能源利用与节能减排课件.ppt

1、工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业能源利用与节能减排能源利用与节能减排授课人授课人：杜涛：杜涛 教授教授热能工程系热能工程系工程概论及职业发展规划工程概论及职业发展规划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业一、能源概述二、能源转化与利用三、工业节能技术四、污染物减排及绿色发展2/20工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业一、能源概述二、能源转化与利用三、工业节能技术四、污染物减排及绿色发展3/20工

2、程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业能源的概念能源的概念 能源是指能够直接或经过转换而获取某种能量的自然资源。自然资源：煤、石油、天然气、太阳能、风能、水能、地热能、核能等。工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业2011年世界能源消费结构 以矿物资源为主的一次能源消耗量，占能源总消耗的90%以上，能源结构不合理，增加了碳排放，破坏了环境。能源危机已成为世界各国普遍关注和亟待解决的重大问题。2011年我国能源消费结构世界能源发展现状世界能源发展现状工 程 概 论 及 职

3、业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业我国能源结构现状我国能源结构现状 中国的能源政策中国的能源政策20122012白皮书指出：白皮书指出：2011年，中国一次能源生产总量达到31.8亿吨标准煤，居世界第一。其中，原煤产量35.2亿吨，原油产量2亿吨，成品油产量2.7亿吨，天然气产量1031亿立方米，天然气主干管线长4万公里，电力装机容量10.6亿千瓦，年发电量4.7万亿千瓦时。全国水电装机容量达到2.3亿千瓦，世界第一；风电并网装机容量达到4700万千瓦，世界第一；光伏发电装机容量达到300万千瓦；太阳能热水器集热面积超过2亿平方米。非化石能源占一次能

4、源消费比重达到8%，每年减排二氧化碳6亿吨以上。2011年，中国人均一次能源消费量2.6吨标准煤，人均NG消费量89.6立方米，人均用电量3493KWh。人均能源拥有量仅为世界平均水平的：煤67%、石油5.4%、NG7.5%。工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业34年年57年年174年年58年年 石 油 天然气 煤 炭 铀世界常规能源可开采量世界常规能源可开采量 世界能源消费的年增长率以3%计算，石化燃料将在70年内殆尽IEA资料。6974亿桶 903600亿立方米 5158亿吨 232万吨形势工 程 概 论 及 职 业 发 展

5、 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业常规常规能源资源概况能源资源概况工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业一、能源概述二、能源转化与利用三、工业节能技术四、污染物减排及绿色发展9/20工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业 传统能源木材、煤炭、石油、天然气 可再生能源太阳能生物质能风能地热能海洋能核能工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业 太阳能 太阳能（solar ene

6、rgy），是指太阳的热辐射能热辐射能（热能传播的三种方式:辐射），主要表现就是常说的太阳光线。国内光伏发电应用市场开始起步，2010年约新增50万千瓦。白皮书指出，要推进太阳能多元化利用。到2015年，中国将建成太阳能发电装机容量2100万千瓦，太阳能集热面积达到4亿平方米。青海、甘肃等13个项目28万千瓦招标，0.72880.9791元/kwh“金太阳示范工程”272MW，补贴28亿元工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业 太阳能：利用方式太阳能内能太阳能热水器原理图太阳能热水器是将太阳光能转化为热能将太阳光能转化为热能的加热装

7、置，将水从低温加热到高温，以满足人们在生活、生产中的热水使用。太阳能热水器按结构形式分为真空管式太阳能热水器和平板式太阳能热水器，主要以真空管式太阳能热水器为主，占据国内95%的市场份额太阳能化学能太阳能催化水分解制氢气利用太阳能生产氢气的系统，有光分解制氢，太阳能发电和电解水组合制氢系统工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业 太阳能：利用方式太阳能电能太阳能发电与存储A）Nellis太阳能发电站，内罗斯空军基地的14兆瓦光伏机组B）Ivanpah，CA的集中太阳能热力392兆瓦机组C）世界上最大的太阳能电池（NiCd）存储设施，

