企业能流图与节能效率PPT讲稿.ppt
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1、企业能流图与节能效率第1页,共104页,编辑于2022年,星期三讲讲 课课 内内 容容 一、一、企企业业能量平衡概述能量平衡概述 二、企业能耗技术指标二、企业能耗技术指标三、能量分析方法三、能量分析方法四、四、企企业电业电平衡平衡 五、五、企企业业热热平衡平衡 六、六、企企业业水水平衡平衡 七、企七、企业业能量平衡表和能流能量平衡表和能流图图的的编编制制 第2页,共104页,编辑于2022年,星期三一、一、企业能量平衡概述企业能量平衡概述(一(一)企业能量平衡企业能量平衡(二)(二)企业能量平衡系统企业能量平衡系统 (三)(三)企业能量平衡模式企业能量平衡模式 第3页,共104页,编辑于202
2、2年,星期三(一(一)企业能量平衡企业能量平衡 企业能量平衡是以企业为对象,研究各类能源的收入与支出平衡消耗与有效利用及损失之间的数量平衡,进行能量平衡与分析。企业能量平衡的目的是掌握企业的能耗情况,分析企业用能水平,查找企业节能潜力,明确企业节能方向,为改进能源管理,实行节能技术改造,提高企业能源利用率和进行企业用能的技术经济评价提供科学依据。直接研究企业用能系统内部各用能环节和单元之间的能量平衡关系。对各用能单元、环节的能源投入量、有效利用能和损失量之间的平衡关系。进行综合分析与评价,掌握企业的耗能情况,分析企业用能水平,查找企业的节能潜力,明确节能方向。第4页,共104页,编辑于2022
3、年,星期三(二(二)企业能量平衡系统企业能量平衡系统(1 1)购入贮存)购入贮存能源的购入贮存环节是企业能源的进口,一般包括企业的供销、计划、财务、储运等部门,是了解企业能源消耗总量的关键环节。企业购入贮存的能源种类一般包括一次能源和二次能源,即煤炭、原油、天然气、电力、焦炭、蒸汽、煤气、石油制品等。首先必须搞清真正投入系统的能源总量,并折算它们的等价值与当量值,这样便可能对不同种类的能源量进行综合平衡。其等价值反映国家对企业投入的能源资源量;目前,我国大力开展企业能源审计,其目标是将我国能源总需求量降下来,减少对企业投入能源量,要取等价值;而在企业能量平衡工作是依据热力学第一定律,对企业用能
4、过程做能量平衡与分析,因此,在企业能量平衡中,一切能源量只能取其当量值,而不可取其等价值,这是我们建议的企业能量平衡模式中最基本的一点。第5页,共104页,编辑于2022年,星期三购入储存对企业的影响很大,同时也增加了节能效益。特别是企业购入、贮存能源要占用很大一笔流动资金,企业为了加速资金周转,合理使用购入能源费用,必须强化企业购入贮存环节的统计分析与管理。为了讨论方便,我们将外购电力的进厂变电站看作企业能源购入贮存环节中一个用能单元,这样可以为今后编制企业能量平衡表带来许多方便,这是要特别提醒大家注意的,企业内部的自备电站是作为加工转换环节的用能单元处理。第6页,共104页,编辑于2022
5、年,星期三(2 2)加工转换)加工转换加工转换是企业工艺所需直接消耗的能源转换环节,包括一次转换和二次转换。一次转换部门有发电站(或热电站)、锅炉房、炼焦厂、煤气站等;二次转换部门有变电站、空气压缩站、制冷站等。要特别注意,一次转换部门是一个企业耗能大的部门,是企业能量平衡与节能工作的重点。加工转换环节中重大耗能设备多,也是节能潜力大的环节,应注意它们的负荷、运行,加强计量与管理是很重要的。(3 3)输送分配)输送分配输送分配是将企业用能送到各终端用能部门的一个重要环节,如各种输电线路,蒸汽、煤气管网等,均可列入输送分配系统。第7页,共104页,编辑于2022年,星期三 对大多数企业来说,能源
