1、节能减排的基本知识,一,能源及节能减排的基本概念。1,能的数量及热力学第一定律。能源的量系指能够使用的和能够宏观地计量的量。热力学第一定律是能量守恒定律在热力学范筹内的应用。所谓定律是不必证明而采用的理论。 能源的使用和节能减排是不能脱离热力学第一定律所阐述的范围之内。 节约能源就是把损失的和浪费的可以利用的能源回收使用。减排是指温室气体的排放量降低或减少。 2,能源的质量、可用性及热力学第二定律。 热力学第二定律的克劳修斯说法是“热不可能自发地、不付代价地、从一个低温物体传到另一个高温物体。”普朗克的说法是“只冷却一个热源而举起载荷的循环发动机是造不成功的。” 热力学第二定律的克劳修斯说法和
2、普朗克的说法清楚表明：要完成从热到功(机械能)的能量形式转换必须具备两个热源：高温热源和低温热源。 1,节能减排的基本知识,一,能源及节能减排的基本概念。1,能的数量及热力学第一定律。能源的量系指能够使用的和能够宏观地计量的量。热力学第一定律是能量守恒定律在热力学范筹内的应用。所谓定律是不必证明而采用的理论。 能源的使用和节能减排是不能脱离热力学第一定律所阐述的范围之内。 节约能源就是把损失的和浪费的可以利用的能源回收使用。减排是指温室气体的排放量降低或减少。 2,能源的质量、可用性及热力学第二定律。 热力学第二定律的克劳修斯说法是“热不可能自发地、不付代价地、从一个低温物体传到另一个高温物体
3、。”普朗克的说法是“只冷却一个热源而举起载荷的循环发动机是造不成功的。” 热力学第二定律的克劳修斯说法和普朗克的说法清楚表明：要完成从热到功(机械能)的能量形式转换必须具备两个热源：高温热源和低温热源。 1,我们可以理解热力学第二定律要说明的核心问题是:仅仅而且只能够利用高温热源和低温热源之间的“势”，用热机装置把热能转变成机械能向外界不断地循环输出。 为了描述能源的这种“势”，我们引入能源的质量的概念，而且定量地而非定性地准确地使用表明能源相对于环境条件的作功能力的名词“可用性、或者可用度”来描述。 热力学中一般用“火用”这个字表示。符号用英文字母E或e表示： E=H-T0S， “火用”增量
4、或者“火用”差E：E=H- T0S。 式中: H 焓, S熵, T0环境温度。 3,节能的基本定义和节能量计算。 按国家标准,节能的基本定义是:在保证产品的辞数量和质量,保持生活的质量的条件下，减少能源的消耗量。或者，在相同的能源的消耗量的条件下，提高生活水平质量，提高产品的数量和质量。 国家计算企业的节能量的标准定义 : 年节能量: e e=(审核年的产品单位产量综合能耗-对比年的产品单位产量综合能耗)审核年的产品总产量。2,某设备或某工艺的节能技术改造取得的年节能量计算：ei ei=(节能改造前产品单位产量能耗-节能改造后产品单位产量能耗) 年产品总产量。二,目前我省的节能减排形势和采取的
5、措施。第一个问题,我省企业目前面临的节能减排中的实际问题。“十一五”计划期间,中央要求广东节约能源3700万t标煤。 省政府主要采取两项措施进行节能 。 一,要求省内企业完成下达的五年内的节能量任务。 二，通过产业结构调整，降低我省总能消耗量。这个任务非常困难。第二个问题,过去的工作以及今后我省企业如何节能减排。 过去我们作了大量的节能减排工作，取得了很大的节能量。持续近30年10%的国民经济增长速度，而能源基本保证供给；除了能源工业的高速增长外，节约能源也起了重大的作用。3,最近,在设备和技术层面上,锅炉改造,节电的电机产品和生产设备,风机水泵的换代,照明技术,变频技术等节能改造方面加大了力
6、度。中央政府和地方政府加大了节能技改资金的投入。在政策上也作了相应的优惠和倾斜。最重要的一点是把节能列入了国家的基本国策。这显示中央政府把节能作为长远的政策贯彻执行。目前企业节能的下一步怎么走？我认为企业是要进一步解决如何深挖节能潜力的问题。 应改变目前的节能技改格局，转入深层次的节能技术改造。就是推行综合利用、分级使用能源。例如染织行业,我们正好利用高温高压的锅炉蒸汽完成从发电开始、到利用热能的吸收式制冷，到最后用热力染色、漂洗的工艺全过程。这样综合、分级利用可收把蒸汽的焓从3247KJ/kg用尽到80KJ/kg。蒸汽的使用率达到97.54%。 实际上我们考虑和设计综合分级利用能源的节能方案
