节能技术.docx

节能技术.docx

《节能技术.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《节能技术.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

节能技术

第一章热能、电能利用节能技术

一、掌握重点

第一节锅炉节能技术

（一）锅炉常用分类方法

按照使用燃料种类不同分为：

燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉

按照主蒸汽压力高低分为：

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

按照燃烧方式不同可分为：

层燃炉、室燃炉、流化床炉、旋风炉

（二）燃煤锅炉的两个主要节能措施：

运行调整和节能改造

（1）运行调整主要是降低排烟损失和合理配风。

降低排烟损失，需要减少炉膛的空气系数、堵塞各烟道的漏风量和降低排烟温度，需要注意的是，排烟温度应有技术经济比较来决定，排烟温度降低，锅炉效率增加，可节省燃料。

但是，此时锅炉受热面积增加，投资增加。

另外，排烟温度下降，受热面腐蚀加重；锅炉配风的目标，就是根据符合要求，恰当地供给燃料量，不断寻求并力争控制最佳空气系数，达到完全燃烧。

在理论上达到完全燃烧需要的空气量，成为理论空气量。

但在实际条件下，根据燃料品种、燃烧方式及控制技术的优劣，往往需要多给一些空气量，成为实际空气量。

实际空气量与理论空气量之比，成为空气系数。

（2）节能改造（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。

第二节工业窑炉节能技术

1、工业窑炉节能改造的主要内容：

六个方面热源改造、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：

五个方面：

提高燃烧效率，主要包括低空气系数的燃烧方式、富氧燃烧和提高助燃空气的温度等；减少炉体的散热损失，主要包括采用轻质隔热和耐火纤维等保温隔热性能良好的保温材料、减少窑炉的表面积和尽量避免窑炉的间歇运行；减少水冷件热损失，主要包括少用或不用水冷构件减少热损失，对必须设置的炉内水冷构件进行隔热和采用汽化冷却来回收水冷件的热损失；采用高辐射陶瓷涂料；采用先进的炉型和工艺，其中最有代表性的是水泥预分解窑、干法熄焦工艺、明焰裸烧方法以及低温快烧技术。

第三节保温保冷技术

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：

按成分不同保温材料可分为有机材料和无机材料；按保温材料使用温度限度

可分为高温用、中温用、低温用保温材料；按照施工方法不同，可分为湿抹式、填充式、绑扎式、包裹及缠绕式施工用保温材料。

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，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。

第四节蓄冷蓄热技术

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。

自然分层水蓄冷是一种结构简单、蓄冷效率高、经济效益较好的蓄冷方法。

迷宫式水蓄冷装置太复杂，隔膜式水蓄冷可靠性不够高，一般情况下优先选用自然分层水蓄冷与多槽式蓄冷装置。

水蓄冷具有机组效率高、控制简单、运行稳定高效等优点，可充分利用峰谷电价、削峰填谷，显著节省投资和运行费用总额，适用于新建项目和常规供冷系统扩容和改造。

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。

密封件式传热效果好，制冰融冰速度快，效率高；冰盘管式制冷剂用量大，盘管焊接质量要求高，易发生制冷剂泄漏和金属盘管腐蚀。

动态冰蓄冷：

根据制取冰晶的不同方式分为刮削式、过冷式和真空冷冻式。

目前较成熟的动态冰蓄冷是刮削式，但刮削式部分易磨损，而且加工精度要求高，造价贵，所以预计未来过冷式将占据冰蓄冷主要市场。

与水蓄冷系统相比，冰蓄冷需要的制冷温度低，因而需要配置双工况制冷机组，而且制冰工况下机组效率低，目前静态冰蓄冷应用较广。

4、蒸汽蓄热器可广泛应用与石油、化工、金属冶炼、制浆造纸、酿酒、只要、食品加工等行业及公共建筑，以变压式蒸汽蓄热器应用最为广泛。

对于负荷波动较大的供热系统，可平衡对波动负荷的供汽，使锅炉负荷稳定。

用在余热利用系统，能有效地回收热量。

节能效果显著，一般可节约燃料3%-20%。

具体来讲，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。

第五节燃烧节能技术

（一）分层式燃烧原理及特点

燃煤锅炉分层燃烧是用机械筛分的办法，将原煤在给煤滚筒出口落向炉排时，先经过筛分装置，使不同粒度的煤在经过筛子落向炉排时，造成时间差与位置差，结合炉排的转移便形成了上小下大、层次分明且疏松的煤层结构。

