2011能源管理师节能技术复习提纲

第一章第一章 热能 电能利用节能技术热能 电能利用节能技术 第一节第一节 锅炉节能技术锅炉节能技术 提高锅炉效率的方式 1 加强运行调整 减少各项热损失 2 加强水质管理 对锅炉用水进行水处理 减少结垢和排污 1 锅炉受热 面结垢对锅炉会产生危害 2 给水处理后可以减少排污量 并可以对排污水进行回收和利用 1 锅炉常用分类方法 燃料种类 燃煤锅炉 燃油锅炉 燃气锅炉 主蒸汽压力高低 中压锅炉 高压锅炉 超高压锅炉 亚临界压力 锅炉 超临界压力锅炉 超超临界压力锅炉 燃烧方式 层燃炉 室燃炉 流化床炉 旋风炉 2 燃煤锅炉的两个主要节能措施 1 运行调整 降低排烟损失 合理配风 空气系数为实际空气量与理论空气量之比 2 节能改 造 空气系数与锅炉热效率的关系 六条措施 给煤装置改造 炉拱改造 燃烧系统改造 层燃锅炉改造成循环流化床锅炉 控制系 统改造 采用节能新设备 锅炉的热效率为锅炉设备有效利用热能 q1 和输入热能 qr 之比的百分数 100 1 r Q Q r 一公斤燃料输入炉内的热量 1 锅炉有效利用热量 2 排烟热损失 3 气体未完全燃烧热损失 654321 QQQQQQQr 4 固体未完全燃烧热损失 5 锅炉散热损失 6 灰渣物理热损失 单位均为千焦每千克 3 链条锅炉分层燃烧特点 减少锅炉漏煤量 煤层厚度平整均匀 提高燃烧效率 第二节第二节 工业窑炉节能技术工业窑炉节能技术 工业窑炉的分类 按主要特征来分类 工艺特点 加热炉 熔炼炉 所使用能源种类 燃料炉 电加热炉 工作温度高低 高温炉 中温 炉 低温炉 按热工操作制度 连续式 间歇式工作窑炉 按炉型特点 室燃炉 步进炉 竖炉等 按工作制度 辐射式 对流式 层式 窑炉 1 工业窑炉节能改造的主要内容 6 个方面 热源改造 燃烧系统改造 窑炉结构改造 窑炉保温改造 控制系统节能改造 烟气余热回 收利用改造 2 工业窑炉节能改造的主要措施 5 个方面 提高燃烧效率 减少炉体的散热损失 减少水冷件热损失 采用高辐射陶瓷涂料 采用先进 的炉型和工艺 3 富氧燃烧优点 提高熔化质量 减少对熔窑的烧损 节能降耗 第三节第三节 保温保冷技术保温保冷技术 1 保温结构的基本要求 2 常用保温结构及适用范围 七个方面 涂抹法保温 绑扎法保温 装配式保温 填充法保温 粘贴法保温 喷涂结构保温 金属反 射式保温 掌握重点 1 保温材料分类及适用范围 保温材料根据不同的特点有不同的分类方法 常见的有三种 附后 施工方法不同 湿抹式 填充式 绑扎式 包裹及缠绕式 成分不同 有机材料 无机材料 使用温度限度 高温用 中温用 低温用 热力设备及管道多为无机保温材料 低温保冷工程多用有机保温材料 高温用保温材料 700 以上的保冷工程主要用于各种工业炉耐火砖间的填充料以及其他场所 中温用 保温材料 100 700 是热力设备及管道常用的保温材料 低温用保温材料主要用于温度在 100 以下的保冷工程 2 典型保温材料及性能 典型保温材料主要有 硅酸铝质耐火纤维 岩棉 离心玻璃棉 膨胀珍珠岩 硬质聚氨酯泡沫塑料 聚苯乙烯泡沫塑料 复合硅酸盐保温 材料 轻质镁铝辐射绝热材料 真空保温材料和纳米孔硅保温材料是正在研究的新型保温材料 第四节第四节 蓄冷蓄热技术蓄冷蓄热技术 1 蓄冷蓄热系统的基本原理 显热 潜热 主要采用水蓄冷 冰蓄冷 水蓄热 蒸汽蓄热等方式 2 水蓄冷属于显热蓄冷 应用最广泛的水蓄冷是自然分层蓄冷 3 冰蓄冷则属于潜热蓄冷 冰蓄冷系统当前主要分为静态冰蓄冷和动态冰蓄冷两种方式 4 蒸汽蓄热器是安装于锅炉与用汽设备之间的节能设备 