企业节能的原则和基本途径

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1、企业节能的原则和基本途径一个企业的能耗水平是由错综复杂的多种因素影响决定的，如自然条件、经济体制、经济因素、管理水平、政策倾向、社会因素、技术水平等。对于企业本身来说，降低能耗、节能增效需要针对企业的实际情况，既要注意依靠加强管理与节能技术改造来降低产品单位能耗的直接节能途径，又要重视以调整经济结构为中心的间接节能途径。一、企业合理用能的基本原则热力学第一定律约束了能量转换的数量关系, 热力学第二定律规范其质量关系。能量合理利用就是要求能量系统中能量在数量上保持平衡，在质量上合理匹配。从能量利用经济性指标的角度考虑，就是要尽量使系统的能量利用效率和火用接近100%，即量质匹配, 梯级利用。能量

2、在数量上保持平衡在实践中容易做到，根据热力学第一定律，没有足够的能量输入，就不能达到人们所需要的生产生活需要。但同时还要认识到，输入的能量并不一定能够完全被生产和生活利用，工业生产过程中的跑、冒、滴、漏带走的能量、管道运输中能量沿途损失、废热废物的遗弃等都是不可避免的。通常把这种能在数量上表现出来的能量损失叫做外部损失。工程上常常采用余热回收利用、保温防漏、废副产物回收利用等重要措施来减少外部损失，实现节能。能量在质量上合理匹配，在很长的一段时间被人们忽视，即使现在也往往不被人们所重视。工业实践中使用高压蒸汽通过减压阀来提供低压动力，把高压蒸汽和电能这种高质量能量直接转换成低压蒸汽和热能这种低

3、质量能量，使能量中的大量的火用变成火无，也是能量损失的一种形式。通常把这种不能从数量上表现出来的，只能在数量上反映出来的能量损失引发能量损失叫做内部损失，能量发生内部损失，贬值到一定的程度，往往难以利用而只能废弃，又引发能量的外部损失。所以，能量在质量上的合理匹配是不容忽视的。对于我国企业，上述问题都比较突出，合理的用能应注意以下几个基本原则：1、最小外部损失原则对于由废气、废渣、冷却水、各种中间物或产品带走能量造成的损失，跑、冒、滴、漏造成的损失以及保温和保冷不良造成的散热和散冷损失等外部损失，虽然能量能级不太高，但它们都是由投入系统的高级能源因过程的不可逆性转化而来的。所以在设计和生产中，

4、应力求使排出系统而未利用的余热降低到最低的限度，做到能量的充分利用。2、最佳推动力原则从能量利用的观点看，一切过程都是能量的传递和转化过程，都是在一定的热力学势差（如温度差、压力差、电位差、化学位差等）推动下进行。没有热力学势差，过程是无法实现的。由于任何热力学势差都是不可逆因素，都会导致过程的火用损失。能量利用的中心环节是，在技术和经济条件许可的前提下，采取各种措施，寻求过程进行的最佳推动力，以提高能量的有效利用率。（1）按需供能，按质用能按需供能是按用户所需要能量的能级要求，选择适当的输入能量。不要供给过高质量的能量，否则就是浪费。按质用能是按输入能量的能级来使用能量，而不要大幅度降级使用

5、，否则也是浪费。按需供能和按质用能两者的核心都是尽量避免能量的无功降级，实现能级匹配。例如，高参数的蒸汽用于驱动高压透平；中参数的蒸汽用于驱动中压透平；低参数的蒸汽作为工艺或加热用汽。对热量也要按能级高低使用，用高温热源加热高温物料；用中温热源加热中温物料；用低温热源加热低温物料。盲目地用高参数蒸汽加热物料就是一种浪费。（2）能量的多次梯级利用。为了防止能量的无功降级，应根据用户对输入能的不同能级要求，使能源的能级逐次下降，对能量进行梯级利用，只有系统无法再使用的低温余热才加以废弃，做到能尽其用。（3）适当减少过程的推动力传统的设计方法，往往追求推动力来强化过程，这样虽然可以减少设备投资费用，

6、但却增加了过程的火用损，从而增加了长期运行的能耗费用。这种做法在能源充足、价格相对低廉的条件下是可行的，但从节能的观点分析却是不合理的。适当地减少推动力，若不增大设备而又能保证必要的过程速率，就得设法降低过程的阻力，这就需要研制新型、高效的设备。例如，传热过程采用板式换热器、热管换热器、高效换热器等。另外在操作管理设备的维修上，要注意防垢、防腐，保持运行中热阻不增大，这样也可以避免因实际推动所导致能耗的增加。梯级降温和梯级制冷，可以减少传热温差，减少火用损。由于在相同的温差下，火用损与传热温差成反比，所以在制冷过程中实行梯级制冷意义更大。适当减少机械能传递过程的推动力也是降低能耗的措施。降低流

