節(jié)能技術(shù)（熱能部分）

1、節(jié)能技術(shù)關(guān)于熱能部分目 錄 第一節(jié) 概述第二節(jié) 工程熱力學(xué)能量質(zhì)量的節(jié)能第三節(jié) 關(guān)于量的節(jié)能理論第四節(jié) 節(jié)能的實施關(guān)于技改第五節(jié) 節(jié)能的實施關(guān)于優(yōu)化運(yùn)行第六節(jié) 結(jié)束語第一節(jié) 概述一.節(jié)能是一門科學(xué)“國家節(jié)約能源法”新草案關(guān)于節(jié)能的定義是：“加強(qiáng)管理，采取技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理以及環(huán)境和社會可以承受的措施，從能源生產(chǎn)到消費(fèi)的各個環(huán)節(jié)，降低消耗，減少損失，制止浪費(fèi)，更加有效、合理的利用能源”。（1970年世界能源委員會）什么樣是可行，什么樣是合理，什么樣是可承受，好像需要一個定量的尺度、限度。 我國老一代最德高望重的科學(xué)家嚴(yán)濟(jì)慈老先生在上世紀(jì)六十年代說過：“所費(fèi)多于所當(dāng)費(fèi)；所得少于所可得就是浪費(fèi)。

2、” 這句話揭示了節(jié)能的本質(zhì)問題，“當(dāng)費(fèi)”和“可得”點明了節(jié)能需要定性和定量的內(nèi)涵，這就是節(jié)能這門學(xué)科的核心。能源是萬物運(yùn)動的動力之源，因此這句話，甚至可以說是指明了：（節(jié)約能源這個）事物發(fā)展的方向和人類（依賴于能源）活動可能的范圍。節(jié)能技術(shù)是一門科學(xué)，有它完整的理論和規(guī)律，是研究能源利用完善程度的定性和定量分析的一個學(xué)科。認(rèn)為面對各行各業(yè)而無能為力的觀點、對能源的浪費(fèi)熟視無睹的狀態(tài)、或者偽科學(xué) 都是不對的。二. 節(jié)能的范疇和方向節(jié)能的內(nèi)涵，可以這樣劃分：1. 從范疇分：有廣義節(jié)能和狹義節(jié)能。廣義節(jié)能，包括所有材料的節(jié)約，因為任何一種材料也都以消耗一定數(shù)量的能源而取得的；本課題是指“節(jié)能技術(shù)”，

3、稱為狹義節(jié)能，僅指各種能源、能量的節(jié)約，也包含材料制造過程中的能源、能量的節(jié)約。2.能而稱為量，就有數(shù)量和質(zhì)量之分：顯然需要節(jié)約能量的數(shù)量和質(zhì)量，只有這兩方面都節(jié)約了才能稱為能量的利用完善了。嚴(yán)濟(jì)慈老先生的“所費(fèi)多于所當(dāng)費(fèi)”，就是指數(shù)量的節(jié)能；而“所得少于所可得”，就是指質(zhì)量的節(jié)能這就從本質(zhì)上指明了完善的、全面的、而且是定量的節(jié)能方向。三. 節(jié)能技術(shù)的理論體系理論是指導(dǎo)節(jié)能工作的基礎(chǔ)：節(jié)約能的質(zhì)量可得必得，是宏觀節(jié)能，是系統(tǒng)節(jié)能。理論基礎(chǔ)是：“工程熱力學(xué)”。節(jié)約能的數(shù)量當(dāng)費(fèi)則費(fèi)，是微觀節(jié)能，主要是設(shè)備節(jié)能。理論基礎(chǔ)是：“傳熱理論”、 “燃燒理論”、“傳質(zhì)（干燥）理論”及其基礎(chǔ)理論（物理學(xué)、流體

4、力學(xué)等）；還有“工質(zhì)特性理論”、“熱機(jī)原理”等。其中，工質(zhì)是以地球上最易取得、無害的水和空氣為主的物質(zhì)特性理論；熱機(jī)主要是指，汽油機(jī)、柴油機(jī)、汽輪機(jī)等，以熱學(xué)、機(jī)械學(xué)、流體力學(xué)相結(jié)合的理論，本文重點介紹前三個基礎(chǔ)理論。注意：1. 把節(jié)能和熱學(xué)、熱力學(xué)緊密相連，是因為熱學(xué)、熱力學(xué)不僅只闡明了熱能作為一種能源的本身的特性；而且自始至終，貫穿于熱學(xué)的發(fā)展全過程，無論在深度和廣度上，都緊扣能源節(jié)約這個核心，甚至還有斗爭；這門學(xué)科既古老，又因為節(jié)能成為人類關(guān)注的焦點而生機(jī)勃勃，不緊跟甚至?xí)芸鞎湮椋呷藠^進(jìn)。很有意義。2. 稱為理論，但一點也不抽象，它無時不刻地在指導(dǎo)和影響著我們周邊的生產(chǎn)、工作和生活