掌握重点 1 目前蓄冷蓄热中常用技术的分类 特点和应用范围 2 水蓄冷按照蓄冷罐的形式可以分为 自然分层水蓄冷 迷宫式水蓄冷 多槽 空槽式水蓄冷 隔膜式水蓄冷 3 冰蓄冷系统当前主要分为静态冰蓄冷和动态冰蓄冷两种方式 静态冰蓄冷 主要分为密封件式和冰盘管式 动态冰蓄冷 根据制取冰晶 的不同方式分为刮削式 过冷式 真空冷冻式 4 蒸汽蓄热器 变压式蒸汽蓄热器应用最为广泛 蒸汽蓄热器适用于下列四种情况 用汽负荷波动较大的供热系统 瞬时耗气量极大的供热系统 汽源间断供汽的或流量波动的供热系统 需要蓄存蒸汽供随时需要的场合 第五节第五节 燃烧节能技术燃烧节能技术 定义定义 提高燃烧效率 改善燃烧效果的一些较新的技术 2 燃煤添加化学助燃剂燃烧 依据煤炭燃烧化学反应原理 在燃煤中加入少量化学助燃剂 通过催化 活化等作用 促进氧化及离子交换的作用 改善煤炭燃烧性能 可以提高燃烧效率 主要应用效果是 降低煤炭的着火温度 改善煤炭的燃烧特性 3 磁化燃烧节能技术 4 脉冲燃烧的本质及优缺点 本质本质 脉冲燃烧控制采用的是间断燃烧的方式 使用脉宽调制技术 通过调节燃烧时间的占空比实现窑炉 加热炉等工业炉的温度控制 优点优点 传热效率高 炉内温度场的均匀性较高 无需在线调整 即可实现燃烧气氛的精确控制 系统简单可靠 造价低 可以减少 NOx 的生成 缺点缺点 调节比小 容易产生噪音 启动必须使用风机 需要设置燃烧稳定后自动停止风机的装置 5 低氧燃烧 1 低氧燃烧原理 高温低氧燃烧技术与传统燃烧技术不同之处是充分利用加热炉的排烟余热将助燃空气加热到 1000 甚至更高 使加 热炉排烟温度降低到 200 以下 从而提高了燃料的热利用率 2 低氧燃烧特点 3 低氧燃烧实现途径 见教材第 44 页 掌握重点掌握重点 1 分层燃烧原理及特点 2 分层燃烧特点 减少锅炉漏煤量 煤层厚度平整均匀 提高燃烧效率 2 富氧燃烧原理及特点 1 富氧燃烧原理 通过提高助燃空气中氧气浓度所完成的燃烧过程称为富氧燃烧 2 富氧燃烧特点 富氧 燃烧可以提高燃烧温度 降低燃料的着火温度 促进完全燃烧 降低空气系数 减少排烟量 第六节第六节 换热节能技术换热节能技术 1 最常用的换热器分类 根据冷热流体热量交换的原理和方式分为 3 类 间壁式换热器 混合 接触 式换热器 蓄热式换热器 2 换热器设计计算的主要内容 主要有四个 热计算 结构计算 流动阻力计算 强度计算 掌握重点掌握重点 一 换热器的热计算 1 热计算种类 设计计算 校核计算 2 热计算方法 平均温差法 传热有效性 传热单元数法 二 换热器的设计和选型 1 设计 基本步骤 1 估算传热面积 初选换热器型号 2 计算流体的流动阻力 3 计算传热系数 校核传热面积 三 强化传热技术 1 强化传热原理 强化传热的途径 增大换热面积 提高传热系数 K 加大对数平均温差 tm 2 强化传热技术 主动 被动 管程的强化传热技术 采用强化传热管 如螺纹管 波纹管 表面多孔管等 壳程的强化传热技术 改变管子外形或在管外加翅片 改变壳程管间支撑物结构 Q 传热量 k 传热系数 A 换热面积 tm 冷热流体之间的平均温差 m tKAQ tm tmax tmin ln tmax tmin 第七节第七节 余热余压利用技术余热余压利用技术 根据温度不同余热分类 高温余热 高于 650 中温余热 介于 650 200 低温余热 温度低于 200 的烟气和低于 100 液体 掌握重点 1 高温余热的利用 主要途径 3 种 高温烟气 余热锅炉 蒸汽 最经济 最有效的方法 高温烟气 加装换热器 预热助燃空气 进 料 大块的高温固体 