8、40 MW，7分钟，26 MW，15分钟D）一个光电极放出氢气的太阳能燃料示范工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业 生物质能 生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式。生物质能是地球上最广泛存在的物质，包括所有的动物、植物和微生物以及由这些有生命物质派生、代谢而形成的有机质（矿物燃料除外）具有的能量。常见的生物质能利用技术工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业 生物质能生物质能制沼气充分利用农村秸秆、生活垃圾以及畜禽养殖废弃物，在发展户用沼气的同时，大

9、力推动大型沼气工程供气和村级生物质气化集中供气，鼓励剩余沼气资源发电。德国典型的大中型沼气工程河北青县东姚庄村大型秸秆沼气站 工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业 生物质能生物质能发电生物质能发电原理图示广州垃圾发电厂工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业 风能全球风电装机总量工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业 风能主要风电装机国容量比较工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及

10、职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业 风能 根据全球风能理事会和国际环保组织绿色和平发布的全球风能展望2010报告乐观估计，中国5年后风电装机将达到1.35亿千瓦，20年后更可达到5.13亿千瓦。今后20年，中国平均每年将新增大约2500万千瓦风电装机。中国每年在风电市场投入将超过250亿欧元(超过2250亿元人民币)投资，风电行业从业人员也将从目前的20万人倍增至2030年的40万人。白皮书指出，要有效发展风电。中国是世界上发展最快的国家，到2015年，中国风电装机容量将达到1亿千瓦。工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业

11、地热能 目前世界上大约有120多个国家和地区，已经发现和开采的地热泉及地热井多达7 500多处。对于地热能的开发利用，目前主要是在采暖、发电、育种、温室栽培和洗浴等方面。地热能的利用可分为地热发电和直接利用两大类。在上，地热能可用于加热、干燥、制冷、脱水加工、提取化学元素、海水淡化等方面。在上，地热能可用于温室育苗、栽培作物、养殖禽畜和鱼类等。例如，地处高纬度的冰岛不仅以地热温室种植蔬菜、水果、花卉和香蕉，近年来又栽培了咖啡、橡胶等热带经济作物。工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业 地热能 据估计，全世界地热资源总量相当于494

12、8万亿吨标准煤，据不完全统计，我国已查明地热资源相当于2000万亿吨标准煤。西藏、云南、四川、广东、福建等地的温泉多达1 503处，占全国温泉总数的61.3。在全国121个水温高于80 的温泉中，云南，西藏占62，广东、福建占18.2，其他省区不足1/5。地源热泵 地热发电 地热直接利用工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业 海洋能波浪能波浪是由于风和重力作用而形成的海水的起伏运动，它所具有的能就是波浪能。通过某种装置将波浪能转换为机械能、气压能或液压能，然后通过传动机构、气轮机、水轮机或油压马达驱动发电机发电，这样就将波浪能转化

13、成了电能。海洋温差能海洋表层海水的温度高于深层海水的温度，在热带和亚热带海域，这个温差可以达到20。从热力学上讲，有温差就可以产生动力，所以海洋温差中蕴含着能量称作海洋温差能或海洋热能。据测算，全球热带海洋的水温只要下降1 就能释放出1200亿千瓦的能量。实际上海洋的温差能居于海洋能之首。海洋温差能潮汐能是海水受月球和太阳的引力作用而发生周期性涨落所具有的能量。潮汐能的利用主要是发电。工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业 核能工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业一

14、、能源概述二、能源转化与利用三、工业节能技术四、污染物减排及绿色发展24/20工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业节能技术节能技术 依靠科技进步，通过开发新型高效用能设备、开发能源转化新技术等来改造传统能源工业是实现现有能源合理利用的主要途径。能源的总体规划和管理，即从总能系统的概念出发，根据能源的特性和品位高低，从环境和社会的高度安排好各种能量的配合关系和转换利用，从而实现一个机组、一个企业以至一个地区的能源的合理利用。工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业3.1

