節(jié)能原理與技術3講課講稿

節(jié)能原理與技術33.1概述能量平衡分兩大類:國家和地區(qū)的能量平衡;企業(yè)和設備的能量平衡:目的從收支平衡出發(fā)得出兩個指標:企業(yè)能量利用率和設備熱效率最終降低產品的兩大指標之一: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標準煤的發(fā)熱量為29270kJ/kg;等價熱量和當量熱量: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:壓縮空氣、氧氣、水

后兩者需折合為一次能源計算，折算系數稱為等價熱量3.2熱平衡當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際完全轉換的能量，熱、功、能的當量熱量值都等于1；對二次能源，在計算系統輸入熱量時，應使用等價熱量，在計算實際放出的熱量時，應使用當量熱量；耗能工質不是熱源，在生產過程中，作為原料或消耗工質使用，只有等價熱量而無當量熱量。3.2熱平衡3.2.2熱平衡技術指標1能耗①單耗：單位產量或單位產值所消耗的某種能量折算為標準煤的數量；②綜合能耗：消耗的總能耗/產品總產量或總產值2能量利用效率①設備熱效率鍋爐：制冷機熱泵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（整個企業(yè)的用能指標）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2熱平衡技術指標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）類型含義供入熱設備供入熱平衡以供給體系的熱為基礎一次能源+二次能源鍋爐、加熱爐、干燥設備全入熱平衡以進入系統的全部熱量為基礎燃料燃燒熱+工質帶入的顯熱、化學反應熱、回收熱化工系統凈入熱平衡以實際加給體系的熱量為基礎換熱器3.2熱平衡供入熱平衡（外界供入熱的情況）計算公式全入熱平衡（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熱平衡時各種熱量的計算1.供入熱計算燃料燃燒時供給的熱量3.2熱平衡外界供給系統的電量P和功W3.2.4熱平衡時各種熱量的計算外界向系統的傳熱量載熱體帶入系統的傳熱量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.有效能概念及計算概念：達到工藝要求時，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有化學反應的工藝，有效能為化學反應熱③蒸發(fā)干燥工藝，有效能等于蒸發(fā)物質所吸收的熱量④產品中包含部分燃料時，有效能是這部分燃料的發(fā)熱量3.2.4熱平衡時各種熱量的計算3.2熱平衡3.2.4熱平衡時各種熱量的計算2.有效能概念及計算⑤系統向外輸出電、功時⑥未包括在以上各項中的其他有效能采暖、照明、運輸3.損失能量：系統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設備熱平衡3.3.1鍋爐熱平衡方程3.3設備熱平衡3.3.2鍋爐熱效率3.3設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鍋爐各項熱損失的確定1.機械不完全燃燒熱損失⑴燃煤鍋爐3.3設備熱平衡案例1某鍋爐所用燃料應用基飛灰含量為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設備熱平衡⑵燃油鍋爐：碳黑粒子會污染受熱面，引起尾部再燃燒3.3.3鍋爐各項熱損失的確定某燃油鍋爐干煙氣容積為11.5標準立方米，測得煙氣中碳黑濃度為1477毫克/標準立方米，燃油的熱值為41474千焦/千克，求其機械不完全燃燒損失。案例23.3.3鍋爐各項熱損失的確定2.化學不完全燃燒熱損失燃料燃燒時，CO，H2，CH4未來得及燃燒隨煙氣排出所造成的熱損失。3.3.3鍋爐各項熱損失的確定案例3某燃油鍋爐干煙氣容積為11.5標準立方米，測得煙氣中碳黑濃度為1477毫克/標準立方米，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為1.05，干煙氣容積11.5標準立方米/千克，求化學不完全燃燒損失。3.3.3鍋爐各項熱損失的確定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；排煙溫度每升高12-15℃，排煙熱損失增加1%；空氣過剩系數每增加0.1，排煙熱損失增加0.7%；10噸以上鍋爐排煙溫度應低于160℃3.3.3鍋爐各項熱損失的確定案例4設燃燒1千克油的排煙量為12.1標準立方米：空氣入爐溫度20℃，排煙溫度180℃，煙氣比熱1.4，機械不完全燃燒損失1.3%，求排煙熱損失。3.3.3鍋爐各項熱損失的確定②散熱損失：經驗選取，一般在2%-3%當鍋爐在滿負荷工作時：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鍋爐各項熱損失的確定當鍋爐在非額定負荷工作時：按下式計算3.3.3鍋爐各項熱損失的確定4.燃煤爐灰渣物理熱損失（渣溫600-800℃帶走部分熱量）3.3.3鍋爐各項熱損失的確定案例5設某燃油鍋爐蒸發(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℃。根據案例2、3、4的結果，求正平衡效率及反平衡效率。3.3.3鍋爐各項熱損失的確定3.3.3鍋爐各項熱損失的確定3.3.3鍋爐各項熱損失的確定3.4火用平衡3.4.1火用的分類對應于系統與環(huán)境的關系可分為:物理火用和化學火用根據能量性質分類:熱量火用、冷量火用、機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物火用之差2.傳熱過程的火用損:在完全燃燒的情況下對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備,分別計算,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.化學反應火用(損):反應前后化學火用的差值放熱反應,計入反應前物質,對于吸熱反應,計入反應后物質3.4.3火用平衡與火用效率3.4火用平衡1.火用平衡:系統的收入火用與支出火用應當平衡以全入火用為基礎的火用平衡方程如下:2.火用效率:系統實際得到的有效火用與供給火用之比,對于各種用能設備,以供入熱為基礎進行計算3.4火用平衡以反平衡法計算:對于整個企業(yè),則用能效率表示為對于石油、化工裝置、全入火用效率為火用的回收率為3.4火用平衡應用舉例案例6設某單級汽輪機，進汽壓力為p1=10MPa,溫度t1=540℃,排汽壓力為p2=0.005MPa,相對內效率ηri=0.81，環(huán)境溫度20℃。求該機的絕對內效率，汽機的火用效率、熱損失、火用損失。3.4火用平衡應用舉例案例6（續(xù)）設某單級汽輪機，進汽壓力為p1=10MPa,溫度t1=540℃,排汽壓力為p2=0.005MPa,相對內效率ηri=0.81，環(huán)境溫度20℃。求該機的絕對內效率，汽機的火用效率、熱損失、火用損失。3.5熱平衡及火用平衡結果的表示方法3.5熱平衡及火用平衡結果的表示方法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℃

布置空預器布置省煤器熱泵熱源清灰降阻合適的空氣過量系數0.7%/0.13.6提高能源利用率的途徑2.提高運行水平降低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時間節(jié)能自動控制保持爐膛高溫提高風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：燃燒過程化學能未能完全轉變?yōu)闊崮埽惶?/p>