使用载体 气体或液体 余热回收 2 中温余热的利用 主要包括利用排污膨胀器回收余热或引入换热器加热给水 3 低温余热的利用 采用间接蒸汽加热设备产生的冷凝水 可以回收到锅炉再利用 对于其他低温余热的回收利用 首先应该考虑通过 合理地安排生产工艺流程 在流程内最大程度的利用余热 可以利用热管和热泵技术对 30 60 的低温余热资源提高其品位后再加以利用 4 余热利用设备 换热器适用高中低温余热 余热锅炉适用高中温余热 热泵和热管适用低温余热 第八节第八节 输配电系统节能技术输配电系统节能技术 电力系统实质发电机 变压器 电力线路 用户等组成的用电系统 一 供配电系统谐波产生的原因 电力电子装置的广泛应用 使得电力系统中电压和电流的波形发生较严重的畸变 产生严重的谐波问题 二 供配电系统谐波的危害 1 增加了输 供和用电设备的电能损耗 2 影响电力测量的准确性 3 影响继电保护和自动装置的工作可 靠性 4 造成通讯混乱 计算机数据处理产生错误 四 掌握重点 一 减少输电线路的损耗 5 个方面 1 采用高压或超高压输电 2 减少变压级数 3 合理配置变压器 4 安装无功补偿设备 5 合理选择线路 的材质和截面积 二 减少输电线路运行中的损耗 4 个方面 1 在保证二次电压的前提下 应尽量提高变压器的电压分接档位 2 使三相负载平衡 3 处 理好导线接头 减少导线接头的接触电阻 4 制定各变电所变压器的经济运行曲线 实施经济调度 三 配电变压器的节能措施 1 采用 S9 S11 S13 等节能型变压器 2 合理选择并联变压器的运行台数 多台变压器并联运行时 合 理选择变压器的运行台数 可使变压器处于经济运行状态 四 供电系统无功补偿容量的选择 对电网进行无功补偿 提高系统的功率因数 可以减少线路损耗 五 抑制谐波的措施 1 为谐波提供一条低阻抗路径的无源滤波器 2 能够对幅值和频率变化的谐波以及变化的无功进行补偿的有源电 力滤波器 3 无源滤波器和有源滤波器结合实现抑制谐波的混合型电力滤波器 第九节第九节 电机系统节能技术电机系统节能技术 一 电动机的分类 1 根据工作电源的不同 可将电动机分为交流电动机和直流电动机 其中交流电动机又分为单相电动机和三相电动机 异步电动机和同步 电动机 2 按转子结构分类 可将异步电动机分为笼型感应电动机和绕线转子感应电动机 五 电动机变频调速的基本工作原理 根据电动机学理论 交流电动机的同步转速为 n0 60f p 异步电动机的实际转速总是低于同步转速的 且随着同步转速的变化而变化 在 p 固定时 电动机的转速正比于电源的频率 f 这种通过变频器来改变电源频率实现速度调节的过程称为变频调速 四 掌握重点 一 电动机拖动风机及泵类负载的节能 1 选用节能型电动机 风机 泵 2 按正常操作流量的 1 1 1 15 倍及风压余量不超过 10 的要求考虑选用风机 3 选用泵时 在满足所需 最大压力的情况下 其额定流量为正常操作流量的 1 1 1 5 倍 扬程余量不超过 8 4 根据负载功率的大小 合理选择电动机的额定功率 使电动机运行时的平均负 载率在 0 7 1 之间 确保电动机高效运行 二 电动机软启动的特点及节能分析 1 起动电流从零线性上升至设定值 无冲击电流 2 可以引入电流闭环控制 使电动机在起动过程中保持恒流 确保电动机的平稳起动 3 可根据负载特性调节起动过程的各种参数 保证电动机处于最佳的起动状态 4 降低了电动机在空载或轻载时的输入电压 减小了电动 机的损耗 提高了功率因数 减少了线路损耗 5 具有过载 过流 缺相 过热等保护功能 提高了设备的可靠性 三 变频调速节能技术分析 