6、的输送分配损失并不构成企业总能量损失的主要部分,因此,在考察企业能源利用的过程中,输送分配系统是一个相对次要部门。但是,热力管网保温是十分重要的节能部分。我国企业管道漏失现象严重,特别是对水资源重视不够。这些年由于水资源严重短缺,资源费用增加,有些企业开展无泄漏活动十分有效。各企业应该加强这方面的计量与考核。第8页,共104页,编辑于2022年,星期三(4 4)最终使用)最终使用最终使用是企业能源系统最为复杂的一个环节,对不同的企业,特别是不同部门之间的企业构成差异很大。一般地说,可以将企业的最终用能环节划分为如下几个主要部分:主要生产,辅助生产,采暖(制冷),照明,运输,生活及其他。更进一步
7、细分,还可将主要生产和辅助部门细分成各生产车间,生产车间又可按重大用能设备细分。如钢厂可以按烧结、球团、炼铁、炼钢、轧钢来分;电厂可以按锅炉、汽轮发电机组、厂内用电,外供电来划分。与日常考核格局一致,指标一致,使于取得数据,便于管理。第9页,共104页,编辑于2022年,星期三(三(三)企业能量平衡模式企业能量平衡模式任何企业用能系统都可简化成这样一种标准形式,系统由能源供入企业,按照能源流向依次划分为购入贮存、加工转换、输送分配和最终使用四个环节,以外供能和各类能量损失流出系统。企业能量平衡系统图第10页,共104页,编辑于2022年,星期三其中:Q0供入系统能源总量等价值;Q供入系统能源总
8、量当量值;k企业用能环节k的能源利用率(k1,2,3,4);k,i企业用能环节k中第i单元能源利用率(i1,2,I);Xk,i供入企业用能环节k中第i单元能源量占投入系统能源总量 Q的比重;Xk供入企业用能环节k能源量占投入系统能源总量Q的比重:即:第11页,共104页,编辑于2022年,星期三同时显然,企业用能系统的能量流,是一个以各用能环节串联,各用能单元并联的混合联结系统。从这个系统可以直接求出企业能源利用率0和企业能量利用率分别为:第12页,共104页,编辑于2022年,星期三二、二、企业能耗技术指标企业能耗技术指标(一(一)能耗能耗(二)利用率(二)利用率 (三)回收率(三)回收率
9、第13页,共104页,编辑于2022年,星期三(一)能耗(一)能耗(1 1)单耗)单耗 单位产品能耗单位产品能耗=某种能总耗量某种能总耗量/某种产品产量某种产品产量 单位产值能耗单位产值能耗=某种能总耗量某种能总耗量/生产总值生产总值(2 2)综合能耗)综合能耗 单位产品综合能耗单位产品综合能耗=各种能总耗量各种能总耗量/某种产品产量某种产品产量 单位产值综合能耗单位产值综合能耗=各种能总耗量各种能总耗量/生产总值生产总值(3 3)可比能耗)可比能耗 可比能耗可比能耗=各种能总耗量各种能总耗量/标准产品产量标准产品产量 可比能耗可比能耗=标准工序总耗能量标准工序总耗能量/产品产量产品产量(4
10、4)工序能耗)工序能耗 工序能耗工序能耗=某工序总耗能量某工序总耗能量/某工序半成品产量某工序半成品产量第14页,共104页,编辑于2022年,星期三(一)能耗(一)能耗能量能量换换算系数算系数 第15页,共104页,编辑于2022年,星期三(二)利用率(二)利用率(1)设备热效率:)设备热效率:即:即:对于用能设备:Q有效为工艺有效热;Q供入为供入设备的所有能量;Q损失损失能量。第16页,共104页,编辑于2022年,星期三第17页,共104页,编辑于2022年,星期三(2)企业能源利用率企业能源利用率:即其中:企业有效能量=系统效率x系统耗能量 企业总综合能耗量QQ1Q2Q3Q4Q5;Q1
