节能和新能源开发

节能和新能源开发

尚俊节能是我国的一项基本国策

能源基金会中国（EnergyFoundation）近日发布了《2013能源数据》，梳理了2013年度全球能源领域数据信息。报告显示，2012年中国高耗能产品能耗均下降，但除化纤电耗外，其他全部产品能耗仍高于国际先进水平。

下表是中国高耗能产品能耗：

中国和国际水平在高耗能产品领域能耗的比较

据统计，2003年中国钢铁工业消耗了2.74亿t标准煤，占全国能源消耗量的16.3％，消耗量仅次于电力工业。一是重点钢铁企业吨钢可比能耗比国际先进水平相差9.81％。2004年，我国重点钢铁企业平均吨钢综合能耗为705kgce／t；而2000年，工业发达国家吨钢可比能耗平均值为642kgce／t(美国663、日本620,德国602、法国683)。二是钢铁工业能耗增幅低于钢产量增幅约5%。由于钢铁工业积极采用先进节能工艺技术和装备，在钢产量高速增长的同时，消耗能源的增幅低于钢产量的增幅。(详见表1)据统计，2003年中国钢铁工业消耗了2.74亿t标准煤，占全国能源消耗量的16.3％，消耗量仅次于电力工业。

三是钢铁工业主要工序能耗呈下降趋势。据统计，我国重点钢铁企业主要工序能耗在不断下降，而炼铁工序能耗呈上升趋势则是因为高炉炼铁原燃料供应紧张，价位攀升，成分不稳定，质量下降。通过加强管理，大力开展各项节能技术，2004年的能耗指标好于2003年。(详见表2)

四是钢铁企业之间工序能耗差距大，节能潜力大。由于中国钢铁工业产业集中度低、技术装备水平差距大、企业数量多、企业规模和装备容量差距大，造成中国钢铁工业是各种类型、多层共同发展的状态。这种情况也就造成了企业之间各工序能耗水平差距大，也可以说节能潜力非常大。

五是一批钢铁企业已掌握了先进生产技术，其工序能耗已达到或接近国际先进水平。1999年，各工序国际先进的能耗指标是：焦化为128.1kgcdt,烧结为58.89kgce／t，炼铁为437.93kgce／t，转炉为-8.88kgce／t，电炉为198.6kgceA，热轧为47.82kgce／t，冷轧为80.28kgce／t

世界主要国家钢铁工业节能环保措施1.美国钢铁工业节能环保措施

美国钢铁工业节能降耗的主要措施有：淘汰效率低的老旧设备；使用喷煤技术减少焦炭用量，从而使大多数钢厂关闭其炼焦炉，转而进口焦炭，减少了能源消耗；对高炉进行技术改进，增加了顶压发电，提高了炉顶气体利用率；利用煤炭燃烧，配合使用预热废铁的电炉熔炼，为电炉提供热水；采取热装热送、直接熔炼、薄板带坯连铸连轧等，尽量减少工序转换过程中的能源消耗；尽量收集废气的化学能；在各个加工过程中使用传感器，提高生产效率，扩大产量，降低成本。通过采取以上措施，美国钢铁工业保持了在世界上的竞争优势。

2.德国钢铁工业节能环保措施

德国非常重视钢铁工业的可持续发展，制定了相关计划。

包括：开发新钢种，生产满足用户要求的新性能材料；开发新的制造设备，提高劳动生产率、产品成材率和生产过程的连续化、自动化水平；开发新工艺，简化或缩短生产流程；回收利用副产品，如炉渣、泥浆、粉尘；保护环境，保护空气、水和土壤；节能，控制二氧化碳排放量；废钢循环使用。

3.日本钢铁工业节能环保措施

日本是个能源极度匮乏的国家，不得不在节能上下工夫，不但从全连铸、热装热送和自动轧制等大的方面改进，而且对一点一滴节能小窍门也不放过。因此，日本的吨钢能耗多年来一直居于世界领先地位，其能源费用占生产成本的比重逐年下降，其产品在国际市场上也具有较强的竞争力。

日本钢铁工业在节能环保方面的发展经历了数个时期。第一期（1973年～1978年）采取的措施主要是减少反复加热引起的能量损失，包括降低加热炉热能损失和实现钢坯热装热送。其次是提高操作水平进行转炉热气回收。第二期（1979年～1985年）引进了大型废热回收设备回收废热，节能具体措施包括高炉炉顶煤气余压发电（TRT）、烧结废热回收、连铸和转炉余热锅炉。第三期（1986年～1994年）采取的主要节能措施包括使用连续退火生产线、高炉喷煤等技术。第四期（1995年～2002年）采取的主要节能措施包括高炉喷吹废塑料、提高高炉喷煤比、使用蓄热式烧嘴、高效发电站和无头轧制。第五期（2003年至今）采取的主要节能措施包括高炉设备更新改造、高炉试用城市燃气、引进高效氧气厂、扩大高炉炉顶煤气余压发电的应用范围和使用蓄热式燃烧器，并与其他产业合作，开展综合节能研究。

