【正文】 值有高位熱值和低位熱值兩種。由于各種能源都有一種共同的屬性，即含有能量，且在一定條件下都可以轉(zhuǎn)化為熱。（2）對于該廠煉鐵部1號鍋爐房采用減溫減壓裝置制取二次蒸汽。(kWh)計算，104元/a，改造工程造價約900104元。由式（13）計算得到，汽輪機實際排汽比焓=，℃（此溫度高于工藝設(shè)備要求的溫度，可增減減溫裝置進行減溫）。① 蒸汽理想比焓降 （11）式中，——蒸汽理想比焓降，kJ/kg；——汽輪機進汽比焓，；——汽輪機排汽比焓。節(jié)能措施為了有效利用工質(zhì)的做功能力，避免高品質(zhì)能源的浪費，將一次蒸汽先通入背壓式汽輪機發(fā)電，再將排汽供工藝設(shè)備使用，即余壓發(fā)電。② 一次蒸汽的比火用 （9）式中，——一次蒸汽的比火用，kJ/kg。③ 單位時間減溫水火用升 （7）式中，——單位時間減溫水火用升，KJ/h。② 減溫減壓后減溫水的比火用 （6）式中，——減溫水生成的二次蒸汽的比火用，kJ/kg；——環(huán)境狀態(tài)下蒸汽的比焓，；——環(huán)境狀態(tài)下蒸汽的比熵，(kg① 減溫減壓前減溫水的比火用 （5）式中，——減溫減壓前減溫水的比火用，kJ/kg；——環(huán)境狀態(tài)下的減溫水比焓，；——減溫減壓前減溫水的比熵， kJ/(kg由式（3）計算可得到，減溫減壓過程一次蒸汽比火用降Δes,p=。（2）一次蒸汽火用降將減溫減壓過程的蒸汽流動簡化為穩(wěn)定流動。為達到焦化廠工藝設(shè)備的用汽參數(shù)要求，一次蒸汽須經(jīng)減溫減壓后變?yōu)榉瞎に囋O(shè)備要求的二次蒸汽。例題5 蒸汽減溫減壓過程火用損失與余壓發(fā)電應(yīng)用實例分析某鋼鐵廠煉鐵部1號鍋爐房現(xiàn)有2臺燃用高爐煤氣的中溫中壓鍋爐，每臺鍋爐產(chǎn)汽(一次蒸汽)量為18 t/h， MPa，溫度為435℃。（4）兩種方案的火用損方案Ⅰ的= kJ/(kgs)=＝ kJ/(kgK)（）＝ kJ/s（2）=20kg/s(kg現(xiàn)改進方案，以渦輪機代替節(jié)流閥，同樣起到降壓的作用。（2）由控制體積、冷源、物質(zhì)源組成的一個孤立系，孤立系的熵變等于三者熵變的代數(shù)和，即穩(wěn)定流動控制體積的，而＝20kg/s[ kJ/(kg已知空氣的氣體常數(shù)Rg＝()，比熱容cp＝()，絕熱指數(shù)к＝。同時為了減少凝汽器的能量損失，可以通過熱電聯(lián)產(chǎn)，將汽輪機排汽壓力提高作為供熱熱源用，才可使燃料能量得到充分利用。鍋爐的火用損失主要是燃燒不可逆損失和燃燒產(chǎn)物與工質(zhì)的熱交換損失。解：（1）TA=（420+273）K=693K，TB=（400+273）K=673K因為TA＞TB＞T0，熱量從A傳向B，故（2）TA=（70+273）K=343K，TB=（50+273）K=323K因為TA＞TB＞T0，熱量從A傳向B，故由此可以看出，同樣大小的傳熱溫差ΔT，低溫傳熱時火用損失更大。在可能的情況下，可采用功熱聯(lián)產(chǎn)利用燃料能量的方法。另外，也使得煙氣向大氣排火用增加。因為空氣量比燃料量大，提高空氣的溫度可降低煙氣的升溫溫差，從而提高燃燒段的火用效率。從表11可以看出，%。雖說也相應(yīng)采取了一些技術(shù)措施，但仍不能從根本上解決低火用效率的問題。若輻射管中要注入蒸汽，注入位置應(yīng)適當，注汽點盡量接近介質(zhì)氣化點，相應(yīng)降低注汽量，減少輻射段的供火用，這樣也可提高輻射段的火用效率。（2）輻射段的火用分析輻射段火用效率計算式為：ηE輻= EX輻得/EX輻總 (3)式中：ηE輻——輻射段火用效率，%；EX輻得——輻射段總得火用，kcal/h；EX輻總——輻射段總供火用，kcal/h。此外，提高燃料、空氣的入爐溫度，也可使燃燒段的熱力學平均溫度升高，就是說， 使燃燒后生成的煙氣的得火用增加，這就使得燃燒段火用效率增大。由式(1)可知：只有增大燃燒段煙氣的火用值，才能增大燃燒段的火用效率，而決定煙氣火用值的主要因素是燃燒段的熱力學平均溫度，即理論燃燒最高溫度和入爐平均溫度, 要提高燃燒段火用效率，就必須提高理論燃燒最高溫度和入爐平均溫度。