节能技术重点

1、节能技术第一章热能、电能利用节能技术：第一、锅炉节能技术一、（1）加强燃料管理与实现动力配煤，节约用煤：动力配煤根据用户对煤质的特定要求，将不同种类、不同性质的若干种煤按照一定的比例，经过筛选、破碎掺配加工成混煤，使其成为认为加工的“新煤种”。这种“新煤种”的化学组成、物理特性和燃煤特性与各原单一煤种均有不同，合理配比可以达到改善性质、特性互补、劣煤优用、有利燃烧、减少污染物排放的目的。（2）加强水质管理，减少结垢和排污：锅炉水处理会减少锅炉结垢，降低排污热损失。二、（1）锅炉节能的目的：主要是提高锅炉热效率，降低燃料消耗，减少热损失和污染物。（2）锅炉常用分类方法：不同的分类方法可以将锅炉分

2、成不同的类别，各种分类方法分成的锅炉类别不能混淆。按使用燃料种类不同分为燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉等；按蒸发受热面中工质流动的方式可分为自然循环锅炉、强制循环锅炉和直流锅炉；按主蒸汽压力高低可分为低压锅炉、中压锅炉、高压锅炉、超高压锅炉、亚临界压力锅炉、超临界压力锅炉和超超临界 压力锅炉等；按 燃烧方式不同 可分为层燃炉、室燃炉、流化床炉和旋风炉。（3）加强运行调整，减少各项热损失锅炉运行时存在着种种热损失，找出引起热损失的原因，提出减少各项热损失的措施，就可以提高锅炉热效率，以节 约能源。锅炉输入热力主要来源于燃料燃烧放出的热量。为了便于分析，将燃料在锅炉内燃烧输入的热量分为两部分， 一部

3、分为锅炉的有效利用热，其余的即为各项热损失。锅炉的热效率表示锅炉设备有效利用热量Qi与输入热量Qr之比的百分数，即：y = Qi/QrX100%为了确定锅炉的热效率，就需要建立在正常运行工况下，锅炉热量的收支平衡关系，通常称为锅炉的热平衡。在锅炉机组稳定运行的热力状态下，1Kg燃料带入锅炉内的热量、锅炉的有效利用热量和热损失之间有如下热平衡关系。Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6 KJ/Kg 将上式两边都除以 Qr,则锅炉的热平衡可以用占输入热量的百分比来比表示。100%=q1+q2+q3+q4+q5+q6显然，要提高锅炉热效率，必须设法降低各项热损失。1、减少排烟热损失 q2.排烟热损

4、失时指高温烟气排入大气而损失的热量。排烟损失由尾部排烟温度、烟气量与漏入系 统内的冷空气量综合决定的。因此，降低排烟损失，就要减少炉膛的空气系数和各烟道的漏风量以及降低排烟温度。2、减少气体未完全燃烧热损失q3o对燃煤锅炉而言，这项损失主要取决于排烟处的一氧化碳含量和空气系数。3、减少固体未完全燃烧热损失q4o未燃尽而残留的固定碳常存在于灰渣、飞灰与落煤之中。4、减少散热损失 q5.散热损失大小取决于散热表面的面积、温度和环境条件。因此，散热损失与锅炉容量有关，也与 锅炉有无省煤器、空气预热器等受热面有关。锅炉容量越大，其与外界接触的面积相对地变小，散热损失减小。通常 小型锅炉的散热损失较大，

5、有尾部受热面（如省煤器、空气预热器）的锅炉散热损失较大。5、减少灰渣物理热损失 q6o灰渣物理热损失是指炉渣所带走的热损失。通常层燃炉的灰渣量较大而且温度高，需要 考虑灰渣物理热损失。（4）燃煤锅炉的两个主要节能措施1、运行调整。运行调整主要是降低排烟损失和合理配风。锅炉降低排烟损失，合理配风的目标，就是要根据负荷要求，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所需要的空气量，称为理论空气量。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，往往需要多供给一些空气量，称为实际空气量。实际空气量与理论空气量之比，称为空气系数。但是最佳空气系数无法从

6、理论上进行准确计算，只能依靠试验研究和实践经验来优选。通常对于气体燃料由于它能与助燃空气达到良好的混合，较小的空气系数便可以实现完全燃烧；对于固体燃料，因为它与助燃空气在表面接触 燃烧，不能直接进入内部混合，空气系数相对较大；对于液体燃料，一般采用雾化燃烧，雾化微粒与空气混合比固体 燃料好，但比气体燃料差，空气系数介于固体和气体燃料之间。即使同一种燃料，由于可燃成分、燃烧方式与控制技术的差异，空气系数也不完全相同。2、节能改造。节能改造主要包括六条措施：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、工业窑炉节能技术一、在工业生产中，利用

7、燃料燃烧产生的热量，或将电能转化为热能，从而实现对工件或物料进行熔炼、加热、烘干、烧结、裂解和蒸储等各种加工工艺所用的热工设备，称为工业窑炉。工业窑炉主要由炉衬、炉架、供热装置（如燃烧装置、电加热元件）、预热器、炉前管道、排烟系统、炉用机械等部分组成。二、（一）工业窑炉的分类：工业窑炉的种类繁多，用途各异。实际应用中一般是按其某些主要特征来进行分类的。按工艺特点分为加热炉和熔炼炉；按所使用 能源种类分为燃料炉和电加热炉；按 工作温度高低分为高温炉、中温炉、低 温炉；按热工操作制度分为连续式工作窑炉和间歇式工作窑炉；按炉型特点分为室燃炉、步进炉、竖炉等；按 工作制度分为辐射式工作制度窑炉、对流式

