现代企业节能管理全书.pdf
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1、书书书现代企业节能管理全书!#$%#&()($($*+#$,&+#$-.+张权勇!主编北方工业出版社书书书前!言!中共中央关于制定国民经济和社会发展第十一个五年规划的建议提出#$十一五%期末单位国内生产总值能源消耗比$十五%期末降低!#左右&这是针对我国 资源环境约束日益突出的问题提出的是$十一五%规划目标中最重要的约束性指标之一充分体现了落实科学发展观加快经济增长方式转变建设资源节约型(环境友好型社会和实现可持续发展的要求&工业是我国能源消费的大户能源消费量占全国能源消费总量的$#左右&突出抓好企业的节能工作强化政府对重点耗能企业节能的监督管理促进 企业加快节能技术改造加强节能管理提高能源利
2、用效率对提高企业经济效益缓解经济社会发展面临的能源和环境约束确保实现$十一五%规划目标和全面 建设小康社会目标具有十分重要的意义&企业节能管理的目的是合理利用能源以最小能源消耗获得最大的经济效益和社会效益&企业的节能管理既是企业管理的重要组成部分又是国家和地方节能管理系统的终端部分&为此我们组织了多位专家领导经过大量调研论证并肯定了本书的编写提纲&本书从节能的基本概念与理论节能与可持续发展我国节能的发展与成效企业能源消耗定额管理企业节能统计企业节能降耗潜力分析企业能源审计企业节能规划企业节能技术管理企业节能标准化企业节能监测企业节能新机制企业节能管理制度企业节能相关政策法规等方面详述了企业节能
3、管理的方方面面是企业节能管理的必备工具书&由于编者水平有限加之时间仓促疏误之处在所难免敬请各界读者批评指正&本书编委会!$年%月书书书!第第第 一一一 篇篇篇企业节能管理综述第一章#节能的基本概念与理论第一节#能源一!术语和定义!能源一词经常被用来表示不同的含义#为了科学表达以及前后一致#统一采用以下的术语和定义$!一能!能量能是物体或物质系统做功的能力或做功的本领#是物质运动的量度$相应于不同形式的运动#能可分为许多种$当物质运动形式发生变化时#能的形式同时发生转变$能也可以在不同形式之间发生传递#这就是做功或传递热量$能的基本特点是自然界一切过程都必须服从能量守恒与转换定律#即在一定的体系
4、内#各种形式的能的总和是一个常数#能量不能产生#也不能消灭#只能从一种形式转化为另一种形式$!二能源能源是指已开采出来可供使用的自然能量资源和经过加工或转换的能量的来源$需要注意的是#尚未开发出来的能量资源只称为资源#不列入!能源的范畴$!三能量资源能量资源是指自然界中存在的可能为人类利用来获取能量的自然资源$它的范围随着科学技术的发展而扩大$能量资源按其来源大致可以分为为四类%第一类是来自地球以外的太阳能$除了直接的太阳辐射能之外#化石资源&如煤石油天然气等(生物质能水能风能海洋能等资源都间接来自太阳能$第二类是以热能形式储藏于地球内部的地热能#如地下热水地下蒸汽干热岩体等资源$第三类是地球
5、上的铀钍等核裂变资源和氘氚锂等核聚变资源$)!)第一篇#企业节能管理综述第四类是月球和太阳等星体对地球的引力#而以月球引力为主所产生的能量#如潮汐能等资源$二!能的分类与性质!一能的分类能的形态与物质的运动形式相对应#有什么样的运动形式就有什么样的能的形态$自然界中#物质的运动形式纷繁复杂#决定了能的形态多种多样$能的形态大致可归纳为下述类$#$机械能机械能是指物体或物质系统因做机械运动而具有的能$机械能与物体的位置及位置的变化有关#其大小等于物体或物质系统在某一时刻所具有的宏观动能和宏观势能的总和$固体和流体的动能势能弹性能表面张力能等均为机械能#其中最常见的是动能和势能$一物体对另一物体做