所以，可將火用效率作為一項主要指標，對生產(chǎn)方法、工藝流程的合理性及設(shè)備的優(yōu)劣進行正確的評價。在一個過程或設(shè)備中, 被利用或獲得的火用與支付或耗費的火用的比值, 就是所謂的火用效率, 即ηE=EX出/ EX入；在火用效率的計算式中，分子、分母屬于真正的同類項, 不管過程中使用的各種能量的具體形式如何，它們具有的火用在理論上完全是同質(zhì)、等價的。火用效率(ηE)能夠正確地指出過程的用能情況，又能用以分析、考察過程中各種形式能量的傳遞、轉(zhuǎn)換、降級變質(zhì)情況的物理量。由于實際過程中，總有某種不可逆因素，不可避免地能量中的一部分火用將退化為火無，而且一旦退化為火無就將再也無法轉(zhuǎn)變?yōu)榛鹩?，因而火用損失是真正意義上的損失。與此同時，任何的不可逆循環(huán)或者不可逆過程，必然會有機械能損失，體系的做功能力降低，必然有機械能損失，體系的做功能力降低，或者說必然有火用損失，火無增量。不同形態(tài)的能量或物質(zhì)，處于不同狀態(tài)時，包含的火用和火無的比例也不一樣?；蛘撸簾崃ο到y(tǒng)只與環(huán)境相互作用，從任意狀態(tài)可逆地變化到與外界相平衡的狀態(tài)時，做出最大的有用功稱之為該熱力系統(tǒng)的火用。這類熱能屬于可有限轉(zhuǎn)換的能量。所以，從技術(shù)使用和經(jīng)濟價值角度，前者的品味（質(zhì)量）更高、更為寶貴。二、火用參數(shù)的基本概念、熱量火用能量的可轉(zhuǎn)換性熱力學第二定律限制了某些能量向另一種形態(tài)的轉(zhuǎn)變。同時還應(yīng)指出，在進行以上推論時，我們曾假定不論是可逆還是不可逆過程，在熱量的傳遞中系統(tǒng)邊界處接受熱量的局部溫度是與熱源溫度相等的。對于微元過程，熵的變化為上式可改為式中等號用于可逆過程，不等號用于不可逆過程?，F(xiàn)在，我們可以利用狀態(tài)參數(shù)熵來研究過程的方向性，即不可逆性問題。 若系統(tǒng)X由穩(wěn)定狀態(tài)1可逆地變化到穩(wěn)定狀態(tài)2，可寫出積分式為 系統(tǒng)X與可逆熱機一起構(gòu)成一個擴大的系統(tǒng)Y。為了利用熱力學第二定律推論I的條件，設(shè)想熱量δQ是由一臺工作在系統(tǒng)X與熱源d之間的可逆機提供的。不過，迄今為止的所有有關(guān)論證都是定性的。開爾文說法：不可能從單一熱源吸取熱量，使之完全變成有用功而不產(chǎn)生其它影響。該熱機由兩個溫度不同的可逆定溫過程(膨脹和壓縮)和兩個可逆絕熱過程(膨脹和壓縮)構(gòu)成的循環(huán)過程——卡諾循環(huán)。熱力學第一定律是能量守恒和轉(zhuǎn)換定律在熱現(xiàn)象中的應(yīng)用，確定了熱力過程中熱力系統(tǒng)與外界進行能量交換時，各種形態(tài)能量數(shù)量上的守恒關(guān)系。當一個熱力系統(tǒng)和外界間無熱量交換時，該系統(tǒng)稱為絕熱系統(tǒng)。一、基本概念熱力系統(tǒng)在對能量轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象或過程進行分析的時候，需要從相互作用的物體中提取研究對象，該對象就是熱力系統(tǒng)，簡稱系統(tǒng)。能源統(tǒng)計體系不完善、節(jié)能信息不暢，難以適應(yīng)節(jié)能工作的需要。同時由于缺乏鼓勵節(jié)能技術(shù)推廣的政策和機制，多數(shù)企業(yè)融資困難，節(jié)能技術(shù)推廣應(yīng)用難。供熱體制改革滯后，受各種因素影響貫徹落實難度較大。目前在財稅政策上對節(jié)能改造、節(jié)能設(shè)備研制和應(yīng)用以及節(jié)能獎勵等方面，支持的力度不夠，沒有建立有效的節(jié)能激勵機制。能效標準制定工作滯后，尚未頒布機動車燃油經(jīng)濟性標準，大部分工業(yè)用能設(shè)備（產(chǎn)品）沒有能效標準。六、節(jié)能工作中存在的問題目前，我國節(jié)能存在的問題主要有：對節(jié)能重要性缺乏足夠的認識，節(jié)能優(yōu)先的方針沒有落到實處。