БарГУ.by » Учебные материалы » Лекции » Производственные технологии » Топливно-энергетическая и минерально-сырьевая база производства

Топливно-энергетическая и минерально-сырьевая база производства

Топливно-энергетическая и минерально-сырьевая база производства

1. Топливно-энергетический комплекс, значимость, технологическая структура
2. Основные виды и источники энергии. Нетрадиционная энергетика, сущность, перспективы использования
3. Общая характеристика сырьевых ресурсов. Способы подготовки и обогащения сырья
4. Вода и ее подготовка

 

Вы не можете скачивать файлы с нашего сервера

1. Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) является важнейшей структурной составляющей национальной экономики, которая обеспечивает функционирование всех ее звеньев и повышение уровня жизни населения. Топливно-энергетический комплекс Республики Беларусь включает системы добычи, транспорта, хранения, производства и распределения основных видов энергоносителей: природного газа, нефти и продуктов ее переработки, твердых видов топлива, электрической и тепловой энергии.
Основная задача ТЭК — устойчивое обеспечение общественного производства и населения топливно-энергетическими ресурсами, а также продукцией переработки топлива.
Структурно ТЭК представляет собой комбинированную технологическую систему. Он подразделяется на топливную промышленность и энергетику.
Топливная промышленность включает в себя нефтяную (добыча, транспортирование и переработка нефти), газовую (добыча, переработка, транспортирование, распределение, хранение газа) и торфяную промышленность (добыча торфа, изготовление торфобрикетов и побочных химических продуктов). Энергетика в нашей стране представлена преимущественно электроэнергетикой, которая, в свою очередь, включает в себя выработку электрической и тепловой энергии на тепловых электростанциях (ГРЭС и ТЭЦ) и электрической — на гидравлических (ГЭС), а также доставку электрической энергии потребителям посредством высоковольтных линий электропередач.
С точки зрения технологических принципов переработки сырья в готовую продукцию в топливно-энергетическом комплексе используются преимущественно химические, гидромеханические и тепловые процессы.
Топливно-энергетический комплекс характеризуется устойчивыми предметными связями с другими хозяйственными комплексами Республики Беларусь, а также зарубежных стран. Он является одним из главных поставщиков сырья для химико-лесного комплекса. Машиностроительный комплекс изготавливает для ТЭК энергетическое оборудование, транспортный комплекс обеспечивает доставку его продукции потребителям, а строительный — создание или модернизацию производственных фондов.
Основные направления развития ТЭК в Республике Беларусь. Существующая база, а также уровень потребностей народного хозяйства в энергоресурсах показывают, что Беларусь за счет собственных ресурсов может удовлетворить потребности только на 10-15%. С учетом недостатка топливно-энергетических ресурсов и зависимости республики от зарубежных поставок разработаны основные направления развития топливно-энергетического комплекса:
1. снижение энергоемкости продукции;
2. улучшение качественно-количественного регулирования потребления топливно-энергетических ресурсов;
3. повышение коэффициента полезного использования топлива;
4. снижение потребления энергоресурсов за счет внедрения новых ресурсосберегающих технологий, оборудования, приборов и материалов;
5. повышение эффективности работы котельных компрессорных установок;
6. увеличение в топливном балансе республики доли местных видов топлива и отходов производства, нетрадиционных и возобновляемых источников;
7. снижение потребления сжиженного газа за счет перевода жилищного фонда на природный газ;
8. улучшение структуры топливного, энергетического и топливно-энергетического баланса;
9. совершенствование организации управления комплекса;
10. обоснование возможности выработки и потребления атомной энергии.