6、功常常是通过机械能的减少来实现的$机械能的获得可以采用多种不同的方式#例如#水轮机利用水头落差把势能转变为机械能*在热力发动机中通过燃气或水蒸气的膨胀做功过程使热能转变为机械能%$内能内能是物体因内部微观粒子的热运动而具有的能$内能与物质的热运动相联系#其大小等于宏观物体内所有分子热运动的动能#分子间相互作用的势能以及分子内原子电子等运动的能量总和物体系统的内能取决于温度体积外场等因素#所以如果要改变物体的内能#可以通过向物体传递热量以改变系统温度#做机械功以改变系统的体积#或改变外场等途径来实现$于是改变内能的途径就可以概括成两个%传递热量和做功$值得注意的一点是%做机械运动的宏观物体#一方
7、面因其内部微粒做无规则运动而具有内能*另一方面又因所有这些微粒同时做有规则运动而具有机械能#所以一个宏观物体的总能量实际上是机械能和内能的总和$!$电磁能电磁能是彼此相互联系的交变电场和磁场所具有的能#包括静电能电磁能磁能等$电磁能与其他形式的能相互转换可通过发电机电动机等来实现$&$辐射能辐射能包括电磁波声波弹性波核放射线等所传递的能量$太阳能是典型的辐射能#具有温度的物体均能发出热辐射$)&)第一篇#企业节能管理综述$化学能化学能是物质系统的分子结构发生改变时释放的物质结构能#它是对物质化学运动所做的最一般的描述$化学能的大小仅取决于发生化学反应的物质系统中各种物质的分子结构及其数量#而与
8、该物质系统的温度无关$如碳和氢的燃烧反应是人们广为利用的放热反应$核能核能是原子核在转变过程或反应过程中释放出来的能#它是区别于化学能的另一种储存能$核能起源于将中子和质子保持在原子核中的一种特别强大的短程相互作用力#这种作用力远远大于原子核与外围电子之间的相互作用力#核反应中释放的能量比化学能大几百万倍$核能的获得有两种途径%一是重核的裂变*二是轻核的聚变$!一能的性质#$能量转换的普遍性自然界中存在着许多运动形式#各种运动形式相互之间经常发生转换$当物质运动的形式发生转变时#能的形态同时发生转变#不同能量形态之间是可以相互转换的#即能量具有转换性$在一定条件下#任何一种类型的运动形式都可以
9、转化为其他类型的运动形式#任何一种形态的能都可以转换为其他形态的能%$能量转换在数量上的守恒性能量转换时#能的总量守恒#既不创造#也不消失#在数量上服从能量守恒定律$在能源使用过程中#常常应用这一定律来考察并研究一个系统的能量收入支出在数量上的平衡关系$!$能量转换的限制性能量的大小是由做功能力的大小来衡量的$所有的功都能转化为能#但并非所有的能都可以转化为功$能量转换的限制性是指由于能在品质上存在差异#各种形态的能不可能无条件地相互转化$如机械能可以全部转换为热能#而热能却不可能无条件地全部转换为机械能*高温热能可以自动转换为低温热能#低温热能却不能自动转换为高温热能等$&$能量的传递性能量
10、的传递性是指在系统经历状态变化过程中#系统通过边界可以由做功或传热的方式向外界传递能量$例如#热量是由于系统和外界的温差引起的能量传递$各种形态的能量既存在数量上的差别#又有质量上的不同$为了使能量得到充分合理地利用#不仅要尽量减少能量在总量上的损失#而且要按质用能#使各种能量各尽其用$)第一篇#企业节能管理综述三!能源的分类能源种类繁多#性质也各不相同#因此有多种分类方法#常见的有下述&种分类方式$!一一次能源与二次能源一次能源指从自然界取得的未经任何改变或转换的能源#如原煤原油天然气生物质能水能核燃料#以及太阳能地热能潮汐能等$二次能源指由一次能源经过加工转换成另一种形态的能源产品#包括煤