7、体流动的流速、缩短流程，减少摩擦火用损，功耗可以大为降低。3、能量优化利用原则用能系统往往是一次能源与二次能源、热量与冷量、电能、高压流体的机械能等共存的系统，各种形式能量的相互匹配、综合利用，使之各尽其能具有特别重要的意义。例如，用燃料燃烧的热能在锅炉中产生蒸汽，蒸汽用于加热工艺物料，而工艺物料的显热或潜热，又要冷却（通常是水冷），这样不仅余热未利用，反而需要消耗冷却剂，增加能耗。如果采用热电联产，将高压蒸汽先通过蒸汽透平作功或发电，然后用背压蒸汽作为工艺蒸汽或热源加热工艺物料；生产过程中放出的热量也按能级高低回收利用，以减少外供能源，这就构成了按能量能级高低综合利用的系统，称为总能系统。该

8、系统能量的有形损失和不可逆损耗将大为减少，从而将会达到相当高的能量有效利用率。综上所述，最小外部损失原则、最佳推动力原则和能量优化利用原则是企业合理用能的基本指导原则，最终实施还要取决于技术经济的总评价。二、直接节能途径1、管理节能通过加强企业能源管理进行节能，是一条花费少、收益快的重要节能途径。管理节能十分广泛，主要有以下几方面：（1）建立健全能源管理机构为了落实节能工作，必须有相对稳定的节能管理班子，去管理和监督能源的分配、计量、使用，制定节能计划，提出具体的节能措施，并进行节能技术培训。（2）建立企业的能源管理制度对各种设备及工艺流程，要制定操作规程；对各种类产品，制定能耗定额；对节约能

9、源和浪费能源，有相应的奖惩制度；等等。（3）加强计量管理企业必须完善计量手段，建立健全仪表维护检修制度，强化节能监测。（4）合理分配和使用各种能源合理分配使用能源，就是要根据各类能源的特性（成分、质量和品位等），把它用在最适宜的地方。例如石油，不仅是品位很高的一种能源，而且是非常宝贵的化工原料和重要的战略物资，不能轻易的当作一般燃料放到各种锅炉中烧掉。（5）合理组织生产，减少能源消耗。2、技术节能以节能为中心进行技术改造，通过技术革新和技术进步节约能源，是企业节能的一条重要的途径，主要包括以下几个方面：（1）工艺和设备节能能源的开采、运输、转换和使用都是通过各项设备和工艺完成的，各类设备和工艺

10、的效率、质量和性能的高低、好坏，在很大程度决定了能源利用水平的高低。因此，改造消耗大、效率低的设备，特别是改造那些已经十分陈旧的设备和工艺，消除各种严重浪费能源的机器和设备，是技术节能的重要方面。 大力改造陈旧落后的耗能设备。目前我国企业中仍然有一些技术状况较差的设备，对这些设备进行改造，逐步用省能高效的设备替换，对节约能源具有很大的意义。由于设备种类很多，包括输送机械（泵、压缩机等），换热设备（锅炉、加热炉、换热器、冷却器等），蒸发设备、干燥设备等，每一类设备都有其特有节能方式：a. 流体输送机械对可变负荷的设备，采用调速控制。b. 换热设备换热设备的节能方法有：加强设备保温，防止结垢，传热

11、温差合理，强化传热；对锅炉和加热炉还有控制过量空气，提高燃烧特性，预热燃烧空气，回收烟气余热；采用高效率设备，如热管换热器等。c. 蒸发设备节能措施有：预热原料，多次蒸发，热泵蒸发等。d. 干燥设备控制和减少过量空气，余热回收，排气的再循环，热泵干燥等。 积极改革各种落后的工艺流程，也是技术节能的重要一环。目前，我国企业许多生产工艺的连续性较差，经过逐步的技术革新和改进会节约大量的能源。 加强设备和管道的绝热保温是许多企业的有效节能措施。工业企业的不少设备，如炉窑、热交换器、热网管道、阀门和法兰等等，温度高，散热量大。例如，某厂测得1m不保温的蒸汽管道，一年损失蒸汽为16t，一个不保温的直径5

12、00mm 的阀门，一年损失蒸汽12t，一个不保温的直径400mm的法兰，一年损失蒸汽4.2t。可见，保温是一项重要的节能措施，要加强保温工作。另外，要选择新型的保温材料和最佳的保温层厚度。 消除各生产环节各类能源的“跑、冒、滴、漏”。例如，每小时泄漏423K的饱和蒸汽15，相当于每年损失标准煤 余能的回收利用是我国企业的一项重要节能措施。我国余能资源非常丰富，特别是冶金、化工和建材等部门，可以利用和回收的余能很多。企业中可以回收和利用的余能有三类：一类是有压性余能，如压力较高的蒸汽，这是目前企业中最经常利用的一种余能资源；另一类是载热性余能，有排气热、化学反应热以及物料、产品和工质等带走的高温