8、工作制度窑炉和层式工作制度窑炉。（二）工业窑炉节能改造的主要内容七个方面：热源改造、燃烧系统改造、窑炉结构改造、窑炉保温改造、烟气余热1 / 10回收利用改造、窑炉密封改造和控制系统节能改造。（三）工业窑炉节能改造的主要措施：1、提高燃烧效率。主要包括采用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。2、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。3、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。4、采用高辐射陶瓷涂料。5、采用先

9、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。（四）工业窑炉的主要节能技术应用实例1、富氧燃烧技术。 以氧含量高于21%的富氧空气或纯氧代替空气作为助燃气体的一种高效强化燃烧技术，其降低了烟气生产量，燃烧产物中的 NOx含量降低，采用富氧燃烧可提高融化质量， 特别是在熔窑化料区由明显效果，可减轻对熔窑的烧损，节能降耗；2、蓄热式高温燃烧技术。一种全新的燃烧技术，它将回收烟气余热与高效燃烧、降低NO排放等技术有机结合，实现了余热回收和降低NOx排放量的双重目的；3、余热发电技术。一项很有价值和发展前景的节能技术，具有节能降耗和有利于保护环境的双重效果

10、； 4、高炉煤气余压发电技术。主要包括煤气净化和透平发电两方面的关键工艺技术。 第三：保温保冷技术 一、（一）我国保温保冷技术及保温材料使用现状：近年来我国保温技术水平已有很大提高，保温材料的品种不断增加，适应温度范围从-200-1000Co但品种规格系列不够齐全，应用技术与发达国家差距较大，整体保温节能效益较发达 国家还有相当大的差距。目前我国使用的保温材料主要有泡沫型保温材料、复合硅酸盐保温材料、硅酸钙绝热制品保温材料、纤维质保温材料 等几大类型。工业设备及管道的绝热 主要采用岩棉、矿棉、玻璃棉、复合硅酸盐涂料、聚氨 酯、泡沫玻璃、橡塑制品等。 高温工业窑炉的隔热保温，主要采用硅酸铝纤维、

11、硅酸钙等材料。（二）保温结构的基本要求：保温结构在保证热损失不超过标准热损失值的前提下，应有足够的机械强度，不仅要考 虑管道或设备振动情况，还要避免保温结构所产生的应力传到管道或设备上。结构简单，减少材料的消耗量，材料应 尽可能就地取材、价格便宜。要有良好的保护层，施工简便，扬尘率、损耗率小等，维护检修方便，外表应整齐美观。 二、（一）保温材料分类及使用范围：保温材料一般采用轻质、疏松、多孔的纤维状材料。特点有不同的分类方法有三 种：1、按成分不同保温材料可分为 有机材料和无机材料。2、按保温材料使用温度限度又可分为高温用、中温用和低温用保温材料。3、按照施工方法不同，可分为 湿抹式、填充式、

12、绑扎式、包裹及缠绕式施工用保温材料。热力设备及管道保温用的材料多为无机保温材料，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100c以下的保冷工程。另外，保温材料还可以根据按体积密度分为轻质和超轻质材料。 （二）常用保温结构及使用范围七个方面：涂抹法保温，便于接岔施工和填灌孔洞，不适用于露天或潮湿地点；绑扎法保温，是广泛采用的保温结构型式；装配式保温，保温主层材料及外表保护层均由厂家供给定型制品，现场施工只需按规格就位，并加以固定； 填充法保温，主要用于阀门法兰和膨胀

13、节部位的可卸式保温结构等；粘贴法保温，特别适合耐火纤维毡等施工；喷涂结构保温，用专用设备将有机泡沫绝热材料或某些无机绝热材料喷射到绝热面，形成喷涂绝热结构；金属反射式保温，主要用于降低辐射与对流传热的保温结构，特别适合于震动和高温工况。（三）典型保温材料及性能：1、硅酸铝质耐火纤维。俗称陶瓷纤维，是以甲级高岭土为原料制成的保温材料。陶瓷纤 维可以根据实际需要加工成各种规格的纤维制品，广泛应用于各种工业炉窑、电加热炉、高温管道和设备上作为隔热、 隔音和防酸材料。我国硅酸铝质纤维产品大致有硅酸铝耐火纤维棉、硅酸铝耐火纤维毡、硅酸铝纤维毡、板、异形制 品和硅酸铝纤维湿毡等四种。工业锅炉、热处理炉等广

