節能技術

　　**章 熱能、電能利用節能技術：**、鍋爐節能技術

　　一、（1）加強燃料管理與實現動力配煤，節約用煤：動力配煤根據用戶對煤質的特定要求，將不同種類、不同性質的若干種煤按照一定的比例，經過篩選、破碎摻配加工成混煤，使其成為認為加工的"新煤種"。這種"新煤種"的化學組成、物理特性和燃煤特性與各原單一煤種均有不同，合理配比可以達到改善性質、特性互補、劣煤優用、有利燃燒、減少污染物排放的目的。（2）加強水質管理，減少結垢和排污：鍋爐水處理會減少鍋爐結垢，降低排污熱損失。二、（1）鍋爐節能的目的：主要是提高鍋爐熱效率，降低燃料消耗，減少熱損失和污染物。（2）鍋爐常用分類方法：不同的分類方法可以將鍋爐分成不同的類別，各種分類方法分成的鍋爐類別不能混淆。按使用燃料種類不同分為燃煤鍋爐、燃油鍋爐、燃氣鍋爐等；按蒸發受熱面中工質流動的方式可分為自然循環鍋爐、強制循環鍋爐和直流鍋爐；按主蒸汽壓力高低可分為低壓鍋爐、中壓鍋爐、高壓鍋爐、超高壓鍋爐、亞臨界壓力鍋爐、超臨界壓力鍋爐和超超臨界壓力鍋爐等；按燃燒方式不同可分為層燃爐、室燃爐、流化床爐和旋風爐。（3）加強運行調整，減少各項熱損失鍋爐運行時存在著種種熱損失，找出引起熱損失的原因，提出減少各項熱損失的措施，就可以提高鍋爐熱效率，以節約能源。鍋爐輸入熱力主要來源于燃料燃燒放出的熱量。為了便于分析，將燃料在鍋爐內燃燒輸入的熱量分為兩部分，一部分為鍋爐的有效利用熱，其余的即為各項熱損失。鍋爐的熱效率表示鍋爐設備有效利用熱量Q1與輸入熱量Qr之比的百分數，即：η= Q1/Qr×100%。為了確定鍋爐的熱效率，就需要建立在正常運行工況下，鍋爐熱量的收支平衡關系，通常稱為鍋爐的熱平衡。在鍋爐機組穩定運行的熱力狀態下，1Kg燃料帶入鍋爐內的熱量、鍋爐的有效利用熱量和熱損失之間有如下熱平衡關系。Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6 KJ/Kg將上式兩邊都除以Qr，則鍋爐的熱平衡可以用占輸入熱量的百分比來比表示。100%=q1+q2+q3+q4+q5+q6顯然，要提高鍋爐熱效率，必須設法降低各項熱損失。1、減少排煙熱損失q2.排煙熱損失時指高溫煙氣排入大氣而損失的熱量。排煙損失由尾部排煙溫度、煙氣量與漏入系統內的冷空氣量綜合決定的。因此，降低排煙損失，就要減少爐膛的空氣系數和各煙道的漏風量以及降低排煙溫度。2、減少氣體未完全燃燒熱損失q3。對燃煤鍋爐而言，這項損失主要取決于排煙處的一氧化碳含量和空氣系數。3、減少固體未完全燃燒熱損失q4。未燃盡而殘留的固定碳常存在于灰渣、飛灰與落煤之中。4、減少散熱損失q5.散熱損失大小取決于散熱表面的面積、溫度和環境條件。因此，散熱損失與鍋爐容量有關，也與鍋爐有無省煤器、空氣預熱器等受熱面有關。鍋爐容量越大，其與外界接觸的面積相對地變小，散熱損失減小。通常小型鍋爐的散熱損失較大，有尾部受熱面（如省煤器、空氣預熱器）的鍋爐散熱損失較大。5、減少灰渣物理熱損失q6。灰渣物理熱損失是指爐渣所帶走的熱損失。通常層燃爐的灰渣量較大而且溫度高，需要考慮灰渣物理熱損失。（4）燃煤鍋爐的兩個主要節能措施1、運行調整。運行調整主要是降低排煙損失和合理配風。鍋爐降低排煙損失，合理配風的目標，就是要根據負荷要求，恰當地供給燃料量，不斷尋求并力爭控制*佳空氣系數，達到完全燃燒。在理論上達到完全燃燒所需要的空氣量，稱為理論空氣量。但在實際條件下，根據燃料品種、燃燒方式及控制技術的優劣，往往需要多供給一些空氣量，稱為實際空氣量。實際空氣量與理論空氣量之比，稱為空氣系數。