15、 3.1 工业节能概述工业节能概述 工业是国民经济建设中的一个主要产业。工业是国民经济建设中的一个主要产业。消耗的能消耗的能源约占我国全部消耗能源的源约占我国全部消耗能源的70%左右。左右。工业产值占工业产值占GDP约为约为44%（2006），工业经济总规模），工业经济总规模已居世界第四位；钢材、水泥、化肥等工业产品，已居世界第四位；钢材、水泥、化肥等工业产品，生产规模和产量已连续多年居世界第一位；生产规模和产量已连续多年居世界第一位；工业涉及范围广，工业涉及范围广，有些工业部门是能源消耗大户，有些工业部门是能源消耗大户，如钢铁工业、冶金工业、建材工业如钢铁工业、冶金工业、建材工业；有些是能源

16、转有些是能源转换加工企业，如石油石化工业中的炼油企业、能源换加工企业，如石油石化工业中的炼油企业、能源工业中的煤炭加工企业、火力（热力）发电厂等工业中的煤炭加工企业、火力（热力）发电厂等。工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业工业节能方法分类：工业节能方法分类：1 1、按行业划分，、按行业划分，节能方法：化工行业节能、石油、节能方法：化工行业节能、石油、钢铁、机械、水泥、纺织、建材行业节能等；钢铁、机械、水泥、纺织、建材行业节能等；2 2、按设备划分，、按设备划分，节能方法：锅炉节能法、窑炉、热节能方法：锅炉节能法、窑炉、热力管道

17、、换热器、风机泵节能法等；力管道、换热器、风机泵节能法等；3 3、按具体原理划分，、按具体原理划分，节能方法：绝热节能法、强化节能方法：绝热节能法、强化传热、燃烧、电力、余热回收节能法等。传热、燃烧、电力、余热回收节能法等。工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业3.2 3.2 工业节能潜力分析工业节能潜力分析国家国家2006总能源消费总能源消费（万吨标准煤）（万吨标准煤）人均能耗人均能耗(吨标准煤吨标准煤)人均人均GDP(万万美元美元)单位单位GDP能耗能耗(吨标准煤吨标准煤/万万美元美元)日本日本74332 58245 3648

18、6 1.60 德国德国46929 56918 33099 1.72 美国美国331037 110085 42067 2.62 菲律宾菲律宾3594 04017 01084 3.71 巴西巴西29504 15687 03311 4.74 印尼印尼16335 06655 01093 6.09 印度印度60456 05519 0.0652 8.47 埃及埃及8396 10642 01118 9.52 中国中国242549 18339 01352 13.56 工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业各行业能耗高于世界平均各行业能耗高于世界平

19、均水平水平 我国工业部门的我国工业部门的8个行业主要产品单位能耗平均比个行业主要产品单位能耗平均比国际先进水平高国际先进水平高40%，如火电供电煤耗高，如火电供电煤耗高22.5%，大，大中型钢铁企业吨钢可比能耗高中型钢铁企业吨钢可比能耗高21.4%，铜冶炼综合，铜冶炼综合能耗高能耗高65%，大型合成氨综合能耗高，大型合成氨综合能耗高31.2%，纸和纸，纸和纸板综合能耗高板综合能耗高120%。SH型双吸离心泵型双吸离心泵 IS(R)系列单级单吸离心泵系列单级单吸离心泵 轴流泵轴流泵工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业主要耗能设备效

20、率低于世界平均水平主要耗能设备效率低于世界平均水平燃煤工业锅炉平均运行效率燃煤工业锅炉平均运行效率65%左右，比国际左右，比国际先进水平低先进水平低1520个百分点；个百分点；中小电动机平均效率中小电动机平均效率87%，风机、水泵平均设，风机、水泵平均设计效率计效率75%，均比国际先进水平低，均比国际先进水平低5个百分点，个百分点，系统运行效率低近系统运行效率低近20个百分点个百分点。燃油燃油/燃气锅炉系列燃气锅炉系列 LHS系列立式燃油（气）蒸汽锅炉系列立式燃油（气）蒸汽锅炉 WNS系列卧式燃油系列卧式燃油(气气)蒸汽锅炉蒸汽锅炉 工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及

