能量平衡培训讲学

能量平衡【能量平衡】能量平衡，即能平衡，是考察一个体系的输入能量与有效能量、损失能量之间的平衡关系。

它的理论依据是热力学第一定律。

在能量的利用过程中，其利用率不可能达到100％，输入的能量一部分被有效的利用了，其余部分则损失掉了。

根据能量守恒的原理，输入的能量必然等于被有效利用的能量与损失能量之和。

其能量平衡方程式：输入能量=有效能量+损失能量能量平衡是一种科学的管理方法，是加强能源管理，提高能源利用水平，降低能耗的行之有效的基础工作。

能源平衡按体系分类，有国家或地区能量平衡，企业能量平衡和设备（工序）能量平衡。

按能源种类划分有热平衡，电平衡、煤平衡、油平衡等。

【企业能量平衡】企业能量平衡是以企业为对象，以能量守恒定律为基础，进行各种能源收入与支出的平衡，消耗与有效利用和损失之间数量平衡。

能量平衡的基本方法是统计计算法和测试计算法。

统计计算是以统计期内各种计量和记录数据为基础进行统一的综合计算，其结果是反映实际的平均水平；测试计算是以主要耗能设备的现场实测数据进行标准化的统一模式综合计算，其结果是反映测试状况下的能耗水平。