　　但是*佳空氣系數無法從理論上進行準確計算，只能依靠試驗研究和實踐經驗來優選。通常對于氣體燃料由于它能與助燃空氣達到良好的混合，較小的空氣系數便可以實現完全燃燒；對于固體燃料，因為它與助燃空氣在表面接觸燃燒，不能直接進入內部混合，空氣系數相對較大；對于液體燃料，一般采用霧化燃燒，霧化微粒與空氣混合比固體燃料好，但比氣體燃料差，空氣系數介于固體和氣體燃料之間。即使同一種燃料，由于可燃成分、燃燒方式與控制技術的差異，空氣系數也不完全相同。2、節能改造。節能改造主要包括六條措施：給煤裝置改造；爐拱改造；燃燒系統改造；層燃鍋爐改造成循環流化床鍋爐；控制系統改造；采用節能新設備。第二、工業窯爐節能技術一、在工業生產中，利用燃料燃燒產生的熱量，或將電能轉化為熱能，從而實現對工件或物料進行熔煉、加熱、烘干、燒結、裂解和蒸餾等各種加工工藝所用的熱工設備，稱為工業窯爐。工業窯爐主要由爐襯、爐架、供熱裝置（如燃燒裝置、電加熱元件）、預熱器、爐前管道、排煙系統、爐用機械等部分組成。二、（一）工業窯爐的分類：工業窯爐的種類繁多，用途各異。實際應用中一般是按其某些主要特征來進行分類的。按工藝特點分為加熱爐和熔煉爐；按所使用能源種類分為燃料爐和電加熱爐；按工作溫度高低分為高溫爐、中溫爐、低溫爐；按熱工操作制度分為連續式工作窯爐和間歇式工作窯爐；按爐型特點分為室燃爐、步進爐、豎爐等；按工作制度分為輻射式工作制度窯爐、對流式工作制度窯爐和層式工作制度窯爐。（二）工業窯爐節能改造的主要內容七個方面：熱源改造、燃燒系統改造、窯爐結構改造、窯爐保溫改造、煙氣余熱回收利用改造、窯爐密封改造和控制系統節能改造。

　　（三）工業窯爐節能改造的主要措施：1、提高燃燒效率。主要包括采用低空氣系數的燃燒方式、富氧燃燒和提高助燃空氣的溫度等。2、減少爐體的散熱損失。主要包括采用輕質隔熱和耐火纖維等保溫隔熱性能良好的保溫材料、減少窯爐的表面積和盡量避免窯爐的間歇運行。3、減少水冷件熱損失。主要包括少用或不用水冷構件減少熱損失、對必須設置的爐內水冷構件進行隔熱和采用汽化冷卻來回收水冷件的熱損失。4、采用高輻射陶瓷涂料。5、采用**的爐型和工藝。其中*有代表性的是水泥預分解窯、干法熄焦工藝、明焰裸燒方法以及低溫快燒技術。（四）工業窯爐的主要節能技術應用實例1、富氧燃燒技術。以氧含量高于21%的富氧空氣或純氧代替空氣作為助燃氣體的一種高效強化燃燒技術，其降低了煙氣生產量，燃燒產物中的NOx含量降低，采用富氧燃燒可提高融化質量，特別是在熔窯化料區由明顯效果，可減輕對熔窯的燒損，節能降耗；2、蓄熱式高溫燃燒技術。一種全新的燃燒技術，它將回收煙氣余熱與高效燃燒、降低NO排放等技術有機結合，實現了余熱回收和降低NOx排放量的雙重目的；3、余熱發電技術。一項很有價值和發展前景的節能技術，具有節能降耗和有利于保護環境的雙重效果；4、高爐煤氣余壓發電技術。主要包括煤氣凈化和透平發電兩方面的關鍵工藝技術。第三：保溫保冷技術