11、一次能源消耗量;Q2二次能源消耗量;Q3耗能工质的能源消耗量;Q4生活用能消耗量;Q5非能源转换企业自产外销的二次能源消耗量。第18页,共104页,编辑于2022年,星期三系统效率购入(贮存)效率转换效率传输效率使用效率串联系统效率:系统购入转换输送利用1234i并联系统效率:其中:用能单元i的能源消耗总量;i用能单元i的能源利用率。由上述可以看出,和i大的单元对系统影响显著。第19页,共104页,编辑于2022年,星期三(三)回收率(三)回收率 反反映映企企业业能能量量回回收收所所带带来来的的收收益益和和由由于于能能量量回回收收而而带带来的燃料消耗节约率来的燃料消耗节约率 随随着着节节能能工
12、工作作的的深深入入,除除了了不不断断改改进进设设备备,提提高高设设备备用用能能利利用用率率外外,能能量量回回收收,提提高高整整个个企企业业的的能能量量回回收收率率,将将成成为今后企业节能的重要方向。为今后企业节能的重要方向。第20页,共104页,编辑于2022年,星期三三、能量分析方法三、能量分析方法 (一)(一)热热力学第一定律分析法力学第一定律分析法 (二)(二)热热力学第二定律分析法力学第二定律分析法 (三)(三)热经济热经济学分析法学分析法 第21页,共104页,编辑于2022年,星期三热力学第一定律热力学第一定律热力学第一定律即能量守恒定律:能量是物质运动的量度,当任何一种形式的能量
13、被转移或转化为另一种形式的能量时,数量不变。热力学第一定律分析法是以热力学第一定律为基础进行系统的能量平衡计算和用能分析,该方法应用广泛,主要利用热效率指标来进行评价,指出能量在“量”的方面的利用情况和损失所在以及能量在“量”方面的节能潜力,为提高能量的利用效率指出改进措施。第22页,共104页,编辑于2022年,星期三优点:简单直观,容易理解和掌握,运用得当对节能工作能起到重要作用。缺点:由于它所依据的仅是能量在“量”方面的守恒性,在挖掘节能潜力时有较大的局限性和不合理性。第23页,共104页,编辑于2022年,星期三案例分析案例分析锅炉用能平衡图第24页,共104页,编辑于2022年,星期
14、三热力学第二定律热力学第二定律热力学第二定律:当任何一种形式的能量被转移或转化为另一种形式的能量时,其品位只可能降低或贬值,绝不可能提高。这样能量在数量的守恒性和质量上的贬值性,就构成了能量的全面本性。热力学第二定律分析法以热力学第二定律为依据。热力学第二定律是对自然界各种自发过程的不可逆性或者方向性的总结,阐明了能量在“质”上是有差异的,不同形式的能量间的转换存在“不等价”现象。能量=火用+火无第25页,共104页,编辑于2022年,星期三火火用分析法:用分析法:火用是在给定的环境条件下,系统能量中理论上能转换为有用功的那部分能量,也称为有效能;而不能转换为有用功的那部分能量称为火无或无效能
15、。通常情况下,用能质系数表示能量的质量好坏,能值系数是指能量中火用所占的百分比。能量的火用有多种形式,如热量火用、冷量火用、内能火用、焓火用、化学火用等。尽管火用损失可以表示不可逆程度,但它是个绝对量,不能用来比较在不同条件下过程进行的完善程度,因此辅以火用效率来表示系统中火用的利用程度或热力学完善程度,火用效率定义为:=实际被利用的火用/理论上所提供的最大可利用火用第26页,共104页,编辑于2022年,星期三案例分析案例分析求解下列两种情况下,由不可逆传热造成的火用损失,设Q=100kJ,环境温度T0=23:(1)tA=420,tB=420;(2)tA=70,tB=50。第27页,共104