国外钢铁工业节能环保

1.淘汰落后设备

2.改进工艺技术

3.钢铁厂副产物的再利用技术

4.消纳社会废弃物

5.生产环保生态型钢材

新能源的开发

新能源太阳能、生物能源、风能…*可再生能源.*清洁能源,环境污染相对较少.*易于储存和运输.*分布广泛.

常见新能源形式概述

一、太阳能地球上最根本的能源是太阳能。太阳能的特性：A,储量的无限性，B,普遍的存在性C,利用的清洁性D,利用的经济性

一、太阳能的应用

太阳能的主要利用形式有太阳能的光热转换、光电转换以及光化学转换三种主要方式。

太阳能热水器太阳电能池植物的光合作用应用

1.太阳能热水器工作原理图：

太阳辐射透过玻璃盖板，被集热板吸收后沿肋片和管壁传递到吸热管内的水。吸热管内的水吸热后温度升高，比重减小而上升，形成一个向上的动力，构成一个热虹吸系统。随着热水的不断上移并储存在储水箱上部，同时通过下循环管不断补充温度较低的水，如此循环往复，最终整箱水都升高至一定的温度。

2.太阳能电池的工作原理图

当太阳光照射到半导体上时，其中一部分被表面反射掉，其余部分被半导体吸收或透过。被吸收的光，当然有一些变成热，另一些光子则同组成半导体的原子价电子碰撞，于是产生电子—空穴对。这样，光能就以产生电子—空穴对的形式转变为电能。3.太阳能分解水制氢

启发于光合作用三种途径：光电化学池、光助络合催化、半导体催化原理流程：太阳能电子转移质子接受电子产生氢气

二、生物能太阳能生物质光合生物燃料酒精生物氢光合作用生物光解水发酵制氢发酵产酒精太阳能固定

我国燃料酒精生产中的问题燃料酒精的原料－陈化粮到现在已经基本用光，燃料酒精的生产不再全是用库存陈粮，很大一部分是新粮．燃料酒精生产成本过高，某些企业达5000元/吨，与国际燃料酒精价格相差太大．

开发新的燃料酒精原料，减少对粮食安全构成的威胁．采用秸杆、甜高粱、薯干、甘蔗等作为原料．发展新技术，大幅度降低生产成本，增加企业利润。出路：开发以纤维素(秸杆、蔗渣）和糖质(蔗汁）等为原料的燃料酒精生产技术．

生物质转化制酒精原理6kg秸杆产1kg酒精14kg甘蔗的汁产1kg酒精酒精蒸馏酒精罐秸杆粉碎糖化酒精发酵蔗渣甘蔗压榨蔗汁酒精发酵菌种

生物氢能研究开发概况氢是一种可被高效利用的清洁燃料．氢能将成为未来电动汽车的重要燃料．生物制氢是一条可持续大规模获取氢的途径．生物氢能生物质(秸杆)暗发酵产氢简单糖类光发酵产氢氢能发电H2+CO2H2+CO2气体收集系统有机酸有机酸糖类H2+CO2气体分离系统CO2H2生物质

生物柴油生物柴油(Biodiesel)是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原料油通过酯交换工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。生物柴油是生物质能的一种，它是生物质利用热裂解等技术得到的一种长链脂肪酸的单烷酯。生物柴油是典型“绿色能源”，大力发展生物柴油对经济可持续发展，推进能源替代，减轻环境压力，控制城市大气污染具有重要的战略意义。

生物柴油特点1)含水率较高，最大可达30%-45%。水分有利于降低油的黏度、提高稳定性，但降低了油的热值2)pH值低，故贮存装置最好是抗酸腐蚀的材料（制备方法不同的酸价不一样）；3)密度比水小，相对密度在0.8724~0.8886之间；4)具有“老化”倾向，加热不宜超过80℃，宜避光、避免与空气接触保存5)润滑性能好。6）优良的环保特性：硫含量低，二氧化硫和硫化物的排放低、生物柴油的生物降解性高达98％，降解速率是普通柴油的2倍，可大大减轻意外泄漏时对环境的污染；7）较好的低温发动机启动性能；8）较好的安全性能：闪点高，运输、储存、使用方面安全；9)十六烷值高，燃烧性能好于柴油。