21、 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业整体能源效率低于世界先进水平整体能源效率低于世界先进水平我国整体能源效率比国际先进水平低我国整体能源效率比国际先进水平低10个百分点。个百分点。如火电机组平均效率如火电机组平均效率33.8%，比国际先进水平低，比国际先进水平低6-7个百分点。能源利用中间环节（加工、转换和贮运）个百分点。能源利用中间环节（加工、转换和贮运）损失量大，浪费严重。损失量大，浪费严重。我国能源利用效率与国外的差距表明，节能潜力巨我国能源利用效率与国外的差距表明，节能潜力巨大。根据有关单位研究，按单位产品能耗和终端用大。根据有关单位研究，按单位产品能耗和终端用能设备能耗与国际先

22、进水平比较，目前我国的节能能设备能耗与国际先进水平比较，目前我国的节能潜力约为潜力约为3亿吨标准煤以上，相当于与亿吨标准煤以上，相当于与2005年全年年全年全国消耗总能源的全国消耗总能源的 13.4%。工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业锅 炉 本 体 由锅 炉 本 体 由“锅锅”和和“炉炉”两部分组成。两部分组成。炉炉是指锅炉的燃烧系统，是指锅炉的燃烧系统，包括炉膛、燃烧器、烟道、包括炉膛、燃烧器、烟道、炉墙构架等，其作用在于炉墙构架等，其作用在于提供尽可能良好的燃烧条提供尽可能良好的燃烧条件。件。锅锅是指锅炉的汽水系统，是指

23、锅炉的汽水系统，由汽包、下降管、集箱、由汽包、下降管、集箱、导管及各种受热面组成，导管及各种受热面组成，其作用是吸收燃料系统放其作用是吸收燃料系统放出的热量。出的热量。煤粉锅煤粉锅炉炉3.3.1 锅炉节能技术锅炉节能技术工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业4、锅炉的节能技术、锅炉的节能技术1 1、强化燃烧，减少不完全燃烧损失、强化燃烧，减少不完全燃烧损失有足够的空气，并能同燃料充分接触；有足够的空气，并能同燃料充分接触；有足够的空间，燃料在炉内停留时间内应完全燃尽；有足够的空间，燃料在炉内停留时间内应完全燃尽；炉膛有足够的高温使

24、燃料着火。炉膛有足够的高温使燃料着火。2 2、减少排烟损失、减少排烟损失控制适当的空气过剩系数，强化对流传热；控制适当的空气过剩系数，强化对流传热；考虑锅炉改造，增设省煤器或空气预热器；考虑锅炉改造，增设省煤器或空气预热器；如不方便增设，考虑利用热管换热器回收排烟热量。但需作全如不方便增设，考虑利用热管换热器回收排烟热量。但需作全面经济核算，以判断哪种节能措施效果最佳。面经济核算，以判断哪种节能措施效果最佳。工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业5、宏观层面的节能、宏观层面的节能（1 1）推行集中供热，发展热电联产（工艺节能）推行

25、集中供热，发展热电联产（工艺节能）单纯火力发电的能源效率为单纯火力发电的能源效率为40%40%，热电（冷）联产的，热电（冷）联产的能源利用效率可提升为能源利用效率可提升为80%80%。（2 2）加强运行管理、堵塞浪费漏洞（管理节能）加强运行管理、堵塞浪费漏洞（管理节能）清除积灰，防止结垢，加强保温，防止漏风、泄水、清除积灰，防止结垢，加强保温，防止漏风、泄水、冒汽。冒汽。（3 3）采用新设备新工艺技术（设备节能、控制节能）采用新设备新工艺技术（设备节能、控制节能）工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业（1 1）采用高效热管换热器回

26、收烟气余热）采用高效热管换热器回收烟气余热（余热回收效率（余热回收效率26%26%以上，锅炉热效率提高以上，锅炉热效率提高3.1%3.1%）；）；（2 2）采用蒸汽蓄热器，保证锅炉在最佳工况下运行）采用蒸汽蓄热器，保证锅炉在最佳工况下运行（可（可比设置前节能比设置前节能5-15%5-15%）；）；（3 3）设置冷凝水回收装置，减少锅炉一次供水量）设置冷凝水回收装置，减少锅炉一次供水量（节能（节能效果可达效果可达25%25%以上）以上）（4 4）采用真空除氧器，可克服热力除氧器在除氧过程中）采用真空除氧器，可克服热力除氧器在除氧过程中的能量消耗的能量消耗（真空除氧器比热力除氧器节能（真空除氧器比

