节能节水管理基础知识.ppt
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1、节能节水管理基础节能节水管理基础节能节水管理基础节能节水管理基础中国石油天然气集团公司石油工程节能技术研究开发中心第一章第一章 节节 能能 知知 识识 节能术语及基本概念节能术语及基本概念 节能技术简介节能技术简介 节能术语及基本概念一、能一、能(能量能量)二、能源二、能源 三、节能三、节能 四、循环经济四、循环经济 五、清洁生产五、清洁生产 六、新型工业化道路六、新型工业化道路 七、节约型社会七、节约型社会 八、节能中长期专项规划八、节能中长期专项规划 一、能(能量)1.能(能量)的概念p能是物质运动最一般的度量。能是物质运动最一般的度量。p能是物体或物质系统做功的能力或作做的本领。能是物体
2、或物质系统做功的能力或作做的本领。p能的大小由能量这一物理量来描述。能的大小由能量这一物理量来描述。2.常用能量的形式(1 1)热热 能能 p热能是能量的一种形式,是分子热运动的动能,热能是能量的一种形式,是分子热运动的动能,即组成物质的大量分子作杂乱而不规则运动所具即组成物质的大量分子作杂乱而不规则运动所具有的能量。有的能量。p热能是生产、生活上应用最多的一种能量。热能热能是生产、生活上应用最多的一种能量。热能通常可以由燃料燃烧、太阳辐射能转换、机械摩通常可以由燃料燃烧、太阳辐射能转换、机械摩擦等方式取得,也可以由原子核的裂变或聚变获擦等方式取得,也可以由原子核的裂变或聚变获得。地热是地球深
3、处大量贮存的一种热能。得。地热是地球深处大量贮存的一种热能。2.常用能量的形式(2)机械能 p机机械械能能是是指指物物体体或或物物质质系系统统作作机机械械运运动动所所具具有有的的能量。能量。p机械能的主要形式有两种:机械能的主要形式有两种:动能动能和和位能位能。p动能动能是由物质或物体作有规则的宏观运动而具有是由物质或物体作有规则的宏观运动而具有的能量。的能量。p位能位能也称也称势能,势能,是由物体间或物体内部各部分之是由物体间或物体内部各部分之间的相互作用和相对位置所确定的能,有多种形间的相互作用和相对位置所确定的能,有多种形式,在工程上只考虑由重力引起的重力位能。式,在工程上只考虑由重力引
4、起的重力位能。2.常用能量的形式(3)电 能p电电能能是是电电做做功功的的能能力力,即即电电荷荷或或电电流流由由于于其其在在电电场中的位置而获得的能量。场中的位置而获得的能量。p电电能能是是一一种种应应用用十十分分广广泛泛的的能能量量,电电能能的的最最大大优优点点是是使使用用方方便便,可可以以远远距距离离输输送送,但但电电能能的的获获得得与热能、机械能相比,技术难度要大的多。与热能、机械能相比,技术难度要大的多。3.能的性质 能量的转换性能量的转换性 能量的守衡性能量的守衡性 能量的传递性能量的传递性 能的不等价性能的不等价性4.能量单位(1)(1)焦耳(焦耳(J J)p焦耳的定义为1牛顿(N
5、)的力作用于质点,使它沿力的方向移动1米(m)距离所做的功;p或者用1安培(A)电流通过1欧姆()电阻1秒钟(s)所消耗的电能。p焦焦耳耳是是中中华华人人民民共共和和国国法法定定计计量量单单位位规规定定的的表示表示能、功和热量能、功和热量的基本单位。的基本单位。4.能量单位(2)(2)千瓦小时(千瓦小时(kWhkWh)p千瓦小时是电量的计算单位。千瓦小时是电量的计算单位。p千瓦小时与焦耳的换算关系为:千瓦小时与焦耳的换算关系为:1kWh=3600kJ1kWh=3600kJ4.能量单位(3)(3)卡(卡(calcal)p卡是热量单位,但不是我国的法定计量单位。卡是热量单位,但不是我国的法定计量单