5、。本文就以日常所見的生產(chǎn)、工作、生活為例，揭示節(jié)能的理論系統(tǒng)，展開課題，拋磚引玉，共同探討深入。第二節(jié) 工程熱力學(xué)能量質(zhì)量的節(jié)能世界是運(yùn)動的，運(yùn)動就必然需要有推動力。熱而稱為力，顯然，熱力學(xué)在某種意義上來說，是揭示自然界運(yùn)動的規(guī)律、揭示事物發(fā)展的方向和揭示人類活動可能范圍的一門科學(xué)。熱力學(xué)的核心由熱力學(xué)第零、第一、第二和第三四大定律組成。一熱力學(xué)第一定律1. 熱力學(xué)第一定律是在18世紀(jì)，瓦特發(fā)明蒸汽機(jī)后，人類發(fā)現(xiàn)自身可以有這么大的創(chuàng)造力，于是各種發(fā)明、創(chuàng)造風(fēng)起云涌，其中包括占比例不小的各類永動機(jī)。大量的現(xiàn)象、問題放在科學(xué)家面前需要解釋、需要正確引導(dǎo)；需要說明什么是功？什么是能？如何轉(zhuǎn)換？有什么

6、關(guān)系？于是熱力學(xué)第一定律，即能量轉(zhuǎn)換和守恒定律應(yīng)運(yùn)而生。熱力學(xué)第一定律可以用一個很簡單的公式表達(dá)：功=常數(shù)×熱量 即 W=A×Q它說明:功和熱都是能量；能量必有它的由來，必然由其他能量轉(zhuǎn)換而來；能量可以互相轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換前后是相等的，也就是說轉(zhuǎn)換前后是平衡的；不同能量間的轉(zhuǎn)換，只需乘上一個經(jīng)理論和大量試驗證明的系數(shù)，就可以相互換算，這個系數(shù)稱為當(dāng)量值。式中常數(shù)A就是功的當(dāng)量值功熱當(dāng)量。第一定律指明了：第一類永動機(jī)，即不需要輸入能量，就能連續(xù)作功或能連續(xù)產(chǎn)生某種能量，及其它偽科學(xué)的不可能性。2. 熱力學(xué)第一定律還可寫為：輸入能量輸出有用能量損失能量 說明任何一個過程（從單臺設(shè)備，

7、到一個系統(tǒng)，一個企業(yè)，一個地域）在取得有效部分的同時，也必然伴隨有某種能量或功的損耗，尋找這些損耗，就是節(jié)能和節(jié)能工作；效率輸出有用能量/輸入能量 %；能量的多次轉(zhuǎn)換：總效率效率1×效率2×效率3×；研究這些等式的方法，就是熱平衡和能量平衡方法提高轉(zhuǎn)換效率的方法，或者減少損失的方法。盡可能提高有用能量和盡可能減少損失能量就是節(jié)能熱力學(xué)第一定律指明了節(jié)約能量數(shù)量的方向。3.應(yīng)用舉例：各種設(shè)備、系統(tǒng)、企業(yè)的熱平衡和能平衡工作。越是大型設(shè)備越有可能做得更完善，轉(zhuǎn)換效率越高 。如集中供熱 、煤氣化、坑口電站、大型發(fā)電站等。各種能量可以互相轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換過程也都存在效率問題：如

8、：火力發(fā)電站、三峽水電站，核電站；其他新能源風(fēng)力發(fā)電、潮汐發(fā)電、太陽能發(fā)電、垃圾發(fā)電等等。關(guān)于能源資源的節(jié)約：世界上的一切能源的來源都是太陽能，因此必須關(guān)心不可再生能源和可再生能源問題。太陽能轉(zhuǎn)化礦物質(zhì)能不可再生能源，諸如：煤炭、石油等，這是多少萬年太陽能的積累。燃燒這些能源后產(chǎn)生二氧化碳，排入大氣后，還造成溫室效應(yīng)，威脅人類的生存條件，必須限制和制定世界的公約；太陽能轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能可再生能源，即生物質(zhì)能源，如：作物秸稈、其他植物等，綠色植物生長過程中要吸收二氧化碳，因此國際社會公認(rèn)燃用生物質(zhì)能源作為二氧化碳的零排放?？梢姽?jié)能和減排之間的關(guān)系密不可分。當(dāng)然環(huán)境科學(xué)，又是一門專門的學(xué)科，不能一一

9、?？梢姛崃W(xué)第一定律在這發(fā)面建立了不可磨滅的功勛。二.熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第一定律沒有進(jìn)一步說明：能量的自生不可能，還有些那些不可能？熱能里的“溫度”這一重要概念為什么沒有出現(xiàn)，沒有被描述；能量有轉(zhuǎn)換方向嗎？高溫到低溫，低溫到高溫；熱能到電能，電能到熱能都可逆嗎？功和熱能完全等同描述嗎？功轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，或熱能變?yōu)闊崮艿倪^程，可以用熱力學(xué)第一定律的效率來描述；那么熱能轉(zhuǎn)變?yōu)楣Γ脽崃W(xué)第一定律的效率來描述，為什么往往不如人意？有序運(yùn)動可方便的轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿訜o序的熱運(yùn)動，反之可以自由進(jìn)行嗎？從瓦特發(fā)明熱能到機(jī)械能的蒸汽機(jī)，推動了第一次工業(yè)革命；這時電和它的機(jī)理，電和磁的關(guān)系也正在被很多科學(xué)家孜孜不倦、前

