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水行业节能技术基础知识,杨泽亮 华南理工大学电力学院 2010年05月021日,第一节 前 言,中共中央关于制定国民经济和社会发展第十一个五年规划的建议提出：“十一五”期末单位国内生产总值能源消耗比十五期末降低20%左右。 广东省16% 千家企业节能行动实施方案 广东省双千企业节能行动,新节约能源法从2008年4月1日起实施 企业节能自查报告和节能考核 重点用能单位报送企业能源利用状况报告,千家企业节能行动实施方案,一 、工业是我国能源消费的大户，能源消费量占全国能源消费总量的70%左右。重点耗能行业中的高能耗企业又是工业能源消费的大户。据统计，千家企业2004年综合能源消费量为6.7亿吨标准煤，占全国能源消费总量的33%，占工业能源消费量的47%。 二、实现节能1亿吨标准煤左右,三、千家企业节能工作要求,（一）加强组织领导，落实节能目标责任制。 （二）建立健全能源计量、统计制度，定期报送企业能源利用状况报告。 （三）开展能源审计，编制节能规划。,（四）加大投入，加快节能降耗技术改造。 （五）建立节能激励机制。 （六）加强节能宣传与培训。 四、跟踪和考核,广东省双千企业节能行动,1、国家千家企业节能行动实施方案中，广东省范围内有26家 2、广东省1000家,第二节、能量与能源,一、能量 1能量 构成客观世界的三大基础：物质、能量和信息 能量是物质的属性，是一切物质运动的动力，没有能量，物质就停止呆滞。 能量的六种形式： 机械能，热能，电能，辐射能，化学能，核能 热能、电能是能量利用的最基本形式,2 能量守恒与转换定律,能量既不能被制造也不能消灭，只可以从一种形式转换成另一种形式，从一个物体传递到另一个物体，在能量的转换与传递过程中，能量的总量恒定不变。,3.能量的品质与能量的贬值,能量不仅有量的多少，还有质的高低。 热能转化电能（机械能），不能100%转换 电能 转化为热能， 能100%转换 在环境温度相同的情况下，高温热源循环的热效率高一点，热能品位高一些。与环境温差小时，热能的品位就低一些。,例如：冬天，海水温度比环境高，但用海水的热量来发电，转换率会很低。 能量在我们的利用过程中，并没有消失，一部分转化到产品中，大部分则作为低品位热能散失到环境中去。 锅炉生产蒸汽 发电,提高发电效率： 超临界与超超临界发电技术,机组 P Tr/Tz 供电煤耗 (Mpa) （） (%) (g/kWh) 超高压 13 535/535 35 360 亚临界 17 540/540 38 324 超临界 25.5 567/567 41 300 高温超临界 25 600/600 44 278 超超临界 30 600/600 48 256 高温超超临界 30 700/700 57 214 30 大于700 60 205 360/256=1.406 385/256=1.504,二、能源,从广义上讲，在自然界里有一些自然资源本身就拥有某种形式的能量，它们在一定条件转换成人们所需要的能量形式，这种自然资源就是能源。如煤、石油、天然气、太阳能、风能、水能、地热能、核能。,分类方法,1按被利用的程度分 （1）常规能源，其开发利用时间长、技术成熟、能大量生产并广泛使用，如煤炭、石油、天然气、薪柴燃料、水能等，常规能源有时又称之为传统能源； （2）新能源，其开发利用较少或正在研究开发之中，如太阳能、地热能、潮汐能、生物能质等，新能源有时又称之为非常规能源。,2按获得的方法分,（1）一次能源，即直接从自然界获得的能源，如煤、石油、天然气、风能水能等； （2）二次能源，即由一次能源直接或间接转换得到的能源，如电、蒸汽、焦炭、煤气、氢等，他们使用方便，易于利用，是高品质的能源。,3按能否再生分,（1）可再生能源，不会随它本身的转化或人类的利用而日益减少，如水能、风能、太阳能、潮汐能等； （2）非再生能源，随人类的利用而日益减少，煤炭、石油、天然气、核能等。,三、能源的利用与环境,大气污染，主要来源于能源的利用 温室效应(CO2) 酸雨(SO2,NOx等) 破坏臭氧层(氟利氨等) 热污染 核污染(核电厂事故,废弃核电厂) 影响人体健康(SO2,NOx粉尘等),四、能源利用率,1能量利用率 对于多种设备组成的工艺生产线、工段或企业，往往需要了解全部能量的利用情况，多采用能量利用率来表示： 能量利用率有效能量/全部能量。 能量利用率常常是一种综合效益指标。