7、时，都要在保持原工艺操作条件不变、产品质量不变、设备的生产能力不变的前提下进行的。是严格地按照节能的科学概念去实施的。 4,第三个问题,近两年企业的节能技术改造的热点技术。1,节电热点技术。第一个对象是针对电机的节电技术电机变频调速技术。目前,这项成熟的技术己经普遍被应用在水泵、风机和其他动力拖动的机械中。 电机采用改变输入电机的交流电的供电频率,而不是通过降低电压改变电机的转速；其效果是能够保证电机在原来的电机效率工况下运行。而采用串联电阻的方式降低电压会增加损耗。 第二个对象是电加热炉。过去比较多采用电阻丝方式加热。电阻丝加热的起动慢、散热也大,有效利用部分少。近几年针对不同的加热对象采用
8、了电感加热、电磁加热和微波炉加热等方法,也取得了较好的节电效果。2,余热回收及如何利用。 在回收余热的时候,要考虑三个问题: ，首先，回收的余热的数量，有多少能量可以回收？其次是这些回收余热的质量问题。如果是热能，就是要看它的温度有多高；温度越高、品位就越高，就越有回收价值 。5,，如何利用。有没有生产设备或者某一生产工序正好利用这种回收的余热。或者说具体地考虑这设备或工序所要求的热能的数量和温度如何，是否适合。，回收余热的方案。采用什么样的换热器、管道保温向题。工艺操作控制，对生产的产品的产量和质量是否有影响，怎样影响的。三,学习阶段的学生在节能减排中如何作为。 1,节能减排的技术改造是综合
9、性科技项目，要求项目负责人有各学科的综合知识和理论；还要有一定的实践经验。2,从生活中学会节约能源。生活本身就是社会实践的一环,在生活中学会节约能源其实是节能活动的实践,也是把理论知识用于实践的一个重要环节。 3,充分利用己学到的知识，做一些节能技改小项目。 4,多实践,重视理论知识的学习。6,四,结论。 学习阶段的学生也要积极投入主流社会的生活实际中去,认清社会发展的形势和发展走向。1,明白目前的形势,节能减排政策己被列入为国家基本国策,今后长期执行节能减排的法规。 2,充分利用国家的扶持政策。利用一切可利用的资源实施有效的节能。3,加强企业内的能源管理。企业内的能源管理的主要内容是:能源计
10、量、能源统计、能源定额管理和能源审计 。4,能源管理人才的培训和引进。引入专职的懂行的能源管理人才。7,能源审计培训讲座,企业能源审计方法 中华人民共和国国家标准,涉及能源审计过程中使用的国家标准。 主要标准：企业能源审计技术通则P1 引用标准：GB/T2588-2000 设备热效率计算通则 GB/T 2589-90 综合能耗计算通则 GB/T 6422-86 企业能耗计量与测试导则 GB/T 13234-91 企业节能量计算方法 GB/T 15587-1995 工业企业能源管理导则 GB/T 16614-1996 企业能量平衡统计方法 GB/T 16615-1996 企业能量平衡表编制方法,
11、GB/T 16616-1996 企业能源网络图绘制方法 GB/T 17167-2006 企业能源计量器具配备与管理导则 企业能源审计的内容 根据企业能源审计的目的和要求，可以选择下述部分内容或全部内容开展能源审计工作： a)企业的能源管理状况。 b) 企业的用能概况及能源流程。 c)企业的能源计量及统计状况。 d)企业能源消费指标计算分析。 e)用能设备运行效率计算分析。 f)产品综合能源消耗和产值能耗指标计算分析。 g)能源成本指标计算分析。 h)节能量计算。 i)评审节能技改项目的财务和经济分析。 企业能源审计方法 企业能源审计的基本方法 企业能源审计的基本方法是调查研究和分析比较，主要是
12、运用现场检查、数据审核、案例调查以及盘存查帐等手段，必要时辅助以现场测试。,能源审计的依据 对企业能源管理的审计按照GB/T15587的有关规定进行。 对企业用能概况及能源流程的审计按照GB/T16616的有关规定进行。 对企业能源计量及统计状况的审计按照GB/T6422、GB/T16614和GB/T17167的有关规定进行。 对用能设备运行效率的计算分析按照GB/T 2588的有关规定计算。 对企业能源消费指标的计算分析按照GB/T 16615的有关规定进行。 对产品综合能源消耗和产值能耗指标的计算分析按照GB/T 2589的有关规定进行。 对能源成本指标的计算分析按附录A的规定进行。 对节
