能量平衡讲义

企业能源管理 第一部分企业能源管理概述第二部分企业能量平衡和能量平衡表第三部分煤的理化分析和节能监测第四部分企业能源审计 第一部分企业能源管理概述一 企业能源管理的目的和意义二 企业能源管理系统三 企业能源管理的基本要求四 企业能源管理的主要环节和内容第二部分企业能量平衡和能量平衡表一 企业能量平衡二 企业能量平衡的基础工作三 企业能量平衡表编制四 企业能源网络图五 企业能流图 第三部分煤的理化分析和一 煤的理化分析二 煤的工业分析三 利用工业分析结果计算燃煤发热量第四部分节能监测和企业能源审计一 设备监测 综合监测二 能源审计方法三 编写审计报告的要求四 如何编写审计报告 第一部分企业能源管理概述一 企业能源管理的目的和意义 我省的能源消费结构河北省是个能耗大省 全省年综合能耗近 亿吨标准煤 居全国第 位 单位 能耗 吨标准煤 高于全国平均水平 能源问题成为制约河北省经济发展的重要 瓶颈 据统计 我省的能源消费主要集中在工业企业 入统类工业总能耗占总能源消耗量的73 我省年耗标煤万吨以上的重点用能单位约有1000余家 全省入统类万吨以上重点用能单位能耗占工业总能耗的80 以上 这种能源消费结构决定了节能的重点在工业企业 而工业企业的节能关键又在能耗大 节能潜力大的重点用能单位 能源管理生产分配供应转换储运消费计划组织指挥监督调节节能降耗促进企业发展提高企业经济效益 二 企业能源管理系统 企业领导 确定管理目标 建立管理系统 确定能源管理主管部门 企业能源主管部门 职能部门 能源中心 能源管理办公室 能源科公司车间 厂 班组供应部电管理部动力管理部计量管理部生产调度煤气调度 企业能源主管部门的职责 协助和督促领导贯彻执行能源法律 法规 政策和标准 分析企业能源管理主要环节及其活动 建立节能工作责任制 起草制定能源管理制度 规划 考核等文件 严格贯彻执行 检查和评价主要耗能设备和工艺系统的能源利用状况 定期组织编写和报送能源利用状况报告 组织编写能量平衡表 定期进行能耗及经济成本分析 组织节能测试 协助上级主管部门完成审计和节能监测工作 负责企业新增用能项目的合理用能评价 开展节能宣传 组织节能培训 进行节能交流 搞好节能新技术 新工艺 新设备 新能源的推广应用工作 三 企业能源管理的基本要求 1 节能意识中国国家标准化管理委员会副主任孙晓康 日在南昌召开的第五届中国标准化论坛上透露 根据钢铁 有色 建材等行业的节能工作需要 中国正在制定 项高耗能产品能耗限额标准 抬高主要耗能行业新建项目门槛 强令高耗能行业节能减排 这一标准预计年内就能发布实施 新建项目的准入值就是国家批准新建项目时要求必须达到的能耗控制值 否则不会批准建设 限额值按行业现行能耗水平倒计算的 作为淘汰率确定 在统计年度内对企业提出能耗水平控制要求 统计数据显示 当前中国电力 钢铁 有色 石化 建材 化工 轻工 纺织 个行业主要产品单位能耗平均比国际先进水平高 2006年以来 中国就此先后采取了一系列节能减排措施 去年四季度 国务院先后召开会议 部署电力工业上大压小和节约减排 钢铁工业关停和淘汰落后产能等工作 有关部门提出了火电 钢铁 水泥 煤炭等 个行业淘汰落后产能分地区 分年度计划 自今年 月 起 中国财政部对型材 盘条等 个税号的钢材产品全部取消出口退税 月 日起 中国又对非合金铝制条杆等 项 两高一资 商品加征出口关税 一系列调控措施的出台取得了明显成效 年中国单位 能耗比 年下降 但今年以来经济增长速度偏快 特别是高耗能行业增长仍然过快 节能形势严峻 国家发改委披露的数据显示 今年前 个月 全国规模以上工业增加值增长 其中占工业能耗近 的钢铁 有色 建材等 大高耗能行业增长 同比加快 个百分点 