2011年山东省能源师培训节能技术Word下载.doc
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2.关于锅炉的空气系数,下列说法正确的是(p7)。
A.理论空气量与实际空气量的比值,称为空气系数。
B.最佳空气系数无法从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。
C.即使同一种燃料,由于燃烧方式的差异,空气系数也不完全相同
D.理论上燃料达到完全燃烧所需要的空气量称为理论空气量
2、节能改造(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。
3.某企业的20t/h工业锅炉需要进行节能改造,请根据该锅炉的实际运行工况,分析该锅炉应采用哪些节能改造技术。
给定材料:
(1)锅炉平均运行负荷:
15t/h
(2)锅炉炉膛温度:
800度(3)锅炉空气系数:
2.2
(4)燃用燃料种类:
二类烟煤(5)炉膛负压:
50帕(6)排烟温度:
200度
节能改造主要措施:
(1)给煤装置改造;
(2)炉拱改造;
(3)燃烧系统改造;
(4)层燃锅炉改造成循环流化床锅炉;
(5)控制系统改造;
(6)采用节能新设备;
(7)锅炉辅机节能改造;
(8)高温远红外涂料应用。
第二节工业窑炉节能技术
一、理解要点
常见工业窑炉的炉种、用途和热源(表1.2-1)
用途:
实现对工件或物料进行熔炼、加热、烘干、烧结、裂解和蒸馏等各种加工工艺。
热源:
各种燃料(如:
油、煤、煤气等)和电。
二、掌握重点
(一)工业窑炉的分类(按主要特征来分类)
工艺特点:
加热炉、熔炼炉;
所使用能源种类:
燃料炉、电加热炉;
工作温度高低:
高温炉、中温炉、低温炉;
按热工操作制度:
连续式、间歇式工作窑炉;
按炉型特点:
室燃炉、步进炉、竖炉等;
按工作制度:
辐射式、对流式、层式窑炉。
(二)工业窑炉节能改造的主要内容
热源改造燃烧系统改造窑炉结构改造窑炉保温改造窑炉密封改造控制系统节能改造烟气余热回收利用改造。
(三)工业窑炉节能改造的主要措施
提高燃烧效率减少炉体的散热损失减少水冷件热损失采用高辐射陶瓷涂料采用先进的炉型和工艺
(四)工业窑炉的主要节能技术应用实例
1.富氧燃烧技术2.蓄热式高温燃烧技术3.余热发电技术4.高炉煤气余压发电技术
第三节保温保冷技术
1.我国保温保冷技术及保温材料使用现状。
2.保温结构的基本要求。
(一)保温材料分类及适用范围保温材料根据不同的特点有不同的分类方法,常见的有三种:
(附后)
施工方法不同
成分不同
有机材料
无机材料
使用温度限度
高温用
中温用
低温用
湿抹式
填充式
绑扎式
包裹及缠绕式
热力设备及管道多为无机保温材料。
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100℃以下的保冷工程
(二)常用保温结构及适用范围
涂抹法保温绑扎法保温装配式保温填充法保温粘贴法保温喷涂结构保温金属反射式保温
(三)典型保温材料及性能
典型保温材料主要有:
硅酸铝质耐火纤维,岩棉,离心玻璃棉,膨胀珍珠岩,硬质聚氨酯泡沫塑料,聚苯乙烯泡沫塑料,复合硅酸盐保温材料,轻质镁铝辐射绝热材料。
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。
第四节蓄冷蓄热技术
(一)蓄冷蓄热系统的基本原理(显热、潜热)主要采用水蓄冷、冰蓄冷、蒸汽蓄热等方式。
(二)水蓄冷属于显热蓄冷应用最广泛的水蓄冷是自然分层蓄冷。
(三)冰蓄冷则属于潜热蓄冷冰蓄冷系统当前主要分为静态冰蓄冷和动态冰蓄冷两种方式。
(四)蒸汽蓄热器是安装于锅炉与用汽设备之间的节能设备。
第四节蓄冷蓄热技术(掌握重点)
(一)蓄冷蓄热方式
(二)水蓄冷按照蓄冷罐的形式:
自然分层水蓄冷迷宫式水蓄冷多槽/空槽式水蓄冷隔膜式水蓄冷。
(三)冰蓄冷方式
静态冰蓄冷:
主要分为密封件式和冰盘管式。
动态冰蓄冷:
根据制取冰晶的不同方式分为刮削式、过冷式、真空冷冻式
(四)蒸汽蓄热器:
1、用途2、原理
3.适用范围:
用汽负荷波动较大的供热系统;
瞬时耗气量极大的供热系统;
汽源间断供汽的或流量波动的供热系统;
需要蓄存蒸汽供随时需要的场合。
第五节燃烧节能技术
其它燃烧技术:
1.触媒燃烧2.乳化燃烧3.流动床燃烧
1.分层燃烧原理及特点
(1)分层燃烧原理
(2)分层燃烧特点:
(p39)减少锅炉漏煤量煤层厚度平整均匀提高燃烧效率。
2.富氧燃烧原理及特点
(1)富氧燃烧原理:
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。
(2)富氧燃烧特点:
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。
3.蓄热式燃烧(其原理见图1.5-1)
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。
其原理见教材第41页图1.5-1。
关键设备有蓄热体、换向阀和烧嘴。
4.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。
5.磁化燃烧节能技术(f104)
(1)使喷出的油滴更加细小
(2)增大了油与空气的接触面积,
(3)燃料分子与氧分子结合更加充分(4)燃烧效率提高。
6.脉冲燃烧的本质及优缺点
本质:
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。
优点:
传热效率高;