通常配置风机 水泵 压缩机时 其额定流量高于需要的实际流量 其次 生产状况改变时对流量的需求也发生变化 因此 需要对流量 进行调节 若采用节流调节 会造成能量损失 若采用变频调速来调节流量 可取得较好的节电效果 以风机为例 假设 风机运行时转速为 n1 轴功率为 P1 通过变频调速 风机转速降低为 n2 轴功率降低为 P2 那么风机轴功率与转速 之间存在下列关系 p2 p1 n2 n1 3 即风机两种运行工况下的轴功率之比是转速之比的立方 假设风机转速下降 10 则轴功率下降 27 1 四 空气压缩机的节能措施 7 个方面 1 选用节能型电动机 2 提高传动效率 合理配置电动机与压缩机之间的传动装置 减少机械传动过程中的能量损失 3 减少摩擦损耗 空压机内部的活塞与缸套之间保持良好的润滑 4 减少压力损失和泄漏 5 提高冷却器的交换热性能 降低冷却水入口温度 提高冷 却水流量 及时清除冷却器沉积物 采用软化水等 6 合理设定工作压力 在满足生产要求的前提下 适当降低排气压力可节约电能 7 采用变频调速节能控制 五 制冷压缩机的节能措施 1 根据实际温度需要选取制冷机型号 对运行参数合理控制 适当提高蒸发温度 降低冷凝温度 3 采用就地无功补偿技术 减少线路损 耗 4 采用变频控制技术调节制冷量提高制冷机的制冷系数 有效节约电能 第十节第十节 电化学节能技术电化学节能技术 一 法拉第定律 在电解质导电的过程中 当两个电极之间有 96485 库仑电量 相当于 1mol 电子的电量 定义为一个电量单位 称为一个法拉第 记为 1F 通过电解质溶液时 会有 1mol 的反应物发生反应 同时也要有 1mol 的电解产物生成 二 电流效率 电解时 通过一定量的电流后 其电解电流效率 P1 P 100 式中 P1 反应产物的实际产量 P 反应产物的理论产量 三 金属的阴极过程和阳极过程 在电化学反应中 阴极附近金属离子放电还原成金属的过程称为金属的阴极过程 金属的阳极过程是 指金属作为反应物发生氧化反应的过程 四 掌握重点 一 合理选择和设计电解槽 在氯碱工业中 主要采用三种电解方法 即隔膜法电解 水银法电解和离子膜法电解 其中离子膜法电解耗 电量最小 二 铝电解工业的电解槽分为两类 即自焙阳极电解槽和预焙阳极电解槽 大电流预焙阳极电解槽较老式自焙阳极电解槽 节电效果明显 电化学生产过程中的电流非常大 其耗电量与槽电压成正比 因此 降低槽电压是节电的主要着眼点 三 改进工艺 在工件表面处理过程中控制好电解液中各种成分的比例 氯碱生产中适当升高电解液的温度 电镀工件时选择电流效率 高的镀种等工艺改进措施 都能有效地节约电能 四 改进电极 电极一方面将直流电压加到电解槽上 通过大电流 另一方面 阳极和阴极往往也参与整个反应过程 因此 电极性能的好坏 对电化学过程有重要影响 五 使用添加剂对于加速电化学反应过程 提高反应质量和效率 有着明显的作用 六 采用高效电力整流电源 降低电解 电镀设备直流网络的压降损失 七 在安装电力整流设备时 应使整流电源的位置尽量靠近电解槽 缩短供电路径 适当加大母线排的截面积 降低供电线路的电阻 减 少供电损耗 八 及时检测电解 电镀设备的运行状况 电流效率和平均槽电压每天至少测算一次 单槽电压每月测试一次 以便掌握设备的运行状 况 加强电解槽保温 减少电解槽的热损失 九 同人工控制相比 采用计算机控制技术控制各种操作及运行参数 能够提高电流效率 第十一节第十一节 电加热节能技术电加热节能技术 三 理解要点 电加热设备的特点 电加热设备与燃料加热设备相比 具有以下优点 热效率高 电热功率密度大 