企業(yè)節(jié)能的原則和基本途徑

1、企業(yè)節(jié)能的原則和基本途徑一個企業(yè)的能耗水平是由錯綜復(fù)雜的多種因素影響決定的，如自然條件、經(jīng)濟(jì)體制、經(jīng)濟(jì)因素、管理水平、政策傾向、社會因素、技術(shù)水平等。對于企業(yè)本身來說，降低能耗、節(jié)能增效需要針對企業(yè)的實際情況，既要注意依靠加強(qiáng)管理與節(jié)能技術(shù)改造來降低產(chǎn)品單位能耗的直接節(jié)能途徑，又要重視以調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)為中心的間接節(jié)能途徑。一、企業(yè)合理用能的基本原則熱力學(xué)第一定律約束了能量轉(zhuǎn)換的數(shù)量關(guān)系, 熱力學(xué)第二定律規(guī)范其質(zhì)量關(guān)系。能量合理利用就是要求能量系統(tǒng)中能量在數(shù)量上保持平衡，在質(zhì)量上合理匹配。從能量利用經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的角度考慮，就是要盡量使系統(tǒng)的能量利用效率和火用接近100%，即量質(zhì)匹配, 梯級利用。能量

2、在數(shù)量上保持平衡在實踐中容易做到，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，沒有足夠的能量輸入，就不能達(dá)到人們所需要的生產(chǎn)生活需要。但同時還要認(rèn)識到，輸入的能量并不一定能夠完全被生產(chǎn)和生活利用，工業(yè)生產(chǎn)過程中的跑、冒、滴、漏帶走的能量、管道運(yùn)輸中能量沿途損失、廢熱廢物的遺棄等都是不可避免的。通常把這種能在數(shù)量上表現(xiàn)出來的能量損失叫做外部損失。工程上常常采用余熱回收利用、保溫防漏、廢副產(chǎn)物回收利用等重要措施來減少外部損失，實現(xiàn)節(jié)能。能量在質(zhì)量上合理匹配，在很長的一段時間被人們忽視，即使現(xiàn)在也往往不被人們所重視。工業(yè)實踐中使用高壓蒸汽通過減壓閥來提供低壓動力，把高壓蒸汽和電能這種高質(zhì)量能量直接轉(zhuǎn)換成低壓蒸汽和熱能這種低

3、質(zhì)量能量，使能量中的大量的火用變成火無，也是能量損失的一種形式。通常把這種不能從數(shù)量上表現(xiàn)出來的，只能在數(shù)量上反映出來的能量損失引發(fā)能量損失叫做內(nèi)部損失，能量發(fā)生內(nèi)部損失，貶值到一定的程度，往往難以利用而只能廢棄，又引發(fā)能量的外部損失。所以，能量在質(zhì)量上的合理匹配是不容忽視的。對于我國企業(yè)，上述問題都比較突出，合理的用能應(yīng)注意以下幾個基本原則：1、最小外部損失原則對于由廢氣、廢渣、冷卻水、各種中間物或產(chǎn)品帶走能量造成的損失，跑、冒、滴、漏造成的損失以及保溫和保冷不良造成的散熱和散冷損失等外部損失，雖然能量能級不太高，但它們都是由投入系統(tǒng)的高級能源因過程的不可逆性轉(zhuǎn)化而來的。所以在設(shè)計和生產(chǎn)中，

4、應(yīng)力求使排出系統(tǒng)而未利用的余熱降低到最低的限度，做到能量的充分利用。2、最佳推動力原則從能量利用的觀點看，一切過程都是能量的傳遞和轉(zhuǎn)化過程，都是在一定的熱力學(xué)勢差（如溫度差、壓力差、電位差、化學(xué)位差等）推動下進(jìn)行。沒有熱力學(xué)勢差，過程是無法實現(xiàn)的。由于任何熱力學(xué)勢差都是不可逆因素，都會導(dǎo)致過程的火用損失。能量利用的中心環(huán)節(jié)是，在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件許可的前提下，采取各種措施，尋求過程進(jìn)行的最佳推動力，以提高能量的有效利用率。（1）按需供能，按質(zhì)用能按需供能是按用戶所需要能量的能級要求，選擇適當(dāng)?shù)妮斎肽芰?。不要供給過高質(zhì)量的能量，否則就是浪費(fèi)。按質(zhì)用能是按輸入能量的能級來使用能量，而不要大幅度降級使用

