化工節(jié)能減排技術(shù)

1、1單元一 認(rèn)識化工節(jié)能減排單元二 化工節(jié)能基礎(chǔ)單元三 化工單元節(jié)能減排單元四 化工企業(yè)節(jié)能減排課程內(nèi)容2單元一 認(rèn)識化工節(jié)能減排 知識目標(biāo)：了解能源的基本概念和能源的分類；掌握節(jié)能減排的相關(guān)概念；了解節(jié)能減排的內(nèi)容；了解石油化工行業(yè)的節(jié)能減排工作；了解節(jié)能的途徑和節(jié)能減排的主要目標(biāo)；掌握二氧化碳排放量的計算；了解節(jié)能減排的意義。 能力目標(biāo)：能進(jìn)行能源的相關(guān)計算；能進(jìn)行節(jié)能途徑的分析；能掌握二氧化碳排放量的計算。 素質(zhì)目標(biāo)：良好的道德品質(zhì)、職業(yè)素養(yǎng)、敬業(yè)和創(chuàng)新精神；具備較強的節(jié)能減排意識，增強化工節(jié)能減排的社會責(zé)任感和歷史使命感。3任務(wù)一 認(rèn)識能源 知識目標(biāo)：了解能源的定義；了解能源的分類；掌握

2、能源的計量及換算關(guān)系、低位熱值與高位熱值的關(guān)系、當(dāng)量熱值與等價熱值的計算、標(biāo)準(zhǔn)煤與標(biāo)準(zhǔn)油的綜合換算指標(biāo)及折算方法；了解能源利用率的計算；了解單位GDP能耗、能源效率標(biāo)識、節(jié)能認(rèn)證、溫室效應(yīng)及溫室氣體、低碳生活、PM2.5、空氣污染指數(shù)及分級標(biāo)準(zhǔn)的含義。 技能目標(biāo)：能進(jìn)行能源量值的換算；能進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)煤的折算和能源利用率的計算。4任務(wù)一 認(rèn)識能源 一、能源的定義 能源（energy sources）意為能量的源泉，它是產(chǎn)生各種能量的自然資源，它是人類賴以生存、社會得以發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。中華人民共和國節(jié)能能源法中定義的能源是指煤炭、原油、天然氣、電力、焦炭、煤氣、熱力、成品油、液化石油氣、生物質(zhì)能和其他

3、直接或者通過加工、轉(zhuǎn)換而取得有用能的各種資源。能量就是做功的本領(lǐng)。 能源是自然界中能夠直接或通過轉(zhuǎn)換提供某種形式能量的物質(zhì)資源，它包含在一定條件下能夠提供某種形式的能的物質(zhì)或物質(zhì)的運動，也指可以從其獲得熱、光或動力等形式的能的資源，如燃料、流水、陽光和風(fēng)等。5任務(wù)一 認(rèn)識能源 二、能源的分類 由于能源形式多樣，人們通常按其來源、形態(tài)、轉(zhuǎn)換、應(yīng)用等進(jìn)行分類，不同的分類方法從不同的側(cè)重面反映了各種能源的特征。世界能源委員會推薦的能源類型分為：固體燃料、液體燃料、氣體燃料、水能、電能、太陽能、生物質(zhì)能、風(fēng)能、核能、海洋能和地?zé)崮堋Ｆ渲星叭齻€類型統(tǒng)稱為化石燃料或化石能源。6任務(wù)一 認(rèn)識能源 1、按獲得

4、的方法分類 （1）一次能源 指從自然界取得的未經(jīng)任何改變或轉(zhuǎn)換的能源，如原煤、原油、天然氣、生物質(zhì)能、水能、核燃料，以及太陽能、地?zé)崮?、潮汐能等?（2）二次能源 也稱“次級能源”或“人工能源”，是由一次能源經(jīng)過加工或轉(zhuǎn)換得到的其他種類和形式的能源，包括煤氣、焦炭、汽油、煤油、柴油、重油、電力、蒸汽、熱力、氫能等。一次能源無論經(jīng)過幾次轉(zhuǎn)換所得到的另一種能源，都被稱作二次能源。7任務(wù)一 認(rèn)識能源2、按被利用的程度分類（1）常規(guī)能源 又稱傳統(tǒng)能源，是指在現(xiàn)有經(jīng)濟和技術(shù)條件下，已經(jīng)大規(guī)模生產(chǎn)和廣泛使用的能源，如煤炭、石油、天然氣、水能和核裂變能。（2）新能源 指在新技術(shù)基礎(chǔ)上系統(tǒng)地開發(fā)利用的能源，是

5、正在開發(fā)利用但尚未普遍使用的能源?，F(xiàn)在世界上重點開發(fā)的新能源有：太陽能、風(fēng)能、海洋能、地?zé)崮堋淠艿?。新能源大多是天然的和可再生的，是未來世界持久能源系統(tǒng)的基礎(chǔ)。8任務(wù)一 認(rèn)識能源3、按能否再生分類 （1）可再生能源 指在自然界中可以不斷再生并有規(guī)律地得到補充的能源。如水能、太陽能、風(fēng)能、潮汐能等，它們都可以循環(huán)再生，不會因長期使用而減少。 （2）不可再生能源 指那些不能循環(huán)再生的能源。如煤炭、石油、天然氣等化石能源，它們隨人類的利用而日益減少，而無法再生的。9任務(wù)一 認(rèn)識能源 4、按能否作為燃料分類 （1）燃料能源 燃料是指燃燒時能產(chǎn)生熱能和光能的物質(zhì)。作為燃燒使用，并主要以熱能形式提供能量

6、的能源即為燃料能源。燃料能源可按來源分為礦物燃料、生物燃料以及核燃料，也可按形態(tài)分為固體燃料、液體燃料，以及氣體燃料。 （2）非燃燒能源 不作為燃料使用，直接產(chǎn)生能量提供人類使用的能源，如水能、風(fēng)能、潮汐能、海洋能、激光能等。10任務(wù)一 認(rèn)識能源 5、按對環(huán)境的污染情況分類 （1）清潔能源 指使用能源時對環(huán)境無污染或污染小的能源。如太陽能、水能、海洋能、氫能等。用太陽能直接分解水制氫和核聚變能利用的研究如果成功，則太陽的能量和地球上的水都可成為人類取之不盡、用之不竭的清潔能源。 （2）非清潔能源 指在開發(fā)使用過程中，對環(huán)境污染程度較大的能源。如煤、石油等。11任務(wù)一 認(rèn)識能源 三、節(jié)能減排的有

7、關(guān)概念 1、能源的量值 能源的計量單位有許多種，具有確切定義的單位主要有3種，它們之間可以相互換算。 （1）焦耳（J） 焦耳是能量的國際單位制導(dǎo)出單位，也是中華人民共和國法定計量單位規(guī)定的表示能、功和熱量的基本單位，其符號用J表示。定義為：1牛頓（N）的力作用于質(zhì)點，使它沿力的方向移動1米（m）距離所做的功；或者用1安培（A）電流通過1歐姆（）電阻1秒鐘（s）所消耗的電能。用國際單位制單位表示的關(guān)系式為Nm；用國際單位制基本單位表示的關(guān)系式為1kgm2/s2。由于焦耳的數(shù)值很小，通常采用焦耳的倍數(shù)來表示，如千焦耳（kJ，103J）、兆焦耳（MJ，106J）、吉焦耳（GJ，109J）或太焦耳（T

8、J，1012J）。12任務(wù)一 認(rèn)識能源 （2）千瓦小時（kWh） 這是電量的計量單位。1kWh=3.6106J。用國際單位制基本單位表示的關(guān)系式為kgm2/s2。由于千瓦時單位較小，通常采用千千瓦時（103kWh）、兆千瓦時（106kWh）等。 （3）卡（cal） 卡是熱量單位，定義為1克（g）純水在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，溫度升高1攝氏度（）所需的熱量。1cal=4.1868J?？ú粚儆诜ǘㄓ嬃繂挝唬谖覈F(xiàn)行熱量單位中還存在卡（cal）。 按照中華人民共和國法定計量單位的規(guī)定，焦耳（J）和千瓦時（kWh）是法定計量單位，是允許使用的單位；卡（cal）是不允許使用的計量單位。13任務(wù)一 認(rèn)識能源 2