10、赴后繼地揭示出來，電加入到能量的大家庭，電能幾乎無所不能。趕快發(fā)電吧，但發(fā)電又是一個怎么樣的能量的轉(zhuǎn)換過程呢？效率又可以多少呢？人類又將進(jìn)入一個新的時代，當(dāng)然又有大量問題擺在了人們面前。技術(shù)發(fā)展的需要和人類認(rèn)識的深入，產(chǎn)生了熱力學(xué)第二定律：1. 開爾文描述：“不能制造出只與單一溫度熱源交換熱量，對外作功，又不引起其它變化的熱力發(fā)動機(jī)”。即僅從單一溫度熱源取得熱量，就可以不斷做功，熱可以完全轉(zhuǎn)化為功，是不可能的；必須同時還要向另一個低溫?zé)嵩磁懦鲆徊糠譄崃?，才可以取得功。即熱能轉(zhuǎn)換為功（機(jī)械能），存在另一個轉(zhuǎn)換效率問題。2. 克勞修斯描述：“熱不可能從低溫物體傳向高溫物體，而不引起其它任何變化”。

11、即，要使低溫物體轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷匚矬w，必須另外加入能量。第二定律需要定量，這就是卡諾循環(huán)及其效率的計算指明熱轉(zhuǎn)化為功的最高可能性：=1-T低/T高舉例：火焰溫度 T1=1200可產(chǎn)生的蒸汽溫度 T2=200（1.6MPa）環(huán)境溫度 T3=30充分利用火焰（1200）:=1-（30+273）/（1200+273） =79.4而如果利用蒸汽（200）：=1-（30+273）/（200+273） =35.9效率相差這樣大，指明了另一個節(jié)能潛力的方向和最高可能性。如有運(yùn)行于如下參數(shù)的發(fā)電廠：壓力MPa溫度卡諾 %鍋爐 %汽機(jī) %發(fā)電、廠用電%發(fā)電%1.018033.185808018.03.534050.6

12、88838330.710.054062.790858540.7發(fā)電=卡諾×鍋爐×汽機(jī)×電廠鍋爐、汽機(jī)、發(fā)電廠廠用電部分，實際上是人們平時關(guān)注的重點。明顯僅是節(jié)約的一部分,這是第一定律的范疇，但并非是節(jié)能的全部；而卡諾循環(huán)效率所揭示的是節(jié)能的另外一個大部份?？梢姡旱谝欢芍该髁藦哪茉吹南掠喂?jié)約，量的節(jié)約“所費(fèi)多于所當(dāng)費(fèi)”的問題；而第二定律指明了從能源的源頭節(jié)約，質(zhì)的節(jié)約“所得少于所可得”的問題。第二定律指明了：1. 超卡諾循環(huán)效率不可能、第二類永動機(jī)不可能、所得多于所可得不可能；2. 能量轉(zhuǎn)換不僅有數(shù)量問題，還有方向性問題、品位問題，數(shù)量不能體現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的全部，也就

13、是說能量還具有有質(zhì)量問題。能量取得的難易程度、消耗能源資源的多少和它的功能、功用代表了能量的品位和質(zhì)量。電能、機(jī)械能比熱能品位高；溫度愈高的熱能，愈可以獲得更多的高品位的電能、機(jī)械能，因此也質(zhì)量愈高；品位問題也揭示了能源利用完善性的另一面。溫度越高，卡諾循環(huán)效率越高，利用越多，即可得的越多。集中供熱比小鍋爐效益高；熱電聯(lián)供效益更高，利用了高端能量，白白回收了電能；熱電聯(lián)供也是參數(shù)越高越好；聯(lián)合循環(huán)發(fā)電效率更高。 這里說大型化，又高參數(shù)化，才獲益越大。而一種新的理念，甚至稱為是第二代能源系統(tǒng)，即分布式能源系統(tǒng)。它是以燃?xì)猓ɑ蚱渌履茉矗?、燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)、熱電冷聯(lián)供為核心的小型系統(tǒng)。關(guān)鍵是：大