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:
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。
7.低氧燃烧
(1)低氧燃烧原理:
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℃甚至更高,使加热炉排烟温度降低到200℃以下,从而提高了燃料的热利用率。
(2)低氧燃烧特点:
(见教材第44页)
(3)低氧燃烧实现途径:
第六节换热节能技术
(一)最常用的换热器分类(根据冷热流体热量交换的原理和方式)
间壁式换热器混合(接触)式换热器蓄热式换热器
(二)换热器设计计算的主要内容
热计算;
结构计算;
流动阻力计算;
强度计算。
(一)换热器的热计算
1.热计算的分类2.热计算的参数和基本关系式3.热计算方法
4.流动方式的选择:
一般有顺流、逆流和交叉流。
5.换热器的设计和选型
换热器的热计算
1、热计算种类
2、热计算方法
设计计算
校核计算
平均温差法
e-NTU法
换热器的设计和选型
设计(基本步骤):
(1)估算传热面积,初选换热器型号;
(2)计算流体的流动阻力;
(3)计算传热系数,校核传热面积。
强化传热的途径
增大换热面积
提高传热系数K
加大对数平均温差Dtm
换热器的选型:
(1)基本要求:
(2)一般步骤:
(二)强化传热技术
1.强化传热原理
强
化
传
热
技
术
管程的:
主要是采用强化传热管
壳程的:
改变管子外形或在管外加翅片
改变壳程管间支撑物结构
2.强化传热技术分类
强化传热技术(主动、被动)
第七节余热余压利用技术
根据温度不同余热分类:
高温余热:
高于650℃;
中温余热:
介于650~200℃;
低温余热:
温度低于200℃的烟气和低于100℃液体
(一)高温余热的利用(主要途径3种)
高温烟气---余热锅炉---蒸汽(最经济、最有效的方法)。
高温烟气---加装换热器---预热助燃空气(进料).
大块的高温固体---使用载体(气体或液体)---余热回收。
(二)中温余热的利用:
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。
可以利用热管和热泵技术对30~60℃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2.余热锅炉3.热管4.热泵
1.利用(p59)回收高温烟气的余热用来生产蒸汽是最经济最有效的方法。
A.烘干器B.余热锅炉C.热泵D.热管
2.高温余热利用的途径主要有(p59)。
A.余热发电B.助燃空气预热C.进料预热D.热泵
第八节输配电系统节能技术
三、理解要点
(一)电力系统的基本组成及基本要求
1.基本组成:
由发电机、变压器(升、降压)电力线路、用户等组成。
2.基本要求:
(1)保证发、供电的可靠性;
(2)保证良好的电能质量(电压、频率和波形)
(3)保证电力系统运行的经济型;
(4)满足用户的用电需要。
(二)工厂供电系统
1.由总降压厂变、高压线路、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35~110kV,中、小型企业进线电压一般为6~10kV。
四、掌握重点
(一)减少输电线路的损耗(5个方面)
1.采用高压或超高压输电2.减少变压级数--每变压一次消耗1%~2%的有功功率。
3.合理配置变压器---一般保证运行负荷在额定容量65%~75%时效益最高。
4.安装无功补偿设备--提高系统功率因数、降低电网损耗、改善供电质量。
功率因数从0.7~0.85提高到0.95,可降低线损20%~45%。
补偿方式主要有:
(1)变电所集中补偿;
(2)分散补偿(线路补偿);
(3)就地补偿(随器补偿)。
5.合理选择线路的材质和截面积。
(二)减少输电线路运行中的损耗(4个方面)
1.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。
2.使三相负载平衡。
可减少线损。
3.处理好导线接头。
减少导线接头的接触电阻。
4.实施经济调度。
(三)配电变压器的节能措施
变压器损耗有空载损耗和短路损耗,空载损耗主要是铁损,短路损耗即铜损。
1.采用S11、S13、SG10、SG11、非晶合金等节能型变压器。
2.合理选择并联变压器的运行台数。
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。
(四)供电系统的无功补偿节能技术
1.提高功率因数的途径:
(1)设法提高用电设备的自然功率因数;
(2)进行无功无偿。
2.安装无功补偿设备,可以提高供配电系统的功率因数,降低能耗,改善电能质量。
3.无功补偿容量的选择见辅导材料P110页和例题。
(五)供配电系统的谐波抑制技术
1.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
(1)增加了输、供和用电设备的电能损耗。
(2)影响电力测量的准确性。
(3)影响继电保护和自动装置的工作可靠性。
(4)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)为谐波提供一条低阻抗路径的无源滤波器。
(2)能够对幅值和频率变化的谐波以及变化的无功进行补偿的有源电力滤波器。
(3)无源滤波器和有源滤波器结合实现抑制谐波的混合型电力滤波器。
1、某供电系统,无功补偿前功率因数为0.75,无功补偿后功率因数提高到0.93,假设补偿前后用电负荷和供电电压没有发生变化,求补偿后线路损耗减少了多少?