9、、低位熱值與高位熱值 單位質(zhì)量(指固體或液體)或單位體積(指氣體)的燃料完全燃燒，燃燒產(chǎn)物冷卻到燃燒前溫度（一般為環(huán)境溫度）時所釋放出來的熱量，就是燃燒熱值，也叫燃燒發(fā)熱量。 燃燒熱值有高位熱值和低位熱值兩種，也相應(yīng)稱為高位發(fā)熱量和低位發(fā)熱量。 高位熱值是指燃料完全燃燒，并當(dāng)燃燒產(chǎn)物中的水蒸氣凝結(jié)成液態(tài)水時的反應(yīng)熱；其數(shù)據(jù)由測量獲得，要求與反應(yīng)前后溫度相同。 低位熱值是指燃料完全燃燒，燃燒產(chǎn)物中的水仍以氣態(tài)（即水蒸氣）存在時的反應(yīng)熱；它等于從高位熱值中扣除水蒸氣凝結(jié)熱后的熱量。燃料高位熱值和低位熱值的關(guān)系可由下式表述：式中 Qdw，Qgw燃料的低位熱值與高位熱值，kJ/kg； r水蒸氣凝結(jié)熱，

10、kJ/kg； 燃料燃燒產(chǎn)物中的水蒸氣含量，kg/kg。（1-1）14任務(wù)一 認(rèn)識能源 由于燃料大都用于燃燒，各種爐窯的排煙溫度均超過水蒸氣的凝結(jié)溫度，不可能使水蒸氣的凝結(jié)熱釋放出來，所以在能源利用中一般都以燃料的應(yīng)用基低位熱值作為計算依據(jù)。 燃料的應(yīng)用基是指以使用狀態(tài)的燃料為基準(zhǔn)的表示方法。如煤的應(yīng)用基低熱位值就是從處于使用狀態(tài)的煤中取出具有代表性的煤樣作為應(yīng)用煤樣，用一定量的這種煤樣做低位熱值的測定，所得之值就是該煤樣以應(yīng)用基表示的低位熱值。15任務(wù)一 認(rèn)識能源 3、當(dāng)量熱值與等價熱值 當(dāng)量熱值是指某種能源本身所含的熱量。具有一定品位的某種能源，其當(dāng)量熱值是固定不變的，如汽油的當(dāng)量熱值是42

11、054kJ/kg，電的當(dāng)量熱值即是電本身的熱功當(dāng)量為3600kJ/(kWh)，即860kcal/(kWh)。 等價熱值是指為了獲得某一個計量單位的某種二次能源（如汽油、焦炭、煤氣、電力、蒸汽等）或耗能工質(zhì)（如壓縮空氣、水等）所消耗的，以熱值表示的一次能源量。耗能工質(zhì)是指生產(chǎn)過程中多消耗的，不作為原料使用，也不進(jìn)入產(chǎn)品，制取時又需要消耗能源的工作物質(zhì)。只有作為能量形式使用的耗能工質(zhì)才具有等價熱值和當(dāng)量熱值。 由于等價熱值實質(zhì)上是當(dāng)量熱值與能源轉(zhuǎn)換過程中能量損失之和，因此等價熱值是一個變量，它與能源加工轉(zhuǎn)換技術(shù)有關(guān)。隨著技術(shù)水平的提高，等價熱值會不斷降低，而趨向于二次能源所具有的能量。嚴(yán)格的說，等

12、價熱值應(yīng)按實測數(shù)據(jù)計算。在無實測數(shù)據(jù)時，可選取參考數(shù)據(jù)。16任務(wù)一 認(rèn)識能源 目前我國規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)煤的等價熱值為29308kJ/kg標(biāo)煤（7000kcal/kg標(biāo)煤），電的等價熱值就為11840kJ/(kWh)，即2828kcal/(kWh)。 等價熱值可由下面的計算公式求得： 等價熱值=當(dāng)量熱值轉(zhuǎn)化效率 （1-2）例1 如果焦炭的低位發(fā)熱量為29308kJ/kg，煉焦?fàn)t效率為0.85，則1kg焦炭的等價熱值=293080.85=34480（kJ/kg）例2 如果低壓飽和蒸汽所具有的能量為2750kJ/kg，實測鍋爐效率為0.69，則1kg低壓飽和蒸汽的等價熱值=27500.69=3986（kJ

13、/kg）嚴(yán)格的說，等價熱值應(yīng)按實測數(shù)據(jù)計算。在無實測數(shù)據(jù)時，可選取參考數(shù)據(jù)。17任務(wù)一 認(rèn)識能源 4、標(biāo)準(zhǔn)煤與標(biāo)準(zhǔn)油 標(biāo)準(zhǔn)煤（又稱煤當(dāng)量）是指按照標(biāo)準(zhǔn)煤的熱當(dāng)量值計算各種能源量時所用的綜合換算指標(biāo)。標(biāo)準(zhǔn)煤迄今尚無國際公認(rèn)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)煤的熱當(dāng)量值，聯(lián)合國、中國、日本、西歐和獨聯(lián)體諸國等按29.3MJ/kg（7000kcal/kg）計算，而英國則是根據(jù)用作能源的煤的加權(quán)平均熱值確定的，一般按25.5MJ/kg（6100kcal/kg）計算，所以同樣是標(biāo)準(zhǔn)煤，由于熱當(dāng)量值的計算方法不同，差別也很大。國家標(biāo)準(zhǔn)GB2589-1990綜合能耗計算通則規(guī)定，應(yīng)用基低位發(fā)熱量等于29.308MJ的燃料，稱

14、為lkg標(biāo)準(zhǔn)煤（符號表示為kgce）。在統(tǒng)計計算中可采用t（噸）（標(biāo)準(zhǔn)煤）做單位，其符號表示為tce。 標(biāo)準(zhǔn)油（又稱油當(dāng)量）是指按照標(biāo)準(zhǔn)油的熱當(dāng)量值計算各種能源量時所用的綜合換算指標(biāo)。與標(biāo)準(zhǔn)煤相類似，到目前為止，國際上還沒有公認(rèn)的油當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)。中國采用的油當(dāng)量（標(biāo)準(zhǔn)油）熱值為41.87MJ/kg（10000kcal/kg）。 國際上石油容積常用桶來衡量，1桶石油=159L。1桶石油的發(fā)熱量相當(dāng)于6.2109J。常用單位有噸油當(dāng)量（toe）和桶油當(dāng)量（boe）。18任務(wù)一 認(rèn)識能源 5、標(biāo)準(zhǔn)煤折算方法 要計算某種能源折算成標(biāo)準(zhǔn)煤或標(biāo)準(zhǔn)油的數(shù)量，首先要計算這種能源的折算系數(shù)，能源折算系數(shù)可由下式求得

15、： 能源折算系數(shù)=能源實際含熱量標(biāo)準(zhǔn)煤熱值 （1-3） 然后再根據(jù)該折算系數(shù)，計算出具有一定實物量的該種能源折算成標(biāo)準(zhǔn)煤或標(biāo)準(zhǔn)油的數(shù)量。其計算公式如下： 能源標(biāo)準(zhǔn)燃燒數(shù)量=能源實物量能源折算系數(shù) （1-4） 由于各種能源的實物量折算成標(biāo)準(zhǔn)煤或標(biāo)準(zhǔn)油數(shù)量的方法相同，下面以標(biāo)準(zhǔn)煤折算方法為例加以說明。 （1）燃料能源的當(dāng)量計算方法，即以燃料能源的應(yīng)用基低位發(fā)熱量為計算依據(jù)。 例如，我國某地產(chǎn)原煤1kg的平均低位發(fā)熱量為20934kJ（5000kcal），則原煤的折標(biāo)煤系數(shù)=2093429307.6=0.7143或者50007000=0.7143 如果某企業(yè)消耗了1000t原煤，折合為標(biāo)準(zhǔn)煤即為：