三、风能

风能资源受地形的影响较大，世界风能资源多集中在沿海和开阔大陆的收缩地带，如美国的加利福尼亚州沿岸和北欧一些国家，中国的东南沿海、内蒙古、新疆和甘肃一带风能资源也很丰富

水平轴和垂直轴分类

图8－2是一种水平轴风轮机。高高的机架上装着一个可以在水平方向转动的工作台，台面上有发电机。台架的尾部装有一个尾舵，它靠风力来回转动，让风轮总是迎风转动。巨大的风轮叶片有十几米长，转动起来的力量是很大的。

垂直轴的风轮机，也叫中国式风轮机，它的“祖先”是立帆式风轮机，诞生在我国北方沿海一带，估计是在宋朝时出现的。这种风轮机的轴与风向大体垂直，是竖直向上的，风帆总是朝一个方向转动。

图8－3是我国研制的垂直轴风轮机示意图，竖直的轴在风吹时转动，带动下部的发电机发电。这种风力发电站是大有发展前途的

发展前景

目前应用的主要是水平轴，但随着科技的发展，人们认识到水平轴带来的一些不利因素，如噪音、体积大、机构复杂和抗风能力差等，世界各国开始大力研发垂直轴风力发电机。

中国在这方面最早开始研究，2001年上海模斯电子设备有限公司根据部队指示，开发一款新型风力发电机，经过技术论证后，最终采用新型（H型）垂直轴风力发电机的方案。2002年底产品进入使用，得到了理想的效果。另外，欧洲和日本也在2003年开始研制垂直轴风力发电机，在市场需求的驱动下，各国都表现出了极大的热情。

从现有的资料上来看，中小型风力发电机今后发展的主要方向还是垂直轴为主！

四、地热能

所谓地热能，简单地说．就是来自地下的热能，即地球内部的热能。

据计算，地球陆地以下五公里内，15摄氏度以上岩石和地下水总含热量达1.05E25焦尔，相当于9950万亿吨标准煤。按世界年耗100亿吨标准煤计算，可满足人类几万年能源之需要.

如果把地球上贮存的全部煤炭燃烧时所放出的热量作为标准来计算、那么，石油的贮存量约为煤炭的3％，目前可利用的核燃料的贮存量约为煤炭的15％，而地热能的总贮存量则为煤炭的1.7亿倍。什么叫地热能?地热有多大？

形成地热资源的要素?

地热资源有哪些形式?

形成地热资源有热储层、热储体盖层、热流体通道和热源4个要素。

通常我们把地热资源根据其在地下热储中存在的个同形式，分为蒸汽型、热水型、地压型、干热岩型资源和岩浆型资源等几类

地热发电技术地热能的利用可分为直接利用和地热发电两大方面.地热能利用方式：200-400℃：直接发电及综合利用150-200℃：双循环发电、制冷、工业干燥、工业热加工。100-150℃；双循环发电、供暖、制冷、工业干燥、脱水加工、回收盐类、罐头制品等50-100℃：供暖、温室、家庭用热水、工业干燥20-50℃:沐浴、水产养殖、饲养牲畜、土壤加温、脱水加工

一、世界地热发电历程：

迄今为止，全世界至少已有83个国家已经开始开发利用地热资源或计划开发利用地热资源；约有50个国家统计了地热能利用数量；有21个国家利用地热发电，约有250个地热电站。1998年，全世界地热发电装机容量为8239MW，其中美国2850MW，居第1位；菲律宾1848MW．居第2位：意大利769MW，居第3位；墨西哥743MW，居第4位；印度尼西亚590MW，居第5位。目前世界上最大的地热电站：美国加州的吉塞斯地热电站，总装机容量达1918MW。

二、中国地热发电现状中国地热发电的研究试验上作开始于20世纪70年代初。30余年来的发展经历了两大阶段：（1）1970—1985年期间，为以发展低温地热试验电站为主的阶段；（2）1985年以后，进入发展商业应用高温地热电站的阶段。

五、海洋能包括潮汐能波浪能海流能温差能等

可再生的海洋能源海洋是一个巨大的能源宝库，仅大洋中的波浪、潮汐、海流等动能和海洋温度差、盐度差能等的存储量高达天文数字。这些海洋能源都是取之不尽、用之不竭的可再生能源。

海洋能的特点海洋能在海洋总水体中的蕴藏量巨大它具有可再生性。海洋能有较稳定与不稳定能源之分。海洋能属于清洁能源

1、潮汐能

潮汐能因月球引力的变化引起潮汐现象，潮汐导致海水平面周期性地升降，因海水涨落及潮水流动所产生的能量，称为潮汐能。潮汐能是以位能形态出现的海洋能，是指海水潮涨和潮落形成的水的势能