11、气焦炭汽油煤油柴油重油火电蒸汽等$!二常规能源与新能源常规能源又称传统能源#是指在现有经济和技术条件下#已经大规模生产和广泛使用的能源#如煤炭石油天然气水能和核裂变能$常规能源是人类目前利用的主要能源$新能源指在新技术基础上系统地开发利用的能源#是正在开发利用但尚未普遍使用的能源$新能源大多是天然的和可再生的#包括太阳能风能海洋能地热能氢能等$常规能源和新能源的概念是相对的#随着技术的进步和生产利用的扩大#某些新能源会演变成常规能源$未来的能源将逐步过渡到以新能源为基础的持久能源系统$!三燃料性能源与非燃料性能源燃料是指燃烧时能产生热能和光能的物质$燃料性能源则是指作为燃料使用以热能形式提供能
12、量的能源$燃料性能源是人类目前和今后相当长时期内的基本能源#例如原煤石油天然气木料及各种有机废物等$非燃料性能源是指不作为燃料使用#直接产生能量提供给人类使用的能源#如水能风能热能电能等$!四可再生能源与非再生能源可再生能源指在自然界中可以不断再生并有规律地得到补充的能源例如水能风能潮汐能等$非再生能源指经过亿万年形成的短期内无法恢复的能源#随着大规模地开采#其储量会越来越少#最终会导致枯竭$原煤原油天然气等属于非再生能源$上述各种能源分类都是相对的#不是绝对的$任何一种具体的能源都可因为分类角度不同而兼属于各种类别#例如水能既是一次性能源#又是常规能源非燃料性能源#还是可再生能源$四!能源的
13、计量单位及其换算能源的计量单位是指为计算能源的数量而选定作为参考的量$按照能源的计量方)第一篇#企业节能管理综述式#能源计量单位可以有三种表示方法%一是用能源的实物量来表示#例如煤的吨数&(*二是用热功单位来表示#如焦耳&)(千瓦时&*+,(等*三是用能源的当量值表示#常见的如煤当量和油当量$按照能源计量单位的使用范围#可分为国际公认的国际标准单位和一个国家自行规定的法定计量单位两种$下面按照能源的计量方式介绍几种常用的国际标准计量单位和我国的法定计量单位及相互之间的换算$!一能源的实物量单位由于各种能源的形态不一#对能源实物量进行计量时#往往采用不同的计量单位#例如对固体能源采用质量单位#气
14、体能源采用体积单位#而对同一种能源#各个国家和地区所用的计量单位也不一致$下表给出不同国家和地区对常用的能源实物量计量单位的采用情况$常用能源实物计量单位及采用情况能源形式单#位使用国家和地区固体能源液体能源吨&(世界各地原油吨&(中国俄罗斯东欧各国桶&-.(西方各国成品油公升&/(中国俄罗斯东欧各国加仑&0 1.(西方各国气体能源标准立方米&2!(中国俄罗斯标准立方英尺&3 4 5(西方各国电力千瓦时&*+,(世界各地#注%#$表中的吨是指公吨#(6#7 7 7*0*%$桶是指石油桶#-.$#8/*!$加仑分美国加仑&9:0 1.(和英国加仑&9;0 1.(#9:0 1.6!$(的力作用于质
15、点#使它沿力的方向移动#米&2(距离所做的功*或者用#安培&?(电流通过#欧姆&!(电阻#秒钟&3(所消耗的电能$)+2*用国际制基本单位表示的关系式为*0+2%.3%$由于焦耳的数值很小#通常采用焦耳的倍数来表示#如千焦耳&*)#7!)(#兆焦耳&)#7)(#吉焦耳&A)#78)(或太焦耳&B)#7#%)($%$千瓦时!*+#,千瓦时是电量的计算单位#与焦耳的换算关系为%#*+,6!$C#7)由于千瓦时单位较小#通常采用兆瓦时&+,(#万千瓦时&*+,(吉瓦时&A+,(亿千瓦时=*+,(#7亿千小瓦小时&A+,($!$卡!4 1.卡是热量单位#但不是我国的法定计量单位$卡的定义为