16、10000.7143=714.3（tce） 19任務(wù)一 認(rèn)識能源 （2）二次能源及耗能工質(zhì)的等價計算方法，即以等價熱值為計算依據(jù)。 例如，目前我國電的等價熱值為11840kJ/(kWh)或2828kcal/(kWh)，則電的折標(biāo)煤系數(shù)=1184029308=0.404kgce/(kWh) 如果某單位消耗了1000kWh電量，折算成標(biāo)準(zhǔn)煤即為： 10000.404=404（kgce） 又如某廠以壓縮空氣作為耗能工質(zhì)，假設(shè)1m3壓縮空氣的等價熱值為1400kJ，則：該壓縮空氣的折標(biāo)煤系數(shù)=140029308=0.0478 如果該廠消耗了1000m3壓縮空氣，折算成標(biāo)準(zhǔn)煤即為： 10000.0478

17、=47.8（kgce） 需要注意的是，二次能源及耗能工質(zhì)的等價計算方法主要應(yīng)用于計算能源消耗量，在考察能量轉(zhuǎn)換效率和編制能量平衡表時，所有能源折算為標(biāo)準(zhǔn)煤時都應(yīng)以當(dāng)量熱值為計算依據(jù)。 應(yīng)當(dāng)說明的是：在進(jìn)行企業(yè)節(jié)能減排時一般應(yīng)以實測單位質(zhì)量或單位體積的發(fā)熱值為準(zhǔn)。電折標(biāo)煤系數(shù)一般采用0.404kgce/(kWh)；在對原煤缺乏相關(guān)實測數(shù)據(jù)時，原煤的折標(biāo)煤系數(shù)可以采用0.7143。20任務(wù)一 認(rèn)識能源 6、能源利用率 能源利用率是指有效利用的能源量與實際消耗的能源量的比值。 企業(yè)總有效能源利用量，一般指企業(yè)各產(chǎn)品有效利用能源量之和，也可以是企業(yè)所擁有的各種設(shè)備有效能量（折算為能源）之總和。21任務(wù)

18、一 認(rèn)識能源 7、單位GDP能耗 單位國內(nèi)（地區(qū)）生產(chǎn)總值能耗（Energy Consumption per Unit of GDP），簡稱單位GDP能耗，是指一定時期內(nèi)一個國家（地區(qū)）每生產(chǎn)一個單位的國內(nèi)（地區(qū)）生產(chǎn)總值所消耗的能源。單位GDP能耗就是每單位GDP所消耗的能量，一般用“產(chǎn)值”作單位（tce/萬元）。 單位GDP能耗由能源消費總量和國內(nèi)（地區(qū)）生產(chǎn)總值這兩個指標(biāo)計算而得。國內(nèi)（地區(qū)）生產(chǎn)總值，即GDP，是指一個國家（地區(qū)）所有常住單位在一定時期內(nèi)生產(chǎn)活動的最終成果。 其計算公式為：單位GDP能耗（噸標(biāo)準(zhǔn)煤/萬元）=能源消費總量（噸標(biāo)準(zhǔn)煤）/國內(nèi)（地區(qū)）生產(chǎn)總值（萬元）。 （1）

19、單位GDP能耗影響因素： 能源消費構(gòu)成；經(jīng)濟增長方式；由自然條件、地域產(chǎn)業(yè)分工等原因形成的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)或行業(yè)結(jié)構(gòu)；設(shè)備技術(shù)裝備水平、能源利用的技術(shù)水平和能源生產(chǎn)、消費的管理水平；自然條件。 22任務(wù)一 認(rèn)識能源 （2）單位GDP能耗的作用： 直接反映經(jīng)濟發(fā)展對能源的依賴程度。 間接反映產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)狀況、設(shè)備技術(shù)裝備水平、能源消費構(gòu)成和利用效率等多方面內(nèi)容。 間接計算出社會節(jié)能量或能源超耗量。 間接反映各項節(jié)能政策措施所取得的效果，起到檢驗節(jié)能降耗成效的作用。 石油和化學(xué)工業(yè)“十三五”發(fā)展目標(biāo)，到2020年，萬元增加值能源消耗、CO2排放量和用水量均比“十二五”末降低10%，重點產(chǎn)品單位綜合能耗顯著下降

20、?；瘜W(xué)需氧量（COD）、氨氮、二氧化硫、氮氧化物等主要污染物排放總量分別減少6%、6%、8%、8%，重點行業(yè)排污強度下降30%以上，重點行業(yè)揮發(fā)性有機物排放量削減30%以上，重大安全生產(chǎn)事故得到有效遏制。23任務(wù)一 認(rèn)識能源 8、能源效率標(biāo)識 能源效率標(biāo)識是指表示用能產(chǎn)品能源效率等級等性能指標(biāo)的一種信息標(biāo)識，屬于產(chǎn)品符合性標(biāo)志的范疇。 “中國能效標(biāo)識”（CHINA ENERGY LABEL）字樣的藍(lán)白背景的彩色標(biāo)簽，一般粘貼在產(chǎn)品的正面面板上。能效標(biāo)識直觀地明示了用能產(chǎn)品的能效、能耗以及其它較重要的性能指標(biāo)，而能源效率等級是判斷家電產(chǎn)品是否節(jié)能的最重要指標(biāo)，產(chǎn)品的能效等級越低，表示能源效率越高

21、，節(jié)能效果越好，越省電。目前我國的能效標(biāo)識按產(chǎn)品耗能的程度分為1、2、3、4、5共五個等級：等級1表示產(chǎn)品達(dá)到國際先進(jìn)水平，最節(jié)電，耗能最低；等級2表示比較節(jié)電；等級3表示產(chǎn)品能源效率為我國市場的平均水平；等級4表示產(chǎn)品能源效率低于我國市場平均水平；等級5是市場準(zhǔn)入指標(biāo)；低于5級的產(chǎn)品不允許生產(chǎn)和銷售。能效等級展示欄有3種表現(xiàn)形式來表達(dá)能源效率等級信息：一是文字部分“耗能低、中等、耗能高”；二是數(shù)字部分“1、2、3、4、5”；三是根據(jù)色彩所代表的情感安排的等級指示色標(biāo)，其中紅色代表禁止，橙色、黃色代表警告，綠色代表環(huán)保與節(jié)能。24任務(wù)一 認(rèn)識能源 9、節(jié)能認(rèn)證 節(jié)能產(chǎn)品認(rèn)證是指依據(jù)國家相關(guān)的節(jié)

22、能產(chǎn)品認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求，按照國際上通行的產(chǎn)品質(zhì)量認(rèn)證規(guī)定與程序，經(jīng)中國節(jié)能產(chǎn)品認(rèn)證機構(gòu)確認(rèn)并通過頒布認(rèn)證證書和節(jié)能標(biāo)志（見圖1-2所示），證明某一產(chǎn)品符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)和節(jié)能要求的活動。我國節(jié)能產(chǎn)品認(rèn)證遵照為自愿認(rèn)證原則，其節(jié)能產(chǎn)品認(rèn)證工作接受國家質(zhì)檢總局的監(jiān)督和指導(dǎo)，認(rèn)證的具體工作由通過國家認(rèn)證監(jiān)督管理委員會認(rèn)可的獨立機構(gòu)，依據(jù)有關(guān)規(guī)章的要求組織實施。25任務(wù)一 認(rèn)識能源 10、溫室效應(yīng)及溫室氣體 溫室效應(yīng)原是指在密閉的溫室中，玻璃、塑料薄膜等可使太陽輻射進(jìn)入溫室，而阻止溫室內(nèi)部的輻射熱量散失到室外去，從而使室內(nèi)溫度升高，產(chǎn)生溫室效應(yīng)。目前一般是指地球大氣的溫室效應(yīng)。由于包圍地球的大氣中，含有C