強化工業(yè)節(jié)能，減輕能源消費增長給環(huán)境保護帶來的巨大壓力，改善環(huán)境質(zhì)量，已成為亟待解決的問題。近年來，通過廣泛采用節(jié)能技術(shù)和加強管理，冶金、有色、建材、石化等工業(yè)企業(yè)，特別是大型工業(yè)企業(yè)的能耗有所下降。隨著經(jīng)濟發(fā)展特別是工業(yè)化進程加快，特別是石油石化工業(yè)的快速發(fā)展，石油需求將繼續(xù)增長，供求缺口會越來越大。與之相適應(yīng)，能源消費將進一步增長。四、工業(yè)節(jié)能的戰(zhàn)略地位工業(yè)是我國能源消費大戶，能源消費量占全國能源消費總量的70%左右，特別是鋼鐵、有色金屬、建材、化工、煤炭、電力、石油、石化等八個行業(yè)占全部工業(yè)能耗的78%，到2020年，%%～%，但仍然為第一大用能部門，也是獲得節(jié)能效應(yīng)最為顯著的部門，因此工業(yè)節(jié)能對于我國節(jié)能工作的順利開展、能源發(fā)展規(guī)劃和“十一五”建設(shè)目標的實現(xiàn)具有至關(guān)重要的戰(zhàn)略地位。（8）制定能源發(fā)展保障措施，完善能源資源政策和能源開發(fā)政策，充分發(fā)揮市場機制作用，加大能源投入力度。（5）依靠科技進步和創(chuàng)新。2004年6月30日國務(wù)院提出了關(guān)于能源中長期發(fā)展八項規(guī)劃：（1）堅持把節(jié)約能源放在首位，實行全面、嚴格的節(jié)約能源制度和措施，顯著提高能源利用效率。整個“十一五”期間，我國能源需求保障對外部的依賴性沒有明顯上升。屆時生活用能源消費占總消費中的比重達到15%左右，比當前水平提高約4個百分點。比“十五”。所以，我國要在2050年達到中等發(fā)達國家水平，從現(xiàn)在起必須重視改善能源結(jié)構(gòu)的問題。在我國，以煤為主的能源供需結(jié)構(gòu)是環(huán)境污染日趨嚴重的主要原因。即便考慮到各種節(jié)能因素，我國能源消費量仍將達30億噸標準煤，因此必須通過節(jié)能提高能源利用效率。從能源消耗強度來看，2003年按現(xiàn)行匯率計算的每百萬美元能耗，我國為893噸標準油。從統(tǒng)計資料來看，2004年，；2005年，國際油價上漲更多，據(jù)估計我國至少為此多支出了100億美元外匯。綜合起來看，當前我國能源供給的矛盾已超出生產(chǎn)能力不足這個層面，更為突出地表現(xiàn)為資源不足的“瓶頸性”約束。目前，美國人均消費石油是我國的14倍?！笆濉薄Ｊ?油 化 工 行 業(yè)節(jié)能原理和節(jié)能技術(shù)講義尹洪超 教授 博士生導(dǎo)師大連理工大學能源與動力學院2007年4月目 錄目 錄 1前 言 2第一節(jié) 節(jié)能的基本原理 10第二節(jié) 典型例題分析 22第三節(jié) 節(jié)能的基本概念 32第四節(jié) 企業(yè)節(jié)能的原則和基本途徑 43第五節(jié) 企業(yè)通用節(jié)能技術(shù) 50第六節(jié) 石化行業(yè)節(jié)能技術(shù) 85前 言節(jié)能是指在滿足相等需要或達到相同目的的條件下，通過加強用能管理，采取技術(shù)上可行，經(jīng)濟上合理以及環(huán)境和社會可以接受的措施，減少從能源生產(chǎn)到消費各個環(huán)節(jié)中的損失和浪費，提高能源利用的經(jīng)濟效果。然而，進入21世紀以來，尤其是從2002年開始，我國能源消費增長迅猛，超過了經(jīng)濟發(fā)展速度。其中，%；，%；天然氣500億立方米，%；水電4010億千瓦小時，%；核電523億千瓦小時，%。2004年,，為世界平均水平的66%，%，%，%。表2 2004年世界一次能源人均消費（英國石油公司BP資料）世界平均水平中國美國日本英國隨著需求的快速增長，我國能源供給約束越來越大。%。最近兩年，國際原油價格屢創(chuàng)新高，我國深受其害。