(提示:
)
解:
==35.0%
2、例题:
某用户为两班制生产,最大负荷月份有功用电量为75000kWh,无功用电量为68170kvar.h,求该户的月平均功率因数是多少?
若将功率因数提高到0.9,需装电容器组的补偿容量是多少?
根据月无功和有功用电量,其功率因数为:
0.74
因为用户为两班制生产,即每日生产16小时,其有功功率为:
所以该用户总的无功补偿容量为:
3、某企业有3台型号为S9-1000/10的变压器,已知变压器的空载有功损耗为1.25kW,空载无功损耗为5.77kVar,额定负载有功损耗为6.31kW,额定负载无功损耗为29.35kVar,Kq=0.1,求变压器经济运行的临界负荷。
(提示:
)
第九节电机系统节能技术
(一)电动机系统的组成及目前的运行状况
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。
0.55~200千瓦的中小型异步电动机约占80%。
(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。
(三)普通电动机的工作特性
1.异步电动机的工作特性
(1)转速特性;
(2)电流特性;
(3)转矩特性;
(4)功率因数特性;
(5)效率特性。
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
(4)效率特性。
3.同步电动机的工作特性
(1)电流特性;
(2)转矩特性;
(3)功率因数特性;
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
1.水泵类负载特性2.风机类负载特性3.恒功率负载特性4.恒转矩负载特性
(一)电动机拖动风机及泵类负载的节能
1.选用节能型电动机、风机、泵。
2.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均负载率在0.7~1之间,确保电动机高效运行。
5.对负荷基本不变的电动机:
若电动机输出功率为P,根据公式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,然后按选取电动机额定功率。
(二)电动机软启动的特点及节能分析
1.异步电机硬启动的危害
(1)启动电流很大,对电网产生冲击;
(2)造成电机损耗增加,影响寿命;
(3)对拖动的机械系统造成冲击,影响寿命。
2.软启动的特点及节能分析
(1)无冲击电流。
启动电流从零线性上升至设定值。
(2)恒流启动。
可以引入电流闭环控制,使电动机在启动过程中保持恒流,确保电动机的平稳启动。
(3)可根据负载特性调节启动过程的各种参数,保证电动机处于最佳的启动状态。
(4)降低了电动机在空载或轻载时的输入电压,提高了功率因数,减少了电动机的损耗和线路损耗(节电)。
(5)具有过载、过流、缺相、过热等齐全的保护功能,提高了设备的可靠性。
(三)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。
若采用变频调速来调节流量,可取得较好的节电效果。
根据电动机学理论,交流电动机的同步转速为:
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。
在p固定时,电动机的转速正比于电源的频率f。
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。
以风机为例假设:
风机运行时转速为n1,轴功率为P1,通过变频调速,风机转速降低为n2,轴功率降低为P2。
那么风机轴功率与转速之间存在下列关系,,即风机两种运行工况下的轴功率之比是转速之比的立方。
假设风机转速下降10%,则轴功率下降27.1%。
(四)空气压缩机的节能措施(7个方面)
1.选用节能型电动机。
2.提高传动效率。
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量损失。
3.减少摩擦损耗。
空压机内部的活塞与缸套之间保持良好的润滑。
4.减少压力损失和泄漏。
5.提高冷却器的交换热性能。
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,采用软化水等。
6.合理设定工作压力。
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.采用变频调速节能控制。
(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。
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提高制冷机的制冷系数,有效节约电能。
1、一台额定功率为37kW的三相异步电动机,输入功率为31.6kW,负载率为70%,求电动机的运行效率。
(提示:
,)
解:
(1)
(2)
2、某台电动机,额定功率为22kW,现轴负载为11kW,试计算电动机的实际负荷系数。
(小数点后保留两位数字)
解:
实际负荷系数:
第十节电化学节能技术
(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,这种现象叫电离。
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,这种现象称为电极极化。
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。
(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库仑电量(相当于1mol电子的电量,定义为一个电量单位,称为一个法拉第,记为1F)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的电解产物生成。
(二)电流效率:
电解时,通过一定量的电流后,其电解电流效率η=P1/P×
100%。
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)电化学节能技术的九个方面:
1.合理选择和设计电解槽
(1)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。
(2)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。
第十一节电加热节能技术
二、理解要点
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。
(一)电加热设备种类主要有5种:
电阻
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- 2011 山东省 能源 培训 节能 技术