6、位。p卡卡的的定定义义为为1 1克克(g g)纯纯水水在在标标准准气气压压下下,温温度度升升高高1 1摄氏度(摄氏度()所需的热量。)所需的热量。p热量单位卡有热量单位卡有2020卡卡、国际蒸汽表卡国际蒸汽表卡及及热化学卡热化学卡。p焦焦耳耳是是我我国国热热量量单单位位的的法法定定计计量量单单位位,卡卡与与焦焦耳耳间的换算按下式进行:间的换算按下式进行:2020卡卡=4.1816=4.1816焦耳焦耳1 1国际蒸汽表卡国际蒸汽表卡=4.1868=4.1868焦耳焦耳1 1热化学卡热化学卡=4.1840=4.1840焦耳焦耳 p2020卡卡是指是指1g1g纯水温度从纯水温度从19.519.5升高
7、至升高至20.520.5所所需要的热量。需要的热量。p国际蒸汽表卡国际蒸汽表卡是在是在19561956年伦敦第五届国际蒸汽大年伦敦第五届国际蒸汽大会上规定的热量单位。会上规定的热量单位。p热化学卡热化学卡是在是在19101910年到年到19481948年间年间,考虑以往人们使考虑以往人们使用卡的习惯用卡的习惯,继续保留卡的名称继续保留卡的名称,人为地规定了人为地规定了1 1卡卡等于多少焦耳等于多少焦耳,但不再与水的比热容有关系。但不再与水的比热容有关系。5.法定计量单位 p我我国国19841984年年2 2月月发发布布了了关关于于我我国国统统一一实实行行法法定定计计量量单单位位的的命命令令,确
8、确定定了了以以国国际际单单位位制制单单位位为为基基础础,同同时时选选用用了了一一些些非非国国际际单单位位制制单单位位而而构构成成的的我国法定计量单位。我国法定计量单位。p规规定定于于19871987年年止止国国民民经经济济各各主主要要部部门门一一般般只只准准使使用用法法定定的的计计量量单单位位,19901990年年全全国国各各领领域域全全面面采采用用法定计量单位。法定计量单位。国际单位制(SI)部分国际单位制基本单位部分国际单位制基本单位 p长度 米 mp质量 千克,(公斤)kg p时间 秒 s p电流 安培 A p热力学温度 开尔文 K 国际单位制(SI)国际单位制的导出单位 p力,重力 牛
9、顿 N p压力,压强,应力 帕斯卡 Pa p能量,功,热量 焦耳 J p功率,辐射能通量 瓦特 W p电压,电动势,电位,(电势)伏特 V p摄氏温度 摄氏度 二、能源 1.1.能源的定义能源的定义 2.2.能量资源能量资源 3.3.能源的分类能源的分类 4.4.能源的计量能源的计量 1.能源的定义p能源指人类取得能量的来源,包括已开采出来可能源指人类取得能量的来源,包括已开采出来可供使用的能量资源和经过加工或转换成人们所需供使用的能量资源和经过加工或转换成人们所需要电能、热能、机械能等能量的来源。要电能、热能、机械能等能量的来源。注意:注意:尚未开采的能量资源只称为资源,不列入尚未开采的能量
10、资源只称为资源,不列入“能源能源”范畴。范畴。2.能量资源p资源是指人类生存发展的物质基础。资源是指人类生存发展的物质基础。p自自然然资资源源是是指指参参与与人人类类生生态态系系统统能能量量流流、物物质质流流和和信信息息流流,从从而而保保证证系系统统的的代代谢谢功功能能得得以以实实现现,促进系统稳定有序不断进化升级的各种物质。促进系统稳定有序不断进化升级的各种物质。p能能量量资资源源是是指指自自然然界界中中存存在在的的可可能能为为人人类类利利用用来来获取能量的自然资源。获取能量的自然资源。3.能源分类(1)(1)一次能源与二次能源一次能源与二次能源 p一次能源一次能源是指自然界现成存在、可直接