14、小型，對于燃?xì)庀到y(tǒng)（或其它新能源）效率相差不大，接近負(fù)荷又減少了損失，這兩者抵消；而聯(lián)供的效益遠(yuǎn)高得多，所以被推崇。燃煤則有粉碎問題、除塵問題等，還是一定的大型化為好。3.按第一定律計算的是當(dāng)量熱值，反映能量的數(shù)量；反映能量質(zhì)量的是被第二定律所決定的等價熱值，它反映的是能量取得的難易程度，是能源的品位，是對于能源資源的消耗量的計量。如：電1kwh=3600kj=電加熱放出的熱量(這是當(dāng)量值)，而取得1kwh電，發(fā)電廠效率3040%，需10550kj，即0.360kg標(biāo)煤的熱量，才產(chǎn)生1度電，這就是電的等價值； 而如有蒸汽3600kj (這是當(dāng)量值)，鍋爐效率8090%，需4500kj的熱量的煤

15、才能產(chǎn)生，即0.15kg標(biāo)煤，這是蒸汽的等價值。上述計算，顯然不能說鍋爐效率高于發(fā)電廠效率的2倍；同時，可以看到等價值是折算到能源消耗的計算，電的等價值高，功能也遠(yuǎn)非蒸汽所可比，因此品位高等價值揭示了能量的品位本質(zhì) 揭示能耗與國家資源的關(guān)系，節(jié)能對于國家資源的責(zé)任；統(tǒng)計部門用當(dāng)量值，是為了避免重復(fù)計算，這是兩回事。4.從統(tǒng)計學(xué)看：熱能是分子的無序運(yùn)動，而電能是原子的有序運(yùn)動。從有序到無序很容易，而從無序到有序不容易。有序性代表能源等級。可見普遍意義上講：第一定律的熱平衡已不能作為評價能量利用完善性的可比尺度。5. 第二定律和卡諾循環(huán)的進(jìn)一步推導(dǎo)，可以更完善各種過程的關(guān)于能量質(zhì)量的：質(zhì)量的轉(zhuǎn)換、

16、質(zhì)量的損失、質(zhì)量轉(zhuǎn)換的效率的計算。這就是“火用”和“火用” 平衡計算，這是對于能量的質(zhì)量、內(nèi)部損失的計算評價方法；而熱平衡計算只考慮外部損失。“火用”= Q×卡諾 恒溫?zé)嵩? i-TS 流動體系(變溫)= kwh 電或機(jī)械能·“火用”代表可以轉(zhuǎn)化為功的能，稱可用能。焓 = “火用” “火無”“火無” = Q×（1-卡諾）= TS“火無”代表未能轉(zhuǎn)化為功的能，是損失的能。熵 S。是內(nèi)部損失程度度量方法、效率提高方向的一個有用參數(shù)，內(nèi)涵十分豐富，本文不再深入，僅拋磚引玉了。能量平衡只反映各種能源的數(shù)量利用程度；需要作“火用” 平衡以考察質(zhì)量的利用程度，就是從能源的源頭

17、節(jié)約的計算方法。6. 工作和日常生活中常見關(guān)于的所得少于所可得的問題:閥的節(jié)流，熱量沒有損失，但壓力下降了，可用能減少了，能量的質(zhì)量損失了，質(zhì)量代表品位，代表更多的數(shù)量；燃煤取暖，可以做到?jīng)]有熱損失，但燃燒溫度達(dá)1200只為取暖的50服務(wù)，如能發(fā)過電再供熱，這部分電能豈非白白取得了？高低品位能量的區(qū)別、權(quán)衡利用；電解制氫為了清潔能源，用高級能源，取得低等級的熱能，氫僅作為燃料用，不甚合理。但如果能利用低谷電，倒可以權(quán)衡。吸收式（溴化鋰）制冷利用低溫?zé)嵩匆詿岽娛呛侠淼?，等等。熱泵問題是反向的卡諾循環(huán)（制冷循環(huán)），效率很高，；主要用于空調(diào)節(jié)能等，有利于低溫?zé)嵩吹睦茫òǖ責(zé)帷⑻柲艿龋?。例：?/p>

18、調(diào)制冷的兩端溫差越小，當(dāng)然能耗越小。如夏季空調(diào)運(yùn)行時，室內(nèi)26，室外38，溫差12；如果想辦法使室外溫度為26以下，原則上可以不耗能了；而冬季空調(diào)運(yùn)行時，室內(nèi)20，室外0，溫差20；如果想辦法使室外溫度為10，溫差10原則上可以節(jié)能一半，利用井水也可以做到。這就是低溫?zé)嵩吹睦?，同樣還可廣泛考慮太陽能、工廠低溫?zé)嵩吹睦玫鹊龋Ч己?。與熱電聯(lián)產(chǎn)、聯(lián)合循環(huán)等性質(zhì)不同。7.應(yīng)用的關(guān)注點：必須既從能源的下游節(jié)約，量的節(jié)約；又從能源的源頭多利用，質(zhì)的節(jié)約，兩方面并舉才是對能源利用完善了；熱電聯(lián)供及其高參數(shù)化、需要有序有規(guī)劃地發(fā)展；壓力能的分級利用； 聯(lián)合循環(huán)發(fā)電最大可能地可得必得；能源的源頭利用或能