,2能源利用率,对于企业、特别是国家需要了解不是能量利用水平，而是一次能源情况，故采用能源利用率来表示： 能源利用率有效能耗/全部能耗。 全部能耗是折算为一次能源的全部能耗，用标准煤表示。 有效能耗则是有效利用能量，用标准煤能耗形式加以表示。,3企业能源利用率及其计算原则,企业消耗的各种能源的有效利用程度的集中反映和综合指标。 企业能源利用率 企业有效利用能量/企业总综合能耗量。,企业能源利用率的计量原则：以企业能量平衡或能源审计所取得的数据为依据； 在综合能耗的基础上进行计算；分子分母应为同类项，同一种单位；有效利用能量应从整个企业着眼。,4节能量计算,节能量是指节约能源消耗量，节能量是在计划统计期内的实际能源消耗量与某个基准值(或对比期值)总量之间的相对差值。节能量是一个相对值，对比基准不同计算出的节能量也不相同。节能量可大体分为：总节能量、单位节能量、技措节能量、单项能耗节能量。,E节能量（tce） EB基准能源消费量(tce) E实际能源消费量（(tce) Q节电量(kWh) QB基准用电量(kWh) Q实际用电量(kWh),5.节能率计算,6.能源的当量值与等价值 当量值-物理学的概念 如1kWh=0.1229kg标准煤 等价值-社会生产1单位二次能源平均消耗的一次能源， 如1kWh=0.35kg标准煤 1kg标准煤=7000kcal,第三节 企业能源审计与节能规划、节能目标责任自评价考核表,3.1企业能源审计 审计单位依据国家有关节能法规和标准，对企业和其他用能单位能源利用的物理过程和财务过程所进行的检验、核查和分析评价。,1、企业能源审计的意义,对企业的能源资源投入产出全过程进行全面的审计，是一种加强企业能源科学管理和节约能源的有效手段和方法，具有很强的监督与管理作用。通常审计活动分为财务审计、效益审计和管理审计 政府通过能源审计，可以准确合理地分析评价本地区和企业的能源利用状况和水平，以实现对企业能源消耗情况的监督管理，保证国家能源的合理配置使用，,提高能源利用效率，节约能源，保护环境，持续地发展经济。 企业通过能源审计可以使企业的生产组织者、管理者、使用者及时分析掌握企业能源管理水平及用能状况，排查问题和薄弱环节，挖掘节能潜力，寻找节能方向，降低能源消耗和生产成本，提高经济效益。,2、企业能源审计报告审核,企业能源审计报告必须涵盖以下内容，未能涵盖的，应视为报告不完整，建议进行修改。 1企业概况（含能源管理概况、用能管理概况及能源流程） 2企业的能源计量及统计状况 3主要用能设备运行效率监测分析 4企业能源消耗指标计算分析,5重点工艺能耗指标与单位产品能耗指标计算分析 6产值能耗指标与能源成本指标计算分析 7节能效果与考核指标计算分析 8影响能源消耗变化因素的分析 9节能技术改进项目的经济效益评价 10企业合理用能的建议与意见,3.2企业节能规划,1、企业编制节能规划的意义 是确定企业节能目标以及实现企业目标的方法、步骤的一项重要经营活动。 为了完成国家或各级政府下达给企业的“十一五”节能任务，使企业的节能工作目标明确、重点突出，措施有力，并有年度实施计划，企业应当编制企业节能规划，并认真加以实施。,2、企业节能规划的审核,企业节能规划必须涵盖以下内容 1）企业概况 2）企业能源利用和节能概况 3）存在的问题及与国内外先进水平的差距 4）规划指导思想 5）规划目标（节能目标不应低于企业所签订节能目标责任书的节能量）,6）规划的主要任务 7）规划的重点工程措施（重点工程要满足节能规划目标的实现） 8）规划的保障措施 9）规划的实施计划,3.3 企业节能考核,一、节能目标 节能量（40分） 考核内容：完成年度计划目标得20分，完成目标的90得18分、50得10分， 50以下不得分。 累计完成进度目标的得20分，完成目标的90得18分、50得10分， 50以下不得分，每超额完成5加1分，最多加3分。 本指标为否决性指标，只要未达到目标值即为未完成等级。,二、节能措施,1、节能制度建设情况 （10分） （1）. 节能工作协调机制得到有效运作，1分； （2）.实施节能目标责任制和评价考核制度，5分; （3）落实节能奖惩机制，4分,1,2 节能投入和重点工程实施情况（22分） （1）主要产品单耗或综合能耗水平在千家企业同行业中，位居前20的得6分，位居前50的得2分，位居后50的不得分； （2）.安排节能专项资金并逐年增加，5分；,（3）.实施节能重点工程，7分； （4）.按规定淘汰落后耗能工艺、设备和产品，4分,4、节能法律法规执行情况（8分）,（1）.