13、热，如排放的各类废气，锅炉和炉窑的烟道气，燃气轮机和内燃机的排气，冷却水和冷凝水等带走的热量等；再一类是可燃性余能，这是可以作为燃料使用的一种余热资源，应大力开发和加以回收利用，这类余能回收的经济效益显著。（2）系统节能我国企业能源利用效率与国际先进水平相比有较大差距，除了有工艺、技术的原因外，很重要的一点就是在系统用能方面，我国企业特别是炼油、乙烯、合成氨和钢铁等行业在系统用能方面存在以下主要问题： 具备热联合或热集成条件的装置（或生产单元）孤立运行，致使系统总体用能不合理。 蒸汽管网布置不合理，蒸汽配送与装置不匹配，凝结水没有回收，管网和设备的保温性能差，运行参数控制不准确，致使蒸汽损耗大

14、。 余热余压未能利用，致使一些换热网络、生产系统和装置能耗水平相对落后。 由于生产建设滚动式发展，公用工程系统未进行整体能量系统优化设计，致使企业供能系统效率低。这些问题的产生主要是由于我国企业用能和节能多着眼于局部，忽视了企业能量利用整体性的特点。企业生产过程中与能量转换、回收、利用有关的过程往往组成一个庞大复杂的系统，各过程之间有着有机的联系，因此必须从全局合理用能的角度，对整个系统进行节能工作，即系统节能。系统节能的理论和方法是随着系统工程和热力学分析两大理论的发展及其相互结合与渗透而产生的，把节能工作由局部推上了全局的新高度。系统节能方法的研究始于70年代中期，80年代在理论上逐渐成熟

15、，方法上逐渐完善，并在工业实践中取得了巨大的经济效益。用一个石油化工企业的例子可以说明该方法的优越性：一个由乙烯厂及其下游产品构成的联合企业，如果每个分厂自选优化节能改造，需投资220万英镑，年效益为144万英镑，投资回收期18个月。而整个企业整体优化节能改造，需投资330万英镑，可得到266万英镑的年效益，投资回收期15个月。目前系统节能常用的方法主要有： 夹点技术； 数学规划法； 顶层分析法； 夹点技术与数学规划法结合的能量集成综合优化方法（3）控制节能控制节能包括两方面：一是节能需要操作控制；另一是通过操作控制节能。节能需要操作控制，以加强仪表计量工作为主，做好生产现场的能量衡算和用能分

16、析，为节能提供基本条件。特别是节能改造之后，回收利用了各种余热，物流与物流、设备与设备等之间的相互联系和相互影响加强了，使得生产操作的弹性缩小，更要求采用控制系统进行操作。另外，搞好生产运行中的节能，必须加强操作控制。例如产品纯度准确控制不够是引起能量损失的一个主要原因。若产品不合格将蒙受很大的损失，所以一些设备留有很大的设计实际裕度，使产品的纯度高于所需的纯度，大大增加了能耗。控制节能投资小、潜力大、效果好。目前各企业已陆续上了DCS控制系统，计算机优化控制不仅使产品质量明显提高，而且能耗有所下降。特别是由国外引进的一些模拟优化操作软件，会明显改善操作水平，降低产品能耗。随着科技的迅猛发展，

17、计算机优化控制会有更大发展。三、间接节能途径近几年的节能实践证明，间接节能和直接节能同样重要。间接节能占全国企业总节能量的50%。因此，在今后的长时期节能工作中，企业必须在抓好直接节能的同时，同时重视间接节能工作。间接节能的途径，主要有：1、经济结构合理化工业企业的能源消耗与其本身的经济结构是否合理关系极大。单位产值能耗之所以高，除科学技术水平和管理水平落后外，经济结构不合理也是重要的原因之一。最近几年，我国企业在经济结构调整方面已做了不少努力，而经济结构的调整，是包括产品结构、生产规模结构等各方面的调整，在这些方面节能的潜力还大得很： 产品结构随着产业结构向省能型的方向发展，产品结构也应努力向高附加值、低能耗的方向发展。 生产规模结构调整生产规模结构是节能降耗的重要途径。应有计划、有步骤地调整企业的组织结构，新建装置应当有经济规模的限制，能耗较高，经济效益较差，缺乏竞争力的装置应关、停、并、转。2、加强监管特别是能耗大的企业，应千方百计提高各种能量的利用效率和能量节约。3、努力提高能源的加工深度和综合利用程度通过对石油加工深度的提高，综合利用的程度的加深，努力创造出更多的价值。4、加强生产的连续化和专业化间接节能的途径非常广泛，实践表明，只有既抓好直接节能，又抓好间接节能，节能工作才能获得应有的效果，才能确保生产的稳定发展，才能提高工业企业能源所创造的价值。7