16、#克&0(纯水在标准气压下#温度升高#摄氏度&D(所需的热量$我国现行热量单位卡有%7 D卡国际蒸汽表卡及热化学卡$焦耳是我国热量单位的法定计量单位#也是国际制单位$卡与焦耳间的换算按下式进行%#卡&%7 D(6&$#=#焦耳#国际蒸汽表卡6&$#=焦耳#热化学卡6&$#=&7焦耳#8 8年#国际计量委员会建议废除卡作为热量单位$采用焦耳作为热量单位对保证热量标准值准确一致的传递很有好处#既可消除因多种单位制和单位并存所造成的混乱#又可以减少大量计算和换算的麻烦$此外#采用焦耳作为热量单位#比卡作为热量单位更精确#因电能测试精度比水的比热容测量精度高$按照,中华人民共和国法定计量单位-的规定#
17、为保证信息传递的一致性和准确性#在能源计量工作中应认真执行国家有关规定#采用法定计量单位$!三当量单位不同能源的实物量是不能直接进行比较的$由于各种能源都有一种共同的属性#即含有能量#且在一定条件下都可以转化为热$为了便于对各种能源进行计算对比和分析#可以首先选定某种统一的标准燃料作为计算依据#然后用各种能源实际含热值与标准燃料热值比#即能源折算系数#计算出各种能源折算成标准燃料的数量$所选标准燃料的计量单位即为当量单位$国际上习惯采用的标准燃料有两种%一种是标准煤*另一种是标准油$由于我国能源结构是以煤为主#煤炭在全国的使用比较普遍和广泛#最常用的单位是标准煤$下面)=)第一篇#企业节能管理
18、综述就从能源热值的概念和标准燃料的规定开始#介绍标准煤和标准油的含义及能源实物单位与标准煤标准油的换算关系$#$燃料热值燃料燃烧会释放出一定数量的热量#单位质量&指固体或液体(或单位体积&指气体(的燃料完全燃烧#燃烧产物冷却到燃烧前的温度&一般为环境温度(时所释放出来的热量就是燃料热值#也叫燃料发热量$燃料热值有高位热值和低位热值两种$高位热值是指燃料完全燃烧#且燃烧产物中的水蒸气凝结成水时的发热量#其数值由测量获得$低位热值是指燃料完全燃烧#燃烧产物中的水蒸气仍以气态存在时的发热量#它等于从高位热值中扣除水蒸气凝结热后的热量#其值由计算获得%EF G6E0 GH+I%J式中#EF G#E0
19、G)分别为燃料的低位与高位热值#*).*0*)水蒸气凝结热#*).*0*+I%J)燃料燃烧产物中的水蒸气含量#*0.*0$由于燃料大都用于燃烧#各种炉窑的排烟温度均超过水蒸气的凝结温度#不可能使水蒸气的凝结热释放出来#所以在能源利用中一般都以燃料的应用基&即实际所应用的燃料(低位热值作为计算依据$%$当量热值与等价热值当量热值是指某种能源本身所含的热量$具有一定品位的某种能源#其当量热值是固定不变的#如汽油的当量热值是&%7&*).*0#电的当量热值即是电本身的热功当量!7 7*).&*+,($等价热值是指为了获得一个度量单位的某种二次能源&如汽油柴油电力蒸汽等(或耗能工质&如压缩空气氧气各种
20、水等(所消耗的以热值表示的一次能源量$耗能工质是指生产过程中所消耗的#不作原料使用#也不进入产品#制取时又需要消耗能源的工作介质$只有作为能量形式使用的耗能工质才具有等价热值和当量热值$由于等价热值#实质上是除当量热值外#加上了能源转换过程中的能量损失#因此等价热值是个变动值#它与能源加工转换技术有关$随着技术水平的提高#等价热值会不断降低#而趋向于二次能源所具有的能量$等价热值可由下面的计算公式求得%等价热值6当量热值K转化效率严格地说#等价热值应按实测数据计算$在无实测数据时#可取一些参考数据$!$标准煤与标准油标准煤&又称煤当量(是指按照标准煤的热当量值计算各种能源量时所用的综合换)8)