19、源的分級合理利用，是企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)級、地域區(qū)域級、甚至國家級的事，必須有遠(yuǎn)見卓識的統(tǒng)籌規(guī)劃 這是一個節(jié)能巨大潛力的領(lǐng)域；新上項目能源評估應(yīng)該有區(qū)域、地域性的用能評估，等等。3. 熱力學(xué)第零定律熱力學(xué)第零定律：“兩物體達(dá)到熱平衡，即兩者間完全沒有熱量傳遞時就是溫度相等”。也就是說兩物體間如果沒有溫差，就沒有熱量的傳遞；如果有熱量的傳遞就有溫差。溫度測量就是用這個原理，應(yīng)保證溫度計和被測物體間沒有熱量的傳遞時，兩者間溫度才一致了。四.熱力學(xué)第三定律熱力學(xué)第三定律：“不論用什么方法都不可能把溫度降到絕對零度”。絕對零度就是：分子原子都停止了運(yùn)動。排列整齊，已經(jīng)有序了，所以易于達(dá)到“超導(dǎo)”；此時“焓”、“熵

20、”、“火用”等熱力參數(shù)也都等于零，也都以絕對零度為起點。事實上絕對零度也就是用熱力學(xué)的方法推導(dǎo)出來的?！办亍笔莻€非常有用的參數(shù)，在第二定律、第三定律里很重要。一切化學(xué)反應(yīng)也都是朝著“熵”增方向進(jìn)行的，可方便的確定化學(xué)反應(yīng)的方向。第三節(jié) 關(guān)于量的節(jié)能理論主要有：傳熱（換熱）理論；燃燒理論；傳質(zhì)（干燥）理論等；工質(zhì)特性理論：水、飽和水蒸汽、過熱水蒸汽特性、空氣、濕空氣特性、制冷劑特性等；熱機(jī)原理（熱學(xué)、流體力學(xué)、機(jī)械學(xué)的結(jié)合）等。本文主要介紹傳熱理論、燃燒理論和傳質(zhì)理論。一. 傳熱理論傳熱理論的核心就是:如何最大可能地加強(qiáng)傳熱和最大限度地阻止傳熱剖析傳熱的機(jī)理，傳熱有三個途徑：流體的對流傳熱、固體

21、的導(dǎo)熱、輻射傳熱。1.對流傳熱是發(fā)生在流體（液體、氣體）里的熱量傳遞，熱量搭載在流動的物體上，而被傳遞，這種流動稱為對流：流體對流傳熱的傳熱量為： Q= × T × F式中三項：關(guān)于：傳熱系數(shù)，與工質(zhì)特性和流速有關(guān)，它的倒數(shù)就是熱阻1/。傳熱與電學(xué)的歐姆定律很相像：I = U×R。電流相應(yīng)于熱量，電阻相應(yīng)于熱阻1/(×F)，而電壓相應(yīng)于溫差，因此也常稱溫差為溫壓。關(guān)于對流傳熱系數(shù) ，可以從數(shù)量上感性的認(rèn)識一下：氣體 =幾十千卡/米2·時·度液體 =幾千千卡/米2·時·度沸騰和冷凝時（相變時）=幾萬千卡/米2

22、3;時·度例如：應(yīng)當(dāng)充分利用沸騰和冷凝傳熱； 需要合理使用疏水器和增加傳熱面積；沸騰和冷凝傳熱的典型技術(shù)熱管技術(shù)（熱短路）的應(yīng)用； 利用相變技術(shù)汗冷技術(shù)的應(yīng)用；關(guān)于傳熱面積F：兩種流體之間需要相隔，傳熱面積F就是這個相隔物體的面積。如：設(shè)計合理的流道、單位體積里盡可能多的傳熱面積、傳熱面積多了還需考慮小的流動阻力、還有膨脹問題、合理布置翅片密度與高度問題等；關(guān)于傳熱溫差T：除了溫差越大，傳熱量也越大外；合理組織流體流向也有意想不到的效果，如：逆流布置與順流布置相比，它的傳熱溫差大于順流的傳熱溫差；而且冷流體的最終溫度還可以被加熱得更高，或者說熱流體的最終溫度還可以被冷卻得更低，設(shè)備利

23、用率高。2.導(dǎo)熱是指發(fā)生在固體里面的傳熱，由分子、原子承擔(dān)傳遞：固體里的導(dǎo)熱傳熱的傳熱量為:Q=（/d）×T×F 與對流傳熱公式一樣，也是很相似的三項：關(guān)于導(dǎo)熱系數(shù)，也可以從數(shù)量上感性的認(rèn)識一下：金屬=10200千卡/米·時·度非金屬=0.010.9千卡/米·時·度顯然，金屬是熱的良導(dǎo)體，傳熱熱阻可以忽略不計；而非金屬熱阻大得多，可做絕熱材料。和物體的導(dǎo)電性能很接近。d是物體的厚度，F(xiàn)是傳熱的截面積；d/ 是熱阻，與電學(xué)的電阻計算方法幾乎一樣。T也是溫壓的含義。3.輻射傳熱，熱量除了可以借助以氣體、液體、固體傳輸外，還可以在沒有任何分

