節(jié)能原理與技術(shù)3講課講稿

節(jié)能原理與技術(shù)33.1概述能量平衡分兩大類:國(guó)家和地區(qū)的能量平衡;企業(yè)和設(shè)備的能量平衡:目的從收支平衡出發(fā)得出兩個(gè)指標(biāo):企業(yè)能量利用率和設(shè)備熱效率最終降低產(chǎn)品的兩大指標(biāo)之一:成本輸入能量=有效利用能量+損失能量3.1概述3.2熱平衡3.2.1基本概念熱平衡的分類:設(shè)備熱平衡+企業(yè)熱平衡;燃料發(fā)熱量及熱值:高位發(fā)熱量和低位發(fā)熱量,1KG標(biāo)準(zhǔn)煤的發(fā)熱量為29270kJ/kg;等價(jià)熱量和當(dāng)量熱量:①一次能源直接用熱值帶入,②二次能源包括:電力\蒸汽\石油制品\焦碳\煤氣;③耗能工質(zhì):壓縮空氣、氧氣、水

后兩者需折合為一次能源計(jì)算，折算系數(shù)稱為等價(jià)熱量3.2熱平衡當(dāng)量熱量是指用能過程中所使用的二次能源在工藝過程中實(shí)際完全轉(zhuǎn)換的能量，熱、功、能的當(dāng)量熱量值都等于1；對(duì)二次能源，在計(jì)算系統(tǒng)輸入熱量時(shí)，應(yīng)使用等價(jià)熱量，在計(jì)算實(shí)際放出的熱量時(shí)，應(yīng)使用當(dāng)量熱量；耗能工質(zhì)不是熱源，在生產(chǎn)過程中，作為原料或消耗工質(zhì)使用，只有等價(jià)熱量而無當(dāng)量熱量。3.2熱平衡3.2.2熱平衡技術(shù)指標(biāo)1能耗①單耗：?jiǎn)挝划a(chǎn)量或單位產(chǎn)值所消耗的某種能量折算為標(biāo)準(zhǔn)煤的數(shù)量；②綜合能耗：消耗的總能耗/產(chǎn)品總產(chǎn)量或總產(chǎn)值2能量利用效率①設(shè)備熱效率鍋爐：制冷機(jī)熱泵3.2熱平衡②裝置能量利用率（包含有熱量回收，全入熱）③企業(yè)能源利用率（整個(gè)企業(yè)的用能指標(biāo)）3回收率（反映企業(yè)由于余熱回收和利用所帶來的節(jié)能效益指標(biāo)2熱平衡技術(shù)指標(biāo)3.2熱平衡3.2.3熱平衡模型及類型1熱平衡模型3.2熱平衡2熱平衡類型（觀察目的不同）類型含義供入熱設(shè)備供入熱平衡以供給體系的熱為基礎(chǔ)一次能源+二次能源鍋爐、加熱爐、干燥設(shè)備全入熱平衡以進(jìn)入系統(tǒng)的全部熱量為基礎(chǔ)燃料燃燒熱+工質(zhì)帶入的顯熱、化學(xué)反應(yīng)熱、回收熱化工系統(tǒng)凈入熱平衡以實(shí)際加給體系的熱量為基礎(chǔ)換熱器3.2熱平衡供入熱平衡（外界供入熱的情況）計(jì)算公式全入熱平衡（余熱利用情況）凈入熱平衡（加給體系的熱量利用程度）3.2熱平衡3.2.4熱平衡時(shí)各種熱量的計(jì)算1.供入熱計(jì)算燃料燃燒時(shí)供給的熱量3.2熱平衡外界供給系統(tǒng)的電量P和功W3.2.4熱平衡時(shí)各種熱量的計(jì)算外界向系統(tǒng)的傳熱量載熱體帶入系統(tǒng)的傳熱量①如果為蒸汽②如果為空氣、煤氣、煙氣高溫氣體3.2熱平衡2.有效能概念及計(jì)算概念：達(dá)到工藝要求時(shí)，理論上必須消耗的最小能量有效能種類：①一般加熱工藝，從入口到出口載熱體吸收的熱量②有化學(xué)反應(yīng)的工藝，有效能為化學(xué)反應(yīng)熱③蒸發(fā)干燥工藝，有效能等于蒸發(fā)物質(zhì)所吸收的熱量④產(chǎn)品中包含部分燃料時(shí)，有效能是這部分燃料的發(fā)熱量3.2.4熱平衡時(shí)各種熱量的計(jì)算3.2熱平衡3.2.4熱平衡時(shí)各種熱量的計(jì)算2.