5、，否則也是浪費(fèi)。按需供能和按質(zhì)用能兩者的核心都是盡量避免能量的無功降級，實現(xiàn)能級匹配。例如，高參數(shù)的蒸汽用于驅(qū)動高壓透平；中參數(shù)的蒸汽用于驅(qū)動中壓透平；低參數(shù)的蒸汽作為工藝或加熱用汽。對熱量也要按能級高低使用，用高溫?zé)嵩醇訜岣邷匚锪希挥弥袦責(zé)嵩醇訜嶂袦匚锪?；用低溫?zé)嵩醇訜岬蜏匚锪稀Ｃつ康赜酶邊?shù)蒸汽加熱物料就是一種浪費(fèi)。（2）能量的多次梯級利用。為了防止能量的無功降級，應(yīng)根據(jù)用戶對輸入能的不同能級要求，使能源的能級逐次下降，對能量進(jìn)行梯級利用，只有系統(tǒng)無法再使用的低溫余熱才加以廢棄，做到能盡其用。（3）適當(dāng)減少過程的推動力傳統(tǒng)的設(shè)計方法，往往追求推動力來強(qiáng)化過程，這樣雖然可以減少設(shè)備投資費(fèi)用，

6、但卻增加了過程的火用損，從而增加了長期運(yùn)行的能耗費(fèi)用。這種做法在能源充足、價格相對低廉的條件下是可行的，但從節(jié)能的觀點分析卻是不合理的。適當(dāng)?shù)販p少推動力，若不增大設(shè)備而又能保證必要的過程速率，就得設(shè)法降低過程的阻力，這就需要研制新型、高效的設(shè)備。例如，傳熱過程采用板式換熱器、熱管換熱器、高效換熱器等。另外在操作管理設(shè)備的維修上，要注意防垢、防腐，保持運(yùn)行中熱阻不增大，這樣也可以避免因?qū)嶋H推動所導(dǎo)致能耗的增加。梯級降溫和梯級制冷，可以減少傳熱溫差，減少火用損。由于在相同的溫差下，火用損與傳熱溫差成反比，所以在制冷過程中實行梯級制冷意義更大。適當(dāng)減少機(jī)械能傳遞過程的推動力也是降低能耗的措施。降低流

7、體流動的流速、縮短流程，減少摩擦火用損，功耗可以大為降低。3、能量優(yōu)化利用原則用能系統(tǒng)往往是一次能源與二次能源、熱量與冷量、電能、高壓流體的機(jī)械能等共存的系統(tǒng)，各種形式能量的相互匹配、綜合利用，使之各盡其能具有特別重要的意義。例如，用燃料燃燒的熱能在鍋爐中產(chǎn)生蒸汽，蒸汽用于加熱工藝物料，而工藝物料的顯熱或潛熱，又要冷卻（通常是水冷），這樣不僅余熱未利用，反而需要消耗冷卻劑，增加能耗。如果采用熱電聯(lián)產(chǎn)，將高壓蒸汽先通過蒸汽透平作功或發(fā)電，然后用背壓蒸汽作為工藝蒸汽或熱源加熱工藝物料；生產(chǎn)過程中放出的熱量也按能級高低回收利用，以減少外供能源，這就構(gòu)成了按能量能級高低綜合利用的系統(tǒng)，稱為總能系統(tǒng)。該