24、子、原子的真空中傳輸，這就是輻射傳熱，與光線的照射特性很接近。輻射傳熱量為：Q=（T14/100- T24 /100）F關(guān)于輻射系數(shù)，它與穿過物質(zhì)的入射、反射、透射、吸收、頻譜有關(guān)；與接受輻射（照射）物質(zhì)的入射、反射、透射、吸收、頻譜以及表面黑度系數(shù)、表面形狀等有關(guān)。其熱源如太陽、火焰、高溫?zé)煔?、電加熱器、微波爐等關(guān)于面積，與熱源的輻射面積、接受輻射物體的被照射面積、兩者的位置、角度等有關(guān)，計算稍復(fù)雜。1/相當(dāng)于熱阻。同時輻射傳熱量與溫度4次方之差成正比，可見高溫輻射的傳熱量也是很大的，等效來看數(shù)量級與沸騰傳熱、冷凝傳熱在一個層次上。諸如：太陽能電池板的表面鍍膜，使入射 對外輻射；太陽能電池蓋

25、板的蜂眼特性，可以在內(nèi)部折射，提高了太陽不同入射角時的效率；太陽能熱水器的鍍膜，產(chǎn)生的溫室效應(yīng)；而汽車的防曬薄膜，是使反射 入射；紅外線的應(yīng)用；爐膛高溫燃燒區(qū)的充分利用；黑度系數(shù)的提高，等等。4.多層傳熱，熱傳導(dǎo)大多是多層的，有它的特性：傳熱量 = K×T×FK是總傳熱系數(shù)，等于多層熱阻和的倒數(shù)：K = 1/（R1R2R3）每層的熱阻R1、R2、R3可以分別等于d/、1/等（關(guān)于輻射層需要進(jìn)行等效計算，也可以分別逐層進(jìn)行計算）可見多層傳熱又有它不同的特性：熱阻最大的層，占比例大，所以影響最大，應(yīng)是注意力的集中地；多層傳熱的總傳熱系數(shù)，主要取決于熱阻大的一項，著力于這一層的改

26、進(jìn)，會事半功倍，即投入小而收益大，如：加大熱阻大的一側(cè)的流速、傳熱面積等等；對流傳熱的熱阻主要產(chǎn)生于附面層，經(jīng)過一個流體層會加兩個熱阻：所以疏松物體可做保溫材料，但需填充合適和良好外保護(hù)；保冷材料必須是密閉細(xì)胞型的，避免空氣中水分源源不斷的被冷凝，而破壞保溫層，因為水的對流傳熱系數(shù)比空氣大十倍到百倍；熱水瓶的設(shè)計考慮全面，很合理；建筑節(jié)能被提到議事日程。其中保溫的簿弱環(huán)節(jié)在于玻璃，用雙層玻璃保溫性能比單層就好得多，還有中空玻璃、入射大于反射的特性玻璃；再加上墻體保溫、可再生能源和太陽能利用、建筑物內(nèi)外氣流組織、空調(diào)管內(nèi)冷熱媒體組織、空調(diào)的熱泵系統(tǒng)、自動控制、照明等構(gòu)成節(jié)能型建筑。建筑節(jié)能面廣量

27、大，最近我國已出臺了新的建筑節(jié)能設(shè)計規(guī)范。二. 燃燒理論燃燒是一個氧化反應(yīng)，具有化學(xué)反應(yīng)的共性：在點火階段是吸熱反應(yīng)，需要加熱、穩(wěn)定著火、以至用觸媒，保證穩(wěn)定著火區(qū)和高溫，甚至是革命性的；燃料與助燃劑（空氣）的混合、組織和空間；合理的空氣量（）對效率很敏感；燃燒各個階段（預(yù)混燃燒、擴(kuò)散燃燒）的合理組織；還有流體力學(xué)、污染物生成理論等的支持。1.固體燃料 固定床層燃燃燒，需要注意：合理爐排、分層燃燒技術(shù)；一二次風(fēng)配比，預(yù)熱；煤的合理配比；合理的前后拱。等等。沸騰床、流化床燃燒：熱容量大，煤種適應(yīng)性強(qiáng)。粉煤燃燒燃燒器合理預(yù)熱、配風(fēng)，大型電站鍋爐；水煤漿、油煤漿技術(shù)。2. 液體燃料油的燃燒（品種很多