有效能概念及計(jì)算⑤系統(tǒng)向外輸出電、功時(shí)⑥未包括在以上各項(xiàng)中的其他有效能采暖、照明、運(yùn)輸3.損失能量：系統(tǒng)供給熱量中未被利用的部分，主要為散失于環(huán)境中的熱量如不完全燃燒、排煙損失、排水排氣等損失熱，散熱、蓄熱、泄漏損失熱等3.3設(shè)備熱平衡3.3.1鍋爐熱平衡方程3.3設(shè)備熱平衡3.3.2鍋爐熱效率3.3設(shè)備熱平衡正平衡熱效率反平衡熱效率燃燒效率毛效率與凈效率3.3.3鍋爐各項(xiàng)熱損失的確定1.機(jī)械不完全燃燒熱損失⑴燃煤鍋爐3.3設(shè)備熱平衡案例1某鍋爐所用燃料應(yīng)用基飛灰含量為21.3%，其中灰渣灰量份額46%，飛灰灰量含量49.63%，漏煤灰量份額4.37%?；以?、漏煤、飛灰中碳的含量分別為10%，91%，8%，求q43.3設(shè)備熱平衡⑵燃油鍋爐：碳黑粒子會(huì)污染受熱面，引起尾部再燃燒3.3.3鍋爐各項(xiàng)熱損失的確定某燃油鍋爐干煙氣容積為11.5標(biāo)準(zhǔn)立方米，測(cè)得煙氣中碳黑濃度為1477毫克/標(biāo)準(zhǔn)立方米，燃油的熱值為41474千焦/千克，求其機(jī)械不完全燃燒損失。案例23.3.3鍋爐各項(xiàng)熱損失的確定2.化學(xué)不完全燃燒熱損失燃料燃燒時(shí)，CO，H2，CH4未來得及燃燒隨煙氣排出所造成的熱損失。3.3.3鍋爐各項(xiàng)熱損失的確定案例3某燃油鍋爐干煙氣容積為11.5標(biāo)準(zhǔn)立方米，測(cè)得煙氣中碳黑濃度為1477毫克/標(biāo)準(zhǔn)立方米，燃油的熱值為41474千焦/千克，排煙中CO=0.28%，H2=0.002%，排煙處空氣過量系數(shù)為1.05，干煙氣容積11.5標(biāo)準(zhǔn)立方米/千克，求化學(xué)不完全燃燒損失。3.3.3鍋爐各項(xiàng)熱損失的確定3.排煙與散熱損失（20%以上）①排煙熱損失煤種重油無煙煤煙煤褐煤泥煤木材m0.50.20.40.71.71.4n3.453.653.553.93.93.83.3.3鍋爐各項(xiàng)熱損失的確定分析：排煙熱損失取決于排煙溫度和過量空氣系數(shù)；排煙溫度每升高12-15℃，排煙熱損失增加1%；空氣過剩系數(shù)每增加0.1，排煙熱損失增加0.7%；10噸以上鍋爐排煙溫度應(yīng)低于160℃3.3.3鍋爐各項(xiàng)熱損失的確定案例4設(shè)燃燒1千克油的排煙量為12.1標(biāo)準(zhǔn)立方米：空氣入爐溫度20℃，排煙溫度180℃，煙氣比熱1.4，機(jī)械不完全燃燒損失1.3%，求排煙熱損失。3.3.3鍋爐各項(xiàng)熱損失的確定②散熱損失：經(jīng)驗(yàn)選取，一般在2%-3%當(dāng)鍋爐在滿負(fù)荷工作時(shí)：按下表查出蒸發(fā)量/t.h-1461015203560無尾部受熱面2.11.5有尾部受熱面2.92.41.71.51.31.00.83.3.3鍋爐各項(xiàng)熱損失的確定當(dāng)鍋爐在非額定負(fù)荷工作時(shí)：按下式計(jì)算3.3.3鍋爐各項(xiàng)熱損失的確定4.燃煤爐灰渣物理熱損失（渣溫600-800℃帶走部分熱量）3.3.3鍋爐各項(xiàng)熱損失的確定案例5設(shè)某燃油鍋爐蒸發(fā)量為15t/h。過熱蒸汽壓力為2MPa,溫度為400℃。給水溫度105℃，壓力為2.2MPa。燃料為重油，消耗量為1110kg/h，入爐溫度100℃，環(huán)境溫度20℃。