14、泛采用陶瓷纤维作保温材料。2、岩棉。它的容量轻，导热系数较小，具有良好的保温、防火和吸声性能。在管道保温中，保温性能比传统保温材料 高1.52.5倍。作窑炉衬时，导热系数低于耐火纤维。用于建筑保温可节能40%市场价格便宜，只为普通硅酸铝耐火纤维的20% 25%但岩棉保温材料防水性能差，对人的皮肤有刺激，不适用于冷冻、空调管道和设备的保温。 3、离心玻璃棉。是一种人造无机纤维。这种材料保温性能良好，不燃烧，抗化学腐蚀性能较好，抗老化能力强，吸声 性能好。适用于各种管道、设备保温。4、膨胀珍珠岩。膨胀珍珠岩是一种高效能保温材料，导热系数低，耐高温，耐酸碱，生产简便。5、硬质聚氨酯泡沫塑料。 硬质聚

15、氨酯泡沫塑料的保温性能极好，工艺性极佳、强度高，适用于各种 管道、储罐等设备的保温。广泛用于冰箱、冰柜、冷库、冷藏车等的绝热材料。硬质聚氨酯泡沫塑料成型工艺比较简 单，可预制或现场发泡。但这种材料成本较高。6、聚苯乙烯泡沫塑料 （简称EPS。这种材料具有导热系数小、吸水率低、隔音性好、机械强度和耐冲击性能高等特点，而且尺寸精度高，结构均匀。但这种材料不耐高温，故适用于70C以下的管道、设备保温。7、复合硅酸盐保温材料。这种保温材料具有可塑性强、导热系数低、容量轻、粘接性强、防 水、耐酸碱、不燃、施工方便、不污染环境等特点，是新型优质保温绝热材料。使用时不需包扎捆绑，尤其便于异型2 / 10设备

16、内（如阀门、泵体）的保温。另外，由于粘接性好，干燥后呈网状结构，不开裂、不粉化，可用于运、转、振动 的设备保温。8、轻质镁铝辐射绝热材料。特点是提高改善对辐射热屏蔽能力，屏蔽热辐射的能力高达50360%从而降低常温与高温导热系数，并使导热系数与温度的线性关系斜率较小。这种保温材料导热系数小，保温后的表面温度 低，耐高温。可制成涂料、软毡、管等，特别适合于高温介质管道的保温。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：蓄冷蓄热技术一、（一）蓄冷蓄热系统的基本原理 ：蓄冷蓄热指把冷量或者热量通过一定的方式储存起来，在需要的时候再释放出来 加以利用，蓄冷（热）方式主要有显热蓄冷（

17、热）和潜热蓄冷（热）。前者指利用物质具有比热容，其内能随着温度降低（升高）从而储存冷（热）量，当前主要的储存介质有水、岩石、陶瓷等蓄冷（热）介质。潜热蓄冷（热）主要是 利用物质发生相变时内能的变化而储存冷（热）量。与显热蓄冷（热）相比，由于相变潜热远远大于物质比热容，因而体积相对较小，且温度变化较小。（二）水蓄冷属于显热蓄冷：每1Kg水温度升高或降低 1C会吸收或者放出 4.2KJ的热量。（三）冰蓄冷则属于潜热蓄冷，利用冰发生相变时的溶解/凝固潜热来储存热量，每1Kg冰的潜热为334KJ/KgC, 约为水的比热的80倍。（四）蒸汽蓄热器：安装于锅炉与用汽设备之间的节能设备。蓄热器为一密闭压力容

18、器，90渊空间充有饱和热水，其余水面以上空间为蒸汽；水空间内设有充热装置。蒸汽蓄热器的蓄热和放热是通过内部饱和热 水间接实现的。将蒸汽通入压力容器，使水的温度和压力升高，称为具有一定压力的饱和水；当容器内压力下降时， 饱和水成为过热水自蒸发产生蒸汽，通过管路输送到供汽系统中。二、（一）蓄冷蓄热方式：主要采用水蓄冷、冰蓄冷、蒸汽蓄热等方式。（二）水蓄冷按照蓄冷灌的形式：1、自然分层水蓄冷：是一种结构简单、蓄冷效率较高、经济效益较好的蓄冷方法。2、迷宫式蓄冷：装置太复杂。3、多槽/空槽式水蓄冷系统：如蓄冷量较大，布置立式蓄冷灌有困难时，优先选用多槽 式蓄冷装置。4、隔膜式蓄冷：装置可靠性不够高。

19、由于迷宫式蓄冷装置太复杂，隔膜式蓄冷装置可靠性不够高，一 般情况下优先选用温度自然分层式与多槽式蓄冷装置，其中应用最广泛的是自然分成水蓄冷。（三）冰蓄冷方式1、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。2、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

20、效率低，目前静态冰蓄冷应用较广。（四）蒸汽蓄热器：1、用途。蒸汽蓄热器是安装于锅炉与用汽设备之间的节能设备，用以平衡用汽设备的波动负荷； 可广泛应用于石油、化工、金属冶炼、制浆造纸、酿酒、制药、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。2、原理。蓄热器为一密闭压力容器，90%勺空间充有饱和热水，其余水面以上空间为蒸汽；水空间内设有充热装置。蒸汽蓄热器的蓄热和放热是通过内部饱和热水间接实现的。对于负荷波动较大的供汽系统，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3320%3、适用范围。具体来说，适用于下列四种情况：一