温度控制准确 炉内气氛易控 易于 实现生产过程的机械化和自动化 四 掌握重点 一 电阻炉节能技术 八个方面 1 采用耐火纤维 轻质砖等轻质 高效隔热材料作炉衬 减少炉壁的散热和蓄热损失 2 改善电热元件的性能 增强热辐射能力 3 提高炉门 炉盖和热电偶插孔等处的密封程度 避免金属热 短路 减小进出炉输送装置的体积和重量 以免带出过多的热量 4 应采 用大容量炉子 尽可能实现炉子连续运行 减少散热损失 5 优化工艺参数 采用最优的加热能力 升温速度 加热时间以及装料量等 6 改善炉内功率和温度分布 强化传热过程 加快进出料速度 减少炉门开放间 7 对于盐浴炉节能应当尽量选用埋入式盐浴炉并且采 用快速启动节电技术 8 缩短供电线路 减小线路损耗 二 电弧炉的节能技术 八个方面 1 超高功率供电 可以加速炉料熔化 减少冶炼时间 提高电弧炉的热效率 2 采用强化用氧技术 可以加快钢的脱碳速度 并充分利 用氧与原料中的碳 锰 硅等氧化释放的热量 3 采用泡沫渣技术 熔炼过程中 向熔池内喷碳粉或碳化硅粉 加速炭的氧化反应 在 渣层内形成大量的 CO 气体泡沫 使渣层厚度增加 电弧完全被屏蔽 减少了电弧的热辐射损失 缩短了冶炼时间 4 采用偏心底出钢 技术 可进行留钢 留渣操作 做到无渣出钢 可以有效地利用余热预热废钢 缩短冶炼时间 降低电耗 5 废钢预热 冶炼产生的废 气温度较高 利用废气热量加热入炉炉料 使其温度升高 缩短加热时间 节电效果明显 6 使用氧燃烧嘴强化废钢的熔化过程 对缩 短冶炼周期 降低电耗有显着的效果 7 降低短网的线损 8 采用直流电弧炉可使冶炼熔化期大大缩短 电耗明显减少 三 感应加热炉的节能技术 1 选择节能型电炉 2 提高有心感应炉感应体的性能 3 减小短网线路损耗 4 保证感应炉有较高的负荷率 5 采用合理的装料方 法 6 对运行工艺及参数进行优化和改进 7 合理控制炉温及冷却水温 8 提高功率因数 四 远红外加热设备的节能技术 1 合理选择辐射源的表面温度 2 合理配置远红外线辐射元件 3 加强炉体保温和密封 对脱水干燥的远红外加热炉 应采取排风措 施 4 及时检查更换远红外线辐射元件 第十二节第十二节 照明节能技术照明节能技术 三 理解要点 电光源的特性 1 发光效率 电光源发出的全部光通量 光源在单位时间向周围空间辐射并引起视觉的能量 称为光通量 与输入的电功率之比 单位 是 lm W 流明 瓦 2 色温 当光源的发光颜色与能够全部吸收光能的黑体某一温度下辐射的光色相同或相近时 该温度称为光源的色温 3 光源寿命 由有效寿命和平均寿命两个指标来表示 有效寿命是指灯开始点亮至灯的光通量衰减到额定光通量的 70 80 之间的时间 单位为 h 小时 平均寿命是指一组实验样灯 从点亮到 50 的灯失效的时间 单位为 h 小时 4 启动性能 热辐射电光源的启动性能好 能瞬间启动 气体发光电光源的启动性能差 多数不能瞬时启动 四 重点掌握 一 电光源的节能技术 1 选择合理的照度 照明设计时 应遵照国家制定的 建筑照明设计标准 要求 在保证合理有效的照度和亮度的条件下 尽量减少照 明负荷 2 选择高效荧光灯 尽量不选用白炽灯 3 选择高效灯具 灯具整体性能的好坏 对照明效果和节能影响很大 如果选择不合 理 能量损耗达 30 40 4 电子镇流器自身功耗仅相当于普通型电感镇流器的 1 4 1 3 使用电子镇流器节电效果明显 5 合理安 装布置照明灯具 6 采用照明节电控制措施 如光控 声控和智能控制 第二章第二章 新能源及可再生能源利用技术新能源及可再生能源利用技术 第一节第一节 太阳能利用技术太阳能利用技术 