　　一、（一）我國保溫保冷技術及保溫材料使用現狀：近年來我國保溫技術水平已有很大提高，保溫材料的品種不斷增加，適應溫度范圍從-200-1000℃。但品種規格系列不夠齊全，應用技術與發達國家差距較大，整體保溫節能效益較發達國家還有相當大的差距。目前我國使用的保溫材料主要有泡沫型保溫材料、復合硅酸鹽保溫材料、硅酸鈣絕熱制品保溫材料、纖維質保溫材料等幾大類型。工業設備及管道的絕熱主要采用巖棉、礦棉、玻璃棉、復合硅酸鹽涂料、聚氨酯、泡沫玻璃、橡塑制品等。高溫工業窯爐的隔熱保溫，主要采用硅酸鋁纖維、硅酸鈣等材料。（二）保溫結構的基本要求：保溫結構在保證熱損失不超過標準熱損失值的前提下，應有足夠的機械強度，不僅要考慮管道或設備振動情況，還要避免保溫結構所產生的應力傳到管道或設備上。結構簡單，減少材料的消耗量，材料應盡可能就地取材、價格便宜。要有良好的保護層，施工簡便，揚塵率、損耗率小等，維護檢修方便，外表應整齊美觀。二、（一）保溫材料分類及使用范圍：保溫材料一般采用輕質、疏松、多孔的纖維狀材料。特點有不同的分類方法有三種：1、按成分不同保溫材料可分為有機材料和無機材料。2、按保溫材料使用溫度限度又可分為高溫用、中溫用和低溫用保溫材料。3、按照施工方法不同，可分為濕抹式、填充式、綁扎式、包裹及纏繞式施工用保溫材料。　　熱力設備及管道保溫用的材料多為無機保溫材料，低溫保冷工程多用有機保溫材料；高溫用保溫材料，主要用于各種工業爐耐火磚間的填充料以及其他場所；中溫用保溫材料是熱力設備及管道常用的保溫材料；低溫用保溫材料主要用于溫度在100℃以下的保冷工程。另外，保溫材料還可以根據按體積密度分為輕質和超輕質材料。（二）常用保溫結構及使用范圍

　　七個方面：涂抹法保溫，便于接岔施工和填灌孔洞，不適用于露天或潮濕地點；綁扎法保溫，是廣泛采用的保溫結構型式；裝配式保溫，保溫主層材料及外表保護層均由廠家供給定型制品，現場施工只需按規格就位，并加以固定；填充法保溫，主要用于閥門法蘭和膨脹節部位的可卸式保溫結構等；粘貼法保溫，特別適合耐火纖維氈等施工；噴涂結構保溫，用專用設備將有機泡沫絕熱材料或某些無機絕熱材料噴射到絕熱面，形成噴涂絕熱結構；金屬反射式保溫，主要用于降低輻射與對流傳熱的保溫結構，特別適合于震動和高溫工況。（三）典型保溫材料及性能：1、硅酸鋁質耐火纖維。俗稱陶瓷纖維，是以**高嶺土為原料制成的保溫材料。陶瓷纖維可以根據實際需要加工成各種規格的纖維制品，廣泛應用于各種工業爐窯、電加熱爐、高溫管道和設備上作為隔熱、隔音和防酸材料。我國硅酸鋁質纖維產品大致有硅酸鋁耐火纖維棉、硅酸鋁耐火纖維氈、硅酸鋁纖維氈、板、異形制品和硅酸鋁纖維濕氈等四種。工業鍋爐、熱處理爐等廣泛采用陶瓷纖維作保溫材料。2、巖棉。它的容量輕，導熱系數較小，具有良好的保溫、防火和吸聲性能。在管道保溫中，保溫性能比傳統保溫材料高1.5-2.5倍。作窯爐襯時，導熱系數低于耐火纖維。用于建筑保溫可節能40%。市場價格便宜，只為普通硅酸鋁耐火纖維的20%-25%。但巖棉保溫材料防水性能差，對人的皮膚有刺激，不適用于冷凍、空調管道和設備的保溫。3、離心玻璃棉。是一種人造無機纖維。這種材料保溫性能良好，不燃燒，抗化學腐蝕性能較好，抗老化能力強，吸聲性能好。適用于各種管道、設備保溫。4、膨脹珍珠巖。膨脹珍珠巖是一種高效能保溫材料，導熱系數低，耐高溫，耐酸堿，生產簡便。5、硬質聚氨酯泡沫塑料。硬質聚氨酯泡沫塑料的保溫性能極好，工藝性**、強度高，適用于各種管道、儲罐等設備的保溫。廣泛用于冰箱、冰柜、冷庫、冷藏車等的絕熱材料。硬質聚氨酯泡沫塑料成型工藝比較簡單，可預制或現場發泡。但這種材料成本較高。6、聚苯乙烯泡沫塑料（簡稱EPS）。這種材料具有導熱系數小、吸水率低、隔音性好、機械強度和耐沖擊性能高等特點，而且尺寸精度高，結構均勻。但這種材料不耐高溫，故適用于70℃以下的管道、設備保溫。7、復合硅酸鹽保溫材料。這種保溫材料具有可塑性強、導熱系數低、容量輕、粘接性強、防水、耐酸堿、不燃、施工方便、不污染環境等特點，是新型優質保溫絕熱材料。使用時不需包扎捆綁，尤其便于異型設備內（如閥門、泵體）的保溫。另外，由于粘接性好，干燥后呈網狀結構，不開裂、不粉化，可用于運、轉、振動的設備保溫。8、輕質鎂鋁輻射絕熱材料。特點是提高改善對輻射熱屏蔽能力，屏蔽熱輻射的能力高達50%-60%，從而降低常溫與高溫導熱系數，并使導熱系數與溫度的線性關系斜率較小。這種保溫材料導熱系數小，保溫后的表面溫度低，耐高溫。可制成涂料、軟氈、管等，特別適合于高溫介質管道的保溫。真空保溫材料和納米孔硅保溫材料是正在研究的新型保溫材料。第四： 蓄冷蓄熱技術一、（一）蓄冷蓄熱系統的基本原理：蓄冷蓄熱指把冷量或者熱量通過一定的方式儲存起來，在需要的時候再釋放出來加以利用，蓄冷（熱）方式主要有顯熱蓄冷（熱）和潛熱蓄冷（熱）。前者指利用物質具有比熱容，其內能隨著溫度降低（升高）從而儲存冷（熱）量，當前主要的儲存介質有水、巖石、陶瓷等蓄冷（熱）介質。潛熱蓄冷（熱）主要是利用物質發生相變時內能的變化而儲存冷（熱）量。與顯熱蓄冷（熱）相比，由于相變潛熱遠遠大于物質比熱容，因而體積相對較小，且溫度變化較小。（二）水蓄冷屬于顯熱蓄冷：每1Kg水溫度升高或降低1℃會吸收或者放出4.2KJ的熱量。（三）冰蓄冷則屬于潛熱蓄冷，利用冰發生相變時的溶解/凝固潛熱來儲存熱量，每1Kg冰的潛熱為334KJ/Kg℃，約為水的比熱的80倍。（四）蒸汽蓄熱器：安裝于鍋爐與用汽設備之間的節能設備。蓄熱器為一密閉壓力容器，90%的空間充有飽和熱水，其余水面以上空間為蒸汽；水空間內設有充熱裝置。蒸汽蓄熱器的蓄熱和放熱是通過內部飽和熱水間接實現的。將蒸汽通入壓力容器，使水的溫度和壓力升高，稱為具有一定壓力的飽和水；當容器內壓力下降時，飽和水成為過熱水自蒸發產生蒸汽，通過管路輸送到供汽系統中。二、（一）蓄冷蓄熱方式：主要采用水蓄冷、冰蓄冷、蒸汽蓄熱等方式。