21、是用汽负荷波动较大的供热系统；二是瞬时耗气量极大的供热系统；三是汽源间断供汽的或流量波动的供热系统；四是需要蓄存蒸汽供随时需要的场合。第五：燃烧节能技术一、（一）其他燃烧技术：1、触媒燃烧，氢、碳等形成的可燃性气体在大气中燃烧时，变成二氧化碳、水蒸气及其他 气体。如果使用触媒燃烧，就可能在着火温度以下燃烧，发生火焰。从节能方面考虑，触媒燃烧的特征是：一是能用 理论空气量进行燃烧；二是发热量只有836KJ/Nm3左右的燃料也可用作补助燃料。2、乳化燃烧，乳化燃料燃烧是个复杂的过程，在燃料燃烧过程中存在的“微爆”现象和“水煤气反应”。“微爆”是由于油的沸点比水高，受热后水总是先达到沸点而蒸发或沸腾

22、。当油滴中的压力超过油的表面张力及环境压力之和时， 水蒸气将冲破油膜的阻力使油滴发生爆炸，爆炸后的细小油滴与空气更加充分混合，油液燃烧的更完全，达到节能之 效果。“水煤气反应” 是指在高温条件下，部分水分子与未完全燃烧的炽热的炭粒发生水煤气反应，形成可燃性气体。从而减少了火焰中的炭粒，提高了油的燃烧程度，改善了燃烧状况，提高了油的燃烧效率。在缺氧条件下，燃料中由 于高温裂解产生的碳粒子，能与水蒸气反应生成CO和使碳粒子能充分燃烧，提高了燃烧率，降低了排烟中的烟尘含量，另一方面，由于乳化水的蒸发作用，均衡了燃烧时的温度场，从而抑制了NOx的形成。通过上述的微爆及水煤气反应，乳化油燃料可获得减轻大

23、气?染和节约能源的双重效果。3、流动床燃烧，流动床燃烧是指把煤与石灰石加入燃烧室床层上，在通过布置在炉底的布风板送出的高速气流作用下，形成流态化翻滚的悬浮层，进行流化燃烧，同时 完成脱硫，这种燃烧技术叫流化床燃烧技术。流化床燃烧适用于燃煤锅炉、废弃物焚烧、煤的气化等领域。它具有燃 料适应性广、燃烧效率高、氮氧化物排放低、低成本石灰石炉内脱硫等优点。3 / 10 二、（一）分层燃烧原理及特点： 燃煤锅炉分层燃烧是用机械筛分的办法，将原煤在由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，结合炉排的转动便形成了上小下大、层 次分明且疏松的煤层结构。

24、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。分层燃烧技术主要 应用于燃煤工业锅炉，是针对链条炉排存在缺陷而发明的一项改进技术。（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称为富氧燃烧。有三个特点：富氧燃烧可 以提高燃烧温度；降低燃料的着火温度，促进完全燃烧；降低空气系数，减少排烟量。（三）蓄热式燃烧， 蓄热式燃烧通过蓄热室回收烟气的余热来助燃空气或预热煤气，降低排烟温度实现节能。关键设 备有蓄热体、换向阀和烧嘴。（四）燃煤添加化学助燃剂燃烧，依据煤炭燃烧化学反应原理，在燃煤中加入少量化学助燃剂，通过催化、活化等作用，促进氧化及离子交换的作用，改善煤炭燃烧

25、性能，可以提高燃烧效率。主要应用效果 是：降低煤炭的着火温度；改善煤炭的燃烧特性。（五）磁化燃烧节能技术， 燃油磁化燃烧技术是在液体燃料进入燃烧室或炉膛燃烧之前，利用磁化装置对液体燃料进行磁化。当燃油流过一定场型和场强的磁场时，由于燃油分子受到外 磁矩的作用，使喷出的油滴更加细小，增大了油与空气的接触面积，有利于与空气的充分混合，并且被磁化后的燃料 分子与氧分子结合更加充分，使液体燃料的燃烧效率提高。（六）脉冲燃烧，脉冲燃烧本质是一种燃烧控制方式。脉冲燃烧控制采用的是间断燃烧的方式，使用脉宽调制技术，通过调节燃烧时间的占空比实现窑炉、加热炉等工业炉的温 度控制。脉冲燃烧控制的主要优点有：传热效

26、率高；炉内温度场的均匀性较高；无需在线调整，即可实现燃烧气氛的 精确控制；系统简单可靠，造价低；可以减少NOx的生成。缺点是：调节比小；容易产生噪音；启动必须使用风机；需要设置燃烧稳定后自动停止风机的装置。（七）低氧燃烧，高温低氧燃烧技术与传统燃烧技术不同之处是充分利用加热炉的排烟余热将助燃空气加热到1000 c甚至更高，使加热炉排烟温度降低到200 C以下，从而提高燃料的热利用率。第六：换热节能技术 一、（一）根据冷热流体热量交换的原理和方式分为三类：1、间壁式换热器。指两种不同温度的流体分别在由传热面相隔的空间内流动，通过两侧流体与壁面的对流换热及壁面的导热而实现热量传递的换热器，是工程应