23、O2、CCl2F2、CH4、O3、N2O等微量溫室氣體，它們可以讓大部分太陽輻射到達(dá)地面，而強烈吸收地面放出的紅外輻射，只有很少一部分熱輻射散失到宇宙空間中去，從而形成大氣的溫室效應(yīng)。溫室效應(yīng)可能導(dǎo)致全球變暖，從而引發(fā)環(huán)境問題。 在各種溫室氣體中，CO2對溫室效應(yīng)的影響約占50%，而大氣中的CO2有70%是燃燒化石燃料和生物質(zhì)燃料排放的。溫室氣體共有30余種，京都議定書中規(guī)定的六種溫室氣體是：二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、一氧化二氮（N2O）、氫氟碳化物（HFCs）、全氟化碳（PFCs）、六氟化硫（SF6）。26任務(wù)一 認(rèn)識能源 11、低碳生活 低碳生活(low carbon livin

24、g)，就是指生活作息時要盡力減少所消耗的能量，特別是二氧化碳的排放量，從而低碳，減少對大氣的污染，減緩生態(tài)惡化。 低碳生活代表著更健康、更自然、更安全，返璞歸真地去進(jìn)行人與自然的活動。 “節(jié)能減排”，不僅是當(dāng)今社會的流行語，更是關(guān)系到人類未來的戰(zhàn)略選擇。提高“節(jié)能減排”意識，對自己的生活方式或消費習(xí)慣進(jìn)行簡單易行的改變，一起減少全球溫室氣體（主要減少二氧化碳）排放，意義十分重大?！暗吞忌睢惫?jié)能環(huán)保，有利于減緩全球氣候變暖和環(huán)境惡化的速度。減少二氧化碳排放，選擇“低碳生活”，是每位公民應(yīng)盡的責(zé)任，也是每位公民應(yīng)盡的義務(wù)。低碳是提倡借助低能量、低消耗、低開支的生活方式，把消耗的能量降到最低，從而

25、減少二氧化碳的排放，保護地球環(huán)境，保證人類在地球上長期舒適安逸地生活和發(fā)展。27任務(wù)一 認(rèn)識能源 12、PM2.5 PM2.5即細(xì)顆粒物。PM2.5是指大氣中直徑小于或等于2.5m的顆粒物，也稱為可入肺顆粒物。雖然PM2.5只是地球大氣成分中含量很少的組分，但它對空氣質(zhì)量和能見度等有重要的影響。與較粗的大氣顆粒物相比，PM2.5粒徑小，富含大量的有毒、有害物質(zhì)且在大氣中的停留時間長、輸送距離遠(yuǎn)，因而對人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量的影響更大。 細(xì)顆粒物又稱細(xì)粒、細(xì)顆粒、PM2.5。它能較長時間懸浮于空氣中，其在空氣中含量濃度越高，就代表空氣污染越嚴(yán)重。雖然PM2.5只是地球大氣成分中含量很少的組分，但

26、它對空氣質(zhì)量和能見度等有重要的影響。與較粗的大氣顆粒物相比，PM2.5粒徑小，面積大，活性強，易附帶有毒、有害物質(zhì)（例如，重金屬、微生物等），且在大氣中的停留時間長、輸送距離遠(yuǎn)，因而對人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量的影響更大。28任務(wù)一 認(rèn)識能源 13、空氣質(zhì)量指數(shù) 空氣質(zhì)量指數(shù)（Air Quality Index，簡稱AQI）是一種評價大氣環(huán)境質(zhì)量狀況簡單而直觀的指標(biāo)。通過報告每日空氣質(zhì)量的參數(shù)，描述了空氣清潔或者污染的程度，以及對健康的影響。計算空氣質(zhì)量指數(shù)通過主要污染物為細(xì)顆粒物、可吸入顆粒物、二氧化硫、二氧化氮、臭氧、一氧化碳等六項。從一級優(yōu)，二級良，三級輕度污染，四級中度污染，直至五級重度污

27、染，六級嚴(yán)重污染。當(dāng)PM2.5日均值濃度達(dá)到150g/m3時，AQI即達(dá)到200；當(dāng)PM2.5日均濃度達(dá)到250g/m3時，AQI即達(dá)300；PM2.5日均濃度達(dá)到500g/m3時，對應(yīng)的AQI指數(shù)達(dá)到500。指數(shù)越大、級別越高說明污染的情況越嚴(yán)重，對人體的健康危害也就越大。29任務(wù)一 認(rèn)識能源表1-1 空氣質(zhì)量指數(shù)及相關(guān)信息（HJ633-2012）空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）空氣質(zhì)量級別空氣質(zhì)量類別及表示顏色對健康影響建議采取措施050一級優(yōu)綠色空氣質(zhì)量令人滿意，基本無空氣污染各類人群可正?；顒?1100二級良黃色空氣質(zhì)量可接受，但某些污染物可能對極少數(shù)異常敏感人群健康有較弱影響極少數(shù)異常敏感人群

28、應(yīng)減少戶外活動101150三級輕度污染橙色易感人群癥狀有輕度加劇，健康人群出現(xiàn)刺激癥狀兒童、老年人及心臟病、呼吸系統(tǒng)疾病患者應(yīng)減少長時間、高強度的戶外鍛煉151200四級中度污染紅色進(jìn)一步加劇易感人群癥狀，可能對健康人群心臟、呼吸系統(tǒng)有影響兒童、老年人及心臟病、呼吸系統(tǒng)疾病患者避免長時間、高強度的戶外鍛煉，一般人群適量減少戶外運動201300五級重度污染紫色心臟病和肺病患者癥狀顯著加劇，運動耐受力降低，健康人群普遍出現(xiàn)癥狀兒童、老年人和心臟病、肺病患者應(yīng)停留在室內(nèi)，停止戶外運動，一般人群減少戶外運動300六級嚴(yán)重污染褐紅色健康人群運動耐受力降低，有明顯強烈癥狀，提前出現(xiàn)某些疾病兒童、老年人和病

29、人應(yīng)當(dāng)留在室內(nèi)，避免體力消耗，一般人群應(yīng)避免戶外活動30任務(wù)一 認(rèn)識能源 四、提高危險化學(xué)品的本質(zhì)安全 我國石化和化學(xué)工業(yè)主要大宗原料和產(chǎn)品80%以上屬于危險化學(xué)品，安全生產(chǎn)形勢十分嚴(yán)峻。本質(zhì)安全是指在化學(xué)品企業(yè)遇到不可抗力、設(shè)備故障或不安全操作時仍能夠保證不發(fā)生事故或把危害降到最低。 為實現(xiàn)化學(xué)品的本質(zhì)安全，需要從三個方面加強工作力度，一是完善制度建設(shè)，貫徹落實危險化學(xué)品安全管理條例；二是加強企業(yè)安全管理，督促企業(yè)完善安全管理制度；三是加強化學(xué)品流通監(jiān)管，嚴(yán)格控制化學(xué)品違規(guī)流入食品加工環(huán)節(jié)。31任務(wù)二 認(rèn)識化工節(jié)能減排技術(shù) 知識目標(biāo)：了解節(jié)能減排的內(nèi)容；了解石油化工行業(yè)能源消耗、節(jié)能減排的形

30、勢與存在的問題、當(dāng)前節(jié)能減排的工作重點；了解節(jié)能的三個途徑；了解節(jié)能減排的主要目標(biāo)；掌握二氧化碳排放量的計算；了解節(jié)能減排的意義。 技能目標(biāo)：能進(jìn)行節(jié)能途徑的分析；能掌握二氧化碳排放量的計算。32任務(wù)二 認(rèn)識化工節(jié)能減排技術(shù) 一、節(jié)能減排的內(nèi)容 節(jié)能減排的內(nèi)容包括工業(yè)節(jié)能減排、交通節(jié)能減排、建筑節(jié)能減排、農(nóng)業(yè)節(jié)能減排及日常生活節(jié)能減排，而每一個領(lǐng)域又可以細(xì)分為多個領(lǐng)域。廣義節(jié)能減排的角度來看，節(jié)能減排的內(nèi)容幾乎包含任何所有的物質(zhì)，因為幾乎沒有一種物質(zhì)的獲得不需要消耗能量，只要消耗了能量，那么我們節(jié)約這種物質(zhì)，就等于節(jié)能了能量，如節(jié)約用水、節(jié)約糧食、重復(fù)利用資源等，也就減少的排放。 從節(jié)能的方法