28、）關(guān)鍵是霧化、配風(fēng)（氧）、預(yù)熱 、爐膛等。 有很多成功的燃燒器設(shè)計。3. 氣體燃料配風(fēng)（氧）、預(yù)熱、爐膛等。重點在燃燒器設(shè)計。4. 新燃燒技術(shù)與理論：如蓄熱燃燒、純氧燃燒、低NOx燃燒等。三. 傳質(zhì)（干燥）理論是傳物質(zhì)和傳熱的結(jié)合主要途徑分別有：在固相和氣相物體內(nèi)的傳質(zhì)。固相：G=（/d）×T×F 傳質(zhì)系數(shù)，與物體的空隙度等有關(guān)，再加厚度d因素，和導(dǎo)熱很相似。T、F 和傳熱很相似。氣相：G=××F 擴(kuò)散系數(shù)，與流速等有關(guān)。濃度差，相當(dāng)于傳熱的溫差、溫壓。F 和傳熱很相似。例如：粉碎、噴霧、沸騰床、流動床等方法的應(yīng)用；合理組織氣流的溫度、干度(濕空氣特性）

29、和流動，等等。第四節(jié) 節(jié)能的實施關(guān)于技改節(jié)能的實施技改和優(yōu)化運(yùn)行兩大方面。關(guān)于技改：一.兩大方向節(jié)約能的質(zhì)量 宏觀節(jié)能、系統(tǒng)節(jié)能。節(jié)約能的數(shù)量 微觀節(jié)能、設(shè)備節(jié)能。二. 關(guān)于能量質(zhì)量的節(jié)約核心是“所得等于所可”，燃料的理論燃燒溫度可達(dá)2000以上，而目前的利用，大多都遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到。當(dāng)今世界上最高參數(shù)的蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組，蒸氣溫度達(dá)620，燃?xì)廨啓C(jī)達(dá)1400，這些都是佼佼者，普遍水平還遠(yuǎn)達(dá)不到，有些是認(rèn)識不到，甚至連一般合理參數(shù)的熱電聯(lián)供、聯(lián)合循環(huán)發(fā)電還達(dá)不到。潛力是巨大的，但需要資金、科技、遠(yuǎn)見、規(guī)劃和決心。對于一個區(qū)域，甚至國家，體現(xiàn)政府行為。需要有一個“節(jié)能規(guī)劃設(shè)計”或“可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃設(shè)計”的

30、部門這是全局能源利用完善程度的體現(xiàn)。對于一個企業(yè)、一個系統(tǒng)，體現(xiàn)決策、規(guī)劃和社會責(zé)任感。特點也是層次深，需要技術(shù)、需要資金、工作重度大，需要逐步突破。工作是大量和具體的，例如： 能源審計工作，建立能源的數(shù)據(jù)庫；區(qū)域能源數(shù)字地圖的制作；區(qū)域和企業(yè)的“火用”平衡、熱平衡；制訂區(qū)域和企業(yè)的能源中遠(yuǎn)期規(guī)劃；新建項目與區(qū)域和企業(yè)整體的能源利用完善性評估能源的區(qū)域區(qū)域性評估； 實現(xiàn)能源綜合利用熱冷電氣聯(lián)供系統(tǒng)、電熱煤氣聯(lián)供系統(tǒng)、聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)；低溫?zé)嵩匆?guī)劃利用系統(tǒng)；最新節(jié)能理念、觀念、發(fā)展勢態(tài)的吸收引進(jìn)。例如逐步向建立更合理配置、合理參數(shù)、合理充分用能的：“產(chǎn)品熱電冷”聯(lián)產(chǎn)的一體化工廠方向發(fā)展。變純生產(chǎn)

31、某產(chǎn)品，為生產(chǎn)某產(chǎn)品為主，同時生產(chǎn)用能的匹配產(chǎn)品，以及電、汽、冷等多種產(chǎn)品的企業(yè)，以充分綜合利用能量，物盡其用，考慮綜合效益的提高。循環(huán)經(jīng)濟(jì)、清潔生產(chǎn)的實現(xiàn)；新能源的規(guī)劃利用，等等。三.關(guān)于能量數(shù)量的節(jié)約首先需要關(guān)注：國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃綱要的節(jié)能中長期專項規(guī)劃中的重要內(nèi)容，是由國家發(fā)展改革委會同科技部、財政部、建設(shè)部、國家質(zhì)檢總局、國家環(huán)?？偩帧鴦?wù)院機(jī)關(guān)事務(wù)管理局、中共中央直屬機(jī)關(guān)事務(wù)管理局等有關(guān)部門，織編制了的“十一五”十大重點節(jié)能工程實施意見，及其貫徹實施和督導(dǎo)評估評價手冊，非常全面地論述當(dāng)前節(jié)能工作的重點，包括：燃煤工業(yè)鍋爐（窯爐）改造工程、區(qū)域熱電聯(lián)產(chǎn)工程、余熱余壓利