理解要点 太阳能发电方式 分为光 热 电转换和光 电直接转换 掌握重点 一 目前太阳能常用利用技术分类 特点 1 太阳能集热器 2 太阳能光伏发电技术 3 太阳能热发电技术 4 太阳能制冷与空调 二 太阳能集热器 太阳能集热器的核心是吸热板 分类方法 为高温 200 以上 中温 100 200 和低温 100 以下 集热器三种方式 平板型太阳能集热器技术优点 工艺简单 加工和运行成本低 可常压运行 无安全隐患 使用寿命长 缺点 昼夜温度不均匀 表面热 损大 低于 0 时 易发生胀管 流动阻力分布不均 抗冻性能差 排管容易结垢 全玻璃真空管式太阳能集热器采用真空技术 优点是热损低 集热管热效率高 缺点是不能承压 易结垢 价格较贵 热管真空管式太阳 能集热器具有工作温度高 承压能力大和耐热冲击性能好的特点 缺点是生产成本高 技术要求高 三 太阳能电池 分类 主要有单晶硅 多晶硅 非晶硅 多元化合物及聚光太阳能电池 特点 在能量转换效率和使用寿命等方面 单晶硅和多晶硅电池优于非晶硅电池 多晶硅比单晶硅转换效率略低 但价格低 四 太阳能热发电技术 分类 槽式 塔式 碟式 聚光类 槽式热发电技术缺点 难实现双轴跟踪 致使余弦效应对光的损失每年平均达到 30 结构庞大 辐射损失仍然随温度的升高而增加 塔式热发电最大的缺点 单位容量投资过大 降低造价比较困难 碟式太阳能发电优点 可单机标准化生产 综合效率高 使用寿命长 较强的运行灵活性 缺点是抛物面形状的可跟踪系统大小受制作工 艺限制 发电功率一般不超过几十千瓦 制造这种小功率的斯特林发动机的主要障碍是成本高和可靠性低 五 利用太阳能制冷主要途径 1 太阳能 电能 常规制冷机 制冷 特点 原理简单 容易实现 缺点是成本高 2 太阳能 热能 制冷 特点 该途径技术要求高 但成本低 无噪声 无污染 是目前太阳能在制冷空调中应用的主要方式 第二节第二节 地热能利用技术地热能利用技术 理解要点 1 地热发电原理 利用地热中的高温热流体通过汽轮机做功发电 分为蒸汽型和热水型两类 2 地埋管地源热泵 以土壤为热泵系统的冷热源 利用水泵驱动载冷剂经过闭式循环管道 与周围土壤换热 从土壤中提取或释放热量 可实现低温位热能向高温位转移 是利用地热能的一种有效方式 该系统又称为土壤耦合热泵系统 掌握重点 一 常用地热能利用技术分类 特点及适用范围 p128 1 地热发电 特点 p128 2 地热供暖 3 地热务农 4 地热行医 5 地埋管地源热泵技术 特点 p131 6 地热制冷空调技术 二 地热发电 蒸汽型 包括背压式和凝汽式 蒸汽型地热发电发电方式简单 但干蒸汽地热资源有限 且多存于较深的地层 开采难点大 发展受到限 制 热水型 双循环式发电方式适用于含盐量大 腐蚀性强和不凝性气体含量高的地热资源 发展双循环系统的关键是开发高效的热交换器 三 地热供暖 分为直接和间接供暖方式 四 地埋管地源热泵技术 系统 由源侧环路 制冷剂环路 负荷侧环路组成 地埋管换热器有水平型 竖直型和螺旋型三种方式 地源热泵的特点 有利用可再生能源 节能 性能系数高 对生态影响小等 缺点有 系统的初投资较高 易在土壤中形成 热堆积 或 冷堆积 现象 五 地热制冷空调技术 地热水驱动吸收式制冷机 该技术要求地热水温 75 以上 与电压缩式制冷系统相比 节电 60 以上 第三节第三节 生物质能利用技术生物质能利用技术 理解要点理解要点 1 生物质能转化方法 物理方法 改变生物质的形状 致密度 如固化成型技术 热化学转化方法 是通过热化学将生物质转化制备得到一氧化碳 氢气 小分子烃 或生物质油等物质 包括生