2 要有称职的能源管理人员和能源管理网络能源信息管理网络系统信息中心财务 计划 劳资 设备 物资 能源 调度 货运商务下属公司和基层单位的局域网节能技术改造 能源消耗信息统计汇总 分析比较 定额考核 节能奖惩 能源需求预测 计划分配 机械单耗考核等 3 要有能源使用的管理制度甘肃河州建材有限责任公司专门成立节能技术开发部 负责研究节能技术改造 企业不仅成立了能源管理办公室 制定了能源管理制度 还与各部门签订了工作任务书 下达了生产任务及能耗考核指标 成本主要以电耗和煤耗的实际用量为考核依据 公司规定 每节约一公斤煤按节约价值的20 奖给车间 超耗部分按20 从工资中扣罚 每节能一度电 按节约的30 奖励给车间 超耗部分按20 从工资中扣罚 公司领导说 通过这些制度增强了员工的节能降耗意识 在实际生产中效果非常明显 去年至今仅此一项就节约20多万元 建立有利于节约能源 降低消耗 提高经济效益的节能工作责任制 明确节能工作岗位的任务和责任 通过岗位责任制和能耗定额管理等形式将能源使用管理制度化 落实到人 纳入经济责任制 制定节奖超罚办法 安排一定的节能奖励资金 对节能工作取得成绩的集体和个人给予奖励 对浪费能源的集体和个人给予惩罚4 健全能源计量 四 企业能源管理的主要环节和内容 企业能源管理的主要环节 1 能源输入 2 能源转换 3 能源分配和传输 4 能源使用 消耗 5 能源消耗状况分析 6 节能技术进步 企业能源管理的主要内容企业能源的输入管理编制能源消耗和采购计划选择能源的供方和运输方式购入能源的进厂计量验收工作购入能源的质量化验和质量验收工作制定和执行购入能源的贮存管理文件减少贮存损耗企业能源的使用管理优化生产工艺 充分利用余热 余压 回收放散的可燃性气体 耗能设备的经济运行 淘汰高能耗的设备合理地安排生产计划和生产调度 节能操作 运转制度 加强用能管理 优化分配合理调度 能源消耗定额的确定能源消耗定额制订的依据为 1 三年能源消耗计量统计资料和历史最好水平资料 2 现实生产技术状况的调整和耗能设备的测试及计量数据 3 生产技术及工艺的发展趋势 实施节能技改情况 4 同行业相同生产条件下的能源消耗数据 要特别注意国内外先进水平状况 用能情况的检查和整改企业能源管理部门应对输配电线路 供水 供气 供汽 供油 供热管道 耗能设备 燃烧状况等定期进行巡查信息及时反馈 企业能源管理的规章制度的实施 1 供能管理制度 2 用能设备管理制度 3 用能计量管理制度 4 用能统计分析及定期报告制度 5 能耗定额管理制度 6 耗能设备管理制度 7 节能技术管理制度 8 节能监督检查制度 9 节能考核制度 10 节能培训教育制度 第二部分企业能量平衡和能量平衡表一 企业能量平衡 企业能量平衡的目的是掌握企业的耗能情况 分析企业的用能水平 查找企业的节能潜力 明确企业的节能方向 为改进能源管理 实行节能技术改造 提高能源利用率提供科学依据 企业能量平衡是以企业为对象的能量平衡 包括各种能源的收入和支出的平衡 消耗与有效利用及损失之间的数量平衡 能量平衡遵循的是能量守恒定律 对于某一个指定的体系 输入体系的能量 输出体系的能量 体系中能量的变化 企业能量平衡框图Qmi物料带进体系的能量 Qmo物料带出体系的能量QEi外界供给体系的能量 QEo体系排出的能量QR代表体系内回收利用的能量 企业能量平衡要求填写五张表 1 企业能源收支平衡表 2 企业能源直接消耗量总表 3 主要产品能耗表 4 主要耗能设备效率表 平衡测试 5 企业能源利用率表 测试计算和统计计算 二 企业能量平衡的基础工作企业能量平衡就是初始数据的聚集和分析 即是一个数据处理过程的管理 能源计量是实现能源科学管理的基本手段和保证 