8、系統(tǒng)能量的有形損失和不可逆損耗將大為減少，從而將會達(dá)到相當(dāng)高的能量有效利用率。綜上所述，最小外部損失原則、最佳推動力原則和能量優(yōu)化利用原則是企業(yè)合理用能的基本指導(dǎo)原則，最終實施還要取決于技術(shù)經(jīng)濟(jì)的總評價。二、直接節(jié)能途徑1、管理節(jié)能通過加強(qiáng)企業(yè)能源管理進(jìn)行節(jié)能，是一條花費(fèi)少、收益快的重要節(jié)能途徑。管理節(jié)能十分廣泛，主要有以下幾方面：（1）建立健全能源管理機(jī)構(gòu)為了落實節(jié)能工作，必須有相對穩(wěn)定的節(jié)能管理班子，去管理和監(jiān)督能源的分配、計量、使用，制定節(jié)能計劃，提出具體的節(jié)能措施，并進(jìn)行節(jié)能技術(shù)培訓(xùn)。（2）建立企業(yè)的能源管理制度對各種設(shè)備及工藝流程，要制定操作規(guī)程；對各種類產(chǎn)品，制定能耗定額；對節(jié)約能

9、源和浪費(fèi)能源，有相應(yīng)的獎懲制度；等等。（3）加強(qiáng)計量管理企業(yè)必須完善計量手段，建立健全儀表維護(hù)檢修制度，強(qiáng)化節(jié)能監(jiān)測。（4）合理分配和使用各種能源合理分配使用能源，就是要根據(jù)各類能源的特性（成分、質(zhì)量和品位等），把它用在最適宜的地方。例如石油，不僅是品位很高的一種能源，而且是非常寶貴的化工原料和重要的戰(zhàn)略物資，不能輕易的當(dāng)作一般燃料放到各種鍋爐中燒掉。（5）合理組織生產(chǎn)，減少能源消耗。2、技術(shù)節(jié)能以節(jié)能為中心進(jìn)行技術(shù)改造，通過技術(shù)革新和技術(shù)進(jìn)步節(jié)約能源，是企業(yè)節(jié)能的一條重要的途徑，主要包括以下幾個方面：（1）工藝和設(shè)備節(jié)能能源的開采、運(yùn)輸、轉(zhuǎn)換和使用都是通過各項設(shè)備和工藝完成的，各類設(shè)備和工藝

10、的效率、質(zhì)量和性能的高低、好壞，在很大程度決定了能源利用水平的高低。因此，改造消耗大、效率低的設(shè)備，特別是改造那些已經(jīng)十分陳舊的設(shè)備和工藝，消除各種嚴(yán)重浪費(fèi)能源的機(jī)器和設(shè)備，是技術(shù)節(jié)能的重要方面。 大力改造陳舊落后的耗能設(shè)備。目前我國企業(yè)中仍然有一些技術(shù)狀況較差的設(shè)備，對這些設(shè)備進(jìn)行改造，逐步用省能高效的設(shè)備替換，對節(jié)約能源具有很大的意義。由于設(shè)備種類很多，包括輸送機(jī)械（泵、壓縮機(jī)等），換熱設(shè)備（鍋爐、加熱爐、換熱器、冷卻器等），蒸發(fā)設(shè)備、干燥設(shè)備等，每一類設(shè)備都有其特有節(jié)能方式：a. 流體輸送機(jī)械對可變負(fù)荷的設(shè)備，采用調(diào)速控制。b. 換熱設(shè)備換熱設(shè)備的節(jié)能方法有：加強(qiáng)設(shè)備保溫，防止結(jié)垢，傳熱