13、能量的计算按照GB/T 13234的有关规定进行。 企业能源审计的程序 1 编制能源审计任务建议书 根据能源审计的目的和要求，确定能源审计的目标与具体内容，编制能源审计方案和任务建议书。 2 签订委托审计协议书 3 实施能源审计 进行数据的收集、整理、核实；按照任务书要求进行相关的计算分析与评审；对被审计进行必要的实地考查和检测。,4 提出能源审计报告 企业能源审计报告的编写 1 企业能源审计报告分摘要与正文两部分。 2 企业能源审计报告的摘要放在正文前面，字数应在2000字以内。摘要应包括以下一些内容的简要说明： a)企业能源审计的主要任务和内容； b)企业能源消费结构（审计期内）； c)各
14、种能耗指标； d)能源成本与能源利用效果评价； e)节能技改项目的财务分析与经济评估； f)存在的问题及节能潜力分析； g)审计结论和建议。 3 企业能源审计报告的正文要详细编写，报告中应包括7.2所列各项内容的详细说明，此外，还应包括以下内容： a) 企业概况（包括企业的主要工艺特点、企业在国内及同行业中的地位）； b)企业的能源管理体系； c)企业用能分析（能源流程、能源实物量平衡、能源统计和计量情况、能源价格等）。,企业能源审计报告审核指南 审核要求和程序 1,在审核过程中，要认真核实企业提交的所有资料，避免弄虚作假和走过场。审核工作不向企业收取任何费用。 2,各省、自治区、直辖市节能主
15、管部门可以组织专家组开展审核工作，并以规范的专家组工作规则开展审核。专家组成员不应来自本辖区内的千家企业。专家组名单应上网公布，接受公众监督。 3,实地抽查，每次抽查的比例不低于审核企业总数的10。能源审计实地抽查可与节能规划实地抽查合并进行。 4,如企业能源审计报告未通过审核，各省、自治区、直辖市节能主管部门应将详细的问题描述和修改意见尽快通知相关企业，以便于企业在规定时间内能够再次提交修改后的能源审计报告。 审核内容 本指南所指的企业能源审计报告，是企业或企业委托的单位依据国家有关的节能规范和标准，对企业能源利用的物理过程和财务过程进行的检验测试、核查和分析评价的成果，报告应提出相应的节能
16、改进措施意见。 企业能源审计报告必须涵盖以下内容，,1企业概况（含能源管理概况、用能管理概况及能源流程）2企业的能源计量及统计状况3主要用能设备运行效率监测分析4企业能源消耗指标计算分析5重点工艺能耗指标与单位产品能耗指标计算分析6产值能耗指标与能源成本指标计算分析7节能效果与考核指标计算分析8影响能源消耗变化因素的分析9节能技术改进项目的经济效益评价10企业合理用能的建议与意见 企业能源审计报告应有企业法人代表签字确认，以确保报告内容的真实可靠。 其它 自行编制，也可以由企业委托节能中心或其他单位编制。 对于未按要求完成能源审计报告，给予通报批评，限期改进，并依照有关规定取消其享受节能优惠政
17、策的资格。 审核专家组有义务为企业保守商业秘密。,案例,某纺织厂企业能源审计报告 某陶瓷企业能源审计报告1欧 某陶瓷企业能源审计报告2爱 某水泥企业能源审计报告 建兴,第三章 节能新技术,工业锅炉节能技术 工业锅炉节能潜力分析 用燃煤工业锅炉的平均热效率偏低，仅为65%左右，与设计热效率相差1015个百分点，与先进国家同类锅炉相差1520个百分点。 锅炉本体及其辅机的各种节能技术。 分层燃烧 锅炉分层燃烧技术是通过一台特殊筛分装置将煤仓中的原煤经过煤闸板，利用重力筛分的方法，按上小下大的原则均匀地铺设在炉排上，形成层次分明、疏松有序的煤层。它突出的特点是改善了锅炉的透气性，增大了燃烧强度，拓宽
18、了锅炉对煤种的适应性，降低了机械不完全燃烧热损失，提高了锅炉热效率及锅炉出力。P62,技术问题及措施 分层燃烧技术一样具有局限性，该技术的关键在于如何保证煤层的分层效果，有效控制煤层厚度，与之相对应的技术问题是燃料的水分与粒度的控制；同时该技术只是影响锅炉综合经济运行好坏的一个方面，还存在运行管理、燃烧调整以及其他相关技术等方面的问题。 自动控制技术 锅炉的运行采用自动控制技术（例如模糊控制技术）。锅炉在运行中工况在不断变化，当负荷减少时，加入的燃料必定要减少，采用自动控制改变风量，既能保证燃料在最优的风量下燃烧，又能使空气系数达到最佳，从而降低排烟损失。 用汽设备蒸汽冷凝水回收 冷凝水的回收