分层燃烧特点有减少锅炉漏煤量、煤层厚度平整均匀和提高燃烧效率。

（二）富氧燃烧原理及特点

通过提高助燃空气中氧气浓度所完成的燃烧过程成为富氧燃烧。

有三个特点：

富氧燃烧可以提高燃烧温度；降低燃烧的着火温度，促进完全燃烧；降低空气系数，减少排烟量。

第六节换热节能技术

（一）换热器的热计算

1、热计算种类

分为设计计算和校核计算

Q=KA△tm

换热器的传热量Q=传热系数K×换热面积A×冷热流体之间的平均温差△tm（℃）。

2、热计算方法

主要由平均温差发和传热有效性-传热单元数法两类。

（二）换热器的设计和选型

1、换热器的设计（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。

2、换热器的选型：

换热器种类繁多且结构多样，需要在熟悉和掌握换热器的结构和工作特点的基础上，根据所给定的具体生产工艺条件和要求选择合适的换热器。

换热器选型的基本要求：

1、必须满足工艺过程要求2、能够在所要求的工艺环境条件下正常运行3、应易于运行维护管理4、营经济5、要符合工艺条件的要求

换热器选型的一般步骤：

1、明确要选用换热器应具备的热工性能，包括各侧流体的流量、进出口温度、传热量等；2、明确流体的种类及流体的热物理性质、物理化学性质；3、明确换热器的运行条件、工作压力和环境条件等4、明确技术经济要求，如材料、价格、重量、戴奥、流阻及风机与泵的功率、运行周明、维修情节要求、检修周期、对运输及安装的限制等。

（三）强化传热技术

1、强化传热的原理：

Q=KA△tm

增大传热面积、增大传热温差、增大传热系数

2、强化传热的分类：

管程的传热强化技术，主要是采用强化传热管，如螺旋槽管、横纹槽管、波纹管、缩放管、菱形翅片管、花瓣形翅片管、T型翅片管、表面多孔管等；壳程的强化传热技术，其途径主要有两种，一种是改变管子外形或在管内加翅片，另一种是改变壳程管间支撑物结构。

第七节余热余压利用技术

1、高温余热的利用（主要途径3种）

利用余热锅炉回收高温烟气的预热用来产生蒸汽是最经济、最有效的方法。

余热锅炉主要有烟道式余热锅炉和管壳式余热锅炉；加装换热器利用余热预热助燃空气和进料，常用换热器主要有表面式换热器、混合式换热器和蓄热式换热器等；对大块的高温固体，现在多使用气体或液体载体进行余热回收。

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。

第八节输配电系统节能技术

（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，对于相同的功率，电压升高，则电流降低，线路损耗减少；

2.减少变压级数，输电电压每经一次电压变换，大约要消耗1%-2%的有功功率

3.合理配置变压器，避免变压器长期轻载、满载、超载运行，一般变压器容量的选择保证负荷在65%-75%时效率最高

4.安装无功补偿设备，可以提高输配电系统的功率因数，降低系统的电能损耗

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.调整电压，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，以减小铁损。

2.使三相负载平衡，如果三相不平衡，将增加线损。

3.处理好导线接头，减少导线接头的接触电阻，降低线路损耗。

4.实施经济调度，应制定各变电所变压器的经济运行曲线，对变压器及时投切，使变压器保持最佳运行状态。

（三）配电变压器的节能措施

1.采用节能型变压器，如S10、S11、S13等。

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。

假设配电网年中最大负荷份平均有功负荷为Ppj，补偿前的功率因数为cosΦ1，补偿后的功率因数提高到cosΦ2，则补偿容量为：

QC=Ppj（根号下1/cos2Φ1-1减根号下1/cos2Φ2-1）

（五）抑制谐波的措施：

三个方面

1.采用无源滤波器，为谐波提供一条低阻抗路径，保留基波分量，而谐波通过滤波器短路。

2.有源电力滤波器，一种动态抑制谐波、补偿务工的新型电力电子装置，它能够对幅值和频率变化的谐波以及变化的无功进行补偿。

3.混合型电力滤波器，就是把无源滤波器和有源滤波器结合实现抑制谐波的装置。

第九节电机系统节能技术

（一）电动机拖动风机及泵类负载的节能：

四个方面

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%的要求考虑先用风机；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：

五个方面

1.起动电流从零线性上升至设定值，无冲击电流。

2.软起动器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.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,提高传动效率。