27、热力除氧器节能50%50%以上）；以上）；（5 5）采用新型节能保温材料，减少炉壁、管道热量损失。）采用新型节能保温材料，减少炉壁、管道热量损失。工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业 工业炉窑是我国耗能量较大的一类设备。它将工业炉窑是我国耗能量较大的一类设备。它将能源转换过程和能量利用过程结合在一起，使能源转能源转换过程和能量利用过程结合在一起，使能源转换设备和用热设备会为一体，省掉了中间的热能传输换设备和用热设备会为一体，省掉了中间的热能传输环节。环节。工业炉窑的功能，是为达到某些工艺目的。有的工业炉窑的功能，是为达到某些工艺

28、目的。有的为了改变固体或液体材料的地质、形地，有的为了取为了改变固体或液体材料的地质、形地，有的为了取得新材料或新材料制品，而设置的直接使用电能或燃得新材料或新材料制品，而设置的直接使用电能或燃料的加热装置。它在冶金、机械、建材、轻工、化工料的加热装置。它在冶金、机械、建材、轻工、化工等部门得到广泛应用。等部门得到广泛应用。工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业u一是充分利用。最大限度地将燃料或电能产生的一是充分利用。最大限度地将燃料或电能产生的热量转移到产品中，这需要从炉窑本身的改造入手，热量转移到产品中，这需要从炉窑本身的改造

29、入手，如改变窑炉的结构、燃烧方式、窑体耐火砖结构和如改变窑炉的结构、燃烧方式、窑体耐火砖结构和材料、窑体内利用远红外涂料等方法；材料、窑体内利用远红外涂料等方法；u二是余热回收。将热损失减到最小或二次利用，二是余热回收。将热损失减到最小或二次利用，如通过余热锅炉或助燃空气预热器回收烟道气中的如通过余热锅炉或助燃空气预热器回收烟道气中的热量，减少窑体热辐射损失及逸气热损失。热量，减少窑体热辐射损失及逸气热损失。工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业3.4.1 热泵节能技术热泵节能技术1、热泵工作原理、热泵工作原理高温热源高温热源TH

30、低温热低温热源源TLWQHQL热机热机高温热源高温热源TH低温热低温热源源TLEnQHQ0热泵热泵热泵热泵热机热机热泵是热泵是一种能一种能使热量使热量从低温从低温物体流物体流向高温向高温物体的物体的热移动热移动装置装置。热机热机是一是一种热种热能转能转变为变为机械机械能的能的装置。装置。工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业地源热泵工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业3.4.2 热管节能技术热管节能技术1 1、热管定义、热管定义 热管为一封闭的管状元件，有一管状外壳

31、，内有起毛细输送作用的热管为一封闭的管状元件，有一管状外壳，内有起毛细输送作用的管芯，管内抽空后充以工作液体，然后封闭起来即成热管。管芯，管内抽空后充以工作液体，然后封闭起来即成热管。工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业6 6、热管主要特性、热管主要特性（1 1）有效热导率非常高）有效热导率非常高。热管传热主要靠工质相变时吸收和热管传热主要靠工质相变时吸收和释放潜热以及蒸汽流动传输热量，且多数工质的潜热很大，因释放潜热以及蒸汽流动传输热量，且多数工质的潜热很大，因此不需要很大的蒸发量就能带走大量的热。此不需要很大的蒸发量就能带走