27、用中最为广泛 的一类换热器。2、混合式换热器。通过冷、热流体的直接接触、混合进行热量交换的换热器，又称接触式换热器。由 于冷热流体混合换热后必须及时分离，这类换热器尤其适合于气、液流体之间的换热。3、蓄热式换热器。利用冷、热流体交替流经蓄热室中的蓄热体表面，从而进行热量交换的换热器，主要用于回收和利用高温废气的热量，适合对介 质混合要求比较低的场合。（二）换热器设计计算的主要内容：主要有四个：热计算；结构计算；流动阻力计算；强度计算。二、（一）换热器的热计算，1、热计算的分类。换热器的热计算可分为设计计算和校核计算两类。（1）设计计算是指设计一个新的换热器，以确定换热器所需的换热面积。由于同样

28、的换热面积可以采用不同的结构尺寸，而不同结构尺 寸也会影响换热器的热计算过程。因此，设计性热计算通常要与结构计算交叉进行。（2）校核性热计算是对已有或已选定了换热面积的换热器，在非设计工况条件下核算其是否能达到规定的热负荷。 2、热计算的参数和基本关系式 。在换热器的热计算中，最主要的是要确定传热量和流体的进出口温度、传热系数、传 热面积等参数间的关系。无论是换热器的设计性热计算还是校核性热计算，其计算的基本关系式都是热平衡方程式和 传热方程式。3、热计算方法。换热器热计算的方法主要有平均温差法和 NTU法两类。平均温差法是直接利用换热器的传热方程和冷热流体的能力平衡进行热计算的方法；由e和传

29、热单元数NTU的定义可知，根据换热器两类热计算的任务可知，传热有效性一传热单元数的设计性热计算是已知求NTU而校核性热at算则是由 NTU求。4、流动方式的选择。为了满足不同工艺过程换热的需要，换热器中冷热流体流动的布置方式很多。换热器中流体的相 对流向一般有顺流、逆流和交叉流。在相同的进、出口温度条件下，不同流动型式平均温差的大小具有下述特点：一 是逆流的平均温差最大；二是顺流的平均温差最小；三是交叉流适中。因此，换热器应当尽量布置成逆流，而尽可能 避免作顺流布置。5、换热器的设计和选型。换热器的设计或选型应满足以下基本要求：合理地实现所规定的工艺条件；结构安全可靠；便于制造、安装、操作和维

30、修；经济上合理。换热器设计的基本步骤如下 ：首先，估算传热面积，初选换热器型号；其次，计算管程和壳程流体的流动阻力；第三，计算传热系数，校核传热面积。（二）强化传热技术 1、强化传热原理。 根据传热学原理，换热器的传热量Q可用下述的传热方程式计算：Q=K心tm强化传热的途径有三条：（1）增大换热面积，是一种常用的增加传热量的有效方法；采用各种形状的肋片扩展表面管、 螺纹管等是增大传热面积的最有效方法。需要注意的是，为了达到强化传热的效果，肋片要加在换热系数小的一侧， 否则会达不到强化传热的效果。采用板式和板翅式换热器等紧凑式换热器，在同样的体积下可以显著增加了其传热量。（2）提高传热系数 K,

31、由于传热系数 K主要取决于管子内外对流换热系数的大小，为了增大传热系数K就需要增加对流换热系数a C和a h,特别当a C和a h相差较大时，应该增加二者中较小的一个最有效；为了提高对流换热系数，4 / 10应该根据对流换热的特点，采用不同的强化传热方法。提高对流传热系数的主要途径有：提高流体速度场和温度场的均匀性，改变速度矢量和热流矢量的夹角，使二者的方向尽量一致。（3）加大对数平均温差 tm（公式50） 2、强化传热技术分类 （1）管程的强化传热技术。国内外已对管壳式换热器传热元件的强化传热进行了大量研究，先 后研制出多种强化传热管，主要是采用强化传热管，如螺旋槽管、横纹槽管、波纹管、缩放

32、管、菱形翅片管、花瓣形 翅片管、T型翅片管、表面多孔管等；（2）壳程的强化传热技术。途径主要有两种：一种是改变管子外形或在管外加翅 片，即通过管子形状和表面特性的改变来强化传热；另一种是改变壳程管间支撑物结构，以减少或消除壳程介质流动 与传热的滞留死区，使传热面积得到充分的利用。第七：余热余压利用技术一、（一）余热的分类，根据温度不同，余热资源一般可分为三个范围：1、高于650c为高温余热，如工业窑炉、冶炼高炉的废气、炉渣的余热等。2、介于200C650c为中温余热，如一般立式、卧式烟火管锅炉的烟气余热。3、温度低于200c的烟气和低于100c液体为低温余热，如一般机械化燃烧锅炉的烟气、工厂企

33、业中的乏水、乏汽等的余热。二、（一）高温余热的利用， 高温余热的利用途径主要有余热发电、空气预热、进料预热、预热锅炉给水等。1、余热锅炉。利用余热锅炉回收高温烟气的余热用来产生蒸汽是最经济、最有效地方法。2、加装换热器。利用高温废气的余热加热空气和进料，不仅可以减少燃料的消耗，而且燃料与空气的预热提高了燃烧温度和炉膛温度，可以提高炉子的产量。对于低热值燃料，效果更为明显。例如热处理炉的排烟温度一般为850C,在它的尾部烟道安装辐射换热器用来预热空气。一般预热空气的温度可达排烟温度的50%节约能源20%右。3、高温固体余热的利用。对于高温固体余热的回收比较困难。对于颗粒较小的高温固体，近来多采用