11、溫差合理，強(qiáng)化傳熱；對鍋爐和加熱爐還有控制過量空氣，提高燃燒特性，預(yù)熱燃燒空氣，回收煙氣余熱；采用高效率設(shè)備，如熱管換熱器等。c. 蒸發(fā)設(shè)備節(jié)能措施有：預(yù)熱原料，多次蒸發(fā)，熱泵蒸發(fā)等。d. 干燥設(shè)備控制和減少過量空氣，余熱回收，排氣的再循環(huán)，熱泵干燥等。 積極改革各種落后的工藝流程，也是技術(shù)節(jié)能的重要一環(huán)。目前，我國企業(yè)許多生產(chǎn)工藝的連續(xù)性較差，經(jīng)過逐步的技術(shù)革新和改進(jìn)會節(jié)約大量的能源。 加強(qiáng)設(shè)備和管道的絕熱保溫是許多企業(yè)的有效節(jié)能措施。工業(yè)企業(yè)的不少設(shè)備，如爐窯、熱交換器、熱網(wǎng)管道、閥門和法蘭等等，溫度高，散熱量大。例如，某廠測得1m不保溫的蒸汽管道，一年損失蒸汽為16t，一個不保溫的直徑5

12、00mm 的閥門，一年損失蒸汽12t，一個不保溫的直徑400mm的法蘭，一年損失蒸汽4.2t?？梢姡厥且豁椫匾墓?jié)能措施，要加強(qiáng)保溫工作。另外，要選擇新型的保溫材料和最佳的保溫層厚度。 消除各生產(chǎn)環(huán)節(jié)各類能源的“跑、冒、滴、漏”。例如，每小時泄漏423k的飽和蒸汽15，相當(dāng)于每年損失標(biāo)準(zhǔn)煤 余能的回收利用是我國企業(yè)的一項重要節(jié)能措施。我國余能資源非常豐富，特別是冶金、化工和建材等部門，可以利用和回收的余能很多。企業(yè)中可以回收和利用的余能有三類：一類是有壓性余能，如壓力較高的蒸汽，這是目前企業(yè)中最經(jīng)常利用的一種余能資源；另一類是載熱性余能，有排氣熱、化學(xué)反應(yīng)熱以及物料、產(chǎn)品和工質(zhì)等帶走的高溫

13、熱，如排放的各類廢氣，鍋爐和爐窯的煙道氣，燃?xì)廨啓C(jī)和內(nèi)燃機(jī)的排氣，冷卻水和冷凝水等帶走的熱量等；再一類是可燃性余能，這是可以作為燃料使用的一種余熱資源，應(yīng)大力開發(fā)和加以回收利用，這類余能回收的經(jīng)濟(jì)效益顯著。（2）系統(tǒng)節(jié)能我國企業(yè)能源利用效率與國際先進(jìn)水平相比有較大差距，除了有工藝、技術(shù)的原因外，很重要的一點就是在系統(tǒng)用能方面，我國企業(yè)特別是煉油、乙烯、合成氨和鋼鐵等行業(yè)在系統(tǒng)用能方面存在以下主要問題： 具備熱聯(lián)合或熱集成條件的裝置（或生產(chǎn)單元）孤立運(yùn)行，致使系統(tǒng)總體用能不合理。 蒸汽管網(wǎng)布置不合理，蒸汽配送與裝置不匹配，凝結(jié)水沒有回收，管網(wǎng)和設(shè)備的保溫性能差，運(yùn)行參數(shù)控制不準(zhǔn)確，致使蒸汽損耗大

14、。 余熱余壓未能利用，致使一些換熱網(wǎng)絡(luò)、生產(chǎn)系統(tǒng)和裝置能耗水平相對落后。 由于生產(chǎn)建設(shè)滾動式發(fā)展，公用工程系統(tǒng)未進(jìn)行整體能量系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計，致使企業(yè)供能系統(tǒng)效率低。這些問題的產(chǎn)生主要是由于我國企業(yè)用能和節(jié)能多著眼于局部，忽視了企業(yè)能量利用整體性的特點。企業(yè)生產(chǎn)過程中與能量轉(zhuǎn)換、回收、利用有關(guān)的過程往往組成一個龐大復(fù)雜的系統(tǒng)，各過程之間有著有機(jī)的聯(lián)系，因此必須從全局合理用能的角度，對整個系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能工作，即系統(tǒng)節(jié)能。系統(tǒng)節(jié)能的理論和方法是隨著系統(tǒng)工程和熱力學(xué)分析兩大理論的發(fā)展及其相互結(jié)合與滲透而產(chǎn)生的，把節(jié)能工作由局部推上了全局的新高度。系統(tǒng)節(jié)能方法的研究始于70年代中期，80年代在理論上逐漸成熟