2. Все технологические процессы в промышленности связаны с затратой или выделением энергии, или со взаимными превращениями энергии одного вида в другой. Энергия необходима как для проведения самого технологического процесса, так и для транспорта сырья и готовой продукции, для вспомогательных операций (сушки, дробления, фильтрации и др.). Поэтому все технологические процессы являются потребителями энергии.
Наиболее широкое практическое применение в промышленности имеют механическая, электрическая, ядерная, тепловая, химическая и другие виды энергии.
Механическая энергия проявляется при взаимодействии, движении отдельных тел или частиц. К ней относят энергию движения или вращения тела, энергию деформации при сгибании, растяжении, закручивании. Эта энергия широко используется в транспортных и технологических машинах.
Электрическая энергия в промышленности применяется для получения механической энергии, для осуществления физических и механических процессов обработки материалов, дробления, измельчения, перемешивания, центрифугирования и т. д., для нагревания, проведения электрохимических реакций, использования электростатических явлений. Источником электрической энергии является энергия воды на гидростанциях (ГРЭС) и превращение тепловой энергии, полученной при сгорании топлива (тепловые электростанции — ТЭЦ) или в результате ядерных реакций (атомные электростанции — АЭС), в механическую, а затем механической в электрическую.
Тепловая энергия, получаемая при сжигании топлива, широко применяется для отопления, проведения многочисленных технологических процессов (нагревания, плавления, выпарки, сушки, перегонки и т. д.), а также в качестве источника теплоты для проведения эндотермических реакций.
Химическая энергия, выделяющаяся в процессе экзотермических химических реакций, служит ценным источником теплоты для обогрева реагентов, используется для проведения эндотермических химических процессов. Например, в производстве аммиачной селитры теплота, выделяющаяся в результате экзотермической реакции, используется для выпаривания реакционной массы и ее кристаллизации. Химическая энергия применяется в гальванических элементах и аккумуляторах, где она преобразуется в электрическую. Эти химические источники энергии характеризуются высоким коэффициентом полезного действия (КПД).
Невосполнимые источники энергии имеют три характерных признака:
1. полезные ископаемые исчерпаемы;
2. выброс вредных веществ при преобразовании ископаемых энергоносителей приводит к загрязнению окружающей среды;
3. залежи полезных ископаемых находятся лишь в некоторых районах земного шара.
Альтернативой этим ресурсам являются возобновляемые источники энергии (солнечное тепло, энергия воды и ветра, энергия биомассы и др.), которые представляют так называемые нетрадиционные виды энергетики.
По определению, данному законом Республики Беларусь «Об энергосбережении», под нетрадиционными и возобновляемыми источниками энергии понимаются источники электрической и тепловой энергии, использующие энергетические ресурсы рек, водохранилищ и промышленных водостоков, энергию ветра, солнца, редуцированного природного газа, биомассы (включая древесные отходы), сточных вод и твердых бытовых отходов.