34、流态化过程来回收余热；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。（二）中温余热的利用，由于中温余热的温度比高温余热要低，传热效率也相对要差。其中中高温这一范围的热烟气， 差不多都是用来作为预热空气和燃料的热源。其中中低温的余热资源多数作为预热锅炉给水或预热锅炉补充水的热源。例如锅炉排污水温度一般在 200300C之间，对于一般工业锅炉，1Kg排污水约含有500-950千焦的热量，若排 污水量大时，排走的总热量数值相当可观。常见的锅炉排污水余热资源的利用方法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。（三）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

35、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。另外，可以利用热管和热泵技术对 30 C 60 C的低温余热资源提高其品位后再加以利用。（四）几种常用的余热利用设备1、换热器。余热利用过程中应用最多，最广泛的热交换设备。按照换热器的换热原理基本上可以分成三大类：间壁式换热器，混合式换热器和蓄热式换热器。2、余热锅炉。原理和结构基本与普通工业、动力锅炉相同。但其热源大部为某些生产过程中的剩余热量或过程尾部排出的热量。由于生产工艺过程以及排放条件的不同，余热温度也不一样，一般在5001000C之间，高的可达 1500c以上。因此余热锅炉没有

36、一个比较固定的理论燃烧温度。余热锅炉根据其使用特点，基本上可分为两大类：烟道式（水管）余热锅炉和管壳式（火管）余热锅炉。3、热管。为一种含有一定的工作流体的封闭容器，容器本身包括三个部分：蒸发段、传输段和凝结段。容器内的液体 在蒸发段从外部热源吸收潜热而汽化，汽化蒸汽通过传输段传到容器的另一端的凝结泵，向外部冷源放出潜热，蒸汽 重新凝结成液体。凝结的液体不需要外加机械装置，只靠毛细管作用即回流到原来的蒸发段，保持工质循环，从而实 现热量传递。热管是一种新型的高效率的传热装置，它可以再温差很小的情况下传递相当大的热负荷。热管的导热能 力强、构造简单、没有运动部件、工件可靠、重量轻，尤其对低温余热

37、的回收更显出它的优越性能。热管在余热回收 方面的用途，大体上有以下几类：一是干燥、硫化和烘烤装置的余热回收；二是低温蒸汽的凝结热回收；三是蒸汽锅 炉的空气预热；四是空气干燥设备；五是暖通空调系统。4、热泵。工作原理与制冷机相同，只是它们使用目的不同。热泵系统主要有蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀四大部件构成。工质在系统内循环流动，自身热力状态不断发生变 化，在蒸发器中，从低温热源吸收热量汽化，蒸汽通过压缩机压缩成高温、高压的过热蒸汽，送入冷凝器，在冷凝器 中向高温热源放出热量，冷凝成高压液体，通过节流阀降压后，重新回到蒸发器。第八：输配电系统节能技术一、（一）电力系统的基本组成及基本要求：1、基

38、本组成：由发电机、变压器（升、降压） 、电力线路、用户等组成。2、基本要求：保证发、供电的可靠性；保证良好的电能质量。表征电能质量的主要指标是电压频率和波形；保证 电力系统运行的经济性；最大限度的满足用户的用电需要。（二）工厂供电系统的基本组成 ，工厂供电系统有工厂总降压变电所、高压配电线路、车间变配电所、低压线路和用 电设备组成。大、中型企业进线电压一般为35110KV ,中、小型企业进线电压一般为610KV。5 / 10二、（一）供电系统措施 1、减少输电线路的损耗。五个方面：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；减少变压级数。输电电压每经一次电压变换

39、，大约要消耗1%2%的有功功率，所以减少输电电压等级可减少损耗；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%时效益最高；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，改善供电质量。功率因数从 0.70.85提高至U 0.95,可降低线损20%45%;合理选择线路的材质和截面积。（公式64）2、减少输电线路运行中的损耗 。四个方面：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,以减少铁损；使三相负载平衡。如果三相负载不平衡，将增加线损；处理好导线接头。减少导线接头的接触电阻，降 低线路损耗；实施经济

40、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。3、配电变压器的节能措施 。采用节能型变压器，如 S10、S11、S13型；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。公式 674、供电系统无功补偿节能技术（1）提高功率因数的途径：设法提高用电设备的自然功率因数；进行无功补偿。（2）安装无功补偿设备，可以提高供配电系统功率因数，降低能耗，改善电能质量。3）无功补偿容量的选择。假设配电网年中最大负荷月份平均有功负荷为Ppj,补偿前的功率因数为 cos1,补偿后的功率因数提高到cos2,计算公式68（二）供配电系统的谐波抑制技

41、术 1、供配电系统 谐波产生的原因。 电力电子装置的广泛应用，使得电力系统中电压 和电流的波形发生较严重的畸变，产生严重的谐波问题。2、谐波的危害。四个方面：增加了输、供和用电设备的电能损耗；影响电力测量的准确性；影响继电保护和自动装置的工作可靠性；造成通讯混乱、计算机数据处理产生错误。3、抑制谐波的措施。1）无源滤波器，无源滤波器是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、补偿无功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一起实现抑制谐波的装置。第