31、措施領(lǐng)域來看，節(jié)能的內(nèi)容包括管理節(jié)能、技術(shù)節(jié)能、結(jié)構(gòu)節(jié)能。從能源轉(zhuǎn)換過程來看，節(jié)能的內(nèi)容包括能源開采過程節(jié)能、能源加工、轉(zhuǎn)換和儲運過程節(jié)能及能源終端利用過程節(jié)能。33任務(wù)二 認(rèn)識化工節(jié)能減排技術(shù) 二、石油和化工行業(yè)的節(jié)能減排 近年來，為緩解我國能源供需矛盾、保持經(jīng)濟平穩(wěn)較快發(fā)展、推動經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步、改善環(huán)境質(zhì)量，我國政府綜合運用法律、經(jīng)濟、技術(shù)和必要的行政手段，出臺了一系列推動節(jié)能減排的政策措施?！笆濉鼻叭晡覈塾嫻?jié)能約3.5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，相當(dāng)于減少二氧化碳排放8.4億噸。2013年全國化學(xué)需氧量、二氧化硫、氨氮、氮氧化物排放總量與2010年相比分別下降7.8%、9.9%、7.

32、1%、2.0%。 石化企業(yè)開展節(jié)能減排工作是非常重要的。有效節(jié)約能源，以滿足對天然氣的發(fā)展，符合中國的環(huán)保和節(jié)能的要求，大力推進(jìn)中國的石化企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。34任務(wù)二 認(rèn)識化工節(jié)能減排技術(shù) 1、石油和化工行業(yè)能源消耗 石油和化學(xué)工業(yè)是我國國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，是重要的能源、原材料工業(yè)，同時又是能源消費大戶。根據(jù)國內(nèi)外經(jīng)濟發(fā)展趨勢以及向石油和化學(xué)工業(yè)強國跨越的總體要求，行業(yè)“十三五”發(fā)展目標(biāo)是： 經(jīng)濟總量平穩(wěn)增長。 結(jié)構(gòu)調(diào)整取得重大進(jìn)展。 創(chuàng)新能力顯著增強。 綠色發(fā)展方式初步形成。 品牌質(zhì)量穩(wěn)步提升。 企業(yè)競爭力明顯提高。35任務(wù)二 認(rèn)識化工節(jié)能減排技術(shù) 2、石油和化工行業(yè)面臨的三大挑戰(zhàn) 在新常態(tài)

33、下當(dāng)前外部環(huán)境發(fā)生了重大的變化，給中國的石油化工行業(yè)也帶來了許多大的挑戰(zhàn)： 一是經(jīng)濟發(fā)展新常態(tài)帶來的挑戰(zhàn)。 二是低油價帶來的挑戰(zhàn)。 三是環(huán)保法規(guī)日益嚴(yán)格的挑戰(zhàn)。 以綠色發(fā)展來塑造可持續(xù)的未來，綠色低碳發(fā)展既是順應(yīng)潮流也是打造核心競爭力的內(nèi)在要求，中國石油化工產(chǎn)業(yè)要在新常態(tài)下占得先機、贏得優(yōu)勢，必須牢固樹立責(zé)任關(guān)懷的理念，嚴(yán)守資源消耗上限、環(huán)境質(zhì)量低線加快轉(zhuǎn)變發(fā)展方式大力推進(jìn)綠色低碳發(fā)展，努力塑造低耗高效清潔環(huán)保的產(chǎn)業(yè)形象。36任務(wù)二 認(rèn)識化工節(jié)能減排技術(shù) 3、石油和化工行業(yè)存在的問題 （1）高耗能、高污染產(chǎn)品產(chǎn)能增長過快，抑制的難度很大。 氮肥、純堿、燒堿、電石、黃磷等行業(yè)的投資增長每年都以3

34、0%左右的速度遞增。 中西部能源和資源比較豐富的地區(qū)，規(guī)劃建設(shè)大型煤化工、氯堿、電石、PVC、合成氨的項目很多，加劇了能源、資源和環(huán)境的壓力，也將會導(dǎo)致部分行業(yè)產(chǎn)能過剩。 （2）節(jié)能減排的基礎(chǔ)工作嚴(yán)重滯后。 行業(yè)的能耗統(tǒng)計辦法很不健全。 高耗能產(chǎn)品的節(jié)能設(shè)計規(guī)范和能效標(biāo)準(zhǔn)的制訂、修訂工作也明顯滯后或存在重要欠缺。 節(jié)能減排的統(tǒng)計和管理隊伍十分薄弱，許多企業(yè)沒有專職的能源和環(huán)保管理人員。 （3）節(jié)能減排技術(shù)的開發(fā)、推廣力度不夠。 推進(jìn)節(jié)能減排需要技術(shù)支撐，但目前缺乏經(jīng)濟合理、可靠的最佳環(huán)保技術(shù)。 用于節(jié)能減排的技術(shù)開發(fā)投入不足。 對具有成套節(jié)能減排成熟技術(shù)的行業(yè)，在技術(shù)推廣、專項支持方面，也顯得

35、力度不夠。37任務(wù)二 認(rèn)識化工節(jié)能減排技術(shù)4、當(dāng)前節(jié)能減排的工作重點（1）要下大力促進(jìn)產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整。（2）要建立和完善節(jié)能減排統(tǒng)計、標(biāo)準(zhǔn)、監(jiān)管體系和對標(biāo)管理。（3）要加大實用節(jié)能減排技術(shù)的推廣應(yīng)用。（4）要積極推進(jìn)責(zé)任關(guān)懷。（5）要大力宣傳，全面推行清潔生產(chǎn)。38任務(wù)二 認(rèn)識化工節(jié)能減排技術(shù) 三、節(jié)能途徑 石化和化學(xué)工業(yè)“十三”節(jié)能減排目標(biāo)，包括水耗、能耗、二氧化硫及主要污染物減排的總體目標(biāo)。 節(jié)約能源、提高能源利用效率是解決環(huán)境問題、增強經(jīng)濟競爭力和確保能源安全的關(guān)鍵因素，是實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的優(yōu)先選擇。要降低石油和化工的能耗水平，主要包括三個方面，即結(jié)構(gòu)節(jié)能、管理節(jié)能、技術(shù)節(jié)能。

36、1、結(jié)構(gòu)節(jié)能 所謂結(jié)構(gòu)節(jié)能就是調(diào)整產(chǎn)業(yè)規(guī)模結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)配置結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等進(jìn)行節(jié)能工作。它涉及的范圍較廣，但帶來的節(jié)能效果也非常顯著。 我國的單位產(chǎn)值能耗之所以很高，除技術(shù)水平和管理水平落后外，結(jié)構(gòu)不合理也是重要的原因。經(jīng)濟結(jié)構(gòu)包括產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、企業(yè)結(jié)構(gòu)、地區(qū)結(jié)構(gòu)等。39任務(wù)二 認(rèn)識化工節(jié)能減排技術(shù) 2、管理節(jié)能 企業(yè)一定要科學(xué)管理、規(guī)范管理。制定預(yù)案，并且做到員工皆知；高度重視安全，嚴(yán)格按規(guī)程操作、科學(xué)操作，杜絕安全事故、確保安全生產(chǎn)；一旦發(fā)生事故，處理人員和救援人員都能按預(yù)案的規(guī)定和程序操作，減少損失，實現(xiàn)節(jié)能減排。 管理節(jié)能就是通過能源的管理工作，減少各種浪費現(xiàn)象，杜絕不必要的能源轉(zhuǎn)