32、大量的热。（2 2）具有热流密度变换能力。）具有热流密度变换能力。热管中蒸发和冷凝的空间是分热管中蒸发和冷凝的空间是分开的，因此可实现热流密度变换，蒸发段可用高热流密度输入，开的，因此可实现热流密度变换，蒸发段可用高热流密度输入，而冷凝段可用低热流密度输出，反之亦然。而冷凝段可用低热流密度输出，反之亦然。（3 3）具有低热阻的等温面。）具有低热阻的等温面。热管运行时，冷凝段表面的温度热管运行时，冷凝段表面的温度趋向于恒定不变。如果局部加上热负荷，则有更多的蒸汽在该趋向于恒定不变。如果局部加上热负荷，则有更多的蒸汽在该处冷凝，使温度又维持在原来的水平上；同样，蒸发段也存在处冷凝，使温度又维持在原

33、来的水平上；同样，蒸发段也存在等温面，热管工作时，管内蒸汽处于饱和状态，蒸汽流动和相等温面，热管工作时，管内蒸汽处于饱和状态，蒸汽流动和相变时的温差很小，而管壁和毛细芯比较薄，所以，热管的表面变时的温差很小，而管壁和毛细芯比较薄，所以，热管的表面温度梯度很小，即表面的等温性好。温度梯度很小，即表面的等温性好。工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业热管应用热管应用TSC897/2型低温热管。型低温热管。这些热管等距这些热管等距离地排列在青离地排列在青藏铁路某段的藏铁路某段的两侧，两侧，5米长埋米长埋入地下，地表入地下，地表外露外露2

34、米，米，能将能将地下永冻土层地下永冻土层的温度（热量）的温度（热量）传递到路面，传递到路面，保持冻土的恒保持冻土的恒温温。工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业青藏公路上的热管青藏公路上的热管工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业余热的种类：余热的种类：（1 1）排气余热）排气余热 温度范围差别很大，既有温度范围差别很大，既有200-500200-500的中温废气，也有大量的中温废气，也有大量700700以上的高温气体，例如，转炉炉气高达以上的高温气体，例如，转炉炉气

35、高达16001600以上。以上。（2 2）高温产品和炉渣的余热）高温产品和炉渣的余热 工业成品或半成品及炉渣废料都有很高的温度，一般温度工业成品或半成品及炉渣废料都有很高的温度，一般温度在在500500以上，例如红焦炭、刚轧制成的热钢材、石油炼制以上，例如红焦炭、刚轧制成的热钢材、石油炼制中的汽油、柴油等。中的汽油、柴油等。（3 3）冷却介质的余热）冷却介质的余热（如高温炉窑和动力、电气、机械等用（如高温炉窑和动力、电气、机械等用能设备的冷却水可达能设备的冷却水可达100100左右）左右）（4 4）化学反应余热）化学反应余热（硫铁矿焙烧（硫铁矿焙烧 ）（5 5）废气、废液、废料余热）废气、废液

36、、废料余热（可作燃料，标态发热量可观）（可作燃料，标态发热量可观）（6 6）废汽、废水余热）废汽、废水余热（利用显热可达（利用显热可达300300）工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业n根据余热资源的数量和品位及用户的需求，尽量做到根据余热资源的数量和品位及用户的需求，尽量做到能级的匹配，在符合技术经济原则的条件下，选择适宜能级的匹配，在符合技术经济原则的条件下，选择适宜的系统和设备，使余热发挥最大的效果。的系统和设备，使余热发挥最大的效果。n余热回收的难易程度及其回收的价值，与余热的温度余热回收的难易程度及其回收的价值，与余热

37、的温度高低、热量大小、物质形态有关。高低、热量大小、物质形态有关。n根据先易后难，效益大的优先的原则，按图根据先易后难，效益大的优先的原则，按图3-493-49的顺的顺序进行回收。其中，以数量大的高温气体的热回收最为序进行回收。其中，以数量大的高温气体的热回收最为容易，效益也大。容易，效益也大。余热利用总的原则：余热利用总的原则：工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业（1）余热的直接利用）余热的直接利用 1 1）预热空气或煤气）预热空气或煤气 2 2）预热或干燥物料）预热或干燥物料 3 3）生产蒸汽或热水）生产蒸汽或热水 4 4）

