КОМПЛЕКСНИЙ ОГЛЯД МЕТОДІВ ТЕПЛОВОЇ ІНТЕГРАЦІЇ ВТОРИННИХ ЕНЕРГОРЕСУРСІВ У ТЕХНОЛОГІЧНІ ПРОЦЕСИ ДЛЯ ОПТИМІЗАЦІЇ ПРИРОДОЄМНОСТІ ПРОМИСЛОВОЇ ПРОДУКЦІЇ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2078-5364.2025.2.03Ключові слова:
теплоенергетична інтеграція, природокористування, енергія, ресурси, хімічна індустрія, оптимізаціяАнотація
У статті представлено комплексний системний огляд методів теплоенергетичної інтеграції у хіміко-технологічних процесах з акцентом на підвищення енергоефектив- ності, зниження викидів парникових газів та раціональне використання вторинних ре- сурсів, які виступають джерелами теплоти. Досліджено основні напрями утилізації від- працьованого тепла, зокрема використання димових газів, гострої пари, вторинної па- ри, тепла побутових та промислових стоків, а також енергії надлишкового тиску в газо- розподільних системах. Окрему увагу приділено технологіям когенерації, рекуперації, використанню теплових насосів та теплообмінного обладнання у різних галузях проми- словості. Показано, що димові гази можуть бути ефективним джерелом повторного те- плового використання завдяки високій температурі та поширеності у більшості тепло- вих процесів. Водночас описано обмеження, пов’язані з нерівномірністю впливу їхньо- го теплового поля та високими витратами на транспортування. Розглянуто переваги та недоліки використання вторинної пари у процесах випарювання, дистиляції, сушіння, опалення та генерації електроенергії. Проаналізовано перспективи інтеграції у стічних і промислово-каналізаційних системах, що дозволяє зменшити екологічне навантаження та частково компенсувати втрати тепла. Наголошено на потенціалі рекуперації тепла на рівні компонентів, будівель, мереж та очисних споруд, визначено технічні складності впровадження через забруднення теплообмінного обладнання. Розглянуто феномен втрати енергії при редукуванні тиску у газопроводах, що відкриває можливості для впровадження турбодетандерів. У підсумку дослідження вказано на стратегічну важливість теплоенергетичної інтеграції як шляху до зниження ресурсоємності та підвищення стійкості промислових систем. Обґрунтовано, що найбільш перспективним напрямом є утилізація тепла димових газів, хоча у залежності від галузі більш доцільними можуть виступати й інші варіанти. Практичне значення дослідження полягає у створенні теоретичного підґрунтя для впровадження енергоощадних рішень у промисловості на основі системної інтеграції теплових потоків.
Посилання
Kovalenko T., Kovalenko P. Analiz ta otsinka vplyvu shkidlyvykh vykydiv TES Ukrainy na navkolyshnie seredovyshche. URL: http://ena.lp.edu.ua:8080/bitstream/ntb/26866/1/013-036-039.pdf.
Kasatkyn A. H. (1973). Osnovnye processy i aparaty khymycheskoi tekhnolohyy. Moskva : Khymyia. 752 p.
Maliarenko V. A., Shubenko O. L., Andrieiev S. Yu., Babak M. Yu., Se-netskyi O. V. (2018). Koheneratsiini tekhnolohii v malii enerhetytsi : monohrafiia / Kharkiv. Nats. un-t misk. hosp-va im. O. M. Beketova, In-t problem mashynobud. im. A. M. Pidhorno-ho. Kharkiv : KhNUMH im. O.M. Beketova. 454 p.
Sazhyn B. S. (1984). Osnovi tekhnyky sushky. Moskva: Khymyia. 320 p.
Klimov R. O. (2016). Konspekt lektsii z dystsypliny «Dzherela teplopostachannia ta teplovi me-rezhi». Dniprodzerzhynsk: DDPU. 103 p.
Kazarova I. O. (2017). Pidvyshchennia efektyvnosti system enerhopostachannia za rakhunok vprova-dzhennia koheneratsii: kvalifikatsiina naukova pratsia na pravakh rukopysu. Kharkiv. 194 p.
Viter N. H., Kavun E. M. (2015). Utylizatsiia ta povodzhennia z vidkhodamy: nau-kova broshura dlia orhanizatsii laboratorno-praktychnykh ta seminarskykh zaniat studentiv ahronomichnoho fakultetu dennoi ta zaochnoi formy navchannia z spetsialnosti 7.04010601 «Ekolohiia ta okhorona navkolyshnoho seredovyshcha». Vinnytskyi natsionalnyi ahrarnyi universytet. 180 p.
Konspekt lektsii do rozdilu «Teplovi protsesy» z kursu «Protsesy ta aparaty khimichnykh vyrobnytstv» : dlia studentiv III–IV kursiv usikh spetsialnostei. O. S. Smirnova, S. O. Oparin, A. O. Cheremysinova (uklad.). (2013). Dnipropetrovsk: DVNZ UDKhTU. 106 p.
Konspekt lektsii z kursu «Enerhotekhnolohiia khimiko-tekhnolohichnykh protsesiv» dlia zd. vyshchoi osvity za spets. 161 «Khimichni tekhnolohii ta inzheneriia». L. V. Ivanchenko, V. Ya. Kozhukhar (uklad.); Nats. un-t «Odeska politekhnika». (2024). Odesa. 91 p.
Metodychni vkazivky do vykonannia kursovoho proektu na temu «Rozrakhunok odnokorpusnoi vyparnoi ustanovky» z kursu «Osnovni protsesy ta aparaty khimichnoi tekhnolohii» : dlia studentiv IV–V kursiv usikh spetsialnostei i form navchannia. T. Yu. Hi-rich, V. M. Zadorozhnii, T. P. Yeltsova (uklad.). (2009). Dnipropetrovsk: DVNZ UDKhTU. 36 p.
