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能量平衡

日期:2007年12月19日 13:45

 

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问数量平衡。   

    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。

[来源于国家统计局工交司《能源统计知识手册》]

 

能量平衡

1、能量平衡

  能量平衡是对进入体系的能量与离开体系的能量在数量上的平衡关系进行考察。在体系内,能的移动,转换遵循能量守恒定律。

  能量平衡包括各种能源的收入与支出的平衡,消耗与有效利用及损失之间的数量平衡。

 

2、 企业能量平衡的目的

1 掌握企业耗能状况,如能源消耗的数量与构成、分布与流向等。

2 了解企业用能水平,如能量利用损失情况、设备效率、能源利用率、综合能耗等。

3 找出企业费能问题,如管理、设备、工艺操作中的能源浪费问题。

4 查清节能潜力,如可进行余能和重能回收的数量、品种、参数、性质等。

5 核算企业节能效果,如技术改进、设备更新、工艺改革等的经济效益、节能量等。

6 明确节能方向,如怎样改造成省能结构、省能产品,怎样合理布局和制定技改方案、措施等。


3、能量平衡的类型

能量平衡的类型分三种:

(一)供热能平衡

  以能源供给体系的能量为基础的能量平衡称供入能平衡。它主要考察能源供给体系的能量之利用状况,典型的设备如锅炉、加热炉、干燥箱等。这是采用最多、最普遍的一种能量平衡。平衡方程式为:

E供入=E─E入)E─E化放)

E化放——化学反应放热

 

(二)全入能平衡

  从全部进入体系的能量为基础的能量平衡成为全入能平衡。它主要考察所有进入体系的能量之总体应用状况。这种全入能平衡在石油化工等行业应用较多,这不但是由于石油化工行业化学反应热较多,能量回收多,而且在于它常常不是按设备而是按装置进行的单元操作能量平衡。平衡方程式为:

E全入= E+ E+ E= E+ E+ E

(三)净入能平衡

  以实际进入体系的能量为基础的能量平衡称净入能平衡。它主要考察实际加进体系的能量(即净收入或纯收入)的利用程度,即有多少真正被利用。例如在换热器中,为了计算保温效率,以考察散热的大小,就采用了净入能平衡。平衡方程式为:

E净入E─E入)+E损失


4、 热平衡计算的意义

  为了进行全面和有效的热管理,首先就要研究工厂内各装置热的一般流向,供给的热量为多少,装置有效利用的热量是多少,热量损失在哪些方面,各有多少,如果把各项热量进行仔细计算,就能由此得到一系列热的数据。这样求得热数据的计算成为热平衡计算。

  一台设备的热平衡计算完成后,如果依次对其他设备同样进行计算,则可进一步实行设备间的热平衡。而对设备相互间的热量进行取长补短才能完全实现工厂全面热管理。

  因此,热平衡计算是热管理中有价值的参考资料。

 

5、 电能平衡及其分类

  所谓电能平衡是在确定的用电体系(对象)的界内,对界外供给的电量在用电体系内的输送、转换、分布、流向方面进行考察、分析、测定和研究,并建立供给、有效和损耗电量之间的平衡关系的全过程。

  根据能量守恒定律,用电体系内的生产关系为:

  供给电量WG=有效电量Wy+损耗电量Ws°

  根据研究的对象不同,电能平衡分为企业电能平衡、车间电能平衡、用电装置电能平衡和用电设备电能平衡。


6、 正平衡与反平衡热工测试法的特点

说明能量利用程度的能量利用率可表示为:

有效利用能量(收益)

能量利用率= ......(1

供入能量(代价)

 

由于能量守恒,上式也可表示为:

供入能量-损失能量

能量利用率=

供入能量

 

损失能量

1 ......(2

供入能量

 

  如果直接测出有效利用能量,而按(1)式计算出能量利用率,这就是通常所说的正平衡法;又若直接测出损失量,而按(2)式计算出能量利用率,则称为反平衡法。

  正反平衡法在理论上是一致的,但在实际运用中往往各有特点,可以互为补充和验证。例如对锅炉,要求两种方法都要作,而且强调搞好反平衡,因为只有反平衡才能摸清各项损失的大小和分布,才利于找出浪费的原因和处所。锅炉正反平衡测试的热效率数值,要求误差不超过5%时,测试才为合格。在误差范围内,以正平衡数据为准。


7、企业能量平衡的步骤与方法

1 选择能量平衡对象;

2 明确能量平衡体系;

3 选好基准;

4 进行能量平衡测试;

5 整理能量平衡测试数据;

6 编制能量平衡表;

7 进行能量平衡计算;

8 绘制能量图;

9 能量平衡结果分析;

10)提出节能规划;

 

 

 

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