19、方法 （1）开式系统,敞开回收,液面与大气接触相通,温度100。 （2）闭式系统,直接与锅炉给水系统连接,能回收较高压力、温度的冷凝水。,循环流化床锅炉P65 循环流化床锅炉是燃用化石燃料来生产蒸汽的一种装置，锅炉的炉膛运行在一种特殊的流体动力特性下：细颗粒被以超过平均粒径颗粒终端速度的气流输送通过炉膛，同时又有足够的颗粒返混以保证炉膛内的温度分布均匀。 表3- 3循环流化床锅炉与其他形式锅炉的比较P66 循环流化床锅炉的优点 1燃料适应性广 2燃烧效率高 3高效脱硫 4NOx排放低 5炉膛截面积小 6给料点少 7负荷调节比例大及负荷调节快 水煤浆锅炉 注意到用于制作水煤浆的煤是含硫量比较少的
20、洗精煤及其水份变成蒸汽，无法回收利用跟随烟气排出的这部分热能；水煤浆锅炉仅用于取代燃油锅炉可以起到以煤代油的作用，减少油的消耗，符合国家的能源政策。,蓄热式电热锅炉节电技术 目前，在我国应用比较广泛的节电技术有以下几种。一种是变频调速技术，一种是系统安全节电技术，一种是无空补偿技术，一种是照明节电技术。 变频调速 什么叫变频调速技术？它是一种以改变电机供电频率来达到电机调节转速目的的技术。过去，在变频调速技术没有出现之前是通过改变电压来达到电机调速目的。 变频调速的基本原理 由式n=60f1/ 极数 一定的异步电动机，在转差率，变化不大时，转速n基本上与电源频率 成正比。因此，只要能设法改变
21、f1，即可改变n。变频调速就是用晶闸管等交流元件组成的变频器作为变频电源，通过改变电源频率的办法，实现转速调节。 图3-4为变频调速系统的示意图。P71,变频调速原则上主要有以下两种P71 1恒转矩变频调速(恒磁通变频调速) 2恒功率变频调速 注意两种变频调速的应用环境: 变频调速从额定频率往频率下降的方向调速时，即次同步调速时，应采用恒转矩(恒磁通)变频调速。变频调速从额定频率往频率增加的方向调速时，即超同步调速时，有时需采用恒功率变频调速。 变频器的分类及各种类型工频变频器的特点 变频调速系统的主要设备是能提供变频电源的变频器。 变频器可分为交流 直流 交流(简称为交直交)变频器和；交流
22、交流(简称交交)变频器两类。 交直交变频器是先将工频交流电通过整流器整流成直流；再把直流电经逆变器变成频率可调的交流电。 交一交变频器是将电网的交流电直接变为电压和频率都可调的交流电。由于交一交变频器的输出频率一般最高只能达到电源频率的 ，所以它只适用于低速大功率的传动，在泵与风机的调速节能中迄今很少使用。 变频调速在泵与风机调速节能中的应用 由于变频调速在宽的转速范围内都具有高的调速效率，所以是一种很有发展前途的调速方式。在国外如德国、日本等先进工业国冢在泵与风机的调节方面已普遍应用变频调速，并已应用到火力发电厂的锅炉给水泵和锅炉送风机的变速调节上。,电网污染与无功功率就地补偿 电网污染是指
23、电网谐波造成的电网供电质量下降的问题。已成为许多电子设备与系统现场可靠运行的主要障碍之一。谐波污染的问题还严重阻碍了诸如变频调速等大批高效、节能电力电子技术的推广应用。谐波问题已经受到发、供、用电单位和部门的充分关注。国家也为此专门制定了电网和用电设备的谐波标准。谐波会对设备、生产产生许多不良影响，同时交流电路中的无功功率使电网效率降低，损耗增大。 无功功率的产生。 电力系统在运行过程中，由于感性负载的存在，使电网无功功率大量增加。另外，近些年来，国民经济各部门大力推广使用各种新型的电力电子整流装置，他们在减少能量耗损的同时，也带来了功率因数下降，电压波动、闪变、三相不平衡以及谐波干扰等问题其
24、最终结果都是使配电设备的使用效能得不到充分发挥，设备的附加功耗增加。 电力需求侧管理 合理配置和使用电力资源，促进电力供需平衡，改善能源消费结构，提高电能使用效率，增强环境保护，保障国民经济可持续发展。 无功补偿 在用户负荷处进行无功功率就地补偿的方法。,提高工厂企业的自然功率因数 1更换轻负荷感应电动机 2将轻负荷电动机改变接线 3限制感应电动机和电焊机的空载运行 4提高感应电动机的检修质量 5更换轻负荷电力变压器和消除空载现象 利用移相电容器进行无功补偿P79风机、水泵的节能技术 风机、水泵调速节电原理 在挡风板控制100%的额定风量输出时，其轴功率N1与面积AHlOQl成正比，若风量减半