为了提高企业能量平衡的有效性，应以统计计算为主，测试计算为辅的方向发展。

企业的能量平衡是提高能源管理的重要基础。

企业进行能量审计、能源监测、建立能源管理信息系统等工作，都要以企业能量平衡为基础。

通过能量平衡，摸清企业的耗能状况，查清企业的余热资源和回收利用情况，了解主要耗能设备、装置的热效率和整个企业的能源利用率。

经过对企业能源利用系统及其各个环节用能状况的综合分析与评价，找出企业的节能潜力，明确节能方向，对提高企业能源利用率和降低单位产品（或产值）能耗提供科学依据。

【供给能量】供给能量是指外界供给体系的能量。

设备供给能量通常有以下几种：1.燃料带入能量。

2.助燃空气带入能量。

3.外界不经物质媒介传入体系的能量（如体系吸收太阳辐射热、微波能等）。

4.裁能体带入体系的能量。

5.放热反应的化学反应热（不包括燃料燃烧的放热量）。

6.外界供给体系的，参加能量平衡的电能、机械能以及其他未包括在以上各项内容的能量。

【有效利用能量】有效利用能量是指在企业实际消耗的多种能源中，终端利用所必须的能量。

包括以下各项：1.用于生产的有效利用能量。

2.用于采暖的有效利用能量。

3.用于照明的有效利用能最。

4.用于运输的有效利用能量。

生产转换、生产设备空运转、运输工具空载行驶、取暖和照明超过规定时数时，不计入有效利用能量。

【损失能量】损失能量是指在体系的供给能量中未被利用的部分，常见的损失量有：不完全燃烧损失、排烟热损失、散热损失、疏水（排气）热损失、泄漏损失。

机械运动摩擦引起的能量损失，未包括在以上各项中的其它能量损失。

【焦耳和卡】焦耳是热、功、能的国际制单位。

我国已规定热、功、能的单位为焦耳。

焦耳的定义为：1牛顿的力（1牛顿＝1千克·米／秒）作用于质点，使其沿力的方向移动1米距离所作的功称为1焦耳。

在电学上，1安培电流在1欧姆电阻上，在1秒种内所消耗的电能称为1焦耳。

卡是应淘汰的热单位。

卡的定义是：1克纯水在标准气压下把温度升高1摄氏度所需要的热量称为1卡。

热量的常用单位为20℃卡，简称卡，某些西欧国家采用15℃卡，我国采用的是20℃卡。

在我国的现行热量单位中，卡暂时可以和焦耳并用。

我国目前有20℃卡，国际蒸气表卡，热化学卡。

20℃卡是指在标准气压下，1克纯水温度从19.5℃升高至20.5℃所需要的热量。

国际蒸汽表卡是指15℃卡，概念同20℃卡，由于它是在1956年伦敦第五届国际蒸汽大会上确定的，所以叫国际蒸汽表卡。

热化学卡是人为规定的卡。

热量单位卡与功（能>量单位焦耳之问的当量关系是由物理实验来确定的。

目前，统计上规定的卡与焦耳的换算，是按照国家标准GB2589—81附录第一条确定的，即“燃料发热量所用卡系指20℃卡。

1、 20℃卡=4.1816焦耳1、国际蒸汽卡＝4.1868焦耳1、热化学卡=4.1840焦耳【燃料热值】燃料热值也叫燃料发热量，是指单位质量（指固体或液体）或单位的体积（指气体）的燃料完全燃烧，燃烧产物冷却到燃烧前的温度（一般为环境温度）所释放出来的热量。

固体或液体发热量的单位是：千卡／千克或千焦耳／千克。

气体燃料的发热量单位是：千卡／标准立方米或千焦耳／标准立方米。

燃料热值有高位热值与低位热值两种。

高位热值是指燃料在完全燃烧时释放出来的全部热量，即在燃烧生成物中的水蒸汽凝结成水时的发热量，也称毛热。

低位热值是指燃料完全燃烧，其燃烧产物中的水蒸汽以气态存在时的发热量，也称净热。

高位热值与低位热值的区别，在于燃料燃烧产物中的水呈液态还是气态，水呈液态是高位热值，水呈气态是低位热值。

低位热值等于从高位热值中扣除水蒸汽的凝结热。

燃料大都用于燃烧，各种炉窑的排烟温度均超过水蒸汽的凝结温度，不可能使水蒸气的凝结热释放出来，所以在能源利用中一般都以燃料的应用基低位发热量作为计算基础。

各国的选择不同，日本、北美各国均习惯用高位热值，而我国，前苏联、德国和经济合作与发展组织是按低位热值换算的，有的国家两种热值都采用。

煤和石油高低位热差约5％左右，天然气和煤气接近10％左右。

【标准燃料】标准燃料是计算能源总量的一种模拟的综合计算单位。

在能源使用中主要利用它的热能，因此，习惯上都采用热量来做为能源的共同换算标准。

由于煤、油、气等各种燃料质量不同，所含热值不同，为了便于对各种能源进行计算、对比和分析，必须统一折合成标准燃料。

标准燃料可分为标准煤、标准油、标准气等。

国际上一般采用标准煤、标准油指标较多。

世界各国都按本国的用能特点确定自己的能源标准量。

一些经济发达国家以用油为主。

采用标准油；西欧有些国家以用电力为主，采用标准电，我国以煤为主，采用标准煤为计算基准，即将各种能源按其发热量折算为际准煤。

【标准煤】标准煤亦称煤当量，具有统一的热值标准。

我国规定每千克标准煤的热值为7000千卡。

将不同品种、不同含量的能源按各自不同的热值换算成每千克热值为7000千卡的标准煤。

能源折标准煤系数＝（千卡／千克）卡／千克）某种能源实际热值（千7000 在各种能源折算标准煤之前，首先直测算各种能源的实际平均热值，再折算标准煤。

平均热值也称平均发热量.是指不同种类或品种的能源实测发热量的加权平均值。

计算公式为： 平均热值（千卡／千克）＝能源总量（吨）该能源数量量）（某种能源实测低发热⨯∑ 【固体燃料的组分计算基数】 固体燃料的组分通常用重量百分数来表示，有四种计算基数，分别称为应用基（y ）、分析基（f ）、干燥基（g ）和可燃基（r ）。

在能源管理中通常采用应用基，在能源利用中一般都以燃料的应用基低位发热量为计算基准。

【当量热值】 当量热值又称理论热值（或实际发热值）是指某种能源一个度量单位本身所含热量。

当量热值是能源统计中经常使用的一个热值概念，其热值的计算可根据试样在充氧的弹筒中（放有浸没氧弹的水的容器）完全燃烧所放出的热量（用燃烧后水温升高计算出来的）进行实测。

【等价热值】 等价热值也是能源统计经常使用的一个热值概念，是指加工转换产出的某种二次能源与相应投入的一次能源的当量，即获得一个度量单位的某种二次能源所消耗的，以热值表示的一次能源量，也就是消耗一个度量单位的某种二次能源，就等价于消耗了以热值表示的一次能源量。