计量和统计是进行企业能量平衡的基础 是编制企业能量平衡表的基本原则之一 能源计量是对消耗的各种能源 运用合格的计量器具 在符合计量程序条件下记录各种数据的过程 计量点 分析用能水平 计算能源消耗 搞好定额管理 开展节能活动以及完成生产任务 计量手段计量器具 设备 特别是各种仪表 选择精度适宜 量程恰当 型式适合 稳定可靠的检测元件和计量仪表 记录制度原始记录和统计台帐 三 企业能量平衡表编制能量平衡表应反映出能源购入 能源加工转换与消费 单位产品能耗 主要耗能设备和工艺能耗 并由此能分析能源利用效率 能源管理节能措施和节能经济效益 预测能源消费量等 能源 非能源物质的消耗燃料和动力的构成能源输入转换使用等之间的联系和分配关系能量平衡表能源购入 库存的变化能源转换余能回收利用能源的总耗单耗高低 基础能源统计表能量平衡表综合各类能源的实物量的单项平衡所有能源的综合平衡原始计量单位通用计量单位国家标准GB T3484 93中三个不同形式的企业能量平衡表 企业能源收支平衡表静态的能源资源消费量 企业能源消耗量表能源资源量的平衡关系 企业能量平衡表而看不到企业用能的流动过程 图表 图表 图表 新的企业能量平衡表的功能四个环节的能源流动情况和能量平衡关系寻找节能方向研究能源互相替代 当量折算关系分析重点用能单元 重点耗能设备与部门 的能源消费寻找节能技术改造的重点按能源消费量的当量值进行平衡计算与综合分析 企业能量平衡表的格式 横行 购入贮存 加工转换 输送分配 最终使用 纵行 能源的供入能量 有效能量和损失能量 回收能量和能量利用率等项 最终使用 主要生产系统 辅助生产系统 采暖 空调 照明 运输等用能单元 购入贮存 有等价值栏和当量值栏 其他环节 采用当量值 图表 编制企业能量平衡表的数据 企业能量平衡表的基础数据来源于企业能源统计资料 企业能量平衡表的数据 除标明的各种能源的实物量及等价值栏外 其他栏均是能源的当量值 企业能量平衡表的结果应符合能量守恒定律 各种能源的当量值收支总量应保持平衡 供入能量与有效能量及损失能量之和保持平衡 非平衡项数值应使用方括号括住 购入贮存栏内数据 已扣除库存增量及外销量 各种能源的折算应符合国家标准 综合能耗计算通则 GB2589 90 能量利用率按下式计算 能量利用率 有效能量 供入能量企业能量利用率 企业有效能量 企业消耗总能量 四 企业能源网络图 续 企业能源网络图形象 直观地描述了企业能源系统由购入贮存 加工转换 输送分配直至最终使用等四个环节及每个环节各个单元的能源流动情况 投入能源量用能单元名称有效能量 占能源总量的百分比 用能单元能源利用率 占能源总量的百分比 能源损失量 占能源总量的百分比 用能单元图 企业能源网络图的作用 反映基本平衡关系 体现能源物流和信息流 节点 环节 用能单元的能源量平衡关系 环节 用能单元的能源消费结构 用能量占投入企业总能源量的比例 由环节的能源利用率推算出企业能源利用率和企业能量利用率 能源利用分析利于摸清企业节能潜力 企业能源网络图的绘制方法购入储存框图期末库存 外供 能源名称等价值当量值实物量和单位 占供入企业能量 期初库存 购入 加工转换框图供入的能源 供出的能源标准煤当量值转换单元名称标准煤当量值 占供入企业总能量 加工转换效率 占供入企业总能量 供入的能源 损失能量 占供入企业总能量 最终使用环节框图投入能源的数量用能单元名称有效能量 占供入企业总能量 能量利用率 占供入企业总能量 损失能量 占供入企业总能量 绘制网络图的数据 1 绘制企业能源网络图的基本数据 来自企业能量平衡表 2 企业能源网络图中各类能源 如煤 燃料油 焦炭 煤气 电力 蒸汽等 由实物量折算为等价值和当量值 应按国家标准GB2589 