《节能原理与技术3讲课讲稿.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《节能原理与技术3讲课讲稿.ppt（44页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、中国矿业大学动力工程系中国矿业大学动力工程系节能原理与技术3中国矿业大学动力工程系中国矿业大学动力工程系3.1 3.1 概述概述能量平衡分两大类能量平衡分两大类:国家和地区的能量平衡国家和地区的能量平衡;企业和设备的能量平衡企业和设备的能量平衡:目的从收支平衡出发目的从收支平衡出发得出两个指标得出两个指标:企业能量利用率和企业能量利用率和 设备热效率设备热效率最终降低产品的两大指标之一最终降低产品的两大指标之一:成本成本输入能量输入能量=有效利用能量有效利用能量+损失能量损失能量3.1 3.1 概述概述中国矿业大学动力工程系中国矿业大学动力工程系3.2 3.2 热平衡热平衡3.2.1 3.2.
2、1 基本概念基本概念1.热平衡的分类热平衡的分类:设备热平衡设备热平衡+企业热平衡企业热平衡;燃料发燃料发热量及热值热量及热值:高位发热量和低位发热量高位发热量和低位发热量,1KG标准标准煤的发热量为煤的发热量为29270kJ/kg;2.等价热量和当量热量等价热量和当量热量:一次能源直接用热值带入一次能源直接用热值带入,二次能源包括二次能源包括:电力电力蒸汽蒸汽石油制品石油制品焦碳焦碳煤气煤气;耗能工质耗能工质:压缩空气、氧气、水压缩空气、氧气、水 后两者需折合为一次能源计算，折算系数称为等价热量后两者需折合为一次能源计算，折算系数称为等价热量3.2 3.2 热平衡热平衡中国矿业大学动力工程系
3、中国矿业大学动力工程系当量热量是指用能过程中所使用的二次能源在工当量热量是指用能过程中所使用的二次能源在工艺过程中实际完全转换的能量，热、功、能的当艺过程中实际完全转换的能量，热、功、能的当量热量值都等于量热量值都等于1；对二次能源，在计算系统输入热量时，应使用等对二次能源，在计算系统输入热量时，应使用等价热量，在计算实际放出的热量时，应使用当量价热量，在计算实际放出的热量时，应使用当量热量；热量；耗能工质不是热源，在生产过程中，作为原料或耗能工质不是热源，在生产过程中，作为原料或消耗工质使用，只有等价热量而无当量热量。消耗工质使用，只有等价热量而无当量热量。3.2 3.2 热平衡热平衡中国矿
4、业大学动力工程系中国矿业大学动力工程系3.2.2 3.2.2 热平衡技术指标热平衡技术指标1 1能耗能耗单耗：单位产量或单位产值所消耗的某种能量单耗：单位产量或单位产值所消耗的某种能量折算为标准煤的数量；折算为标准煤的数量；综合能耗：消耗的总能耗综合能耗：消耗的总能耗/产品总产量或总产值产品总产量或总产值2 2 能量利用效率能量利用效率设备热效率设备热效率锅炉：锅炉：制冷机制冷机 热泵热泵3.2 3.2 热平衡热平衡中国矿业大学动力工程系中国矿业大学动力工程系装置能量利用率（包含有热量回收，全入热）装置能量利用率（包含有热量回收，全入热）企业能源利用率（整个企业的用能指标）企业能源利用率（整个