37、換和輸送，在能源管理調(diào)配環(huán)節(jié)進(jìn)行節(jié)能工作。管理的目的是有效實現(xiàn)目標(biāo)。 科學(xué)管理、嚴(yán)格操作規(guī)程和操作程序，在生產(chǎn)過程中減少生產(chǎn)事故的發(fā)生，杜絕“顯性”與“隱性”的跑冒滴漏，只要通過加強節(jié)能管理工作便會收到立竿見影的顯著效果。 3、技術(shù)節(jié)能 所謂技術(shù)節(jié)能就是在生產(chǎn)中或能源設(shè)備使用過程中用各種技術(shù)手段進(jìn)行節(jié)能工作。通過技術(shù)手段實現(xiàn)節(jié)能是石油和化學(xué)工業(yè)節(jié)能的最重要方面，一些節(jié)能技術(shù)的實施還可以同時實現(xiàn)提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，綜合效益明顯。石油和化學(xué)工業(yè)的節(jié)能技術(shù)主要包括以下四個方面：（1）工藝節(jié)能；（2）化工單元操作設(shè)備節(jié)能；（3）化工過程系統(tǒng)節(jié)能；（4）控制節(jié)能。40任務(wù)二 認(rèn)識化工節(jié)能減排技術(shù) 四、二

38、氧化碳排放量的計算 我國是以火力發(fā)電為主的國家，火力發(fā)電廠是利用燃燒燃料（煤、石油及其制品、天然氣等）所得到的熱能發(fā)電的。節(jié)約化石能源和使用可再生能源，是減少CO2排放的兩個關(guān)鍵。那么，如何計算CO2碳減排量的多少呢？以發(fā)電廠為例，節(jié)約1度電或1kg煤到底減排了多少“CO2”？根據(jù)專家統(tǒng)計：每節(jié)約1度（kWh）電，就相應(yīng)節(jié)約了0.4kgce，同時減少污染排放0.272kg碳粉塵、0.997kgCO2、0.03kgSO2、0.015kg氮氧化物。 為此可推算出以下公式： 節(jié)約1kWh電=減排0.997kg“CO2”； 節(jié)約1kgce=減排2.493kg“CO2”。 （說明：以上電的折標(biāo)煤按等價值

39、，即系數(shù)為1度電=0.4kgce，而1kg原煤=0.7143kgce） 41任務(wù)二 認(rèn)識化工節(jié)能減排技術(shù) 在日常生活中，每個人也能以自身的行為方式，為節(jié)能減排出一份力。以下是“碳足跡”的基本計算公式： 家居用電的CO2排放量（kg）=耗電度數(shù)0.785； 開車的CO2排放量（kg）=油耗公升數(shù)0.785； 短途飛機旅行（200公里以內(nèi)）的CO2排放量（kg）=公里數(shù)0.275； 中途飛機旅行（200公里到1000公里）的CO2排放量（kg）=550.105（公里數(shù)-200）； 長途飛機旅行（1000公里以上）的CO2排放量（kg）=公里數(shù)0.139。 生活中，我們一方面要鼓勵采取低碳的生活方式

40、，減少碳排放；另一方面是通過一定碳抵消措施，來達(dá)到平衡。種樹就是“碳中和”的一種方式，需種植的樹木數(shù)（棵）等于CO2排放量（kg）除以18.3。 低碳（low carbon），意指較低（更低）的溫室氣體（CO2為主）排放。42任務(wù)二 認(rèn)識化工節(jié)能減排技術(shù) 五、節(jié)能減排的主要目標(biāo) 中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要提出了“十三五”期間萬元GDP用水量下降23，單位GDP能源消耗降低15，非化石能源占一次能源消費比重由12%增加至15（增長3.0%），單位GDP二氧化碳排放降低18；森林覆蓋率由21.66%增加至23.04%（增長1.38%），森林蓄積量增加14億m3；地級及以上

41、城市空氣質(zhì)量優(yōu)良天數(shù)比率由76.7%增加至大于80%，主要污染物排放總量減少，化學(xué)需氧量、氨氮排放減少10，二氧化硫、氮氧化物排放減少15。 根據(jù)我國政府向國際社會做出的到2020年單位GDP能耗降低40%45%的承諾，石油和化工行業(yè)必須在保持快速發(fā)展的同時，年均工業(yè)增加值能耗遞減4.07%、化學(xué)需氧量（COD）下降8%、氨氮（NH3-N）排放量下降15%、工藝過程的二氧化硫（SO2）排放量下降5%。43任務(wù)二 認(rèn)識化工節(jié)能減排技術(shù) 六、節(jié)能減排的意義 節(jié)能減排就是節(jié)約能源、降低能源消耗、減少污染物排放。 人類目前正在大規(guī)模使用的石油、天然氣、煤炭等資源是屬于化石能源，是不可再生的能源。就目前

42、已探明的儲量而言，勢必有枯竭之日。目前我國用電量超過5萬億千瓦時，而電能主要來源是效率較低的火電和水電，火電依靠化石能源燃燒轉(zhuǎn)化電能，這就意味著大量碳排放，以及伴隨燃燒產(chǎn)生的固體顆粒，氮硫氧化物的產(chǎn)生；水電則是為世界公認(rèn)會對地質(zhì)和生態(tài)造成嚴(yán)重影響。相關(guān)資料介紹，以目前探明儲量計算，全世界石油還可以開采40.6年，天然氣還可以開采65.1年，煤炭還可以開采155年。即使以最樂觀的態(tài)度，再過200年，地球上可開采的礦石資源將消耗殆盡，到時人類如何面對，將是一個關(guān)乎全人類生存的嚴(yán)峻問題。 44任務(wù)二 認(rèn)識化工節(jié)能減排技術(shù) 節(jié)能減排是一項長期的工作，其意義在于： 搞好節(jié)能減排工作，節(jié)約資源、降低排放，

43、是保持人類社會可持續(xù)發(fā)展的重要措施。 節(jié)省了能源，也就是節(jié)省了寶貴的化工原料，同樣也減少了排放。 節(jié)能減排可以促進(jìn)生產(chǎn)，在同樣數(shù)量能源的條件下，生產(chǎn)更多的產(chǎn)品。 節(jié)能減排可以降低成本，特別在化工企業(yè)中能源費用在成本中占的比例較高，節(jié)能可以明顯降低成本，增加利潤。 通過節(jié)能減排，有利于改變企業(yè)落后的面貌。 節(jié)能減排有利于環(huán)保。 節(jié)能減排、提高能源利用率，可在相同GDP的情況下，降低能源消耗的總量，減少CO2、SO2、COD等的排放量，對保護地球環(huán)境、建立和諧社會也具有積極的社會意義。綜上所述，節(jié)約資源，減少排放是當(dāng)下我國刻不容緩的重要目標(biāo)，節(jié)能減排工作是解決能源供需矛盾的重要途徑，是從源頭治理環(huán)

44、境污染的有力措施也是經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要保證。45單元一 認(rèn)識化工節(jié)能減排思考題：1、什么是能源？2、能源如何進(jìn)行分類？3、什么是低位熱值與高位熱值？4、什么是當(dāng)量熱值與等價熱值？標(biāo)準(zhǔn)煤的等價熱值、電的等價熱值、標(biāo)準(zhǔn)油的當(dāng)量熱值分別是多少？5、某企業(yè)消耗5000t原煤，實測該原煤的低位熱值為24500kJ/kg，求該原煤折合為標(biāo)準(zhǔn)煤是多少噸？6、什么是能源利用率？如何提高能源利用率？7、調(diào)查冰箱、空調(diào)、洗衣機等電器的一個品牌的能源標(biāo)識圖。8、簡述化工節(jié)能的途徑。9、什么是低碳經(jīng)濟？就我們的日常生活如何實現(xiàn)節(jié)能減排？10、簡述化工節(jié)能減排的意義。46單元一 認(rèn)識化工節(jié)能減排項目訓(xùn)練題：1、日常生