执行高耗能产品能耗限额标准，4分 （2）.实施主要耗能设备能耗定额管理制度，2分； （3）.新、改、扩建项目按节能设计规范和用能标准建设，2分。,5、节能管理工作执行情况（20分）,（1）能源管理负责人备案及能源管理岗位设置，3分 （2）.实行能源审计、监测、编制节能规划，并落实改进措施，3分； （3）落实能源利用状况报告制度4分； （4）.设立能源统计岗位，建立能源统计台账，按时保质报送能源统计报表，3分；,（5）实施能效对标工作，1分； （6）.依法依规配备能源计量器具，宽定期进行检定、校准，能源数据在线、有效采集，4分； （4）.节能宣传和节能技术培训工作，2分。,3.4.节能奖励的申报,关于组织申报2010年省节能专项资金项目的通知 发布时间：2010-05-07 【大 中 小】 【打印】 【关闭】 粤经信节能2010394号,（一）项目申报范围,在广东省内的在建或拟建项目，建设期以审批、核准或备案文件的时间为准，拟建应在申报后一年内实施的项目。 （一）重点节能工程项目， （年节能量1000吨标准煤以上、1万吨标准煤以下的项目） 主要包括广东省节能中长期专项规划(粤经贸环资2007497号)中确定的十大重点节能工程项目中的燃烧锅炉（窑炉）改造、余热余压利用、电机系统节能、能量系统优化、节约和替代石油等项目，以及能源管理中心、建筑、公共机构、商贸、酒店等节能示范项目。,其中，能源管理中心示范项目建设主要在建材、造纸、石化、电力、纺织印染等行业开展，主要是整合自动化和信息化技术的管控一体化节能新技术，其要求可参照工信部关于印发钢铁企业能源管理中心建设实施方案的通知（工信部节2009365号）精神。,（二）循环经济项目，支持省循环经济试点城市、园区以及企业重大项目，配套支持国家循环经济试点重大项目。 （三）资源综合利用项目，主要包括具有示范意义的工业“三废”资源化利用项目、共伴生矿产资源综合利用项目、木材节约代用项目、以提高专业化、规模化水平为主要内容的再生资源回收利用产业化重大项目。,（四）清洁生产项目，主要包括开展清洁生产审核的企业实施的节能、降耗、减污项目以及钢铁、造纸、印染、化工、电力、建材、电镀等重点行业清洁生产工程及环保产业化示范项目。 （五）宣传培训和能力建设项目，主要包括节能、循环经济、资源综合利用和清洁生产宣传培训、政策研究、交流合作、节能监察（监测）能力建设以及表彰奖励等。 （六）公共服务平台建设项目，体现政府购买服务，依托协会建设公共服务平台，为节能工作的深入开展提供有力的服务支撑。,（二）项目申报时间,项目申报材料文字材料（纸张规格为A4尺寸）和电子文档同时报送。电子文档贴标签，注明申报单位和项目名称。并请于今年6月15日前报省节能协会，逾期不予受理。,第四节 节电技术,1企业合理用电技术导则 中华人民共和国国家标准（GB/T 3485-1998）1998-02-19发布，1998-09-01实施,引用标准,GB/T 12326-90 电能质量 电压允许波动和闪变 GB/T 14549-96 电能质量 公用电网谐波 GB 50034-92 工业企业照明设计标准 GB 50033-91 工业企业采光设计标准 GBJ 133-90 民用建筑照明设计标准,1.1企业供电的合理化,供电电压、供电方式是否合理 GB/T 3485 总线损率是否达标GB/T 3485 日负荷率是否达标GB/T 3485 功率因素是否符合要求GB/T 3485,1.2电能转化为机械合理化,电能转化为机械合理化 使用节能型电机的比例（） 电动机功率是否在经济运行范围内 50kWh以上电动机是否单独计量 是否合理应用变频调速或液力耦合器,1.3电能转化为热能合理化,电能转化为热能合理化 电加热设备效率是否符合要求GB/T 3485 50kWH以上电加热设备是否单独计量,1.4电能转化为化学能合理化,电能转化为化学能合理化 电解电镀设备选型是否合理电解电镀生产设备是否配置了必要的监测、计量仪表 电力整流设备转换效率是否符合要求GB/T 3485 1.5企业照明的合理化,2电网污染与无功功率就地补偿,一、电网污染 谐波污染的问题还严重阻碍了诸如变频调速等大批高效、节能电力电子技术的推广应用。 二、无功功率的产生 由于感性负载的存在，使电网无功功率大量增加。 各种新型的电力电子整流装置，他们在减少能量耗损的同时，也带来了功率因数下降，电压波动、闪变、三相不平衡以及谐波干扰等问题,三、电力需求侧管理,通过采取有效的激励措施，引导电力用户改变和优化用电方式，提高用电客户的终端用电效率，使电力资源得到优化配置，达到节约能源和保护环境，促进电力系统经济运行，实现低成本电力服务所进行的用电管理活动。