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节能原理与技术(3) 中国矿业大学 机电学院动力工程系 韩东太 第3章 能量平衡 概述 热平衡 设备热平衡 企业热平衡 火用平衡 3.3.3 锅炉各项热损失的确定 3.4 火用平衡 3.4.1 火用的分类 对应于系统与环境的关系可分为:物理火用和化学火用 根据能量性质分类:热量火用、冷量火用、机械能火用 按工艺过程分：输入火用、输出火用、燃料火用、排烟火用 3.4 火用平衡 * 中国矿业大学动力工程系 * 中国矿业大学动力工程系 CUMT 节能原理与技术 第3章 能量平衡 3.1 概述 能量平衡分两大类: 国家和地区的能量平衡; 企业和设备的能量平衡:目的从收支平衡出发得出两个指标: 企业能量利用率和 设备热效率 最终降低产品的两大指标之一:成本 输入能量=有效利用能量+损失能量 3.1 概述 3.2 热平衡 3.2.1 基本概念 热平衡的分类:设备热平衡+企业热平衡;燃料发热量及热值:高位发热量和低位发热量,1KG标准煤的发热量为29270kJ/kg; 等价热量和当量热量: ①一次能源直接用热值带入, ②二次能源包括:电力\蒸汽\石油制品\焦碳\煤气; ③耗能工质:压缩空气、氧气、水 后两者需折合为一次能源计算，折算系数称为等价热量 3.2 热平衡 当量热量是指用能过程中所使用的二次能源在工艺过程中实际完全转换的能量，热、功、能的当量热量值都等于1； 对二次能源，在计算系统输入热量时，应使用等价热量，在计算实际放出的热量时，应使用当量热量； 耗能工质不是热源，在生产过程中，作为原料或消耗工质使用，只有等价热量而无当量热量。 3.2 热平衡 3.2.2 热平衡技术指标 1能耗 ①单耗：单位产量或单位产值所消耗的某种能量折算为标准煤的数量； ②综合能耗：消耗的总能耗/产品总产量或总产值 2 能量利用效率 ①设备热效率 锅炉： 制冷机 热泵 3.2 热平衡 ②装置能量利用率（包含有热量回收，全入热） ③企业能源利用率（整个企业的用能指标） 3 回收率（反映企业由于余热回收和利用所带来的节能效益指标 2 热平衡技术指标 3.2 热平衡 3.2.3 热平衡模型及类型 1 热平衡模型 3.2 热平衡 2 热平衡类型（观察目的不同） 设备 供入热 含义 类型 换热器 以实际加给体系的热量为基础 净入热平衡 化工系统 燃料燃烧热+工质带入的显热、化学反应热、回收热 以进入系统的全部热量为基础 全入热平衡 锅炉、加热炉、干燥设备 一次能源+二次能源 以供给体系的热为基础 供入热平衡 3.2 热平衡 供入热平衡 （外界供入热的情况） 计算公式 全入热平衡 （余热利用情况） 净入热平衡 （加给体系的热量利用程度） 3.2 热平衡 3.2.4热平衡时各种热量的计算 1.供入热计算 燃料燃烧时供给的热量 3.2 热平衡 外界供给系统的电量P和功W 3.2.4 热平衡时各种热量的计算 外界向系统的传热量 载热体带入系统的传热量 ①如果为蒸汽 ②如果为空气、煤气、烟气高温气体 3.2 热平衡 2.有效能概念及计算 概念：达到工艺要求时，理论上必须消耗的最小能量 有效能种类： ①一般加热工艺，从入口到出口载热体吸收的热量 ②有化学反应的工艺，有效能为化学反应热 ③蒸发干燥工艺，有效能等于蒸发物质所吸收的热量 ④产品中包含部分燃料时，有效能是这部分燃料的发热量 3.2.4 热平衡时各种热量的计算 3.2 热平衡 3.2.4 热平衡时各种热量的计算 2.有效能概念及计算 ⑤系统向外输出电、功时 ⑥未包括在以上各项中的其他有效能 采暖、照明、运输 3.损失能量：系统供给热量中未被利用的部分，主要为散失于环境中的热量如不完全燃烧、排烟损失、排水排气等损失热，散热、蓄热、泄漏损失热等 3.3 设备热平衡 3.3.1 锅炉热平衡方程 3.3 设备热平衡 3.3.2 锅炉热效率 3.3 设备热平衡 正平衡热效率 反平衡热效率 燃烧效率 毛效率与净效率 3.3.3 锅炉各项热损失的确定 1.机械不完全燃烧热损失 ⑴燃煤锅炉 3.3 设备热平衡 案例1 某锅炉所用燃料应用基飞灰含量为21.3%，其中灰渣灰量份额46%，飞灰灰量含量49.63%，漏煤灰量份额4.37%。灰渣、漏煤、飞灰中碳的含量分别为10%，91%，8%，求q4 3.3 设备热平衡 ⑵燃油锅炉： 碳黑粒子会污染受热面，引起尾部再燃烧 3.3.3 锅炉各项热损失的确定 某燃油锅炉干烟气容积为