3.空压机内部的活塞与缸套之间保持良好的润滑,减少摩擦损耗。

4.减少气路系统压力损失和泄漏。

5.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，提高冷却器的交换热性能。

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。

2.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。

第十节电化学节能技术

电化学的节能技术九个方面：

（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。

第十一节电加热节能技术

（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，降低电耗有显著的效果；

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。

第十二节照明节能技术

（一）电光源的节能技术：

（六个方面）

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。

（二）高效电光源节电量计算

节电量的计算内容主要有两个，一个是寿命节电量，另一个是年节电量。

1、寿命节电量：

WZS=【（Pd+△Pd）-（Pg+△Pg）】hgs

考虑电光源的节电率有：

WZS=λZhgs（Pd+△Pd）

WZS——寿命节电量，千瓦时（kWh）；

Pd——原用灯功率，千瓦（kW）；

ΔPd——原用灯镇流器功率，千瓦（kW）；

Pg——高效灯功率，千瓦（kW）；

ΔPg——高效灯镇流器功率，千瓦（kW）；

hgs——高效灯寿期，小时（h）；

λz——电光源节电率。

2、年节电量

WZn=【（Pd+△Pd）-（Pg+△Pg）】hgn

采用电光源的节电率有：

WZn=λZhgn（Pd+△Pd）

式中：

Wzn——年节电量，千瓦时（kWh）；

hgn——年照明时数，小时（h）。

二、习题考点

1、燃煤锅炉烟气残留的可燃气体主要是一氧化碳

2、燃煤锅炉分成燃烧特点是：

可减少锅炉漏煤量、使煤层厚度平整均匀、提高燃烧效率，不能降低煤的着火温度

3、工业锅炉排烟温度和各指标是150℃-230℃

4、煤的分层燃烧技术是用于链条炉排炉

5、锅炉的排烟损失可由排烟焓与冷空气的焓差求出。

6、在链条锅炉的运行调整中各煤种采用的煤层厚度不一样，烟煤的煤层厚度一般为80-110mm

7、工业链条炉，按照实际使用的煤种，适当改变炉拱的形状与位置，可以改善燃烧状况、提高燃烧效率，减少燃煤消耗，改造投资不大，半年左右收回成本。

8、采用真空除氧技术给水温度一般加热到60℃就能达到除氧目的。

9、通常采用液体燃料的工业锅炉，其空气系数介于固体和气体燃料之间。

10、提高电站锅炉热效率，关键点是降低排烟损失，减低固体未燃烧损失。

14、动力配煤添加技术是指在配煤过程中，根据配煤的化学组成加入某些含有碱金属、碱土金属的化合物，改善配煤的燃烧特性。

15、属于锅炉辅机的是：

通风设备、给水与补水泵、热水循环泵、燃料处理与输送设备、除尘设备等，没有锅筒。

16、锅炉散热损失的大小取决于：

散热表面的面积、炉墙温度、环境条件。

17、循环流化床锅炉与层燃锅炉相比具有热效率高、可以燃用劣质煤、SO2气体排放量少的特点。

18、燃煤锅炉固体未完全燃烧热损失与燃料性质、燃料设备、锅炉内燃烧工矿因素有关

19、在锅炉节能改造中属于采用节能新设备的是：

热管换热器的应用、真空除氧技术、蒸汽蓄热器的应用。

20、提高锅炉效率的途径是：

加强煤场和水质管理、加强保温、采用节能新技术

21、固体未完全燃烧热损失的热量等于灰渣之中含碳量、飞灰之中含碳量、漏煤之中含碳量与碳发热量的乘积。

22、气体未完全燃烧热损失与燃料性质、燃烧设备、炉内温度、空气系数等因素有关。

23、关于工业链条炉排炉炉拱改造说法正确的是：

促使炉膛中气体的混合、阻止辐射和炽热的烟气的流动，使燃料及时着火燃烧

24、对于给定的传热单元数NTU，传热效率e随热熔流量比CR的减小而增加

25、间壁式换热器也称表面式换热器

26、冷却塔属于混合式散热器

27、采用肋片可以增大传热面积实现强化传热。

为了达到枪换传热的目的，肋片要加在换热系数小的一侧

28、换热器无论是设计性热计算还是校核式热计算，其计算的基本关系式都是热平衡方程式和传热方程式

29、在胸痛的进出口温度条件下，不同流动形式平均温差的大小具有下属特点：

逆流的平均温差最大，顺流的平均温差最小

30、换热器的传热单元数是一个无量纲参数，可以看成换热器（传热系数和传热面积）值大小的一种度量。

31、换热器的设计计算主要包括热计算、结构计算、流动阻力计算、强度计算

32、流动阻力计算可以为泵和风机的选择提供依据、可以校核设备的压降是否在限定的范围内

33、在换热器中，通过冷热流体流动方式的不同布置，可以实现（顺流、逆流、混合流、交叉流）的流动方式。

34、根据冷特流体热量交换的原理和方式，换热器可分为、间壁式、混合式、蓄热式。

35、例题：

平均温差△tm=（△ta-△tb）/ln（△ta/△tb）

△ta：

一次网进口温度-二次网进口温度

△tb：

一次网出口温度-二次网出口温度

顺流温差：

入口温度-入口温度

逆流温差：

入口温度-出口温度

Q=KA△tm

热负荷Q=mcp△tm

36、工业窑炉按照工艺特点分为加热炉和熔炼炉

37、工业窑炉内及加热管外表面涂刷高辐射陶瓷涂料，可强化窑炉内的辐射换热，是一种投资少、见效快、施工简便的工业窑炉节能新技术。

38、工业窑炉在炉内高温条件下，辐射是其传热的主要方式

39、工业窑炉中，排烟损失最大。

40、工业窑炉中采用环缝式换热器和列管式换热器组合的方式，可以实现烟气余热的利用。

41、工业窑炉中的高温炉的工作温度在1000℃以上。

42、减少工业窑炉炉体的散热损失的主要办法是采用轻质隔热保温材料、采用耐火纤维保温隔热材料、减少窑炉的表面积。

43、窑炉富氧燃烧节能技术：

富氧燃烧能够提高熔化质量、能够减轻对熔窑的烧损，具有明显的节能效果，但对燃烧设备提出了更高的要求。

44、