25、为50%输出时，则轴功率N2与面积BH2OQ2成正比，比N1减少不多，系因需要克服挡风板阻力增大风压所致。如果采用调速控制同样风量减半时，机组转数由N1降到N2，按风机参数比例定律画出n2特性曲线，则C点为新的工况点，这时轴功率N3 与面积CH3OQ2成正比，因风压由H2变为H3，降低幅度大，在满足同样风量Q2情况下，轴功率降低很多，节省的功率损耗 N与面积BH2H3C成正比，节电效益十分显著。从流体力学知道，风量Q n(风量与转数成正比)，风压H n2，轴功率N n3，当风量下降到80%时，则N下降到额定功率的51%，如风量下降到50%时，则N下降到额定功率的13%，即使考虑附加控制装置影响
26、等因素，这一节电数字也是可观的。,NN1N2H2 B H1 AH3 Cn2 n1 0 Q2 Q1 Q图3-11 风机特性曲线图,风机节电 我国风机、水泵运行存在的主要问题 设备陈旧，设计落后，风机效率多低于70%，水泵效率更低； 设备选用余量过大，大马拉小车现象普遍存在，远离额定工况点运行，效率大大降低；不用流量时仍恒速运行，有放空现象；用挡风板或节流阀在大范围内调节流量，功率损耗太大；用挡风板或节流阀在大范围内调节流量，功率损耗太大；管网紊乱，管道阻力大；管理操作制度不健全等。 风机的主要节电方法 风机节电应从以下几个方面进行研究并采取措施：争取使风棚运行时间相对减少；利用高效率(减少损失)
27、的设备如控制装置、力矩传递方式，节能型电动机和节能风机等；减少空气动力。 改造风机结构节电的主要方法，概括起来有以下内容： (1)在风机上加调节机构的方法：进气调节门调节、出气调节门调节、进口导叶调节、静叶片调节、动叶可调节距调节。 (2)在风机结构上采取措施的方法：更新或改造成高效风机、换成小容量叶轮、加工叶轮外径、变换扩压器叶片角度、减少叶轮级数。加工叶轮的出口宽度(开式叶片)。 (3)改善运行方式、减少运行时间的调节方法：用并列运行台数调节、开与关调节(直接启动、电抗器启动、二次电阻启动、变频变压启动、液力联轴器启动、改变极数启动等)。遵循运行图运行和开与停机。 (4)调节转数控制风量减
28、少空气动力的方法：利用各种调速方法按风量为0、50%、100%的三级变化或连续光滑的调节风量是合理有效的节电方法，也可以适当缩小叶轮半径或用手动挡板缩小开度或采用自动控制挡板。这样宜采用变极电动机、能承受频繁启动的电动机、开关、起动装置、传动装置，并将电机转子换成变极式转子。补强转子的导条和端环。将开关换成长寿开关。,水泵节电 水泵节电途径、方法 1控制流量 (1)间断运行：使水泵间断运行，在不需要时，有计划地暂时停止运行。 (2)控制并联运行台数。(3)控制串联运行台数。 (4)控制水泵转数。 (5)控制泵的导翼。 2改变流量 (1)调换水泵和电动机：当生产需要的流量比原设计流量降低时，以及
29、流量呈季节性变化时，可适当调整水泵、调换成能适应流量需要的水泵。 (2)更换叶轮(或切削叶轮)：当涡轮泵运行中的流量需求比原设计流量降低或流量呈季节性变化时，可以更换叶轮或适当切削叶轮。 (3)多叶轮泵减少叶片：当涡轮泵需要改变扬程时，可将多叶轮泵的叶片减少，这时泵的排出量影响不大。 3减少管路阻力(1)增大管道直径，降低流速；(2)使用内摩擦小的管子或加涂层；(3)尽可能缩短管线长度，减少弯头和阀门；(4)防止管道内壁水垢太厚，或设法及时除垢；(5)管路避免突然加粗或变细； (6)离心式水泵去底阀抽水。,4采用高效率的流量控制方法 贯彻执行工业用离心泵、混流泵、轴流量泵与旋涡泵系统经济运行国
30、家标准及其电能平衡测试与计算方法的国家标准 选用节能型水泵、更新或改造淘汰型水泵,节能系统工程,系统工程概述 系统工程是一门由多种学科交叉产生的综合性横向技术学科。它是以研制对象为系统，并使之达到最优的思想、程序、组织和方法的总称。 系统工程实践要解决的问题主要是系统的最优规划、最优设计、最优管理等等。而这些优化问题往往是对系统的目标、因素和要素等的分析(适度)、评价(排序)和综合(组集)等三类基本问题的不同组合。因此，系统的分析技术、评价技术和综合技术是处理任何系统问题的基本手段。 系统工程在能源管理上的应用 所谓能源系统是指由能源勘探、开采、运输、加工、转换、储存、分配、使用及环境保护等环