5、企业的用能指标）3 3 回收率（反映企业由于余热回收和利用所带来的回收率（反映企业由于余热回收和利用所带来的节能效益指标节能效益指标2 2 热平衡技术指标热平衡技术指标3.2 3.2 热平衡热平衡中国矿业大学动力工程系中国矿业大学动力工程系3.2.3 3.2.3 热平衡模型及类型热平衡模型及类型1 1 热平衡模型热平衡模型3.2 3.2 热平衡热平衡中国矿业大学动力工程系中国矿业大学动力工程系2 2 热平衡类型热平衡类型（观察目的不同观察目的不同）类型类型含义含义供入热供入热设备设备供入热平衡供入热平衡以供给体系的热以供给体系的热为基础为基础一次能源一次能源+二次能二次能源源锅炉、加热炉、锅炉
6、、加热炉、干燥设备干燥设备全入热平衡全入热平衡以进入系统的全以进入系统的全部热量为基础部热量为基础燃料燃烧热燃料燃烧热+工质工质带入的显热、化学带入的显热、化学反应热、回收热反应热、回收热化工系统化工系统净入热平衡净入热平衡以实际加给体系以实际加给体系的热量为基础的热量为基础换热器换热器3.2 3.2 热平衡热平衡中国矿业大学动力工程系中国矿业大学动力工程系供入热平衡供入热平衡（外界供入热的情况）（外界供入热的情况）计算公式计算公式全入热平衡全入热平衡（余热利用情况）（余热利用情况）净入热平衡净入热平衡（加给体系的热量利用程度）（加给体系的热量利用程度）3.2 3.2 热平衡热平衡中国矿业大学
7、动力工程系中国矿业大学动力工程系3.2.43.2.4热平衡时各种热量的计算热平衡时各种热量的计算1.供入热计算供入热计算燃料燃烧时供给的热量燃料燃烧时供给的热量3.2 3.2 热平衡热平衡中国矿业大学动力工程系中国矿业大学动力工程系外界供给系统的电量外界供给系统的电量P和功和功W3.2.4 3.2.4 热平衡时各种热量的计算热平衡时各种热量的计算外界向系统的传热量外界向系统的传热量载热体带入系统的传热量载热体带入系统的传热量如果为蒸汽如果为蒸汽如果为空气、煤气、烟气高温气体如果为空气、煤气、烟气高温气体3.2 3.2 热平衡热平衡中国矿业大学动力工程系中国矿业大学动力工程系2.有效能概念及计算
8、有效能概念及计算概念：达到工艺要求时，理论上必须消耗的最小能量概念：达到工艺要求时，理论上必须消耗的最小能量有效能种类：有效能种类：一般加热工艺，从入口到出口载热体吸收的热量一般加热工艺，从入口到出口载热体吸收的热量有化学反应的工艺，有效能为化学反应热有化学反应的工艺，有效能为化学反应热蒸发干燥工艺，有效能等于蒸发物质所吸收的热量蒸发干燥工艺，有效能等于蒸发物质所吸收的热量产品中包含部分燃料时，有效能是这部分燃料的发热量产品中包含部分燃料时，有效能是这部分燃料的发热量3.2.4 3.2.4 热平衡时各种热量的计算热平衡时各种热量的计算3.2 3.2 热平衡热平衡中国矿业大学动力工程系中国矿业大
9、学动力工程系3.2.4 3.2.4 热平衡时各种热量的计算热平衡时各种热量的计算2.有效能概念及计算有效能概念及计算系统向外输出电、功时系统向外输出电、功时未包括在以上各项中的其他有效能未包括在以上各项中的其他有效能采暖、照明、运输采暖、照明、运输3.损失能量：系统供给热量中未被利用的部分，损失能量：系统供给热量中未被利用的部分，主要为散失于环境中的热量如不完全燃烧、排烟主要为散失于环境中的热量如不完全燃烧、排烟损失、排水排气等损失热，散热、蓄热、泄漏损损失、排水排气等损失热，散热、蓄热、泄漏损失热等失热等中国矿业大学动力工程系中国矿业大学动力工程系3.3 3.3 设备热平衡设备热平衡3.3.