Государственная энергетическая программа Республики Беларусь на период до 2010 г. предусматривает использование нетрадиционных и возобновляемых источников энергии в нарастающих масштабах. С учетом природных, географических и метеорологических условий республики предпочтение отдается малым гидроэлектростанциям, ветроэнергетическим установкам, биоэнергетическим установкам, установкам для сжигания отходов растениеводства и бытовых отходов, гелиоводоподогревателям. Программа оценивает потенциал этих источников в 5% от всей расчетной экономии топлива, которую планируется получить за счет всех мероприятий по энергосбережению. При этом в Программе особо подчеркивается, что в отличие от многих других мероприятий они дают, во-первых, реальную, легко учитываемую экономию топлива и легко осязаемый социальный эффект; во-вторых, эти источники, как правило, являются экологически чистыми; в-третьих, их применение само по себе символизирует переход от расточительной к рациональной экономике.
Геотермальная энергия — это запасы теплоты, имеющейся в глубинах земли. Особенный практический интерес представляют горячие источники воды и пара (гейзеры). Они используются как для отопления, проведения высокотемпературных процессов, так и для производства электроэнергии.
Ветер как носитель кинетической энергии используется человеком уже многие века (парусный флот, ветряные мельницы). Ветроэнергетика использует силу ветра. От ветра получают механическую энергию, которую затем преобразуют в электрическую. Наибольшее развитие ветроэнергетика получила в странах Западной Европы (Германия, Дания, Нидерланды), в США (штат Калифорния).
Энергия воды подразделяется на энергию рек и энергию морских приливов.
Энергия рек широко используется в производстве электроэнергии в странах, богатых гидроресурсами.
Энергия морских приливов есть разновидность гидроэнергии водного потока. Морские приливы обладают огромной энергией, зависящей от высоты приливной волны, которая достигает 10—20 м. Мировой технический потенциал морских приливов составляет около 500 млн т условного топлива в год.
Световая (и фото-) энергия приобретает все большее значение в промышленности, используется при создании фотоэлементов, фотоэлектрических датчиков, автоматов и т. д., а также для реализации большого числа фотохимических процессов в химической технологии. Перспективным источником энергии является энергия Солнца.
Гелиоэнергетика — энергия, полученная от Солнца. Солнечная энергия представляет такой потенциал ресурсов, который намного превышает потенциал ископаемых, Для преобразования энергии Солнца используют солнечные батареи. Энергия солнечных батарей используется для освещения, радиовещания, других бытовых нужд — для получения тепловой энергии, в частности для отопления жилищ.
Биоэнергетика — это энергетика, основанная на использовании биомассы. Биомасса — это сложный комплекс веществ, из которых состоят растения и животные. Основу биомассы составляют материалы биологического происхождения, продукты жизнедеятельности и отходы органического происхождения: отходы переработки древесины, отходы зерноперерабатывающей и сахарной промышленности, навоз, городские стоки, мусор и др.
«Холодная» энергетика — способы получения энергоносителей путем физико-химических процессов, идущих при низких температурах.
Большое количество энергии может быть получено при управляемой термоядерной реакции синтеза ядер тяжелого водорода с образованием гелия. Осуществление управляемой реакции синтеза даст возможность получения неограниченного источника энергии.
В целом в Республике Беларусь нетрадиционные и возобновляемые источники и вторичные ресурсы должны к 2015 г. составить 0,6 млн т условного топлива.
Сбережение теплоты и энергии является важнейшей государственной задачей. Достижение этой цели должно быть обеспечено проведением целого комплекса энергосберегающих мероприятий. Одним из важнейших направлений в технологии является создание малоемких производств за счет применения эффективных катализаторов, ультразвука, магнитного поля, вакуума и других прогрессивных методов интенсификации технологических процессов.