16、页,编辑于2022年,星期三(1)TA=(420+273)K=693K,TB=(400+273)K=673K 因为TATBT0,热量从A传向B,故(2)TA=(70+273)K=343K,TB=(50+273)K=323K 因为TATBT0,热量从A传向B,故由此可以看出,同样大小的传热温差T,低温传热时火用损失更大。工程上,在不降低(或减少降低)传热效果的同时,尽量减少传热温差,对低温换热器尤为重要。第28页,共104页,编辑于2022年,星期三热经济学分析法热经济学分析法 2020世世纪纪6060年年代代以以来来,在在节节能能领领域域产产生生了了将将火火用用分分析析法法与与经经济济因因素素
17、及及优优化化理理论论有有机机结结合合的的热热经经济济学学,即即除除了了研研究究体体系系与与自自然然环环境境之之间间的的相相互互作作用用外外,还还要要研研究究一一个个体体系系内内部部的的经经济济参参量量与与环环境境经经济济参参量之间的相互作用。量之间的相互作用。一一般般来来说说,第第一一定定律律和和第第二二定定律律分分析析法法,在在方方案案比比较较中中仅仅能能给给出一个参考方向,而不能得出具体结论。出一个参考方向,而不能得出具体结论。热热经经济济学学分分析析法法可可以以直直接接给给出出结结果果,这这种种方方法法特特别别适适用用于于解解决决大型、复杂的能量系统分析、设计和优化。大型、复杂的能量系统
18、分析、设计和优化。第29页,共104页,编辑于2022年,星期三四、企业电平衡四、企业电平衡 企业电平衡就是企业电能平衡,简言之叫企业电平衡。企业电平衡就是企业电能平衡,简言之叫企业电平衡。企企业业电电平平衡衡是是通通过过测测算算与与分分析析,研研究究所所分分析析的的用用电电体体系系边边界界范范围围内内,在在一一定定时时期期的的能能量量收收入入与与支支出出,既既传传递递、流流向向、分分布布、转转换换过过程程中中的的消消耗耗与与有有效效利利用用及及损失之间的平衡关系。损失之间的平衡关系。第30页,共104页,编辑于2022年,星期三五、企业热平衡五、企业热平衡(一)热平衡的基本概念(一)热平衡的
19、基本概念(二)热平衡的原则方法(二)热平衡的原则方法(三)热流图(三)热流图(四)热平衡的实施(四)热平衡的实施(五)企业(装置)热平衡测试实例(五)企业(装置)热平衡测试实例 第31页,共104页,编辑于2022年,星期三(一)热平衡的基本概念(一)热平衡的基本概念 热热平平衡衡就就是是能能量量(主主要要是是热热量量)的的收收支支平平衡衡,这这里里只只考考虑虑能能的的数数量量平平衡衡,而而未未顾顾及及能能的的质质量量,简称热平衡。简称热平衡。由于热平衡对象不同,一般分为设备热平衡和企业热平衡。由于热平衡对象不同,一般分为设备热平衡和企业热平衡。企企业业热热平平衡衡则则是是以以车车间间、企企业
20、业为为对对象象,研研究究其其能能量量的的收收入入与与支支出出、消消耗耗与与有有效效利利用用及及损损失失之之间间的的平平衡衡关关系系,运运用用系系统统综综合合的的方方法法,采采用用统统计计、测测试试、计计算算等等手手段段,通通过过能能耗耗、利利用用率率和和回回收收率率等等三三类类技技术术指指标标来来分分析析和和掌掌握握企企业业的的耗耗能能状状况况及及用用能能水水平平,从从而而找找出出能能源源利利用用中中存存在在的的问问题题、浪浪费费的的原原因因,为为加加强强能能源源的的科科学学管管理理、改改革革工工艺艺流流程程、改改造造低低效效设设备备、制制定定综综合合节节能能措措施施、实实现现合合理理用用能能