11、取得而又是指自然界现成存在、可直接取得而又不改变其基本形态的能源,或称初级能源。如原不改变其基本形态的能源,或称初级能源。如原煤、原油、天然气、生物质能、水能、核燃料,煤、原油、天然气、生物质能、水能、核燃料,以及太阳能、地热能、潮汐能等。以及太阳能、地热能、潮汐能等。p二次能源二次能源是指由一次能源经过加工转换成另一种是指由一次能源经过加工转换成另一种形态的能源产品。如煤气、焦炭、汽油、煤油、形态的能源产品。如煤气、焦炭、汽油、煤油、柴油、重油、电、蒸汽等。柴油、重油、电、蒸汽等。3.能源分类(2)常规能源与新能源 p常规能源常规能源又称传统能源,是指在现有经济和技术又称传统能源,是指在现有
12、经济和技术条件下,已经大规模生产和广泛使用的能源。条件下,已经大规模生产和广泛使用的能源。p新能源新能源指在新技术基础上系统地开发利用的能源,指在新技术基础上系统地开发利用的能源,是正在开发利用但尚未普遍使用的能源。是正在开发利用但尚未普遍使用的能源。新能源新能源大多是天然的和可再生的,是未来世界能源可持大多是天然的和可再生的,是未来世界能源可持续利用的基础。续利用的基础。3.能源分类(3)可再生能源与非再生能源 p可可再再生生能能源源指指在在自自然然界界中中可可以以不不断断再再生生并并有有规规律律地得到补充的能源。地得到补充的能源。p非非再再生生能能源源指指经经过过亿亿万万年年形形成成而而储
13、储存存下下来来的的、因因数数量量有有限限,将将随随着着人人类类不不断断开开采采而而枯枯竭竭,短短期期内内又无法再生的能源。又无法再生的能源。3.能源分类(4)燃料性能源与非燃料性能源p燃料性能源燃料性能源是指作为燃料使用以热能形式提供能是指作为燃料使用以热能形式提供能量的能源。量的能源。p非燃料性能源非燃料性能源是指不作为燃料使用,直接产生能是指不作为燃料使用,直接产生能量提供给人类使用的能源。量提供给人类使用的能源。4.能源的计量(1)(1)能源的实物量单位能源的实物量单位 p能源的实物量单位能源的实物量单位是对能源实物量计量时所采用是对能源实物量计量时所采用的单位。的单位。(2)(2)当量
14、单位当量单位 p当量单位当量单位是选定某种统一的标准燃料作为计算依是选定某种统一的标准燃料作为计算依据,然后用各种能源实际含热值与标准燃料热值据,然后用各种能源实际含热值与标准燃料热值比,计算出各种能源折算成标准燃料的数量,所比,计算出各种能源折算成标准燃料的数量,所选标准燃料的计量单位即为选标准燃料的计量单位即为当量单位。当量单位。p国际上习惯采用的标准燃料有两种,一种是国际上习惯采用的标准燃料有两种,一种是标准标准煤煤,另一种是,另一种是标准油标准油。标准煤 p标标准准煤煤(又又称称煤煤当当量量)是是指指按按照照标标准准煤煤的的热热当当量量值计算各种能源量时所用的综合换算指标。值计算各种能
15、源量时所用的综合换算指标。p标标准准煤煤的的热热当当量量值值迄迄今今尚尚无无国国际际公公认认的的统统一一标标准准,我国的我国的GB25891990GB25891990规定:规定:1kg1kg(千克)标准煤(千克)标准煤=29.3076MJ=29.3076MJ(兆焦)(兆焦)标准油 p标准油标准油(又称油当量)是指按照标准油的热当量(又称油当量)是指按照标准油的热当量值计算各种能源量时所用的综合换算指标。值计算各种能源量时所用的综合换算指标。p到目前为止国际上还没有公认的油当量标准。我到目前为止国际上还没有公认的油当量标准。我国采用的油当量(标准油)热值为国采用的油当量(标准油)热值为41.87
