапы сжигание топлива. Теория горения углерода. Технологии сжигания топлива. Основные виды топочных процессов (слоевые и камерные). Конструкции топок для сжигания древесной массы: слоевая, шахтная, Померанцева, с колосниковой решеткой, с кучевым сжиганием, пневматическая.

Древесные отходы лесной и деревообрабатывающей промышленности:

лесосечные отходы, стволовая древесина, кора, древесная гниль.

Теплотехнические свойства древесных отходов. Гранулометрический состав древесных отходов. Особенности процесса сжигания древесного топлива.

Неглубокая переработка древесного топлива - получение щепы, древесных брикетов и гранул. Комбинированное сжигание древесных отходов с другими видами топлива. Влияние влажности древесных отходов на теплопроизводитепьность котлоагрегатов.

Раздел 3. ГЛУБОКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ГОРЮЧИХ ВТОРИЧНЫХ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ С ЦЕЛЬЮ ПОЛУЧЕНИЯ

ЭФФЕКТИВНЫХ ТОПЛИВ

Пиролиз. Схема установки для осуществления пиролиза. Процесс газификации топлива. Продукты пиролиза. Конструкции газогенераторов (слоевые, вихревые, с твердым теплоносителем), достоинства и недостатки.

Другие термохимические способы переработки топлива.

Анаэробное и аэробное сбраживание. Конструкция метантенков и расчет их технических параметров. Получение биогаза в метантеках.

Подготовка к использованию и хранение биогаза. Целесообразность утилизации животноводческих отходов. Получение тепловой энергии при бактериальном окислении.

Переработка бытовых и производственных отходов, особенности технологии и способы снижения экологического вреда. Свалочный газ и технология его утилизации.

Спиртовая ферментация, виды сырья для получения спиртов и технология их подготовки.

Раздел 4. МАТЕРИАЛЬНЫЕ И ТЕПЛОВЫЕ БАЛАНСЫ

ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

Структура уравнений материальных и тепловых балансов. Расчет составляющих энергетических балансов технологических установок различного назначения. Оценка эффективности использования энергии в технологическом процессе. Энергетические и эксергетические характеристики использования энергии.

Раздел 5. УТИЛИЗАЦИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ

И СРЕДНЕТЕМПЕРАТУРНЫХ ТЕПЛОВЫХ ВТОРИЧНЫХ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ

Источники высокотемпературных и среднетемпературных тепловых отходов. Характеристики методов утилизации тепла в промышленности.

Котлы-утилизаторы и их классификация. Газотрубные горизонтальные и вертикальные котлы-утилизаторы. Водотрубные котлы (змеевиковые, пакетно-конвективные, туннельные, радиационно-конвективные и др.).

Испарительные поверхности нагрева котлов-утилизаторов.

Пароперегреватели котлов-утилизаторов. Водяные экономайзеры и воздухоподогреватели.

Тепловой баланс котла-утилизатора. Тепловой и аэродинамический расчет котлов-утилизаторов. Особенности эксплуатации котловутилизаторов.

Раздел 6. УТИЛИЗАЦИЯ НИЗКОПОТЕНЦИАЛЬНЫХ ТЕПЛОВЫХ

ВТОРИЧНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ

Источники низкопотенциальных тепловых отходов. Рекуперативные и регенеративные теплоутилизаторы. Расчет рекуперативных и регенеративных теплообменных аппаратов. Контактные и контактноповерхностные теплоутилизаторы. Контактные экономайзеры.

Теплообменники на тепловых трубах.

Системы теплоснабжения с источниками и потребителями низкопотенциальной теплоты. Использование конденсации паров в продуктах горения. Утилизация тепла вентиляционных выбросов.

Использование низкопотенциальной теплоты в тепличных хозяйствах.

Классификация систем очистки газовых выбросов. Конструкции аппаратов, работающих по сухому и мокрому способу очистки (циклоны;

рукавные; зернистые фильтры; электрофильтры; скрубберы и другие).

Совместная работа систем очистки и утилизации тепла.

ВТОРИЧНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ

Использование тепловых вторичных энергоресурсов в пищевой, химической, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и машиностроительной промышленности; промышленности строительных материалов и минеральных удобрений; целлюлозно-бумажной и деревообрабатывающей промышленности.

Раздел 8. УТИЛИЗАЦИЯ ВТОРИЧНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ

РЕСУРСОВ ИЗБЫТОЧНОГО ДАВЛЕНИЯ

Общие сведения о системах утилизации вторичных энергетических ресурсов избыточного давления. Установки преобразования избыточного давления в механическую энергию. Утилизация вторичных энергетических ресурсов с использование паровых турбогенераторных установок. Принцип работы и основные технические параметры турбодетандера. Принцип работы и основные технические параметры вихревой трубы.

Раздел 9. ПЛАНИРОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

ВТОРИЧНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ

Цель планирования. Этапы процесса планирования: сбор информации, анализ информации, подготовка и принятие решения. Структура плана:

организационно-технические мероприятия; капитальные вложения и строительно-монтажные работы; перечень и количество необходимых утилизационных установок; обоснование экономической эффективности.

Показатели планирования: использование горючих вторичных энергетических ресурсов; выработка теплоэнергии; выработка электроэнергии.

ПРИМЕРНАЯ ТЕМАТИКА ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

1. Выход вторичных энергетических ресурсов и экономия топлива за счет их использования.

2. Расчет процессов сжигания и газификации топлива.

3. Тепловой и материальный баланс котельной установки. Тепловой и материальный баланс пиролизной установки.

4. Расчет биогазагенераторов (метантенков).

5. Примеры расчета материального, энергетического и эксергетического баланса технологических процессов.

6. Тепловой и материальный баланс котла-утилизатора.

7. Методы расчета аппаратов систем очистки газового потока от вредных примесей, сопряженных с утилизационными аппаратами.

8. Расчет характеристик турбодетандеров.

9. Расчет экономической эффективности использования энергетических отходов технологического процесса.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Основные методические положения по планированию использования вторичных энергетических ресурсов. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 64 с.

2. Баранников Н.М., Аронов Е.В. Расчет установок и теплообменников для утилизации вторичных энергетических ресурсов: учебное пособие / Н.М. Баранников, Е.В. Аронов - Красноярск: изд-во Красноярского ун-та, 1992.

3. Куперман Л.И. Вторичные энергоресурсы и энерготехнологическое комбинирование в промышленности / Л.И. Куперман, С.А. Романовский, Л.Н. Сидельковский - Киев: Высшая школа, 1986. - 303 с.

4. Хараз Д.И. Пути использования вторичных энергоресурсов в химических производствах / Д.И. Хараз, Б.И. Псахис - М.: Химия, 1984. - 224 с.

5. Утилизация низкопотенциальных тепловых вторичных энергоресурсов на химических предприятиях. - М.: Химия, 1987. - 240 с.

6. Экономия энергоресурсов в лесной и деревообрабатывающей промышленности.

- М.: Лесн. пром-сть, 1982. - 216 с.

7. Аракелов В.Е. Методические вопросы экономии энергоресурсов / В.Е. Аракелов, А.И. Кремер - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 192 с.

8. Энергосбережение в системах теплоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха: справ, пособие. - М.: Стройиздат, 1990. - 624 с.

9. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника: Справочник / Под. общ. ред.

В.А. Григорьева. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 588 с.

10. Теплотехника / Под. общ. ред. А.П.Баскакова. - М.: Энергоатомиздат, 1991. с.

11.Головков С И. Энергетическое использование древесных отходов / СИ. Головков - М.: Лесн. пром-сть, 1987. - 220 с.