31、节所组成的有机整体过程。以能源系统为研究对象的系统工程被列为能源系统工程，或称能源系统分析。 能源系统工程研究的问题大致是： 1在能源生产供应方面 2在能源消费使用方面 3在能源管理方面,系统工程在制订节能规划上的应用(略)(一)应用系统工程原理制订节能规划 (二)应用模型方法系统地分析企业节能潜力 1能源在企业生产中的使用过程。 2企业能源使用与产品生产系统的逻辑模型。 3企业能源系统分析数学模型的建立。 4企业节能潜力的系统仿真与分析 (三)应用系统评价方法选择节能措施项目或节能成果 系统用能 系统的用能通常能量利用主要通过三个环节来实现，这就是能量的转换与传递、能量的使用以及可利用的余热
32、回收使用。即由能源转换设备(如锅炉等)、传递设备(如蒸汽管道)和用能设备(如加热器等)以及回收余热、余压等的换热器、膨胀机等组成用能的基本系统。 系统用能的主要特点是： (1)整体性。 (2)综合性。 (3)最优性。,以热力学第一定律为基础的热平衡法有以下不足之处： (1)热平衡只能反映系统的外部损失(如排烟损失、散热损失)，但不能揭示能量转换和利用过程的内部损失(即不可逆过程的损失)。 (2)它不适用于不同品位能源同时存在的综合利用系统。 采取节能措施的时候，必须考虑经济的合理性 其目的有两个：预期的节能经济效益与相应的初始投资比例是否合理？比如开展节能工作的初期，一般要求在二年内回收其投资
33、额，随着节能工作的深入，节能技术难度的提高，投资回收年限可适当延长。在采取节能措旋时，要进行多方案的技术经济比较，在满足同样的丁艺要求下，应选择经济上最合理的方案。 大系统的能级分析法(略) 大系统的能级分析是杨东华提出的能级分析的基本内容。他认为分析只是解决了如何评价分析系统的热力学完善性问题。而由系统、能源、用户和环境组成的大系统的用能合理性问题，只有能级分析才能解决。 大系统的能级分析要点如下： (1)以设备的供能的能级与用户的能级之间 (能级差)或能级平衡系数 ，作为设备的能量利用的合理性的质量指标 (2)从能级分析的观点看，火无的利用价值 例P99、P100,(3)按照能级分析的统一
34、模型，导出了能级平衡系数 与设备的火用效率 和能效率 三者之间的关系式。P100(4)用能的合理性要取 能级（或能级平衡系数 ）与 大用效率两个准则一起进行评价，而不能将两个准则分离开来进行评价。 孤立系统的能级分析法 孤立系统的能级分析法是学者钱立伦等于1983年提出来的。此后，学者刘桂玉又与钱立伦一起进一步完善了这种方法，后文中简称为钱刘能级分析法，其要点如下： 1以孤立系统为对象，按照同一数量的能量计算能级。 2能级平衡方程 平衡方程包括四项能源所拥有的有效能,标出其能级及数量即：设备入口端的能级、设备输向用户的能级、外部火用损引起的能级损失和内部火用损失引起的能级损失。四项构成火用平衡
35、方程。 3能级平衡系数 与设备火用效率的关系 能级分析法给出了设备入口与用户之间的能级差和设备的内部及外部能级损失之间的关系，并能定量地判别两种能级损失对能级差的影响大小，所得结论与火用分析是完全一致的。 能级分析的若干问题 1关于能级分析的对象及范围 只取能级为1的电能、机械能(包括压力能、动能、位能、机械功等)以及能级接近于1的燃料能作为分析项的能量系统，能级分析与火用分析无所区别。这句话的意思是：电能、机械能(包括压力能、动能、位能、机械功等)以及能级接近于1的燃料能(化学能)是同一级(最高级的,也广义地包括温度无限高的热能)。从这一级开始,在能源使用过程能级不断下降,能源的质(势)也随
36、之下降,直到变为火无排到环境中。,2对于热系统(包括供热、换热、用热系统)可以用过程能级分析法。P102 例温差传热的火用损失：TACBDT0 1 2 30 S1 S2 S3 S图 温差传热的火用损失图中高温流体AB把热量(面积A-B-1-S1-S2-A)传递级冷流体CD使之成为低温流体,吸收的热量 (面积C-D-1-S1-S3-C)两面积相同,但所拥有的火用就不相等。 面积A-B-1-S1-S2-A所拥有的火用为A-B-1-2-A，而 面积C-D-1-S1-S3-C 所拥有的火用为C-D-1-2-3-C，两者之差值为面积2-S2-S3-3-2；这部分就是温差传热的火用损失。温度差及压力差体现