根據(jù)案例2、3、4的結(jié)果，求正平衡效率及反平衡效率。3.3.3鍋爐各項(xiàng)熱損失的確定3.3.3鍋爐各項(xiàng)熱損失的確定3.3.3鍋爐各項(xiàng)熱損失的確定3.4火用平衡3.4.1火用的分類對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)與環(huán)境的關(guān)系可分為:物理火用和化學(xué)火用根據(jù)能量性質(zhì)分類:熱量火用、冷量火用、機(jī)械能火用按工藝過程分：輸入火用、輸出火用、燃料火用、排煙火用3.4火用平衡3.4.2火用損及火用損率3.4火用平衡1.燃燒過程的火用損:等于燃料火用與燃料產(chǎn)物火用之差2.傳熱過程的火用損:在完全燃燒的情況下對(duì)于熱水鍋爐及原油加熱爐,因無尾部受熱面有尾部受熱面的設(shè)備,分別計(jì)算,然后相加3.散熱的火用損:3.4火用平衡4.排煙火用損:5.換熱過程火用損:6.化學(xué)反應(yīng)火用(損):反應(yīng)前后化學(xué)火用的差值放熱反應(yīng),計(jì)入反應(yīng)前物質(zhì),對(duì)于吸熱反應(yīng),計(jì)入反應(yīng)后物質(zhì)3.4.3火用平衡與火用效率3.4火用平衡1.火用平衡:系統(tǒng)的收入火用與支出火用應(yīng)當(dāng)平衡以全入火用為基礎(chǔ)的火用平衡方程如下:2.火用效率:系統(tǒng)實(shí)際得到的有效火用與供給火用之比,對(duì)于各種用能設(shè)備,以供入熱為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算3.4火用平衡以反平衡法計(jì)算:對(duì)于整個(gè)企業(yè),則用能效率表示為對(duì)于石油、化工裝置、全入火用效率為火用的回收率為3.4火用平衡應(yīng)用舉例案例6設(shè)某單級(jí)汽輪機(jī)，進(jìn)汽壓力為p1=10MPa,溫度t1=540℃,排汽壓力為p2=0.005MPa,相對(duì)內(nèi)效率ηri=0.81，環(huán)境溫度20℃。求該機(jī)的絕對(duì)內(nèi)效率，汽機(jī)的火用效率、熱損失、火用損失。3.4火用平衡應(yīng)用舉例案例6（續(xù)）設(shè)某單級(jí)汽輪機(jī)，進(jìn)汽壓力為p1=10MPa,溫度t1=540℃,排汽壓力為p2=0.005MPa,相對(duì)內(nèi)效率ηri=0.81，環(huán)境溫度20℃。求該機(jī)的絕對(duì)內(nèi)效率，汽機(jī)的火用效率、熱損失、火用損失。3.5熱平衡及火用平衡結(jié)果的表示方法3.5熱平衡及火用平衡結(jié)果的表示方法3.5.1熱流圖和火用流圖3.5熱平衡及火用平衡結(jié)果的表示方法3.5.2表格表示法3.6提高能源利用率的途徑3.6.1提高鍋爐熱效率的途徑降低Q21.降低排煙熱損失增加尾部受熱面10%降低排煙溫度1%/15-20℃大：160℃小250℃

布置空預(yù)器布置省煤器熱泵熱源清灰降阻合適的空氣過量系數(shù)0.7%/0.13.6提高能源利用率的途徑2.提高運(yùn)行水平降低Q3,Q43.6提高能源利用率的途徑降低Q3,Q4燃料完全燃燒足夠的空氣助燃足夠的爐膛溫度足夠的反應(yīng)時(shí)間節(jié)能自動(dòng)控制保持爐膛高溫提高風(fēng)粉溫度提高爐膛溫度3.6.2提高鍋爐火用效率的途徑3.6提高能源利用率的途徑火用損分析：燃燒過程化學(xué)能未能完全轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽惶?/p>