16、MJ/kg41.87MJ/kg(10000kcal/kg10000kcal/kg)。即:)。即:1 kg1 kg(千克)标准油(千克)标准油=41.87MJ=41.87MJ(兆焦)(兆焦)当量热值 p当量热值指某种能源本身所含热量。当量热值指某种能源本身所含热量。p具有一定品位的某种能源,其当量热值是固定不具有一定品位的某种能源,其当量热值是固定不变的,如:汽油的当量热值是变的,如:汽油的当量热值是42054kJ/kg42054kJ/kg,电的,电的当量热值(即热功当量)为当量热值(即热功当量)为3600kJ/kWh3600kJ/kWh。等价热值 p等等价价热热值值则则指指为为了了获获得得一一
17、个个度度量量单单位位的的某某种种二二次次能能源源(如如电电力力、蒸蒸气气)或或耗耗能能工工质质(如如压压缩缩空空气气、氧气)所消耗的以热值表示的一次能源量。氧气)所消耗的以热值表示的一次能源量。p根根据据等等价价热热值值的的定定义义,等等价价热热值值是是个个变变化化值值,与与获得某种二次能源当时的转化效率有关。获得某种二次能源当时的转化效率有关。燃料热值 p燃燃料料热热值值是是指指单单位位质质量量(指指固固体体或或液液体体)或或单单位位体体积积(指指气气体体)的的燃燃料料完完全全燃燃烧烧,燃燃烧烧产产物物冷冷却却到到燃燃烧烧前前的的温温度度(一一般般为为环环境境温温度度)时时所所释释放放出出来
18、来的的热热量量称称为为燃燃料料热热值,也叫燃料发热量。值,也叫燃料发热量。高位热值高位热值p高位热值高位热值是指燃料完全燃烧是指燃料完全燃烧,且包括燃烧产且包括燃烧产物中的水蒸气凝结成水时的发热量物中的水蒸气凝结成水时的发热量,其数值其数值由测量获得。由测量获得。低位热值低位热值p低位热值低位热值是指燃料完全燃烧,燃烧产物中是指燃料完全燃烧,燃烧产物中的水蒸气仍以气态存在时的发热量,它等的水蒸气仍以气态存在时的发热量,它等于从高位热值中扣除水蒸气凝结热后的热于从高位热值中扣除水蒸气凝结热后的热量。量。三、节能1.关于节能的概念 p节能的定义:节能的定义:节能是指加强用能管理,采取技术节能是指加
19、强用能管理,采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施,减少从能源生产到消费各个环节中的损失措施,减少从能源生产到消费各个环节中的损失和浪费,更加有效、合理地利用能源。和浪费,更加有效、合理地利用能源。p节能的二个途径:科学管理、技术进步。节能的二个途径:科学管理、技术进步。狭义节能、广义节能狭义节能、广义节能p狭义节能狭义节能 狭义节能是指采用各种措施直接降低狭义节能是指采用各种措施直接降低用能过程中各环节的能源消耗量。用能过程中各环节的能源消耗量。p广义节能广义节能 广义节能是指除狭义节能内容之外,广义节能是指除狭义节能内容之外,还包括
20、节约原材料、运力、人力、资金、提高产还包括节约原材料、运力、人力、资金、提高产品质量、提高作业效率等各个方面。品质量、提高作业效率等各个方面。直接节能、间接节能p直直接接节节能能 直直接接节节能能是是指指提提高高能能量量利利用用效效率率,降降低低单位产品或产值的能源消耗的节能方式。单位产品或产值的能源消耗的节能方式。p间间接接节节能能 间间接接节节能能是是指指合合理理调调整整经经济济结结构构(如如产产业业结结构构、企企业业结结构构、产产品品结结构构和和能能源源消消费费结结构构),合合理理组组织织生生产产,节节约约原原材材料料及及其其它它消消耗耗品品,提提高高产品质量和资源综合利用效益等的节能方