,四、无功补偿 （一）提高工厂企业的自然功率因数 (二)利用移相电容器进行无功补偿,3、风机、水泵变频调速节电技术,水泵机组效率=有效能/输入电能100% =gQH 10-3/3600N 100% 水泵效率=有效能/输入轴功100% =gQH 10-3/3600Nzk 100% Nzk =N 电机效率传动效率 Q体积流量,m3/s; H泵的实际扬程,m; N、NzkkW。,节电原理分析：,从流体力学知道，风量Qn（风量与转速成正比），风压Hn2,轴功率Nn3。 当风量下降到80时，则N下降到额定功率的51，如风量下降到50时，则N下降到额定功率的13，即使考虑附加控制装置影响等因素，这一节电数字也是可观的，因此，在风机、水泵中采用调速控制方式调节流量（风或水）是节电的有效方法。,4.管网系统的能量优化,管道的阻力=沿程摩擦阻力+局部阻力： P=(L/d) u2/2 +u2/2 减少漏损,5.绿色照明技术,实施绿色照明工程的目的，是通过发展高效节能的照明器具，逐步取代传统的低效耗能的照明光源，节约照明用电，改善照明质量和环境，减少污染，美化城市，实现节能、环保双收益。 在绝大多数情况下，电光源是体现高效节能的核心和主体，.,第五节、空调节电技术,发达国家建筑能耗占全国总能耗比例达30%-40%。广州夏季空调负荷最高时可达到电网负荷的40%。 2.1、空调节能影响因素 2.2、空调节能措施,2.1、空调节能影响因素 （1） . 冷气负载,1）室内温度 降低室内温度而增加负载的因素有： 由墙体导热而引起的负载（与室内外温差成正比） 由窗玻璃的导热、对流而引起的负载（与室内外温差成正比） 由缝隙风而引起的负载（与室内外温差成正比） 新鲜空气负载（与室内外温差成正比） 人体的发热量等。,2）窗的屏遮系数 装上遮帘可减少辐射热,铝百叶窗可减少55%. 3）缝隙风及换气 计算依据是，在室内二氧化碳的允许浓度一般取0.1%（1000PPm） （4）由室内器具而产生的发热量 照明灯具 电动机 其他电器 其他器具,（2） 制冷机的性能系数为,式中，T1(k)：蒸发器温度，T2(k)：冷凝器温度， q1(kcal/h)：由蒸发器带走的热量， q2(kcal/h)：在冷凝器里放出的热量， P(KW)：压缩机功率，2：压缩机效率 此时，因为q1=q，所以压缩机功率为：,办公大楼供冷气时外气负荷最大，依次是由传导、日照、照明和人员而产生的负荷。 在办公楼里的平均负荷的比例表,装置负荷 10% 由人员引起的负荷 15% 由热传导引起的负荷 15% 由阳光照射引起的负荷 15% 照明负荷 15% 外气负荷 30%,2.2、节电措施,（1）、改善建筑物维护结构保温性能 （2）、合理降低室内温湿度标准 日本曾对已使用的舒适性空调房间（如办公大楼原室内夏季N=50%）的室内温度作了改动，其节能效果如下：,室内设计参数改动时的节能效果（MJ/m2a）,夏季 室内温度（） 24 26 28 新风负荷 83.0 61.2 44.0 其他负荷 93.0 83.0 67.5 总 计 176.0 144.1 111.5 节约率 0 18.1 36.6,由表可见，夏季室温从24改为28，冷负荷减少36%左右；室温从24改为26，冷负荷减少18.1%左右.,改变一次空气的露点温度tL，节能结果下： 夏季，tL从10提高到12，节约冷量17%。这是由于湿度的影响。 按上表的节能率,广东地区冷负荷按100W/m2,每年运行3000小时,电价按0.8元/kWh,制冷系数按4计算, 1000m2办公楼每年节电费为: 1000*100/(1000*4)*3000*0.8*0.181=1.086万元,（3）、控制和正确利用室外新风量使其适应经济运转的条件,过去，空调系统室外新风量取30m3/h.人。 日本近年规定取30m3/h.人， 美国省能指南中，一般建筑最小新风量为8.5m3/h.人， 我国在新编民用建筑采暖通风设计技术措施中，也根据房间用途不同、吸烟情况不同，改变过去全用30m3/h.人规定，而提出了既合理又节能的数值。 为了控制新风量，可采用CO2浓度控制装置。根据室内人数变动（CO2浓度变动）自动控制新风。这样可避免在人少时造成能量的浪费。,例：日本某百货大楼，建筑面积F=30000m， 空调运行时， 方案1是把新风阀门固定在设计