10、1 3.3.1 锅炉热平衡方程锅炉热平衡方程3.3 3.3 设备热平衡设备热平衡中国矿业大学动力工程系中国矿业大学动力工程系3.3.2 3.3.2 锅炉热效率锅炉热效率3.3 3.3 设备热平衡设备热平衡1.正平衡热效率正平衡热效率2.反平衡热效率反平衡热效率3.燃烧效率燃烧效率4.毛效率与净效率毛效率与净效率中国矿业大学动力工程系中国矿业大学动力工程系3.3.3 3.3.3 锅炉各项热损失的确定锅炉各项热损失的确定1.1.机械不完全燃烧热损失机械不完全燃烧热损失燃煤锅炉燃煤锅炉3.3 3.3 设备热平衡设备热平衡中国矿业大学动力工程系中国矿业大学动力工程系案例案例1 1某锅炉所用燃料应用基飞
11、灰含量为某锅炉所用燃料应用基飞灰含量为21.3%，其中灰，其中灰渣灰量份额渣灰量份额46%，飞灰灰量含量，飞灰灰量含量49.63%，漏煤灰，漏煤灰量份额量份额4.37%。灰渣、漏煤、飞灰中碳的含量分别。灰渣、漏煤、飞灰中碳的含量分别为为10%，91%，8%，求，求q43.3 3.3 设备热平衡设备热平衡中国矿业大学动力工程系中国矿业大学动力工程系燃油锅炉：燃油锅炉：碳黑粒子会污染受热面，引起尾部再燃烧碳黑粒子会污染受热面，引起尾部再燃烧3.3.3 3.3.3 锅炉各项热损失的确定锅炉各项热损失的确定中国矿业大学动力工程系中国矿业大学动力工程系某燃油锅炉干烟气容积为某燃油锅炉干烟气容积为11.5
12、标准立方米，测得烟标准立方米，测得烟气中碳黑浓度为气中碳黑浓度为1477毫克毫克/标准立方米，燃油的热标准立方米，燃油的热值为值为41474千焦千焦/千克，求其机械不完全燃烧损失。千克，求其机械不完全燃烧损失。案例案例2 23.3.3 3.3.3 锅炉各项热损失的确定锅炉各项热损失的确定中国矿业大学动力工程系中国矿业大学动力工程系2.2.化学不完全燃烧热损失化学不完全燃烧热损失燃料燃烧时，燃料燃烧时，CO，H2，CH4未来得及燃烧随烟气未来得及燃烧随烟气排出所造成的热损失。排出所造成的热损失。3.3.3 3.3.3 锅炉各项热损失的确定锅炉各项热损失的确定中国矿业大学动力工程系中国矿业大学动力
13、工程系案例案例3 3某燃油锅炉干烟气容积为某燃油锅炉干烟气容积为11.5标准立方米，测得烟气标准立方米，测得烟气中碳黑浓度为中碳黑浓度为1477毫克毫克/标准立方米，燃油的热值为标准立方米，燃油的热值为41474千焦千焦/千克，排烟中千克，排烟中CO=0.28%，H2=0.002%，排烟处空气过量系数为排烟处空气过量系数为1.05，干烟气容积，干烟气容积11.5标准立标准立方米方米/千克，求化学不完全燃烧损失。千克，求化学不完全燃烧损失。3.3.3 3.3.3 锅炉各项热损失的确定锅炉各项热损失的确定中国矿业大学动力工程系中国矿业大学动力工程系3.3.排烟与散热损失（排烟与散热损失（20%20
14、%以上）以上）排烟热损失排烟热损失煤种煤种重油重油无烟煤无烟煤烟煤烟煤褐煤褐煤泥煤泥煤木材木材m0.50.20.40.71.71.4n3.453.653.553.93.93.83.3.3 3.3.3 锅炉各项热损失的确定锅炉各项热损失的确定中国矿业大学动力工程系中国矿业大学动力工程系分析：分析：排烟热损失取决于排烟温度和过量空气系数；排烟热损失取决于排烟温度和过量空气系数；排烟温度每升高排烟温度每升高12-15，排烟热损失增加，排烟热损失增加1%；空气过剩系数每增加空气过剩系数每增加0.1，排烟热损失增加，排烟热损失增加0.7%；10吨以上锅炉排烟温度应低于吨以上锅炉排烟温度应低于1603.3
15、.3 3.3.3 锅炉各项热损失的确定锅炉各项热损失的确定中国矿业大学动力工程系中国矿业大学动力工程系案例案例4 4设燃烧设燃烧1千克油的排烟量为千克油的排烟量为12.1标准立方米：空气标准立方米：空气入炉温度入炉温度20，排烟温度，排烟温度180，烟气比热，烟气比热1.4，机，机械不完全燃烧损失械不完全燃烧损失1.3%，求排烟热损失。，求排烟热损失。3.3.3 3.3.3 锅炉各项热损失的确定锅炉各项热损失的确定中国矿业大学动力工程系中国矿业大学动力工程系散热损失：经验选取，一般在散热损失：经验选取，一般在2%-3%当锅炉在满负荷工作时：按下表查出当锅炉在满负荷工作时：按下表查出蒸发量蒸发量