15、，方法上逐漸完善，并在工業(yè)實踐中取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。用一個石油化工企業(yè)的例子可以說明該方法的優(yōu)越性：一個由乙烯廠及其下游產(chǎn)品構(gòu)成的聯(lián)合企業(yè)，如果每個分廠自選優(yōu)化節(jié)能改造，需投資220萬英鎊，年效益為144萬英鎊，投資回收期18個月。而整個企業(yè)整體優(yōu)化節(jié)能改造，需投資330萬英鎊，可得到266萬英鎊的年效益，投資回收期15個月。目前系統(tǒng)節(jié)能常用的方法主要有： 夾點技術(shù)； 數(shù)學(xué)規(guī)劃法； 頂層分析法； 夾點技術(shù)與數(shù)學(xué)規(guī)劃法結(jié)合的能量集成綜合優(yōu)化方法（3）控制節(jié)能控制節(jié)能包括兩方面：一是節(jié)能需要操作控制；另一是通過操作控制節(jié)能。節(jié)能需要操作控制，以加強(qiáng)儀表計量工作為主，做好生產(chǎn)現(xiàn)場的能量衡算和用能分

16、析，為節(jié)能提供基本條件。特別是節(jié)能改造之后，回收利用了各種余熱，物流與物流、設(shè)備與設(shè)備等之間的相互聯(lián)系和相互影響加強(qiáng)了，使得生產(chǎn)操作的彈性縮小，更要求采用控制系統(tǒng)進(jìn)行操作。另外，搞好生產(chǎn)運(yùn)行中的節(jié)能，必須加強(qiáng)操作控制。例如產(chǎn)品純度準(zhǔn)確控制不夠是引起能量損失的一個主要原因。若產(chǎn)品不合格將蒙受很大的損失，所以一些設(shè)備留有很大的設(shè)計實際裕度，使產(chǎn)品的純度高于所需的純度，大大增加了能耗。控制節(jié)能投資小、潛力大、效果好。目前各企業(yè)已陸續(xù)上了dcs控制系統(tǒng)，計算機(jī)優(yōu)化控制不僅使產(chǎn)品質(zhì)量明顯提高，而且能耗有所下降。特別是由國外引進(jìn)的一些模擬優(yōu)化操作軟件，會明顯改善操作水平，降低產(chǎn)品能耗。隨著科技的迅猛發(fā)展，

17、計算機(jī)優(yōu)化控制會有更大發(fā)展。三、間接節(jié)能途徑近幾年的節(jié)能實踐證明，間接節(jié)能和直接節(jié)能同樣重要。間接節(jié)能占全國企業(yè)總節(jié)能量的50%。因此，在今后的長時期節(jié)能工作中，企業(yè)必須在抓好直接節(jié)能的同時，同時重視間接節(jié)能工作。間接節(jié)能的途徑，主要有：1、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)合理化工業(yè)企業(yè)的能源消耗與其本身的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)是否合理關(guān)系極大。單位產(chǎn)值能耗之所以高，除科學(xué)技術(shù)水平和管理水平落后外，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)不合理也是重要的原因之一。最近幾年，我國企業(yè)在經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整方面已做了不少努力，而經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，是包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)規(guī)模結(jié)構(gòu)等各方面的調(diào)整，在這些方面節(jié)能的潛力還大得很： 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)向省能型的方向發(fā)展，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也應(yīng)努力向高附加值、低能耗的方向發(fā)展。 生產(chǎn)規(guī)模結(jié)