32、用工程、節(jié)約和替代石油工程、電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能工程、能量系統(tǒng)優(yōu)化（系統(tǒng)節(jié)能）工程、建筑節(jié)能工程、綠色照明工程、政府機(jī)構(gòu)節(jié)能工程、節(jié)能監(jiān)測和技術(shù)服務(wù)體系建設(shè)工程。國家發(fā)改委組織修訂中國節(jié)能技術(shù)政策大綱(06年版),具體化了在：工業(yè)節(jié)能、交通節(jié)能、建筑節(jié)能、城市與民用節(jié)能、農(nóng)業(yè)與農(nóng)村節(jié)能、可再生能源利用及其保障體系等七方面的重要政策。有關(guān)清潔生產(chǎn)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)、能效電廠、能源審計等等新的理念。具體方法上要注意： 1. 引進(jìn)和不斷關(guān)注先進(jìn)的工藝、設(shè)備、科學(xué)技術(shù)、產(chǎn)品、理念；3. 需要有整體概念，顧及能量質(zhì)量的節(jié)約，才是大的節(jié)約。如：造紙，見到兩類：一種是蒸汽加熱烘干（在烘缸里），用熱6000MJ/T紙；另一種

33、是用氣體燃料火焰加熱空氣烘干，用熱5000MJ/T紙。表面看后者耗能少。實際上烘紙最多200的溫度就可以了，溫度過高紙品質(zhì)量要下降。氣體燃料火焰卻可以燒到1200，不得不摻冷使用，從1200到200間的質(zhì)量浪費(fèi)了。當(dāng)然具體還需綜合考慮，如：規(guī)模問題、總投入問題、生產(chǎn)工藝問題等等； 2. 開拓思路，借鑒其它行業(yè)、專業(yè)、領(lǐng)域的知識、技術(shù)綜合利用、集思廣益：如煙氣二氧化硫的處理問題（企業(yè)對它頭疼，環(huán)保部門對它痛惡，而化學(xué)家可能認(rèn)他為寶）； 3. 對于各種能源品種 、能源品位、能源特點、物料的具體分析，綜合利用：如水泥預(yù)制件的紅外養(yǎng)護(hù)（用高壓蒸汽，就必須用密閉的高壓釜，只能周期性生產(chǎn)了）、工藝管道的電

34、加熱伴熱（比蒸汽控制精度高，維護(hù)費(fèi)用少）等觀點。 4. 必須充分了解工藝，原設(shè)計必定有它的道理，往往以犧牲能源而達(dá)到某種 工藝目的，須謹(jǐn)慎。對原工藝?yán)斫庠缴?，越能找到?jié)能的正確途徑。5. 西瓜和芝麻都要。最大限度充分利用能源減少低溫?zé)嵩吹呐欧?；然后再考慮余熱 利用和回收；同時應(yīng)該認(rèn)識余熱也是資源，不是廢熱。6. 打破系統(tǒng)的工藝界限、設(shè)備界限互補(bǔ)綜合利用；7. 需要溫度和需要熱量不一樣；需要溫度和需要時間不一樣。如冶金爐主要要溫度高溫、高排放、高回收是節(jié)能的如蓄熱式加熱爐；8. 設(shè)備越大，技術(shù)可能的完善程度越好。如世界公認(rèn)的三大節(jié)能技術(shù)就是：集中供熱、煤氣化和熱電聯(lián)產(chǎn)；9. 技改是一個綜合性技術(shù)

35、，以鍋爐為例：四.以鍋爐為例： 自瓦特發(fā)明蒸汽機(jī)，至今已200多年，經(jīng)一代一代人的改造、提高和發(fā)展，體現(xiàn)了技術(shù)的綜合性、全方位的考慮：五. 技改的方法和步驟1. 熱平衡和能量平衡的檢測，取得可靠詳盡的第一手資料；2.計算“火用”平衡、熱平衡和能量平衡，找到能量利用的方向、能量損失的方向； 3. 方案的定性研究，決定方案（如前面綜合性的考慮）；4. 方案的定量研究經(jīng)濟(jì)性的比較計算，應(yīng)包含：在節(jié)能量（能量的消耗、能源的消耗）、節(jié)約資金量，和外部條件：技術(shù)、投資、場地、先進(jìn)性、綜合性、環(huán)保、人員等方面，對選定的幾個方案，作可行性對比分析、計算。其中： 回收年限 = 改造投入資金/年節(jié)約資金= 24年或更長都是合理的。第五節(jié)節(jié)能的實施關(guān)于優(yōu)化運(yùn)行一. 設(shè)計和運(yùn)行不一樣如：傳熱中：傳熱系數(shù)與流速隨增，但同時又增加了風(fēng)機(jī)的能耗； 流體輸送：加熱可減少粘度，但多耗熱能，而又減少摩擦力，減少了輸送機(jī)械能耗； 鍋爐：增大負(fù)荷，效率提高，但負(fù)荷達(dá)8090%以后又下降；發(fā)電機(jī)組：汽輪機(jī)進(jìn)口是提高參數(shù)有利；汽輪機(jī)后部是冷凝壓力、溫度越低越好，但又增加了循環(huán)冷卻泵的能耗；對于不同設(shè)備，實際運(yùn)行影響因素很多，如印染行業(yè)，影響染缸效率的因素就有：不同布料、顏料類別、助劑品種、升降溫速度，