當前，我國經(jīng)濟社會發(fā)展中存在一個較為突出的矛盾，就是在能源資源相對貧乏的條件下，不少地區(qū)的經(jīng)濟增長速度仍然是靠“三高”（高投資、高能耗、高污染）來支撐，結(jié)果表現(xiàn)為“兩低”（低質(zhì)量、低效益），以及“三荒”（煤荒、電荒、油荒）現(xiàn)象。如不改變能源低效利用的現(xiàn)實，到2020年，我國要以能源翻一番實現(xiàn)經(jīng)濟翻兩番的目標，按20032005年能源消費增長的趨勢，我國能源消費量將高達40多億噸標準煤，在能源供應(yīng)及能源安全等方面都會帶來嚴重問題。隨著全球氣候變暖和大氣環(huán)境質(zhì)量的急劇下降，環(huán)保問題受到了世界各國的普遍重視。從能源消費結(jié)構(gòu)優(yōu)化進程來看，發(fā)達國家早在20世紀60年代就基本完成了以煤為主向以油氣為主的能源消費結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，其轉(zhuǎn)變歷程大約經(jīng)歷了60年。2006～2010年，我國一次性能源消費從19億噸標準煤，%，%，比“十五”回落約5個百分點。到2010年，人均生活用能源消費約300千克標準煤，同目前標準相比，基本上翻一番。（4）由于需求增長減緩，生產(chǎn)增長快于需求增長，預(yù)計“十一五”期間，我國能源需求自我保障平均在97%左右，特別是“十一五”后期可實現(xiàn)供需基本平衡。三、我國能源政策我國政府將能源政策確定為“資源節(jié)約和開發(fā)并舉，把節(jié)約放在首位”。（4）充分利用國內(nèi)外兩種資源、兩個市場，立足于國內(nèi)能源的勘探、開發(fā)與建設(shè)，同時積極參與世界能源資源的合作與開發(fā)。（7）高度重視能源安全，搞好能源供應(yīng)多元化，加快石油戰(zhàn)略儲備建設(shè)，健全能源安全預(yù)警應(yīng)急體系。節(jié)約能源已經(jīng)成為工作的硬指標。今后20年，我國鋼鐵、有色金屬、石油石化、水泥等高耗能產(chǎn)品的需求量將繼續(xù)增加，汽車和家用電器大量進入家庭。其次，工業(yè)節(jié)能是保障國家能源安全的戰(zhàn)略舉措。再次，工業(yè)節(jié)能是增強工業(yè)企業(yè)競爭力的有效途徑。據(jù)測算，我國工業(yè)能源利用效率若能達到世界先進水平，可減少能源消耗約四分之一，使環(huán)境質(zhì)量得到極大改善。堅持節(jié)能與發(fā)展相互促進，把節(jié)能作為轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式的主攻方向，從根本上改變高耗能、高污染的粗放型經(jīng)濟增長方式；堅持發(fā)揮市場機制作用與政府宏觀調(diào)控相結(jié)合，努力營造有利于節(jié)能的體制環(huán)境、政策環(huán)境和市場環(huán)境；堅持源頭控制與存量挖潛、依法管理與政策激勵、突出重點與全面推進相結(jié)合。1998年頒布實施了《節(jié)約能源法》，但有法不依，執(zhí)法不嚴的現(xiàn)象嚴重，配套法規(guī)不完善，操作性上有待改進。國內(nèi)外實踐表明，節(jié)能在很多方面屬于市場失靈的領(lǐng)域，需要政府宏觀調(diào)控和引導(dǎo)。國外普遍采用的綜合資源規(guī)劃、電力需求管理、合同能源管理、能效標識管理、自愿協(xié)議等節(jié)能新機制，在我國還沒有廣泛推行，有的還處于試點和探索階段。但從總體上看，投入不足，創(chuàng)新能力弱，先進適用的節(jié)能技術(shù)，特別是一些有重大帶動作用的共性和關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)不夠。但總體上看，多數(shù)節(jié)能監(jiān)測（技術(shù)服務(wù)）機構(gòu)能力建設(shè)滯后，監(jiān)測裝備落后，信息缺乏，人才短缺，整體實力不強。首先要了解熱力學的基本原理和基本定律，為節(jié)能工作做好準備。如果熱力系統(tǒng)和外界不僅有能量交換而且有物質(zhì)交換，則該系