45、活辦公節(jié)能常識。2、如何建設(shè)低碳社區(qū)或低碳校園？3、調(diào)查目前市場中的低碳產(chǎn)品。47單元二 化工節(jié)能基礎(chǔ) 知識目標(biāo)：掌握熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律的內(nèi)涵；理解穩(wěn)流體系的能量平衡方程的表達(dá)式。理解熱力學(xué)性質(zhì)圖表的構(gòu)成；理解能量的品質(zhì)；理解理想功、損耗功的概念及計算方法；掌握卡諾定理、理解熵增原理；理解的分析和能量平衡分析的方法。 技能目標(biāo)：能運用熱力學(xué)第一定律分析實際用能過程；針對具體的化工過程或設(shè)備，能運用能量平衡方程進(jìn)行計算；能計算熱力過程的焓變和熵變；能運用熵增原理分析用能過程的可行性；能計算典型過程的理想功和損耗功；能運用的分析實際生產(chǎn)過程。 素質(zhì)目標(biāo)：培養(yǎng)邏輯思維與抽象思維能力；培養(yǎng)

46、運算能力和化工模型的構(gòu)建能力；樹立用能分析的分析觀念；具備較強的節(jié)能減排意識，增強化工節(jié)能減排的社會責(zé)任感和歷史使命感。48單元二 化工節(jié)能基礎(chǔ) 要搞好節(jié)能，就要了解造成能源損耗和損失的原因、能量損耗和損失的部分、科學(xué)用能的基本原則、節(jié)能的對策等。 能量是物質(zhì)運動的量度，物質(zhì)的運動存在不同的形態(tài)，因而能量也具有不同的形式。處于宏觀靜止?fàn)顟B(tài)并且沒有外力存在的物質(zhì)，仍具有一定的能量，這種能量稱為內(nèi)能。內(nèi)能是物質(zhì)內(nèi)部一切微觀粒子所具有的能量的總和，它是物質(zhì)的一個狀態(tài)參數(shù)。當(dāng)能量從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式時，在量和質(zhì)兩方面遵循不同的客觀規(guī)律，這就是熱力學(xué)第一和第二定律所闡述的內(nèi)容。49單元二 化工節(jié)能

47、基礎(chǔ) 熱力學(xué)第一定律的實質(zhì)就是能量與守恒轉(zhuǎn)換定律，它闡明能量“量”的屬性，它指出，各種不同形式的能量在傳遞轉(zhuǎn)換過程中，能量在數(shù)值上是守恒的。但既然能量是守恒的，既不能被創(chuàng)造，也不能被消滅，有從何而來能源問題，又怎樣節(jié)能呢？這就涉及到能量“質(zhì)”的屬性。 根據(jù)熱力學(xué)第一定律，能量在使用過程中數(shù)值上是守恒的，那么不同形式的能量是否都可以無條件的相互轉(zhuǎn)換呢？答案是否定的。例如，功可以全部轉(zhuǎn)換成熱，但熱卻不能無條件地全部轉(zhuǎn)換為功；熱量能從高溫物體傳給低溫物體卻不能自動地從低溫物體傳給高溫物體。這些例子說明不同的能量有“品質(zhì)”高低之分，熱力學(xué)第二定律指出，能量在使用過程中雖然數(shù)值上是守恒的，但能量的品質(zhì)卻

48、在不斷地貶值和降低。節(jié)能的實質(zhì)就在于防止能量貶值現(xiàn)象的發(fā)生。50單元二 化工節(jié)能基礎(chǔ)任務(wù)一 能量平衡方程的應(yīng)用任務(wù)二 常見工質(zhì)焓變和熵變的計算任務(wù)三 熵增原理的應(yīng)用任務(wù)四 理想功與損失功的計算任務(wù)五 分析法的應(yīng)用51任務(wù)一 能量平衡方程的應(yīng)用 知識目標(biāo)：掌握熱力學(xué)第一定律的內(nèi)涵；理解穩(wěn)流體系的能量平衡方程的表達(dá)式。 技能目標(biāo)：能運用熱力學(xué)第一定律分析實際用能過程；針對具體的化工過程或設(shè)備，能運用能量平衡方程進(jìn)行計算。 一、熱力學(xué)第一定律及其表達(dá)式 （一）熱力學(xué)第一定律 能量守恒與轉(zhuǎn)換定律是自然界的客觀規(guī)律，自然界所有物質(zhì)都具有能量，能量有各種不同的形式，它既不能被創(chuàng)造，也不能被消滅，只能從一種

49、形式轉(zhuǎn)換成另一種形式，在轉(zhuǎn)化過程中數(shù)量保持不變。52任務(wù)一 能量平衡方程的應(yīng)用 對任何能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，可建立能量衡算式： 系統(tǒng)儲存能量的變化=輸入體系的能量輸出體系的能量 （2-1） 系統(tǒng)儲存能量E包括系統(tǒng)的宏觀動能 、宏觀位能 和系統(tǒng)內(nèi)部的微觀能量即內(nèi)能U。系統(tǒng)內(nèi)能是熱力狀態(tài)參數(shù)，而宏觀動能和位能取決于系統(tǒng)的力學(xué)狀態(tài)，滿足 就熱力學(xué)觀點，功和熱是轉(zhuǎn)移中的能量，是不能儲存在系統(tǒng)之內(nèi)的。系統(tǒng)與外界之間由于溫差而傳遞的能量成為Q；在除溫差之外的其它推動力影響下，系統(tǒng)與外界間傳遞的能量稱為功W。因此，系統(tǒng)在過程前后的能量變化 應(yīng)與系統(tǒng)在該過程中傳遞的熱量Q與功W之間的代數(shù)和相等。53任務(wù)一 能量平衡方

50、程的應(yīng)用 如果E2、E1分別代表體系的始態(tài)、終態(tài)的總能量，則 （2-2） 此即為熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，其中： （2-3） 一般規(guī)定：體系吸熱，Q為正值，體系放熱，Q為負(fù)值；體系對外界做功，W為正值，外界對體系做功，W為負(fù)值。54任務(wù)一 能量平衡方程的應(yīng)用 二、封閉體系的能量平衡方程 一個與外界沒有物質(zhì)交換的封閉體系，可以與外界有熱和功的交換，其能量平衡關(guān)系為： （2-4） 對于靜止的封閉體系，式（2-4）中動能項 ，再忽略位能變化，式（2-4）可簡化為： （2-5）若為微元過程，則可寫為： （2-6）55任務(wù)一 能量平衡方程的應(yīng)用 三、穩(wěn)流體系的能量平衡方程 化工生產(chǎn)中，大多數(shù)的工藝流程

51、都是流體流動通過各種設(shè)備和管線，即對于設(shè)備來講，物流有進(jìn)有出，因此，并不能視為封閉體系的模型加以處理。在設(shè)備正常運轉(zhuǎn)時，往往可以用穩(wěn)流過程來描述。其特點是： 體系中任一點的熱力學(xué)性質(zhì)都不隨時間而變； 體系的質(zhì)量和能量的流率都為常數(shù)，體系中無質(zhì)量和能量的積累。56任務(wù)一 能量平衡方程的應(yīng)用 如圖2-1 所示的穩(wěn)流過程，流體從截面1-1通過不同截面的輸送管道，經(jīng)換熱器、透平機流出截面2-2。在截面1-1，單位質(zhì)量流體流入管路，其狀態(tài)如下：流體的壓力為p1，溫度T1，單位質(zhì)量流體的體積為V1，比容v1，平均流速為u1，內(nèi)能U1，流體重心距離勢能零點平面的高度Z1，截面面積為A1；同樣的，在截面2-2

52、處，相應(yīng)的參數(shù)為p2、T2、V2、v2、u2、U2、Z2、A2。根據(jù)熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式：（2-7）57任務(wù)一 能量平衡方程的應(yīng)用 以單位質(zhì)量流體為計算基準(zhǔn)，把進(jìn)截面1-1、出截面2-2處輸入、輸出的能量，則有： 環(huán)境與單位質(zhì)量的研究體系之間交換的熱量為Q；而交換的功W除了軸功（Ws）之外，還有另外一種功流動功（Wf）。即 （1）軸功（Ws）：流體流動過程中，通過透平機械或其它動力設(shè)備的旋轉(zhuǎn)軸，在體系和外界之間交換的功。 （2）流動功（Wf）：在連續(xù)流動過程中，流體內(nèi)部前后相互推動所交換的功。 在截面1-1輸入的流動功為：（2-10）（2-9）（2-8）58任務(wù)一 能量平衡方程的應(yīng)用在截

