热能转换与利用中的节能技术

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1、热能转换与利用中的节能技术１.基本概念和基本原理１.１热能资源１.２热力学第一定律和热力学第二定律１.３节能的基本分析方法—热平衡法１.４热平衡法简介１.５设备热平衡—以锅炉热平衡为例http://zyqc.cc垃圾车1.1热能资源热能是人类使用最为广泛的一种能量形式，有８５％～９０％的能源是转换成热能后再加以利用。在一次能源中，热能资源也占了绝大部分。最主要的常规能源有化石燃料，新能源有太阳能、核能、地热能等。1.2热力学第一定律和热力学第二定律自然界基本定律：能量守恒与转换定律热力学第一定律是能量守恒与转换定律在热现象上的应用，它揭示了能量在量上的特性

2、。热力学第二定律涉及能量传递的方向和深度的问题，是能量在质上的特性。所谓能的质量是指能的品位或能的可用性。能量在其传递或转换过程中，品质是逐渐降低的，即能量贬值。能量在数量上的守恒性和在质量上的贬值性（不可逆）是其最重要两个特性。1.3节能的基本分析方法—热平衡法热平衡法是建立在热力学第一定律基础上的能量分析方法，主要考察系统热量的平衡关系，揭示能在数量上的转换和利用情况，从而确定系统的能利用率或能效率（热效率）。1.4设备热平衡—以锅炉热平衡为例1.4.1固体燃料的热平衡方程式：Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6(kJ/kg)（1-1）热平衡方程的

3、百分比表示式：100%=q1+q2+q3+q4+q5+q6(%)（1-2）对于固体燃料，q2和q4高；对于液体燃料，q2高，q４很小，q6＝0；对于气体燃料，q2高，q4≈0，q6＝0;1.4.2.锅炉热效率(1)正平衡热效率：η=q1=Q1/Qr×100%（1-3）(2)反平衡热效率：从式（1-2）可得η=Q1/Qr×100%=1-（q2+q3+q4+q5+q6）（1-4）2.热能转换与利用中的节能技术2.1工业锅炉提高热效率的有效途径2.2余热利用2.3热电联产和集中供热2.4燃气—蒸汽联合循环2.5分布式能源利用系统2.6建筑节能2.7清洁、高效新型

4、燃料2.1工业锅炉提高热效率的有效途径2.1.1燃煤链条锅炉存在问题：因q2和q4高，热效率低，一般７０％；污染严重。措施:(燃烧无烟煤链条锅炉)合理布置前后拱，及时着火，提高燃烬；合理配风，控制过量空气系数，热风；二次风　。２.1.2循环流化床（CFB）锅炉*概述*存在问题：锅炉热效率比煤粉炉低,大约85%;主要原因是飞灰含碳量高，大约达25%。*措施：设计时选择合适的流化气速，炉膛高度，保证煤颗粒在炉内获得充足的停留时间；保持床层和炉膛950℃以上的高温，以提高飞灰燃尽率;要正确设计燃料破碎系统,减少飞灰份额;选择一个高效的分离器。2.1.3油、气锅炉

5、对于油炉：由于先进的燃烧器和成熟的本体设计，柴油燃尽率和排烟温度都可控制到理想程度，故油炉提高热效率已没有多少余地。但重油还有余地。如果本体设计有缺陷，排烟温度过高，可根据燃烧器背压余量布置热管省煤器。对于气炉：大量水蒸气携带着可观的汽化潜热离开锅炉。这部分热量约占天然气低位发热量的14%。它等于燃料高低位发热量之差。尽可能多地通过锅炉受热面或特殊换热器把排烟中的水蒸气凝结下来，回收其热量，就能较大幅度地提高锅炉热效率。重油燃烧技术目的：提高雾化质量，降低q4和颗粒物排放雾化技术:转杯雾化和气泡雾化降低黏度:预热或掺适量轻油掺水燃烧:合理掺水率可降低q4和

6、烟气黑度(见结构图)转杯雾化技术6500/min高速旋转的转杯----离心力作用导致油膜越来越薄高压(由高速旋转叶片升压至１000mmH2O以上，风速达100m/s)的一次风(风量的10%)把薄油膜粉碎至几十微米颗粒。气泡雾化喷嘴技术气泡雾化喷嘴技术是用气泡作为雾化的动力，利用气泡的产生、运动、变形直到出口爆破来产非常细小的液雾。主要特点为:（1）液雾颗粒粒度小(索太尔平均直径SMD≤40µm)，尺寸分布均匀(尺寸分布指数N>2)；（2）雾化效果基本不受燃油粘度大小的影响,粘度使用范围宽，为70°E(即燃油需具有流动性)；（3）燃烧完全，不冒黑烟,燃烧效率

7、达99.5%以上，燃烧产物中污染物低于国家环保局规定的各项指标；（4）火焰长度、火焰锥角、火焰形状及喷油量可按用户要求设计；（5）燃烧器不结焦、不堵塞；（6）火焰刚性强，喷射速度高；（7）雾化效果不随流量大小影响，流量调节比大，可达1:5天然气是优质低碳燃料a.天然气主要成分为CH4，氢与炭重量比大约为1:3;b.氢发热量为125.6MJ/kg，炭发热量为33.7MJ/kg氢的发热量是炭发热量的3.7倍；结论：在CH4中，氢对天然气热值的贡献大于炭。天然气是低炭燃料。（见下表）冷凝式锅炉将排烟温度降到足够低，以使烟气中的水蒸气凝结下来，凝结水的汽化潜热得以

8、回收利用，甚至按低位发热量Qnet，v为基准计算的热效率可能达到或