Slobodian N. M. (2020). Analitychnyi ohliad osnovnykh skhem vykorystannia vidpratsovanoho tepla. Materialy XLIX naukovo-tekhnichnoi konferentsii pidrozdiliv VNTU. Vinnytsia, 27–28 kvitnia 2020. URL: https://conferences.vntu.edu.ua/index.php/all-fbtegp/all-fbtegp-2020/paper/view/8823.
Cherevko O. I., Poperechnyi A. M. (2014). Protsesy i aparaty kharchovykh vyrob-nytstv: pidruchnyk. (2nd ed.). Kharkiv: Svit Knyh. 495 p.
Kolach T. N., Radun D. V. (1963). Vyparnye stantsyy. Moskva: Mashhyz.
Priadko M. O. Vasylenko S. M., Petrenko V. P. (2014). Efektyvnist vykorystannia teploty vtorynnykh enerhoresursiv (VER) v teplovykh skhemakh tsukrovykh zavodiv. Tsukor Ukrainy, 8, 21–24.
Pyrysunko M. A., Podvyhin V. V. (2023). Osoblyvosti vykorystannia vtorynnykh enerhoresursiv v sudnovomu enerhetychnomu obladnanni. Innovatsii v sudnobuduvanni ta okeanotekhnitsi: materialy XIV mizhnar. nauk.-tekhn. konf. (pp. 209–211). Mykolaiv: NUK.
Kholodylna tekhnika. Konspekt lektsii: navchalnyi posibnyk dlia zdobuvachiv stu-penia bakalavra za osvitnoiu prohramoiu «Kompiuterno-intehrovani tekhnolohii proektuvan-nia obladnannia khimichnoi inzhenerii» spetsialnosti 133 «Haluzeve mashynobuduvannia». KPI im. Ihoria Sikorskoho. S.V. Huliienko, O.V. Husarova (uklad.). (1 fail: 6.83 Mbait). (2023). Kyiv: KPI im. Ihoria Sikorskoho. 148 p. URL: https://ela.kpi.ua/server/api/core/bitstreams/129c97f0-b4dc-4984-9962-ca88d7419c20/content
Blishch R. O., Petryshyn N. Z. (2021). Enerhozberihaiuchi tekhnolohii pryhotu-vannia pyvnoho susla. Visnyk Lvivskoho torhovelno-ekonomichnoho universytetu. Tekhnichni nauky, 28, 13–17.
Nyzkopotentsiini dzherela enerhii: rozrakhunkovo-hrafichna robota: navch. posib. dlia stud. spetsialnosti 141 «Elektroenerhetyka, elektrotekhnika ta elektromekhanika». Yu. P. Vyshnevska, O. V. Kozachuk (uklad.). KPI im. Ihoria Sikorskoho. (1 fail: 2,11 Mbait). (2023). Kyiv: KPI im. Ihoria Sikorskoho. 28 p. URL: https://ela.kpi.ua/server/api/core/bitstreams/edfd3265-d5e9-48cb-8422-76e4d70d4c7f/content
Nyzkopotentsiini dzherela enerhii : laboratornyi praktykum. [Elektronnyi resurs] : navch. posib. dlia stud. spetsialnosti 141 «Elektroenerhetyka, elektrotekhnika ta elektromek-hanika». Yu. P. Vyshnevska, O. A. Melnyk (uklad.). KPI im. Ihoria Sikorskoho. (1 fail: 1,34 Mbait). (2023). Kyiv: KPI im. Ihoria Sikorskoho. 31 p. URL: https://ela.kpi.ua/server/api/core/bitstreams/b633023b-f414-45cf-93cd-08d868a47408/content
Nagpal H., Spriet J., Krishna Murali M., McNabola A. Heat Recovery from Wastewater – A Review of Available Resource. Water. 2021, 13, 1274.
Biletskyi V. S., Suiarko V. H, Sirenko V. I., Fyk M. I., Orlovskyi V. M. (2021). Ekolohichna bezpeka u naftohazovii promyslovosti: konspekt lektsii. Nats. tekhn. un-t «Kharkiv. politekhn. in-t». Kharkiv. 175 p. URL: https://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/54002
Hovdiak R. M. (2014). Utylizatsiia enerhii tysku pryrodnoho hazu v turbodetan-dernykh ustanovkakh na obiektakh hazovoi promyslovosti. Rozvidka ta rozrobka naftovykh i hazovykh rodovyshch, 1. 7–12.
Kostenko D. A., Dmytrenko V. O. (2003). Enerhozberihaiuchyi potentsial nadlyshkovoho tysku pryrodnoho hazu u hazotransportnii systemi Ukrainy. Naftova i hazova promyslovist, 1, 54.
Hichov Yu. O. Problemy teorii i tekhnolohii peretvorennia i vykorystannia enerhii : konspekt lektsii. Dnipropetrovsk : NMetAU, 2011. 54 p.
Klymenko V. V., Kravchenko V. I., Teliuta R. V. (2020). Enerhozberezhennia v teplotekhnolohichnykh protsesakh ta ustanovkakh: navch. posib. Tsentralnoukrain. nats. tekhn. un-t. Kropyvnytskyi: Ekskliuzyv-System. 220 p.
Khmelniuk M. H., Podmazko O. S., Podmazko I. O. (2014). Kholodylni ustanovky ta sfery yikh vykorystannia: pidruchnyk. Kherson: FOP Hrin D. S. 484 p.