38、余热制冷）余热制冷（2）余热发电余热发电 利用余热锅炉首先产生蒸汽，再通过汽轮利用余热锅炉首先产生蒸汽，再通过汽轮发电机组，按凝汽式机组循环或背压式供热机发电机组，按凝汽式机组循环或背压式供热机组循环发电。组循环发电。（3）热泵系统热泵系统3、余热利用途径、余热利用途径工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业 换热设备是过程工业广泛使用换热设备是过程工业广泛使用的一种通用设备。其作用是：的一种通用设备。其作用是：调节工艺介质温度；回收余热。调节工艺介质温度；回收余热。在化工厂中，换热设备投资占总投资在化工厂中，换热设备投资占总投资1

39、020，质量约，质量约占设备总质量的占设备总质量的40，检修工作量占总检修工作量的，检修工作量占总检修工作量的60；在炼油厂中，换热设备约占总投资的在炼油厂中，换热设备约占总投资的3540%；在电力系统中，换热设备占总投资的在电力系统中，换热设备占总投资的70；在制冷系统中，蒸发器质量占总质量在制冷系统中，蒸发器质量占总质量3040；在动力、冶金、食品、交通、家电等工业部门有广泛的在动力、冶金、食品、交通、家电等工业部门有广泛的应用。应用。3.5 换热器及强化传热节能技术换热器及强化传热节能技术工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专

40、业从能量守恒的角度来看，换热器似乎只将能量从从能量守恒的角度来看，换热器似乎只将能量从A物流转物流转移到移到B物流，没有节能的可能，其实不然。物流，没有节能的可能，其实不然。如果换热器回收废热，那么，高效的换热器能够尽量多地如果换热器回收废热，那么，高效的换热器能够尽量多地把废热中的热量回收下来，就是节能，废热流排放到环境把废热中的热量回收下来，就是节能，废热流排放到环境的热能就减少，减轻了对环境的热污染。的热能就减少，减轻了对环境的热污染。工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业 又称直接接触式换热器又称直接接触式换热器 原理：原

41、理：利用冷、热流体直接接触，彼此利用冷、热流体直接接触，彼此混合进行换热。混合进行换热。特点：特点：传热效率高、单位容积提供的传传热效率高、单位容积提供的传热面积大、设备结构简单、价格便宜等。热面积大、设备结构简单、价格便宜等。但仅适用于工艺上允许两种流体混合的但仅适用于工艺上允许两种流体混合的场合。场合。常做成塔状常做成塔状，例如：冷水塔（凉水塔）、，例如：冷水塔（凉水塔）、造粒塔、气流干燥装置、流化床等。造粒塔、气流干燥装置、流化床等。工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业 又称回热式换热器又称回热式换热器原理：原理：借助于由

42、固体（如固体填借助于由固体（如固体填料或多孔性格子砖等）构成的蓄料或多孔性格子砖等）构成的蓄热体，与热流体和冷流体交替接热体，与热流体和冷流体交替接触，把热量从热流体传递给冷流触，把热量从热流体传递给冷流体的换热器。不可避免地存在小体的换热器。不可避免地存在小部分流体相互掺和的现象，造成部分流体相互掺和的现象，造成流体的流体的“污染污染”。特点：特点：结构紧凑、价格便宜、单结构紧凑、价格便宜、单位体积传热面大，适合用于气位体积传热面大，适合用于气-气气热交换的场合。热交换的场合。工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业建筑节能 概言

43、之，建筑节能就是节约建筑物的能源消耗，减少能源损失，提高能源利用率。三个基本层次(建筑节能的三个阶段)：1、简单的建筑节能：降低指标，节约能量。2、在建筑中保持能量：减少能量散失。3、提高建筑中能源利用率：积极地节省能源消耗 提高能源利用效率，这也是现在建筑节能的内涵。工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业节能就是少用能节能就是少用能?节能不能简单地认为只是少用能，而是在确保室内热舒适环境的前提下的节能。节能的核心是提高能源利用效率，前提是满足人们越来越高的舒适度要求。建筑能耗建筑能耗建筑物使用过程中所消耗的能量,建筑能耗包括建材

