能源管理概论.docx

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能源管理概论

能源管理概论

一、能源的概念

　　人类的生活和一切活动过程都在使用和消耗能量，诸如机械能、热能、电能、光能、声能、化学能等等。

这些能量有的可从自然资源中直接得到，有些则需要通过转化才能获得。

凡是能够直接或者经过转换而产生所需能量的含能资源（比较集中的含能物或含能过程）统称为能源。

如木柴、煤炭、石油为含能物，而水力、风力、潮汐则为含能过程。

　　地球上的能源形成和来源可归纳为三类：

１、以太阳能为源泉的能源。

（1）太阳的直接辐射能；

（2）通过水蒸发降雨和空气流动转化而成的水能、风能等；

　　（3）通过生物过程，由古代积存下来的有机物质转化而来的矿物（化石）燃料如煤炭、石油、天然气等，以及正在生长的柴薪等。

２、来自地球本身的能源-地热、核燃料。

３、地球和其他天体相互作用而产生的能量，如潮汐能。

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二、能源的分类

　　能源的形式是多种多样的，常按其来源、性质、转换和使用特征来进行分类。

凡自然界中现成存在，并可直接取得而不改变其基本形态的能源，称为"一次能源"或"天然能源"，如煤炭、石油，水能等。

由一次能源经过加工或转换而得到的另一种能源产品，称为"二次能源"，如汽油、蒸汽、电力等等。

一次能源又可按它们能否不断再生和得到补充，分为"可再生能源"（如太阳能，水能、生物质能等）和"非再生能源"（如煤炭、石油、核燃料等）。

　　在不同历史时期，已被人类广泛使用的能源称为"常规能源"。

对正在研究开发，技术上尚未完全成熟的，称为"新能源"。

当今的新能源为风能、太阳能、地热能等等。

无论一次能源或二次能源都又可分为燃料能源和非燃料能源两种。

燃料能源又分为矿物燃料、生物燃料、化工燃料和核燃料四类。

非燃料能源有含机械能的风、水、潮汐等含能过程，含热能的地热、工业余热、含光能的太阳能、激光、以及电能和自然界的闪电。

　　根据使用中对环境污染情况，将无污染或污染小的能源，称为“清洁能源"，如水能，太阳能，氢等。

对污染较大的称为"非清洁能源"，如煤炭、石油燃料和核燃料等。

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三、能源与环境

　　生态环境是人类在地球上赖以生存的空间条件。

人类在这个环境中获取各种资源（包括能源）和生产人类需要的产品。

在获取资源和生产过程中也在不断地改变着周围的环境。

只要有人类的生产活动，必然会改变地球的生态环境。

　　生态环境的改变既然是人们的行为造成的（对某些天灾暂作别论），其变化就会有三种情况：

（1）改善生态环境。

如植树造林，治理水域，美化城市等等；

（2）尽量减少或弥补对环境的恶化。

如对各种污染源的治理；

　　（3）使环境进一步恶化。

如不断排放各种有害物，乱砍乱伐，破坏植物等。

　　下面将与使用能源有关的因素对生态环境的影响予以讨论。

（一）大气污染

　　对人类生态环境危害最大的因素来自大气污染，主要以下几种：

　　1、烟尘