3. Сырье, материалы, топливо и энергия являются основой для нормального функционирования предприятий и экономики государства в целом.
Все материальные ресурсы, используемые в промышленности в качестве предметов труда, условно подразделяют на сырьевые и топливно-энергетические.
Сырьевые ресурсы занимают существенную долю в издержках производства и реализации промышленной продукции, поэтому их рациональное использование значительно снижает себестоимость единицы продукции, способствует производству конкурентоспособной продукции.
Сырьем называют вещества природного и синтетического происхождения, используемые в производстве промышленной продукции.
По агрегатному состоянию сырье делится на твердое, жидкое и газообразное. Наиболее распространено твердое сырье (уголь, торф, руды, сланцы, древесина). Наиболее распространенными видами жидкого природного сырья являются: вода, соляные рассолы, нефть; газообразного: воздух, природные и промышленные газы. По составу сырье делят на органическое и неорганическое.
Все виды сырья, потребляемые в народном хозяйстве, подразделяют на промышленное сырье и сельскохозяйственное. Промышленное сырье добывается и производится в промышленности и потребляется главным образом отраслями тяжелой индустрии. В нем выделяют: сырье минерального происхождения, добываемое из недр земли (руда, уголь, нефть, черные и цветные металлы и др.), сырье искусственного происхождения, получаемое искусственным путем.
Минерально-сырьевые ресурсы, которые могут быть достаточно эффективно извлечены из недр земли и использованы в промышленном производстве, называются полезными ископаемыми. Их делят на три группы:
1. горючие ископаемые, т. е. (уголь, горючие сланцы, торф, нефть, природный газ). Топливом называют горючие органические вещества, являющиеся источником тепловой энергии и сырьем для химической, металлургической и других отраслей промышленности. Все топлива по агрегатному состоянию подразделяются на твердые (ископаемые угли, торф, древесина, сланцы), жидкие (нефть, нефтепродукты), газообразные (природный и попутный газы и т. д.). По происхождению топливо бывает естественным и искусственным, т. е. полученным в результате переработки естественного топлива или в качестве отходов различных технологических процессов (например, доменный газ). Горючие полезные ископаемые являются естественным видом топлива;
2. минеральные полезные ископаемые (черные, цветные, благородные и редкие металлы);
3. неметаллические полезные ископаемые (сырье для химической промышленности, строительные материалы, неметаллическое сырье).
Сельскохозяйственное сырье производится в отраслях сельского хозяйства и потребляется в отраслях легкой и пищевой промышленности. Оно подразделяется на сырье растительного происхождения (плоды и овощи, лен, хлопок, зерно, подсолнечник и др.) и животного происхождения (мясо, молоко, яйца и др.).
Если к сырью относят продукты добывающей промышленности и сельского хозяйства, то к материалам относят продукцию перерабатывающей промышленности. Различают материалы основные и вспомогательные.
К основным материалам относят те, которые в натуральной форме входят в состав готового продукта, составляя его материальную основу (мука — в производстве хлеба; сахар — в производстве сахаристых кондитерских изделий; солод — в производстве пива и т. д.) Вспомогательные материалы способствуют формированию вкусовых свойств пищевых продуктов (пряности, соль, кислоты), их структуры (эмульгаторы, студнеобразователи), направленности технологических процессов (дрожжи, молочнокислые бактерии, ферменты).
К числу основных видов первичной обработки сырья относят:
1. обогащение сырья (руда в черной и цветной металлургии, уголь в коксохимическом производстве и др.);
2. предварительная очистка и стандартизация сырья (зерно, хлопок, подсолнечник и т. д.);
3. консервирование (мясо, рыба и др.).
Важное технико-экономическое значение в рациональной переработке сырья имеет использование концентрированного сырья, обогащенного полезными компонентами.
Целью обогащения является получение сырья с возможно большим содержанием полезных элементов. Под обогащением понимают совокупность процессов первичной (механической) обработки минерального сырья, имеющих цель отделения всех полезных минералов от пустой породы. Обогащение позволяет:
1. повысить содержание полезного компонента в природном ископаемом;
2. удалить вредные примеси;
3. снизить расходы на транспортировку сырья к месту переработки;
4. значительно расширить сырьевые запасы, так как позволяет экономично перерабатывать бедные руды;
5. обеспечить повышение качества готовой продукции.
Исключительную важность для интенсификации производства и вовлечения в хозяйственный оборот внутренних резервов имеет комплексное использование сырья, т. е. максимальное извлечение и использование всех ценных компонентов, содержащихся в месторождениях полезных ископаемых, исходя из потребностей в них народного хозяйства и возможностей науки и техники.