44、生产能耗、建筑施工能耗和建筑使用能耗，其中建筑使用能耗占80-90%。建筑使用能耗包括用于空调、采暖、通风、照明、热水供应、家用电器、电梯、炊事等方面的能耗。其中，空调、采暖、通风的能耗约占其2/3。工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业1、中国建筑保有量的95%以上是高耗能建筑，每年新增的大量不节能的建筑在未来几十年里将无节制地消耗大量能源，每年多消耗若干亿吨能源。2、到2000年末，我国建筑年消耗商品能源共计3.76亿吨标准煤，占全社会终端能耗总量的27.6%。其中采暖空调能耗约占建筑能耗65%左右。3、建筑用能正在持续快速上

45、升，其所占全社会能耗的比重不断增大。将从目前的27%左右上升到2020年的35%左右。4、公共建筑单位面积能耗约为住宅建筑的510倍。工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业建筑节能的途径建筑设计合理新建筑材料建筑使用者节能新能源利用新仪器设备管理技术工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业u 在充分考虑外部环境的前提下，研究图中五个不同层次上的节能问题，以及它们之间的关系。“系统节能”行业联合企业生产车间（厂）单体设备设备部件“设备节能”1 系统节能的五个层次二、系统节

46、能理论u 80年代初，陆钟武院士提出“载能体”概念，将冶金工业节能划分为“五个层次”，主张用系统工程的原理和方法研究冶金工业较高层次的节能问题，创立了“系统节能理论和技术”工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业 研究本系统与其外部环境之间及其内部各组成部分之间的相互关系，实现整体的、全面的节能。第一层次：行业与其外部环境之间，及其内部各企业、各工序之间的相互关系；第二层次：企业与外部环境之间，及其内部各工序、各生产车间之间的相互关系；第三层次：生产车间（厂）与其外部环境之间，及其内部各台设备之间的相互关系。2 系统节能的研究内容工

47、 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业l 在研究系统节能时，一定要注意外部条件。行业、企业和生产车间都不是孤立存在的。它们与外部环境之间关系密切，在市场经济条件下，这种联系显得更加重要。例如，钢铁企业要买进矿石、废钢、煤炭、电力、各种辅助原材料，要卖出各种产品。它们的品种、质量、价格、市场供需情况对行业、企业、生产车间产生全局性的影响。l 在研究系统节能问题时，还要注意生产流程各环节之间的联系，对能耗、物耗和环保影响很大。“联系”，是指各环节（工序）之间在温度、成分、几何尺寸、时间等方面的关系。发展方向是“紧凑化”、“连续化”、“简

48、单化”。工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业一、能源概述二、能源转化与利用三、工业节能技术四、污染物减排及绿色发展58/20工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业沈阳是我国受雾霾影响最严重的地区之一，进入供暖期后燃煤导致的污染物排放量增大，加之本地污染物叠加，导致重度污染。图为雾霾天气时的中山广场“减排”减什么？固体废弃物 废水 废气工 程 概 论 及 职 业 发

49、展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业 固体废弃物在中国，很多河岸和海岸上塑料垃圾随处可见2010年6月，山西省朔州市渗透第二发电厂。大量粉煤灰堆积业已成为中国最大单一固体污染源南京某大型堆场，几十万吨工业矿渣堆积如山，加工生产时粉尘噪音不断Working with waste:Working with waste:Finding a Finding a newnew way to go!way to go!工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业 固体废弃物：制造建筑砖工 程 概 论 及 职 业 发

50、 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业 固体废弃物：制造水泥粉煤灰的扫描电镜照片水泥的扫描电镜照片工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业 固体废弃物：废塑料发电 废塑料投入锅炉 废塑料作为燃料产生蒸汽 废渣减少80-98%并被回收 蒸汽推动汽轮机发电 飞灰经过滤回收工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划工 程 概 论 及 职 业 发 展 规 划能源与动力工程专业 废水减排工业废水工业废水生活污水生活污水农田污水农田污水河边堆放的工业废弃物河边堆放的工业废弃物水土流失水土流失矿山矿山废水废水无机