21、式。产品质量和资源综合利用效益等的节能方式。2.能耗、实物能耗、综合能耗 p能耗能耗是指规定的体系在一段时间内所消耗的能源是指规定的体系在一段时间内所消耗的能源数量,称能源消耗量,简称能耗。分为数量,称能源消耗量,简称能耗。分为实物能耗实物能耗和和综合能耗综合能耗。p实物能耗实物能耗是指规定的耗能体系在一段时间内实际是指规定的耗能体系在一段时间内实际所消耗的各种能源实物量。所消耗的各种能源实物量。p综合能耗综合能耗是指规定的耗能体系在一段时间内实际是指规定的耗能体系在一段时间内实际消耗的各种能源实物量按规定的计算方法和单位消耗的各种能源实物量按规定的计算方法和单位分别折算为一次能源后的总和。分
22、别折算为一次能源后的总和。GB2589-1990GB2589-1990综合能耗计算通则要求:综合能耗计算通则要求:p计计算算综综合合能能耗耗时时,各各种种能能源源分分别别折折算算为为一一次能源的规定的统一单位为次能源的规定的统一单位为t t(标准煤)。(标准煤)。3.节能量p节能量是指节能量是指在达到同等目的情况下,或者在完成在达到同等目的情况下,或者在完成相同的产品、产值、工作量的前提下所少消耗的相同的产品、产值、工作量的前提下所少消耗的能源量能源量,包括由于提高管理水平和技术水平而使,包括由于提高管理水平和技术水平而使单位产品(或产值)能源消耗量下降的直接节约单位产品(或产值)能源消耗量下
23、降的直接节约的能源数量,以及由于调整产业结构、产品结构的能源数量,以及由于调整产业结构、产品结构等而使单位产值能源消耗量下降的间接节约的能等而使单位产值能源消耗量下降的间接节约的能源数量。源数量。节能量的计算pGB/T13234-1991GB/T13234-1991规定规定 ,计算节能量就是以某一个报告期,计算节能量就是以某一个报告期的单耗(单位产量、产值或工作量能耗)与一个目标值比的单耗(单位产量、产值或工作量能耗)与一个目标值比较,低于这个目标值的量就是单位产量、产值或工作量的较,低于这个目标值的量就是单位产量、产值或工作量的节能量。节能量。E=(em-eb)Gb EE节能量;节能量;e
24、em m单位产品(产值或工作量)能耗的目标值;目标值为所选定得比较单位产品(产值或工作量)能耗的目标值;目标值为所选定得比较对象;对象;e eb b报告期单位产品(产值或工作量)能耗;报告期单位产品(产值或工作量)能耗;G Gb b报告期产品产量(产值或工作量)。报告期产品产量(产值或工作量)。4.节能率 p节能率是指报告期单位产量(产值或工作量)能节能率是指报告期单位产量(产值或工作量)能耗比目标值的降低率。它是反映能源节约程度的耗比目标值的降低率。它是反映能源节约程度的综合指标,计算公式为:综合指标,计算公式为:=(1-eb/em)100节能率;em单位产品(产值或工作量)能耗的目标值;e
25、b报告期单位产品(产值或工作量)能耗。5.节能评价指标(1)效率p效率是指设备或装置的有效输出能量占供入能量效率是指设备或装置的有效输出能量占供入能量的百分数。用于衡量设备或装置的能量有效利用的百分数。用于衡量设备或装置的能量有效利用程度。程度。(2)能量利用率p能量利用率是指一个系统的有效利用能量占供给能量利用率是指一个系统的有效利用能量占供给能量的百分数。它表示系统供给能量的有效利用能量的百分数。它表示系统供给能量的有效利用程度。程度。5.节能评价指标(3)能量损失率(或能损率)p能量损失率是指一个系统不同单元、环节、部分能量损失率是指一个系统不同单元、环节、部分或过程的能量损失占该系统总
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