16、/t.h-1461015203560无尾部受热面无尾部受热面2.11.5有尾部受热面有尾部受热面2.92.41.71.51.31.00.83.3.3 3.3.3 锅炉各项热损失的确定锅炉各项热损失的确定中国矿业大学动力工程系中国矿业大学动力工程系当锅炉在非额定负荷工作时：按下式计算当锅炉在非额定负荷工作时：按下式计算3.3.3 3.3.3 锅炉各项热损失的确定锅炉各项热损失的确定中国矿业大学动力工程系中国矿业大学动力工程系4.4.燃煤炉灰渣物理热损失（渣温燃煤炉灰渣物理热损失（渣温600-800600-800带走部带走部分热量）分热量）3.3.3 3.3.3 锅炉各项热损失的确定锅炉各项热损失
17、的确定中国矿业大学动力工程系中国矿业大学动力工程系案例案例5 5设某燃油锅炉蒸发量为设某燃油锅炉蒸发量为15t/h。过热蒸汽压力为。过热蒸汽压力为2MPa,温度为温度为400。给水温度。给水温度105，压力为，压力为2.2 MPa。燃料为重油，消耗量为。燃料为重油，消耗量为1110kg/h，入炉温度，入炉温度100，环境温度，环境温度20。根据案例。根据案例2、3、4的结果，的结果，求正平衡效率及反平衡效率。求正平衡效率及反平衡效率。3.3.3 3.3.3 锅炉各项热损失的确定锅炉各项热损失的确定中国矿业大学动力工程系中国矿业大学动力工程系3.3.3 3.3.3 锅炉各项热损失的确定锅炉各项热
18、损失的确定中国矿业大学动力工程系中国矿业大学动力工程系3.3.3 3.3.3 锅炉各项热损失的确定锅炉各项热损失的确定中国矿业大学动力工程系中国矿业大学动力工程系3.4 3.4 火火用平衡用平衡3.4.1 3.4.1 火火用的分类用的分类对应于系统与环境的关系可分为对应于系统与环境的关系可分为:物理物理火火用和化用和化学学火火用用根据能量性质分类根据能量性质分类:热量热量火火用、冷量用、冷量火火用、机械用、机械能能火火用用按工艺过程分：输入按工艺过程分：输入火火用、输出用、输出火火用、燃料用、燃料火火用、用、排烟排烟火火用用3.4 3.4 火火用平衡用平衡中国矿业大学动力工程系中国矿业大学动力
19、工程系3.4.2 3.4.2 火火用损及用损及火火用损率用损率3.4 3.4 火火用平衡用平衡1.1.燃烧过程的燃烧过程的火火用损用损:等于燃料等于燃料火火用与燃料产物用与燃料产物火火用之差用之差2.2.传热过程的传热过程的火火用损用损:在完全燃烧的情况下在完全燃烧的情况下对于热水锅炉及原油加热炉对于热水锅炉及原油加热炉,因无尾部受热面因无尾部受热面有尾部受热面的设备有尾部受热面的设备,分别计算分别计算,然后相加然后相加中国矿业大学动力工程系中国矿业大学动力工程系3.3.散热的散热的火火用损用损:3.4 3.4 火火用平衡用平衡4.4.排烟排烟火火用损用损:5.5.换热过程换热过程火火用损用损
20、:6.6.化学反应化学反应火火用用(损损):):反应前后化学反应前后化学火火用的差值用的差值放热反应放热反应,计入反应前物质计入反应前物质,对于吸热反应对于吸热反应,计入反应后物质计入反应后物质中国矿业大学动力工程系中国矿业大学动力工程系3.4.3 3.4.3 火火用平衡与用平衡与火火用效率用效率3.4 3.4 火火用平衡用平衡1.1.火火用平衡用平衡:系统的收入系统的收入火火用与支出用与支出火火用应当平衡用应当平衡以全入以全入火火用为基础的用为基础的火火用平衡方程如下用平衡方程如下:2.2.火火用效率用效率:系统实际得到的有效系统实际得到的有效火火用与供给用与供给火火用之比用之比,对于各种用