90 综合能耗计算通则 计算 3 根据企业能量平衡结果 列出绘制企业能源网络图数据表 4 各类能源的流入量与流出量应当平衡 各过程相互衔接的节点处 流入能量总和应等于流出能量的总和 各用能单元的流入能量与流出能量应当平衡 5 图中方括号内标注的数据 不参与总量的平衡计算 第三部分煤的理化分析 一 煤的成分特性煤的基本成分有碳 C 氢 H 硫 S 氮 N 氧 O 等元素 此外 还包含一定数量的水分 M 和灰分 A C碳是燃料的主要可燃成分 着火温度较高 含碳量越多越不容易着火燃烧 H氢是燃料中另一个重要的可燃成分 以化合物形式存在形成可燃气体 含氢越多就越容易着火和燃烧 S可燃硫 不可燃硫 产物是二氧化硫 SO2 和三氧化硫 SO3 气体 与水蒸气相遇能化合成 H2SO3 和 H2SO4 NO它们是燃料的内部杂质 不能燃烧 但通常包含在可燃成分内 M灰分是指夹杂在燃料中不能燃烧的固体矿物杂质 是燃料的主要杂质 A水分也是燃料中的杂质 由内水分和外水分两部分组成 二 煤的工业分析 工业分析 水分 灰分 挥发分和固定碳四个项目煤质分析的总称外在水分 在一定条件下煤样与周围空气湿度达到平衡时所失去的水分内在水分 在一定条件下煤样达到空气干燥状态所保持的水分全水分 煤的外在水分和内在水分的总和空气干燥煤样水分 用空气干燥煤样 粒度 0 2mm 在规定条件下测得的水分最高内在水分 煤样在温度0c 相对湿度96 下达到平衡时测得的内在水分固定碳 从测定煤样的挥发份后的残渣中减去灰分后的残留物 1 水分测定称取一定量的空气干燥煤样 置于105 110 干燥箱中 在干燥气流中干燥到质量恒定 然后根据煤样的质量损失计算出水分的百分含量 2 灰分的测定称取一定量的空气干燥煤样 放入马弗炉中 以一定的速度加热到815 10 灰化并灼烧到质量恒定 以残留物的质量占煤样质量的百分数作为灰分产率 3 挥发分的测定称取一定量的空气干燥煤样 放在带盖的瓷坩埚中 在900 10 温度下 隔绝空气加热7分钟 以减少的质量占煤样质量的百分数 减去该煤样的水分含量作为挥发分产率 三 利用工业分析结果计算燃煤发热量煤的发热量 又称为煤的热值 即单位质量的煤完全燃烧所发出的热量 同时发热量也是计算热平衡 热效率和煤耗的依据 a 煤的弹筒发热量 Qb 煤的弹筒发热量 是单位质量的煤样在热量计的弹筒内 在过量高压氧 25 35个大气压左右 中燃烧后产生的热量 燃烧产物的最终温度规定为25C b 煤的高位发热量 Qgr 煤的高位发热量 即煤在空气中大气压条件下燃烧后所产生的热量 实际上是由实验室中测得的煤的弹筒发热量减去硫酸和硝酸生成热后得到的热量 c 煤的低位发热量 Qnet 煤的低位发热量 是指煤在空气中大气压条件下燃烧后产生的热量 扣除煤中水分 煤中有机质中的氢燃烧后生成的氧化水 以及煤中的游离水和化合水 的汽化热 蒸发热 剩下的实际可以使用的热量 计算 d 煤的恒湿无灰基高位发热量 Qmaf 恒湿 是指温度30C 相对湿度96 时 测得的煤样的水分 或叫最高内在水分 煤的各种基准发热量及其换算煤的发热量有弹筒发热量 高位发热量和低位发热量 每一种发热量又有4种基准 所以煤的不同基准的各种发热量有3 4 12种表示方法 1空气干燥基ad 分析基 2收到基ar 应用基 干基d 干燥基 干燥无灰基daf 可燃基 收到基 以收到状态的煤为基准空气干燥基 与空气湿度达到平衡状态的煤为基准干燥基 以假想无水状态的煤为基准干燥无灰基 以假想无水 无灰状态的煤为基准干燥无矿物质基 以假想无水 无矿物质状态的煤为基准恒湿无灰基 以假想含最高内在水分无灰状态的煤为基准恒湿无矿物质基 以假想含最高内在水分 无矿物质状态的煤为基准 换算表 如 