21、、节节约约用用能能提提供供科科学依据。学依据。第32页,共104页,编辑于2022年,星期三(二)热平衡的原则方法(二)热平衡的原则方法 (1 1)选择热平衡的对象)选择热平衡的对象 (2 2)明确热平衡的体系)明确热平衡的体系 (3 3)进行热平衡测试)进行热平衡测试 (4 4)整理实验数据、编制)整理实验数据、编制“热平衡表热平衡表”(5 5)计算各项技术指标,分析热平衡结果)计算各项技术指标,分析热平衡结果 (6 6)绘制热流图)绘制热流图 综综上上所所述述,进进行行热热平平衡衡的的原原则则方方法法大大致致可可归归纳纳为为:选选择择对对象象、明明确确体体系系、热热工测试、整理计算、分析结
22、果和绘制图表。工测试、整理计算、分析结果和绘制图表。第33页,共104页,编辑于2022年,星期三(三)热流图(三)热流图 所谓热流图就是热量利用的流向平衡的图。所谓热流图就是热量利用的流向平衡的图。这是热平衡工作的最后阶段,把测试计算整理好的最后结果形象的这是热平衡工作的最后阶段,把测试计算整理好的最后结果形象的表示在一张图上,就把供入热,有效热,回收热和损失热按工艺流程和表示在一张图上,就把供入热,有效热,回收热和损失热按工艺流程和能量比例绘制成图。能量比例绘制成图。其数量的大小要按比例绘出,一般常将进入热作为百分之百。按照其数量的大小要按比例绘出,一般常将进入热作为百分之百。按照不同的目
23、的和需要,热流图可以画的比较简单,也可以画成比较复杂的不同的目的和需要,热流图可以画的比较简单,也可以画成比较复杂的分区图。工程设备到企业均可以绘制热流图。分区图。工程设备到企业均可以绘制热流图。第34页,共104页,编辑于2022年,星期三(四)热平衡的实施(四)热平衡的实施 进进行行企企业业热热平平衡衡常常用用测测试试计计算算法法,即即通通过过对对主主要要用用能能设设备备的的测测试试,计计算算各各类类用用能能技技术术经经济济指指标标,然然后后分分析析节节能能途途径径,制制定定节节能措施。能措施。测测试试计计算算法法,主主要要靠靠测测试试,其其次次是是计计算算。重重点点耗耗能能设设备备都都要
24、要测测;非非重重点点耗耗能能设设备备可可以以参参考考已已测测设设备备进进行行估估算算。最最后后全全企企业业进进行行综综合合计算。计算。(1 1)收集能源等技术经济资料)收集能源等技术经济资料 (2 2)进行重点耗能设备的测试进行重点耗能设备的测试 (3 3)进进行全企行全企业业的的汇总计汇总计算算 第35页,共104页,编辑于2022年,星期三(1)收集能源等技术经济资料)收集能源等技术经济资料 为为了了开开展展企企业业热热平平衡衡,必必须须对对企企业业能能源源消消耗耗情情况况有有初初步步了了解解,为为此此,要要做做必必要要的的调调查查研研究究,掌掌握一些资料:握一些资料:设备情况设备情况:用
25、能设备的设计参数,能耗指标,热效率,产品产量等。:用能设备的设计参数,能耗指标,热效率,产品产量等。运行情况运行情况:设备的实际运行情况,能耗情况,热效率,产品产量,开台率,运行时间。:设备的实际运行情况,能耗情况,热效率,产品产量,开台率,运行时间。同同时时应应查查出出该该类类设设备备平平均均能能耗耗水水平平,本本企企业业历历史史最最好好水水平平,该该类类设设备备行行业业规规定定的的能能耗耗标标准准,同同类类设设备备国国内内先先进进水水平平,国国际际先先进进水水平平。调调查查企企业业及及其其各各部部门门耗耗能能情情况况,填填写写出出企企业业能能耗耗构构成成及及消消耗耗情情况况统统计计估估算算
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