37、了能级的高低。,中央空调系统节电技术 空调系统运行现状 一） 空调设备:设备选型没有充分考虑空调系统的负荷特点和设备性能。 （二） 空调水系统:冷冻水和冷却水系统大多是定流量，设计水流量按最大冷负荷和5的供回水温差确定。 （三）空调风系统:设计时未充分考虑空调系统的节能运行，新风系统按最小新风量设计，新风接入口面积、新风管道尺寸及风机容量偏小。 （四）空调系统运行管理。 空调系统耗能的特点 空调系统耗能量的主要影响因素。空调系统耗能量增加的因素有室外气象参数（包括气温和太阳辐射强度），室内设计标准，围护结构特性，室内人、设备、照明等热、湿负荷以及新回风比等。以及系统风机、水泵的耗电直接受所输送
38、空气量、水量的大小和风系、水系统的阻力损失的影响。而风、水系统的流量和阻力又受系统型式、温差、流速和设备效率等的影响。空调系统耗能的主要特点。 1空调系统所需能源品位低，且用能有季节性 2系统同时存在需要冷(热、湿)量和放出冷(热、湿)量的过程 3设计和运行方案的不合理会给系统带来多种无效能耗,空调系统的能源有效利用 空调系统耗能特点之一是系统同时存在需冷(热、湿)和排冷(热、湿)的处理过程。同时可以使用能级低的热源(吸收式制冷和热泵)。 从有效利用能源的角度来考虑，应当将建筑物内(包括空调系统中)需排掉的余热(湿)移向需要热(湿)的地方去，即热能回收。 用于空调排风能量回收的换热器主要有:(
39、一)板式换热器 （二）转轮式全热交换器(三)热管换热器P108、P109 (四)热泵热回收系统 1空气空气热泵。 2水水热泵。 3双管束冷凝器的离心式热泵热。P111。 空调系统必需能耗的节能潜力 (一)改善建筑物围护结构的保温性能(二)合理降低室内温、湿度标准 (三)控制和正确利用室外新风量 (四)减少输送系统的能耗 （五）冷却塔节能 （六）空调系统中减少和杜绝无效能耗的节能措施,陶瓷生产节能技术 陶瓷窑炉能耗现状及节能技术 我国陶瓷工业产量在世界上遥遥领先，但总体上存在能耗高、综合利用率低、生产效率低等问题。陶瓷工业的可持续发展正面临自然生态环境的严峻考验，能源短缺又给陶瓷行业的发展提出了
40、越来越高的要求。“十一五”时期，国家会大力调整产业结构、企业结构，全面实施重点节能工程，以实现工业领域节能1 亿t标准煤的目标。陶瓷企业是高能耗、高污染的企业，具有很大的节能潜力。因此，“十一五”节能专项规划将对我国陶瓷行业产生深远的影响，节能减排是陶瓷生产的大势所趋，也是陶瓷工业可持续发展的重要条件。 窑炉技术革新围绕着以下几个关键性问题：窑炉结构的优化；烧成技术的创新；合理选用烧嘴；余热回收利用；大范围采用自动控制技术；研究开发更先进的保温材料和涂层技术。 陶瓷窑炉节能技术 (一)优化窑炉结构 (二)先进的烧成技术 1)采用低温快烧技术。 2)采用一次烧成技术。,(三)合理选用喷嘴 由于高
41、温火焰流因浮力而上升，形成窑内温度上高下低，使热电偶检测到的温度偏高，故造成热电偶仪表显示温度与窑内制品实际温度发生很大的偏差。合理选用喷嘴可使窑内温度场均匀一致。 (四) 余热回收利用 现有余热利用方式主要有以下几种：在换热器中用烟气余热加热助燃空气和煤气；设置预热段或辊道干燥窑，用烟气余热干燥湿坯；设置余热锅炉，用烟气余热生产蒸汽；加热空气作为烘干坯件的热源；利用烟气余热发电和供暖等。 (五)计算机自动监控技术 (六)计算机模拟技术 (七)选用高效的保温材料和涂层技术 (八)选择低成本燃料 (九)采用新的燃烧方式P122 陶瓷生产工艺过程的节能技术措施 一 .陶瓷原料制备过程中的节能措施P
42、123(球磨工艺) 二 陶瓷制品成形与干燥过程中的节能措施P124(喷雾干燥塔) 三 陶瓷制品烧成过程中的节能措施(辊道窑、隧道窑) 1采用低温快烧技术 2采用一次烧成技术,3墙地砖的升级换代产品超薄砖 4 窑型向辊道化发展(例:潮州市兴业陶瓷公司生产日用瓷器,把隧道窑改为辊道窑) 5 采用高效、轻质保温耐火材料及新型涂料 6 改善窑体结构(大型化和加长辊道窑) 7 采用自动控制技术 8 窑车、窑具材料轻型化 9 采用清洁气体、液体燃料(建造煤气炉) 10 采用高速烧嘴 11利用微波辅助烧结技术 辊道窑、干燥窑、喷雾干燥塔综合回收余热实例 辊道窑烧成工艺热平衡计算(节能技改前) 一,检测数据和