　　烟尘是由燃烧烟气中的炭黑和其他粉尘所组成，炭黑的颗粒只有0.5一1微米，就是常见黑烟中的烟怠。

粉尘是烟气中的飞灰，其中颗粒大于10微米的称落尘，小于10微米者称飘尘．

　　烟尘的成分复杂，除污染环境外，尚含有致癌物如芘、蒽等。

人吸入粉尘，除滞留在鼻腔和支气管外，还有一部分进入肺泡，是肺癌的主要致病源。

　　2、二氧化硫

　　二氧化硫SO2，是一种无色但有臭味的气体，主要来自含硫燃料的燃烧。

　　SO2对人体危害是不容忽视的。

它不但刺激粘膜，更重要的是当它被吸入肺中时会引发各种疾病，它对植物的生长也有致命的影响，甚至还会使金属及其制品锈蚀。

此外SO2：

在某些催化剂的作用下会形成硫酸烟雾，这种烟雾进一步凝聚就是人们常说的酸雨，酸雨对植物的生长具有极大的危害。

　　3、氮的氧化物NOx

　　NOx也主要来自燃烧，有NO、NO2、N20、N202和N2O5等，但主要是NO和NO2。

NO的浓度大时，毒性也大，它会使人及生物的血液缺氧，并引起神经麻痹。

NO2的毒性比SO2和NO还大，而且对心脏、肝脏、肾脏、造血组织等都有危害。

　　4、一氧化碳CO

　　人们在日常生活中，对燃烧不完全产生大量CO导致中毒的事例极为熟悉。

世界每年CO的排放量约2亿多吨。

据统计，每1000辆汽车每年就排放CO约3吨多。

（二）渣污染

　　渣污染主要指在进行生产活动中的遗弃物如废料、排污等所造成的污染。

能源利用所形成的渣污染主要表现在开发采掘过程中的一些遗弃物，如报废的矿坑及渣石废料，油田周边地残留物等。

这些遗弃物不但占用了土地，损伤地质原貌，而且还破坏了土壤结构，危害了生物的正常生长，以及淤塞河床、污染水质等等。

（三）热污染-地球的温室现象

　　有如下两点被认为是对人类未来社会具有深刻影响的结论：

（1）自然界的温室效应使地球比其他时期变得更暖；

（2）温室效应是人类活动中排放的气体使空气中所谓"温室气体"浓度的增加所引起的。

　　事实是，近期以来，地球表面温度确实在变暖，近100年已上升近0.7℃（图l-9）。

当今这种上升趋势仍在继续，估计如不采取措施，至2025年有可再上升0.45-1.3℃，这说明温室效应正在一天天威胁着人类的生存。

　　现已查明，温室气体主要就是CO2，以及CH4、NOx等。

CO2具有相当大的热辐射和吸收能力，当它吸收了地球的辐射热后，大部分又重新辐射回地球，只将其中一部分辐射至宇宙空间，这就将地球上逐渐增多的热能被阻滞在地球空间，于是产生温室效应。

各种燃料燃烧时放出的CO2量，若折合成碳计算，煤为0.023g／kJ，石油为0.019g／kJ，天然气为0.013g／kJ。

人类在不断增加能源消费的同时，大气中C02浓度也在不断增加。

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　工厂能源管理和节能

一、工厂能源管理业务

　　工厂能源管理工作是整个工厂管理的一个重要组成部分，它又是国家和地方能源管理系统的终端部分。

工厂能源管理工作涉及的范围是很广泛的，除了做好工厂能源的计划，储存和保证供应外，很重要的是做好能源的合理使用和节约，提高能源的利用率，力求以最小的能源消耗，取得最大的生产效果．