21、能设备对于各种用能设备,以供入热为基础进行计算以供入热为基础进行计算中国矿业大学动力工程系中国矿业大学动力工程系3.4 3.4 火火用平衡用平衡以反平衡法计算以反平衡法计算:对于整个企业对于整个企业,则用能效率表示为则用能效率表示为对于石油、化工装置、全入对于石油、化工装置、全入火火用效率为用效率为火火用的回收率为用的回收率为中国矿业大学动力工程系中国矿业大学动力工程系3.4 3.4 火火用平衡应用举例用平衡应用举例案例案例6 6 设某单级汽轮机，进汽压力为设某单级汽轮机，进汽压力为p1=10MPa,温度温度t1=540,排汽压力为排汽压力为p2=0.005MPa,相对内效率相对内效率ri=0
22、.81，环境温度，环境温度20。求该机的绝对内效率，汽。求该机的绝对内效率，汽机的机的火火用效率、热损失、用效率、热损失、火火用损失。用损失。中国矿业大学动力工程系中国矿业大学动力工程系3.4 3.4 火火用平衡应用举例用平衡应用举例案例案例6 6（续）（续）设某单级汽轮机，进汽压力为设某单级汽轮机，进汽压力为p1=10MPa,温度温度t1=540,排汽压力为排汽压力为p2=0.005MPa,相对内效率相对内效率ri=0.81，环境温度，环境温度20。求该机的绝对内效率，汽。求该机的绝对内效率，汽机的机的火火用效率、热损失、用效率、热损失、火火用损失。用损失。中国矿业大学动力工程系中国矿业大学
23、动力工程系3.5 3.5 热平衡及热平衡及火火用平衡结果的表示方法用平衡结果的表示方法3.5 3.5 热平衡及热平衡及火火用平衡结果的表示方法用平衡结果的表示方法3.5.1 3.5.1 热流图和热流图和火火用流图用流图中国矿业大学动力工程系中国矿业大学动力工程系3.5 3.5 热平衡及热平衡及火火用平衡结果的表示方法用平衡结果的表示方法3.5.2 3.5.2 表格表示法表格表示法中国矿业大学动力工程系中国矿业大学动力工程系3.6 3.6 提高能源利用率的途径提高能源利用率的途径3.6.1 3.6.1 提高锅炉热效率的途径提高锅炉热效率的途径降低降低Q Q2 21.1.降低排烟热损失降低排烟热损
24、失增加尾部受热面增加尾部受热面10%10%降低排烟温度降低排烟温度1%/15-201%/15-20大：大：160 160 小小250 250 布置空预器布置空预器布置省煤器布置省煤器热泵热源热泵热源清灰降阻清灰降阻合适的空气过量系数合适的空气过量系数0.7%/0.10.7%/0.13.6 3.6 提高能源利用率的途径提高能源利用率的途径中国矿业大学动力工程系中国矿业大学动力工程系2.2.提高运行水平降低提高运行水平降低Q Q3 3,Q,Q4 43.6 3.6 提高能源利用率的途径提高能源利用率的途径降低降低Q Q3,Q Q4燃料完全燃烧燃料完全燃烧足够的空气助燃足够的空气助燃足够的炉膛温度足够
25、的炉膛温度足够的反应时间足够的反应时间节能自动控制节能自动控制保持炉膛高温保持炉膛高温提高风粉温度提高风粉温度提高炉膛温度提高炉膛温度中国矿业大学动力工程系中国矿业大学动力工程系3.6.2 3.6.2 提高锅炉提高锅炉火火用效率的途径用效率的途径3.6 3.6 提高能源利用率的途径提高能源利用率的途径火火用损分析：用损分析：燃烧过程化学能未能完全转变为热能；燃烧过程化学能未能完全转变为热能；提高燃烧温度提高燃烧温度传热过程不可逆损失。传热过程不可逆损失。提高工质的平均吸热温度提高工质的平均吸热温度中国矿业大学动力工程系中国矿业大学动力工程系3.6 3.6 提高能源利用率的途径提高能源利用率的途
26、径3.6.3 3.6.3 提高企业能源利用率的途径提高企业能源利用率的途径改善辅机运行条件，节约自用能量；改善辅机运行条件，节约自用能量；不同能量的联供，热、电、冷三联供；不同能量的联供，热、电、冷三联供；联合循环，能量梯级利用原理，燃气蒸汽联合循联合循环，能量梯级利用原理，燃气蒸汽联合循环环50%左右；左右；能源大系统，不同行业联合体，坑口电站，洗煤能源大系统，不同行业联合体，坑口电站，洗煤厂、焦化厂，发电、供暖、运输、供冷总能系统。厂、焦化厂，发电、供暖、运输、供冷总能系统。中国矿业大学动力工程系中国矿业大学动力工程系此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