42、九：电机系统节能技术一、（一）电机系统的组成及运行状况，1、组成。电机系统包括：电动机、被拖动装置、传动系统以及管网负荷等。2、运行状况。我国电机的总装机容量已达5亿多千瓦，年耗电量达 1万亿千瓦时以上。约占全国用电量的60%,占工业耗电量的75%左右。0.55200千瓦的中小型异步电动机约占80%。我国电机系统运行状况： 一是电动机及拖动设备效率低；二是系统运行效率低。（二）电动机的分类，1、根据工作电源的不同，可将电动机分为交流电动机和直流电动机，其中交流电动机又分为单 相电动机和三相电动机，异步电动机和同步电动机。2、按转子结构分类，可将异步电动机分为笼型感应电动机和绕线转子感应电动机。

43、（三）普通电动机的工作特性，1、异步电动机的工作特性，包括转速特性，电流特性，转矩特性，功率因数特性，效率特性。电机空载时电机电流很小，转速接近同步转速，功率因数很低，效率为0。带载时负载上升，电流增大，转速下降，功率因数上升，效率上升。负载接近额定时功率因数最高。P=0.75PN效率最高。2、直流电动机的工作特性，包括转速特性，电流特性，车t矩特性，效率特性。3、同步电动机的工作特性，包括电流特性，转矩特性，功率因数特性，效率特性。同步电动机可对供电系统功率因数进行调节。（四）常用机械负载的特性，四个方面：水泵类负载特性；风机类负载特性；恒功率负载特性；恒转矩负载特性。二、（一）电动机拖动风

44、机及泵类负载的节能：1、选用节能型电动机、风机、泵。 2、选用风机时，按正常操作流量的1.1-1.15倍及风压余量不超过 10%的要求考虑选用风机。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 机运行时的平士负载率在 0.71之间，确保电动机高效运行。对符合基本不变的电动机，若电动机输出功率为P,根据公式Pe= （1-1.45） P选取电动机额定功率。 对负荷变化的电动机， 先求出负荷变化周期内电动机输出的平均功率P,然后按Pe= （11.45） P选取电动机额定功率。（二

45、）电动机软启动节能技术，1、异步电动机硬启动的危害。三个方面：启动电流很大，对电网产生冲击；造成电机损耗增加，影响寿命；对拖动的机械系统造成冲击，影响寿命。2、电动机软启动的特点及节能分析。五个方面：无冲击电流。电动机软启动时，启动电流从零线性上升至设定值；恒流启动。软启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；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；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；具6 / 10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

46、技术，1、电动机变频调速的基本工作原理。根据电动机学理论，交流电动机的同步转速为：n0=60f/p , 式中：p电动机定子绕组的磁极对数；f电源频率。异步电动机的实际转速总是低于同步转速的，且随着同步转速的变化而变化。当电源频率增加时，同步转速增加，电动机的转速也增加；电源频率下降，电动机的转速也下降。在p固定时，电动机的转速正比于电源的频率fo这种通过变频器来改变电源频率实现速度调节的过程称为变频调速。2、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

47、用变频调速来调节流量，可取得较好的节电效果。仞如某一风机运行时转速为ni,轴功率为Pi,通过变频调速，风机转速降低为n2,轴功率降低为P2。风机轴功率与转速存在下列关系，P2/ Pi=（ n2 ni）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，风机转速若下降 10%,轴功率则下降27.1%。（四）空气压缩机的节能措施，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力损失，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

48、水等提高冷却器 的交换热性能。6、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、采用变频调速控制技术。（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，可减少制冷机的能量损耗。3、采用就地无功补偿技术，减少线路损耗（电动机供电线路电流减少）。4、采用变频控制技术调节制冷量，可极大地提高制冷机的制冷系数，有效节约电能。第十：电化学节能技术一、（一）电解质溶液，在水或其他溶液中，某些物质，如：氢氧化钠、硫酸等，会分解成带正电荷的阳离子和带负电 荷的阴离子，这正现象叫电离。能够电离的物质称为电解质。含有电解质的溶液称为电

49、解质溶液。（二）电解质溶液的导电能力，不同的电解质溶液有不同的导电能力，溶液中离子数量多、电场力强、溶液粘度小，则导电能力强。我们习惯上用电导和电导率来表示溶液的导电能力。（三）电极电位，由于双电层的存在，就会使金属和溶液之间存在电位差，我们称为电极电位或平衡电位。（四）电极极化，电流流过电极时，电极电位偏离了没有电流时的值，称为电极极化。根据产生极化的机理不同，可将电极极化分为三种：浓差极化、电化学极化和纯化极化。二、（一）法拉第定律，在电解质导电的过程中，当两个电极之间有96485库伦电量（相当于 1mol电子的电量）通过电解质溶液时，会有 1mol的反应物发生反应，同时也要有1mol的电

50、解产物生成。（二）电流效率，电解时，通过一定量的电流后，其电流效率刀=P PX100% 式中：P1 反应产物的实际产量；P 反应产物的理论产量。（三）金属的阴极过程和阳极过程，在电化学反应中，阴极附近金属离子放电还原成金属的过程称为金属的阴极过程。 金属的阳极过程是指金属作为反应物发生氧化反应的过程。（四）电化学的节能技术，1、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。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