53、面2-2輸出的流動功為 根據(jù)焓的定義 ，則上式為： 式（2-14）就是穩(wěn)流系統(tǒng)的能量平衡方程，也稱穩(wěn)流系統(tǒng)的熱力學(xué)第一定律表達(dá)式，其中五項的單位都是基于單位質(zhì)量的流體所具有的能量，分別為焓變、動能變化、位能變化、與外界交換的熱和軸功。對于微元過程（2-11）（2-12）（2-13）（2-14）（2-15）（2-16）59任務(wù)一 能量平衡方程的應(yīng)用 四、穩(wěn)流體系能量平衡方程的實際應(yīng)用 1、可忽略動能項、位能項的設(shè)備 體系在設(shè)備進(jìn)、出口之間的動能、位能變化與其它能量項相比，其值很小，可以忽略不計，如流體流經(jīng)壓縮機、透平機、泵等，此時式（2-14）可簡化為：（2-17）例2-1 今有95的熱水連續(xù)地

54、從一貯槽以5.5kg/s的流量泵送，泵的功率為3kW，熱水在途中經(jīng)一換熱器，放出698kJ/s的熱量，并輸送到比第一貯槽高25m的第二貯槽中，試求第二貯槽中水的溫度。已知水的平均恒壓熱容為4.184kJ/(kgK)。圖2-2 穩(wěn)流體系的物料輸送60任務(wù)一 能量平衡方程的應(yīng)用 由題意得，以水為體系，1秒鐘為計算基準(zhǔn)。 因貯槽可看成水容量無限大，故二貯槽中水的流速均為零（或很?。?，故Ek可忽略。 由穩(wěn)流體系熱力學(xué)第一定律得： H=QWsmgZ=698+33.59.8072510-3=695.35kJ/s計算發(fā)現(xiàn)，本題中位能變化也可以忽略。61任務(wù)一 能量平衡方程的應(yīng)用 2、對絕大多數(shù)化工靜設(shè)備 當(dāng)

55、流體流經(jīng)管道、閥門、換熱器、吸收塔、精餾，流體經(jīng)過時不做軸功，即 ，而且進(jìn)、出口動能和位能變化也可忽略不計，此時此時式（2-14）可簡化為： 此式表明：體系與外界交換的熱量等于體系的焓變，此式為為穩(wěn)流體系熱量衡算的基本表達(dá)式，其意義在于將一個難于計算的過程參數(shù)（Q）轉(zhuǎn)化為容易計算的狀態(tài)函數(shù)（H）。 典型設(shè)備換熱器。（2-18）62任務(wù)一 能量平衡方程的應(yīng)用 例2-2 30的空氣，以5m/s的速率流過一垂直安裝的熱交換器，被加熱至150，若換熱器進(jìn)出口管徑相等，忽略空氣流過換熱器的壓降，換熱器高度為3m，空氣的恒壓平均熱容為1.005kJ/(kgK)，試求50kg空氣從換熱器中吸收的熱量？ 解：

56、計算基準(zhǔn)為1秒鐘，被加熱的空氣為研究對象，由穩(wěn)流系熱力學(xué)第一定律得： Q=H+Ep+Ek+Ws63任務(wù)一 能量平衡方程的應(yīng)用其中=501.005(15030)=6030kJ/s而V=pr2u，故：u2=u1T2/ T1=5423.15/303.15=6.98m/sEk=0.5mu2=0.550(6.98)2(5)210-3=0.593kJ/sEp=mgZ=509.807310-3=1.471kJ/sWs=0故空氣從換熱器中吸收的熱量Q為Q=6030+0.593+1.471=6032.06kJ/s把動能與位能的變化值與焓變值比較有：（Ek+Ep)/H=(0.593+1.471)/6030=0.0

57、34%結(jié)果表明，空氣流經(jīng)換熱器吸收的熱量，主要用于增加空氣的焓值，其動能與位能的變化完全可以忽略不計。將空氣視為理想氣體，并忽略其壓降，則由p1=p2、m1=m2得：64任務(wù)一 能量平衡方程的應(yīng)用 3、絕熱、無功且可忽略DEp、DEk的靜設(shè)備 當(dāng)流體經(jīng)過節(jié)流膨脹、絕熱混合、絕熱反應(yīng)等過程，體系與環(huán)境既無熱量交換，也無軸功交換，進(jìn)出口動能變化、位能變化仍可忽略，此時式（2-14）可簡化為：（2-19） 利用進(jìn)、出設(shè)備流體的焓值相等，可計算體系的溫度變化。 典型過程：節(jié)流過程。 節(jié)流是實際生產(chǎn)中常見的流動現(xiàn)象。例如，氣體、蒸汽或其它液態(tài)物流在流道中流動時，常需流經(jīng)閥門、孔板等部件，由于流道的突然減

58、小所產(chǎn)生的局部阻力，致使流體的壓力降低，這種現(xiàn)象稱為節(jié)流。 由于節(jié)流過程中，高壓流體與外界的熱交換可看出絕熱Q=0，該過程不對外做功，故WS=0，節(jié)流前后流體的位差與速度變化可忽略不計，gDZ=0，Du=0，故由穩(wěn)定流動能量方程式可得節(jié)流過程能量平衡方程為DH=0，此式表明，流體節(jié)流后，其焓值不變。65任務(wù)一 能量平衡方程的應(yīng)用 流體進(jìn)行節(jié)流膨脹時，由于壓力變化而引起的溫度變化稱為節(jié)流效應(yīng)，也稱焦耳-湯姆遜（Joule-Thomson）效應(yīng)。 對于理想氣體，因其焓只是溫度的單值函數(shù)，即h=f(T)，而節(jié)流前后流體焓值不變，故T2=T1，即理想氣體節(jié)流后，其溫度不變。對于實際氣體，由于其焓值與其

59、溫度、壓力有關(guān)，即h=f(T,p)，節(jié)流后溫度可能降低，也可能不變或升高。 實際氣體的節(jié)流效應(yīng)，可通過實際氣體T-s圖上的等焓線進(jìn)行解釋，如圖2-4所示為空氣的T-s示意圖，圖中曲線1-2-3-4為一等焓線，當(dāng)空氣在高壓段節(jié)流，即由p1降到p2時，從圖中可明顯看出，此時T2T1，即節(jié)流升溫，稱節(jié)流熱效應(yīng)；當(dāng)空氣在中、低壓段節(jié)流，即由p2降到p3時，則可得T3T2，即節(jié)流降溫，稱節(jié)流冷效應(yīng)；當(dāng)空氣在低壓段節(jié)流，即由p3降到p4時，則可得T4=T3，即節(jié)流前后溫度不變，稱節(jié)流零效應(yīng)。66任務(wù)一 能量平衡方程的應(yīng)用 節(jié)流過程是個典型的不可逆過程，節(jié)流后導(dǎo)致流體能質(zhì)下降，即作功能力減小。在實際生產(chǎn)中，

60、應(yīng)盡可能避免在管路中安裝不必要的閥門、孔板等有局部阻力的部件。然而，節(jié)流過程也有較廣的實用價值，如利用節(jié)流的冷效應(yīng)進(jìn)行制冷；利用節(jié)流孔板前后的壓差測量流體的流量；測量濕蒸汽的干度等。 例2-4 現(xiàn)有1.5MPa的濕蒸汽在量熱計中被節(jié)流到0.1MPa和403.15K，試求該濕蒸汽的干度？67任務(wù)一 能量平衡方程的應(yīng)用解：利用節(jié)流來測量濕蒸汽干度的原理圖，如圖2-5所示。方法1通過h-s圖處理將只已知狀態(tài)參數(shù)p1的濕蒸汽，假定其狀態(tài)點為1，經(jīng)節(jié)流降壓后成為壓力為p2的過熱蒸汽，狀態(tài)為2，測出該過熱蒸汽的狀態(tài)參數(shù)p2、t2，由p2、t2查水的h-s圖可得h2，根據(jù)h1=h2，由h1、p1即可確定濕蒸