21、第一篇#企业节能管理综述算指标$标准煤迄今尚无国际公认的统一标准#*0标准煤的热当量值#联合国中国日本俄罗斯和西欧部分国家等按%8$!)&7 7 7*4 1.(计算#而英国则是根据用作能源的煤的加权平均热值确定的#一般按%$) 7*4 1.(计算#所以同样是标准煤#由于热当量值的计算方法不同#差别相当可观$我国的A L%=8)#8 8 7,综合能耗计算通则-规定#应用基低&位(发热量等于%8$!7 )&兆焦(的燃料#称为#*0&千克(标准煤$在统计计算中可采用(&吨(*(&千吨(&兆吨(标准煤等做单位$标准油&又称油当量(是指按照标准油的热当量值计算各种能源量时所用的综合换算指标$与标准
22、煤一样#到目前为止国际上也没有公认的油当量标准$中国采用的油当量&标准油(热值为$=).*0 7 7 7*4 1.*0($常用单位有吨油当量和桶油当量$&$标准煤和标准油折算方法要计算某种能源折算成标准煤或标准油的数量#首先要计算这种能源的折算系数#能源折算系数可由下式求得%能源折算系数6能源实际含热值标准燃料热值然后再根据该折算系数#计算出具有一定实物量的该种能源折算成标准燃料的数量$其计算公式如下%能源标准燃料数量6能源实物量C能源折算系数下表给出了常用的能源折算标准煤参考系数$一般而言#各类能源的折算系数#应以实测确定为准#无法提供实测值时#可按国家统计局公布的折算系数进行折算
23、$能量单位换算的关系表能源名称平均低位发热量折算标准煤系数原煤%7 8!&*).*07$#&!焦炭%=&7*).*07$8#&原油=*).*0#$&%=汽油&!#%&*).*0#$&煤油&!#%&*).*0#$&柴油&%7*).*0#$重油=*).*0#$&%=天然气!=8 8*).2!#$!7 7)7#)第一篇#企业节能管理综述续表能源名称平均低位发热量折算标准煤系数炼厂干气&7 *).*0#$#&液化石油气 7#7*).*0#$#&!电力!7 7*).&*+,(&当量(7$#%8#=&7*).&*+,(&等价(7 7$&7&7第二节#节能一!节能概念,中华人民共和国节约
24、能源法-中定义#节能是指加强用能管理#采取技术上可行经济上合理以及环境和社会可以承受的措施#减少从能源生产到消费各个环节中的损失和浪费#更加有效合理地利用能源$其中#技术上可行是指在现有技术基础上可以实现*经济上合理就是要有一个合适的投入产出比*环境可以接受是指要节能#还要减少环境污染#其指标要达到环保要求*社会可以接受是指不影响正常的生产与生活水平的提高*有效就是要降低能源的损失与浪费$节能是我国可持续发展的一项长远战略方针$节能分为广义节能和狭义节能$狭义节能是指节约煤油电气等能源*广义节能是指除狭义节能内容之外#还包括节约原材料运力人力资金提高作业效率等各个方面$就狭义节能的内涵而言#包
25、含了从能源资源的开发输送分配转换&电力蒸汽(或加工&成品油煤气(为二次能源#直到用户的消费等各个环节#都有节约能源的具体问题#又可分为直接节能和间接节能两种方式$直接节能是指通过加强能源的科学管理和推动技术进步#在满足生产和生活同等需要的条件下#直接减少的能源消耗量$技术进步是直接节能的主要动力#它主要是在技术经济全面权衡的基础上#采用先进合理的节能工艺技术设备材料#在满足生产要求的条件下#降低单位产品的能耗$我国在推进节能技术进步上#积累了很多经验#许多节能技术效益显著#如推广热电联产集中供热余热余气回收利用风机水泵调速节电绿色照明工程等$各行各业也根据各自的生产特点#开发了许多节能的先进技
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