4. Из всех ресурсов наибольшее значение в жизни и деятельности человека имеет вода.
К основным потребителям пресной воды относят: сельское хозяйство, промышленность и энергетику, коммунальное хозяйство.
Главным источником воды в промышленности служат природные пресные воды. По происхождению они подразделяются на поверхностные (реки, озера), атмосферные (атмосферные осадки) и подземные (ключевые, артезианские, минеральные). Все воды содержат большое количество примесей.
В зависимости от назначения вода условно подразделяется на промышленную и питьевую. Требования к составу воды существенно зависят от назначения. Основными показателями качества воды являются жесткость, общее солесодержание, прозрачность, окисляемость, вкус, запах, реакция среды.
К воде, употребляемой в технике и быту, предъявляются определенные требования в отношении состава и свойств.
Питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом отношении, безвредна по химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства.
Органолептические показатели характеризуют запах, вкус и привкус, цветность, мутность. Вода должна быть бесцветной, прозрачной, без запаха и привкуса, не иметь видимых невооруженным глазом взвешенных частиц, пленки на поверхности.
Микробиологические показатели качества воды характеризуются общим числом микроорганизмов и числом бактерий группы кишечной палочки.
В воде нормируется концентрация химических веществ, влияющих на органолептические свойства воды: содержание железа, марганца, меди, сульфатов, хлоридов, цинка в мг/дм3. 
Для большинства производств основным качественным показателем служит жесткость воды, обусловленная присутствием в воде солей кальция и магния.
Различают три вида жесткости воды: временную, постоянную и общую. Временная (устранимая жесткость) обусловлена наличием в воде гидрокарбонатов кальция и магния. Эти соли сравнительно легко удаляются при кипячении. Постоянная жесткость обусловлена присутствием в воде сульфатов, хлоридов и нитратов кальция и магния, которые при кипячении не удаляются. Временная и постоянная жесткость в сумме дают общую жесткость.
Промышленная водоподготовка представляет собой комплекс мероприятий и технологических процессов получения питьевой воды требуемого качества. Это:
1. обеззараживание воды (обязательные процессы очистки с целью уничтожения болезнетворных микроорганизмов, окисления органических примесей);
2. отстаивание (удаление из воды грубодисперсных взвешенных примесей, оседающих на дно непрерывно действующих отстойных бетонированных резервуаров);
3. фильтрование — важный метод очистки воды; для этого применяются песчаные фильтры с зернистым фильтрующим слоем;
4. умягчение и обессоливание — основные процессы водоподготовки. Удаление из воды всех солей (всех катионов и анионов) называется обессоливанием, а солей кальция и магния — умягчением.
5. дегазация воды (удаление из нее растворимых газов) проводится химическими и физическими способами.
Пути рационального использования водных ресурсов в (АПК) и его сельскохозяйственном производстве.
Создание малоотходных технологических процессов и безотходных производств в АПК — один из важнейших факторов повышения эффективности использования водных ресурсов и их охраны. Актуальным является внедрение систем замкнутого водоснабжения с полной утилизацией сточных вод. Основными путями рационального использования водных ресурсов в отраслях АПК являются:
1. использование нормативно-чистых вод теплоэнергетики и промышленности в орошаемом земледелии, тепличном и рыболовном хозяйствах;
2. создание систем водоснабжения без сброса сточных вод в водные объекты;
3. сбалансированное использование природных и искусственно восполняемых запасов подземных и поверхностных пресных вод;
4. сезонно-многолетнее регулирование поверхностного стока, создание гидроузлов комплексного назначения;
5. территориальное распределение речного стока;
6. создание водооборотных систем в орошаемом земледелии с использованием сбросовых вод и опреснением коллекторно-дренажных вод;
7. внедрение безводных способов очистки животноводческих помещений;
8. совершенствование способов полива и поливной техники;
9. освоение технологии применения химических удобрений и пестицидов, исключающей загрязнение природных вод поверхностным стоком с сельскохозяйственных угодий;
10. совершенствование тарифов на пользование водными ресурсами;
11. совершенствование системы управления рациональным охранным использованием природных водных ресурсов.
В настоящее время многие реки мира из-за их интенсивного загрязнения сточными водами утратили свое значение как источники для рыбохозяйственного и санитарно-бытового пользования.
Воды озер, морей и океанов также интенсивно загрязняются промышленными выбросами и продуктами ядерного расщепления. Проблема чистки промышленных стоков и подготовки воды для технических и хозяйственно-питьевых целей с каждым годом приобретает все большее значение. Ухудшение качества воды затрудняет ее использование в народном хозяйстве и резко повышает стоимость водоподготовки.
Под воздействием сточных вод изменяется цвет, прозрачность, вкус, запах воды.
Серьезную опасность представляют токсичные химические и радиоактивные сточные воды. Проблему очистки сточных вод трудно переоценить.
Необходимым условием повышения эффективности очистки природных и сточных вод является правильный научно обоснованный выбор в каждом конкретном случае наиболее рациональных методов очистки. Способы очистки и обезвреживания сточных вод подразделяются на:
• механические (отстаивание и фильтрация сточных вод от механических примесей, а также фильтрование под давлением через полупроницаемые мембраны (так называемый ОСМОС));
• физико-химические (применение флотации, экстракции и адсорбции вредных примесей, отгонка их с водяным паром);
• химические (использование окислительно-восстановительных, электрохимических процессов, реакций нейтрализации и перевода вредных веществ в неактивную безвредную форму);
• биологические (в разложение и окисление вредных примесей с помощью микроорганизмов; в настоящее время — один из наиболее надежных и эффективных методов).
Вода — один из самых основных видов естественных ресурсов, необходимых для развития промышленности. Растут потребности в воде. Рациональное комплексное использование водных ресурсов в условиях ускоренного развития отраслей промышленности становится крупной технологической, технической и экономической задачей. Рациональное водопотребление должно быть обязательным в каждом технологическом процессе. Для этого необходимо выбирать такие технологические схемы и оборудование, которые требовали бы минимального расхода свежей воды и не загрязняли окружающую среду. В частности, необходимо:
1. разрабатывать научно обоснованные нормы расхода воды;
2. расширять использование возвратных вод;
3. повышать эффективность очистки сточных вод;
4. совершенствовать процессы с целью обеспечения возможно полного использования отходов производства для уменьшения потребности в очистных сооружениях.



Обсудить на форуме

Комментарии к статье:

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.

Регистрация

Реклама

Последние комментарии