低位发热量4种表示形式 Qnet ad 空气干燥基 分析基 低位发热量 Qgr d 干基 干燥基 低位发热量 Qnet ar 收到基低位发热量 Qnet daf 干燥无灰基低位发热量 煤的各种基准的发热量间的换算公式和煤质分析中各基准的换算公式相似 如 Qgr ar Qgr ad 100 Mar 100 Mad Qgr d Qgr ad 100 100 Mad Qgr daf Qgr ad 100 100 Mad Aad 第四部分节能监测和企业能源审计 一 设备监测 综合监测节能监测内容1 用能设备的技术性能和运行状况2 能源转换 输配与利用系统的配置与运行效率3 用能工艺和操作技术4 企业能源管理技术状况5 能源利用的效果6 供能质量与用能品种对整体的能源利用状况进行节能监测包括能源的购入 加工 转换与消费 单位产品能耗 主要耗能设备和工序能耗 能源利用率 能源管理 节能措施 节能经济效益分析和预测能源消耗等 一 工业锅炉节能监测方法1监测检查项目热效率资料应以专业单位的测试报告为依据 工业锅炉新安装和大修进行技术改造后需进行热效率测试 间隔不超过3年 2监测测试项目排烟温度 排烟处空气系数 炉渣含碳量 炉体外表面温度 3工业锅炉节能监测方法运行工况下从热工况达到稳定开始 间隔15min 取算术平均值在工业锅炉最后一级尾部受热面后1m以内的烟道上测试排烟温度在工业锅炉最后一级尾部受热面后1m以内的烟道中心进行空气取样及测温 计算空气系数 炉渣含碳量 装有机械除灰设备的锅炉 可在出灰口处定期取样 一般每15 20min取一次 取样应注意均匀性和代表性 原始灰渣样数量应不少于总灰渣量的2 当煤的灰分大于等40 时 原始灰渣样数量应不少于总灰渣量的1 但总灰渣数量应不少于20kg 当总灰渣量少于20kg时应予全部取样 灰渣样数量应不少于2kg 1kg送化验 1kg封存备查 炉体外表面温度 炉外表面温度测点的布置应具有代表性 一般0 5 1m2一个测点 取其算术平均值 在炉门 烧嘴孔 探孔等附近边距300mm范围内不应布置测点 4检查工业锅炉节能监测指标是否合格热效率合格指标排烟温度合格指标空气系数合格指标炉渣含碳量合格指标炉体外表面温度合格指标 表 表 二 泵类及液体输送系统节能监测方法1监测检查项目A 泵及电动机不得使用国家规定的淘汰产品 B 功率为50kW及以上的电动机应配备电流表 电压表和电度表 功率为100kW及以上的电动机应采取就地无功补偿等节电措施 泵机组与管网匹配 运行正常 管网布置合理 无明显泄漏 2监测测试项目电动机负载率 泵类效率 泵类及液体输送系统效率 3泵类及液体输送系统节能监测方法运行工况下 用准确度满足监测项目的要求仪器 监测时间不少于30min 每隔10min记录一组数据 取算术平均值 当电动机电源为低压时 采用功率法直接测量电动机输入功率 当电动机电源为高压时 利用电动机控制柜上的电度表配合秒表进行测量 并通过计算求得电动机输入功率 泵类效率由泵输出功率 电动机输入功率 泵实际排量 泵的总扬程计算求得 泵类及液体输送系统效率由调节阀引起的扬程损失 调节阀出口后的压力 调节阀前后的压力表高度差 调节阀后处液体流速计算求得 4检查泵及类及液体输送系统节能监测指标是否合格 表 三 风机机组与管网系统节能监测方法1监测项目系统配置 管网走向的合理性 符合基本流体力学原理以减少阻力损失 2监测测试项目A 风机机组电能利用率 B 电动机负载率 3节能监测方法1运行工况下 连续测试时间不少于30min测量次数不少于3次 2测点截面应选在距风机进出口不少于前5倍后10倍管径 当量管径 的直管段上 3注意动压测量截面与静压测量截面4测点位置及数量的 每一小截面的面积不得大于0