因此，等价热值是个变动值，随着能源加工转换工艺的提高和能源管理工作的加强，转换损失逐渐减少，等价热值会不断降低。

等价热值是对二次能源及消耗工质而言，因一次能源不存在折算问题，因此也无所谓等价热值。

等价热值=转换效率二次能源具有的能量 【煤炭气化】 煤炭气化简称制气，是指在某种气化剂存在的条件下，对煤炭进行热加工的一种过程。

气化是在一定的高温条件下通过某种气化剂的作用，将煤转化为可燃气体。

煤炭加工成气体燃料主要有发生炉煤气、水煤气、半水煤气、合成气等。

发生炉煤气是将原料煤在煤气发生炉中进行气化而得到的一种人造气体燃料。

煤炭气化过程是：原料煤从煤气发生炉的上部加入，气化剂从煤层下部通入，制得的煤气由位于上部的煤气口排出。

当原料煤自炉顶加进后，在气化过程中逐渐下移，经过干燥，干镏、还原、燃烧等过程，生成灰渣从炉底排出。

气化剂从炉底加入，通过炉栅，自下而上地与下落的原料煤进行逆流交换、反应，生成的煤气由炉顶导出。

焦炉煤气是炼焦生产的副产品，由于从焦炉出来的煤气含有焦油蒸汽，所以称荒焦炉煤气。

为了回收焦油和各种化工原料气，必须将荒焦炉煤气进行加工处理，使其中的焦油蒸汽和水蒸汽冷凝下来，并将有关的化工原料回收，然后才送入煤气管网作为燃料使用。

荒煤气经过冷凝、冷却、吸收、净化等处理过程，可以得到煤焦油、硫氨（或氨水）、粗氢吡啶、粗苯、硫磺等焦化产品。

荒煤气经过回收焦油、氨、粗苯并清除硫化氢之后的煤气即称净焦炉煤气，简称焦炉煤气。

制气的方法很多，除煤制气外，还有炼油过程中产出的炼厂干气；以重油为原料制取的油煤气等。

【煤炭液化】 煤炭液化亦称煤的化学加工，是利用特殊的方法和专用设备，将煤中所含的有机质转化为液态产物，即把煤转化为液体燃料的工艺技术。

煤炭液化工艺方法很多，目前正在进行半工业性试验，按其工艺过程分为三大类：1.溶剂萃取加氢液化：将制备好的煤粉与溶剂按一定比例混合，调制成煤浆，在一定的温度和气压下，进行溶剂萃取及加氢反应，把煤转化为液态产物。

2.直接加氢液化：将制备好的煤粉与溶剂按一定的比例混合，调制成煤浆.送入各种反应器，在高温高压和有催化剂的条件下，在反应器内直接进行加氢反应，把煤转化为液态产物。

3.热解加氢液化：将制备好的煤粉在多段（四段）流化床内先进行低温干镏，然后将干镏产品煤焦油再行加氢，制取高级液体燃料。

煤炭液化产品不仅可以代替石油使用，还可以解决一些地区煤炭运不出来的困难。

把煤转化成液体，通过管道输送到几千公里以外，既解决了运输问题，也减轻了空气污染。

使能源资源得到了更合理的利用。

【能源库存总值】 能源库存总值是指能源工业产品库存、能源消费单位库存、批发零售贸易企业商品库存等分别以货币表现的某一时点上实际结存的能源价值量。

其核算范围与实物量相一致。

计算公式为：1.）出厂单价该种能源报告期实有库存量某种能源（＝能源工业产品库存总值⨯∑ 2. ）实际购进价格该种能源报告期实有库存量某种能源（＝能源需用单位库存总值⨯∑ 3. ）实际购进价格该种能源报告期实有库存量某种能源（＝商品库存总值批发零售贸易企业⨯∑ （七）能源消费统计能源消费是能源流程的终点。

能源消费的数量、质量、构成变化等是衡量现代化经济发展水平和人民生活水平的重要指标。

能源消费统计主要是反映能源消费的数量、质量和构成情况，它属于反映国情国力的重要指标。

能源消费与能源资源、能源生产、能源流转、能源运输、能源储备之间都有一定的相关关系.与社会经济发展也密不可分。