43、生产运行记录数据 1,运行记录水煤气耗mn Nm3/kg(瓷砖)。 2,烧结温度1270。,3,排烟温度 300-280。 4,热风温度(急冷段)550,平均热风温度 280。 5,干坯体含水率 6.8%。干燥后含水率0.5%。 6,原配料氧化铝含率 18%。 7,成品出窑平均温度200。 8,灼损率 4.5-5%。 9,窑体外表面积 1980 m2 10, 水煤气低热值6138.09 KJ/ Nm3 11, 单窑产量 8000 m2/天。折 4.34t/h。 12, 窑体外表面平均温度 90,二,物料平衡计算(略)三,热平衡 6,排烟带出热Q67,热风带出热Q78,炉体散热Q81,物料及空气
44、带入热Q1 4, 瓷砖烧结热Q4 5,水分蒸发及去结晶水耗热Q53,灼损量热反应供热Q3 2， 水煤气燃烧供给热Q2四,热平衡计算(计算基准1kg瓷砖) 1,物料及空气带入热Q1 Q1=02, 水煤气燃烧供热Q2 。设1kg瓷砖烧成品需要mn Nm3水煤气。 Q2=6138.09mn=6138.09mn KJ,3,灼损量热反应供热Q3 Q3=10.04517200=774 KJ 合计供入热 Q供= Q1+ Q2+ Q3=0+6138.09mn +774=6138.09mn +774 KJ 4,瓷砖烧结热Q4 Q4=0.182100=378 KJ 5,水分蒸发及去结晶水耗热Q5 Q5=(1.2%
45、+0.5%)2600=44.2 KJ 6,排烟带出热Q6 Q6= mn2.639251.45(350-25)=1243.75 mn KJ 7,热风带出热Q7 (视产品物理热全部由热风带出) Q7=11.163(1280-25)=1459.57 KJ 8,炉体散热Q8 (按实际散热面积计算) Q8=198012(90-25)3600/(4.341000000)=1281.07 KJ 9,出窑产品带出热Q9 (缓冷风带出热) Q9=11.163(200-25)=203.53 KJ 合计支出热Q出 Q出= Q4+Q5+ Q6+ Q7+ Q8+ Q9 即有： 6138.09mn+774 KJ=378+
46、44.2+1243.75 mn+1459.57 +1281.07+203.53 简化 4894.34 mn=2592.37得 mn=0.529667 Nm3/kg瓷品。 计算各项热量得:,Q1=0 Q2 =6138.09mn=6138.090.529667=3251.144 KJ Q3=774 KJ Q4=378 KJ Q5=44.2 KJ Q6= 1243.75 mn =1243.750.529667=658.773 KJ Q7=1459.57 KJ Q8=1281.07 KJ Q9=203.53 KJ 合计支出热Q出 Q出= Q4+Q5+ Q6+ Q7+ Q8+ Q9 =378+44.2+
47、658.773+1459.57+1281.07+203.53=4025.143 KJ 合计供入热 Q供= Q1+ Q2+ Q3=0+6138.09mn +774=6138.090.529667 +774 KJ=4025.1437 热平衡误差核算=|(4025.143-4025.1437)/ 4025.1437|=0.000000177=0.0000177%5% 五,有效热及有效热利用率e 1,有效热Qe Qe= Q4+Q5=378+44.2=422.2 KJ 2, 有效热利用率e e=Qe/ Q供=422.2/3251.144=0.129862=12.99%。,六,热风助燃的回收热计算 (一)
48、,设计运行参数 1,助燃热风温度 400 2, 助燃热风流量 2.305 Nm3 3,热风比热 1.61 KJ/ Nm3。 (二),节能量计算 1,计算基准 1kg干粉料。 2, 助燃热风从25升到400所需的热量Q: Q=2.3051.61(400-25)=1391.644 KJ/kg陶瓷成品 3,折算成水煤气: 1391.644/6138.09=0.22672 Nm3/kg陶瓷成品 喷雾干燥塔的能耗监测计算 喷雾干燥塔是主要的耗用燃料的设备之一。燃料与空气混合燃烧,产生高温热气,热气与喷出的粉浆料接触,粉浆料被加热,水分蒸发,形成球型的小颗粒,自由地飘落到塔底,然后出塔。球状颗粒粉料便于在挤压成坯体时流动成砖型。下面是喷雾干燥工艺过程的热平衡计算及其结果。 有效热和有效热利用率的计算(略去过程计算) 1、有效热Qe Qe= Q4+ Q5=1259.66+70.3=1329.96 KJ 2、有效热利用率e e=Qe/ Q3=1329.96 /1561.3|=0.85183 =85.18 %,