51、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。2、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。3、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。4、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。5、采用高效电力整流电源 。6、降低电解、电镀设备直流网络的压降损失。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

52、加大母线排的截面积，降低供电线路的电阻， 减少供电损耗。7、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。8、加强电解槽保温，减少电解槽的热损失。9、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：电加热节能技术一、电加热设备是利用电热效应产生的热量加热物料的设备，主要是各种工业用电加热炉。电加热设备的特点。电加热设备与燃料加热设备相比，具有以下优点：热效率高；电热功率密度大；温度控制准确；炉内气氛易控；易于实现 生产过程的机械化和自动化。电加热设备种类主要有5种：电阻加热设备、电弧

53、加热设备、感应加热设备、远红外加热设备和特殊加热设备。二、（一）电阻炉节能技术，1、采用耐火纤维、轻质醇等轻质、高效隔热材料作炉衬，减少炉壁的散热和蓄热损失。7 / 102、改善电热元件性能，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，减少炉门开发时间。7、盐浴炉节能。一是在选型上尽量选用埋入式盐浴炉，二是采用快速启动节

54、电技术。8、电阻炉的供电电流很大，供电线路应尽可能短，以减小线耗。（二）电弧炉的节能技术 1、超高功率供电，可以加速炉料融化，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、镒、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

55、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融化过程，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

56、、及时检查更换远红外线辐射元件。 第十二：照明节能技术 一、（一）电光源可以按照发光物质分类：电光源分为固体发光光源和气体放电发光光源。固体发光光源分为热辐射光 源（白炽灯、卤鸨灯）、场致发光灯、半导体发光器件。气体放电发光光源分为辉光放电灯（氛灯、霓虹灯）和弧光放 电灯。弧光放电灯又分为低压气体放电灯和高压气体放电灯，其中低压气体放电灯分为荧光灯和低压钠灯；高压气体 放电灯分为高压钠灯、高压汞灯、金属卤化物灯和疝灯。（二）主要电光源简介，1、白炽灯。电流对灯丝加热至白炽灯状态而发光。优点：结构简单、成本低、显色性好、使 用方便。缺点：光效过低、寿命短。2、荧光灯。荧光灯通电后，等管内的汞蒸气

57、放电产生紫外线，激发涂在灯管内壁上的荧光粉而发光。特点：结构简单、光效和寿命是白炽灯3倍以上。3、高压钠灯。高压钠灯是一种利用高压钠蒸汽放电发光的电光源。具有高效、节能、光通量大、透雾性强、光色柔和、寿命长等特点。缺点是显色性差。4、金属卤化物灯。金属卤化物灯管内添加某些金属卤化物，通电后金属卤化物分解物的混合体辐射而发光。从而提高 了光效，改善了显色性，使用寿命也增加。5、高频无极荧光灯。高频无极荧光灯也称为高频等离子体无极放电灯，是近年来国内外开发的一种新型电光源。由于采用耦合方式因此没有灯丝或电极，因此使用寿命很长（数万小时）、可调光、光效高、显色性好。缺点：价格高、有电磁干扰。6、LE

58、D灯。LED发光二极管是一种半导体 PN结，电流通过时可以发出光。LED是一种冷光源，产生的热量很少。具有电压低、寿命长、可靠性高、发光效率高、能耗小等特点。二、（一）电光源的特性，1、发光效率。电光源发出的全部光通量与输入的电功率之比，单位是lm/W （流明/瓦）。光效是电光源最重要的特性，光效越高的电光源，节能效果越好。2、色温。当光源的发光颜色与能够全部吸收光能的黑体某一温度下辐射的光色相同或相近时，该温度称为光源的色温。3、光源寿命。通常由有效寿命和平均寿命两个指标来表示。有效寿命是指灯开始点亮至灯的光通量帅急啊到额定光通量的70%80%之间的时间，单位为 h （小时）。平均寿命是指一

59、组实验样灯，从点亮到50%的灯失效的时间，单位为 h （小时）。4、启动性能，热辐射电光源的启动性能好，能瞬间启动，气体发光电光源大多不能瞬时启动。（二）照明节能措施，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 有效地照度和亮度的条件下，尽量减少照明负荷。2、选择高效电光源，尽量不选用白炽灯。紧凑型荧光灯同白炽灯相比可节电77%-86%, T5荧光灯比T8荧光灯节电20% 30%。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%;室内用灯具的效率不低于 70%,室外用灯具不低于 40%,室外投光灯具不

60、低于 55%。4、电子镇流器自身功耗仅相当于普通型电感镇流器的1/41/3,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。第二章 新能源及可再生能源利用技术第一：太阳能利用技术一、（一）太阳能发电原理1-光一电直接转换方式是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能，光一电转换的基 本装置是太阳能电池。太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应，当硅晶体中掺入其他的杂志，如硼、磷等， 硅晶体中就会存在着一个空穴，当晶片受光后，PN结中的N型半导体的空穴往 P型区移动，而 P型区中的电子往 N型区移动，从而形成从 N型区到P型区的电流，然后