　　具体地说，工厂能源管理工作大致包括以下几个方面：

（1）遵守国家的能源方针、政策和法令，以及玫府的有关规定，研究和制订工厂的能源计划。

（2）加强工厂的能源计量、储存、输送、生产等环节的管理，减少能源损耗和积压，降低能源的资金消耗，

　　（3）组织测定设备能耗，编制企业能量平衡表和能流图。

并在此基础上，制定工厂的合理用能方针。

　　（4）根据本工厂的实际耗能情况和参照同行业的先进耗能指标，制订工厂能源消耗定额，并定期分析实际执行情况和总结推广节能经验。

　　（5）通过调查研究，摸清工厂的节能潜力，制订工厂的近期节能计划和长远规划，并落实为具体措施，由各基层部门予以实行。

对工程量较大的节能课题，则组织专门队伍来执行。

　　（6）制订工厂能源管理制度和各项能源管理规定，并监督执行。

　　（7）组织开展节能教育和培训工作，提高全员的业务工作水平和节能意识。

　　（8）组织经常性的节能宣传，评比和奖惩工作。

二、能源消耗定额管理

　　能源费用是工厂生产成本的主要组成部分。

不断地减少能源消耗是工厂能源管理的重要工作。

加强能源管理就必须对整个工厂的能源消费进行经常和有效的监督。

评价和考核一个工厂的能源利用率必须和工厂的产品、产量和产值情况在一起进行综合考虑，能源消耗定额就是反映工厂能源利用经济效果大小的综合性指标。

　　能源消耗定额是指工厂在一定的生产技术和生产组织条件下，为生产一定质量和数量的产品或完成一定量的作业，所规定的能源消耗量标准。

　　由于在生产过程中所消耗的能源种类不同（煤、电、油、蒸汽、水等等）和对所消耗能源数量的统计口径范围不同，就有不同的能源消耗指标。

　　如只针对所消耗的一种能源进行计算，称之为单项能源消耗。

若将所消耗的两种以上能源总合进行计算，则称为综合能源消耗。

　　额定能源消耗的统计范围，根据不同的统计需要，可为一个工厂、一台设备或一个产品；也可为万元产值或单位作业量；甚至也可按工艺过程或生产过程进行统计。

三、能源的折算和等价热量

　　在生产过程中使用各种形式的能源，各种能源的单位含能量差别很大。

在计算综合能耗时，就不宜以每种能源的实物量来计算，必须将它们折算成可以相加汇总的统一能量单位。

因为热能是一种利用最多的能量形式，所以热量单位就成为能源相互折算的基础单位。

　　按照国家标准《综合能耗计算通则》（GB2589-81），燃料发热量以燃料应用基（即实际所应用的燃料）低位发热量为基准。

又规定

（1）低位发热量等于29.27MJ（7000kcal）的固体燃料，称1千克标准煤（kgce）。

在统计计算中，可采用吨、万吨标准煤（tce，万tce）。

（2）低位发热量等于41．82MJ（10000kcal）的液体燃料或气体燃料，称1千克标准油（kgoe）或1标准立方米标准气。

在统计计算中，可采用吨、万吨标准油（toe，万toe）或千标准立方米、百万标准立方米标准气。

　　（3）计算综合能耗时，其能源消耗量可用千克标准煤或吨标准煤表示。

也可简写成千克标煤或吨标煤。

　　（4）企业消耗的一次能源量，均按应用基低位发热量换算为标准煤量。

　　（5）企业消耗的二次能源，均应折算到一次能源消耗量，其中燃料能源应以应用基低位发热量为折算基础。

　　（6）企业中所消耗的耗能工质，均应折算到一次能源消耗量。

按上列规定，在计算综合能耗时，不论一次能源，还是二次能源和耗能工质，均应折算为标准煤。

其折算的方法是

标准煤量=能源（或耗能工质）实物量×折算系数

折算系数=每单位某种能源（耗能工质）的等价热量

29.27MJ（每千克标煤发热量）

　　式中的等价热量，对各种燃料取它们的应用基低位发热量。

对非燃料二次能源（如蒸汽电能）和耗能工质是指在它们的生产转换过程中实际要消耗的一次能源的热量。

四、生产耗能

生产耗能是指在生产过程中的能源消耗量，它是工厂生产技术水平和管理水平的综合反映，它包括：

　　1、基本生产耗能

　　它是由在生产工艺过程中能源的有效利用能量和工艺性损耗两部分构成。

有效利用能量系指为实现该工艺过程，理论上必须消耗的能量（包括进入产品的能量），以及在各工序间物质输送过程中所必须消耗的能量。

　　工艺性损耗包括：

工艺设备启动、保温和临时停工或检修时冷却，停机后再加热所需的能源消耗，以及在设备运行时不可避免的能源损失。

　　2、辅助生产耗能

　　指为了保证基本生产过程的辅助设备和辅助部门的耗能，如采暖、通风、照明、供水、运输、设备维护等，以及保证安全和生产准备工作的能源消耗。

　　3、在能源转换设备、厂内热力和电力系统中，技术上不可避免的能源损失。

如热力管道散热、变压器和线路损失等。

五、综合能耗

　　综合能耗分为三类：

总综合能耗、单位综合能耗和可比单位综合能耗。

　　1、总综合能耗

总综合能耗是工厂企业在计划统计期内，对实际消耗的各种能源量，经综合计算后得到的总能耗量。

　　上面提到的实际消耗的各种能源量，系指用于生产的各种能源。

它包括主要生产系统、辅助生产系绕、附属生产系统消耗的能源，不包括用于生活目的消耗的能源（如用于宿舍、食堂、浴室、俱乐部等），但作为原料用途的能源，原则上应包括在内。

　　2、单位综合能耗

　　单位综合能耗是以产品的单位产量即产品的实物单位或单位净产值所表示的综合能耗量。

如每吨钢的综合能耗，每万米布的综合能耗，每万元净产值的综合能耗等。

　　总综合能耗量

　　单位（产量）综合能耗=[吨标准煤／吨，吨标准煤／万米]

　　产品总产量

　　总综合能耗量

　　单位（产值）综合能耗