　　（二）水蓄冷按照蓄冷灌的形式：1、自然分層水蓄冷：是一種結構簡單、蓄冷效率較高、經濟效益較好的蓄冷方法。2、迷宮式蓄冷：裝置太復雜。3、多槽/空槽式水蓄冷系統：如蓄冷量較大，布置立式蓄冷灌有困難時，優先選用多槽式蓄冷裝置。4、隔膜式蓄冷：裝置可靠性不夠高。 由于迷宮式蓄冷裝置太復雜，隔膜式蓄冷裝置可靠性不夠高，一般情況下優先選用溫度自然分層式與多槽式蓄冷裝置，其中應用*廣泛的是自然分成水蓄冷。（三）冰蓄冷方式1、靜態冰蓄冷。主要分為密封件式和冰盤管式。密封件式傳熱效果好，制冰融冰速度快，效率高；冰盤管式制冷劑用量大，盤管焊接質量要求高，易發生制冷劑泄漏和金屬盤管腐蝕。2、動態冰蓄冷。根據制取冰晶的不同方式分為刮削式、過冷式和真空冷凍式。目前較成熟的動態冰蓄冷是刮削式，但刮削部分易磨損，而且加工精度要求高，造價貴，所以預計未來過冷式將占據冰蓄冷主要市場。與水蓄冷系統相比，冰蓄冷需要的制冷溫度低，因而需要配置雙工況制冷機組，而且制冰工況下機組效率低，目前靜態冰蓄冷應用較廣。（四）蒸汽蓄熱器：1、用途。蒸汽蓄熱器是安裝于鍋爐與用汽設備之間的節能設備，用以平衡用汽設備的波動負荷；可廣泛應用于石油、化工、金屬冶煉、制漿造紙、釀酒、制藥、食品加工等行業及公共建筑，以變壓式蒸汽蓄熱器應用*為廣泛。2、原理。蓄熱器為一密閉壓力容器，90%的空間充有飽和熱水，其余水面以上空間為蒸汽；水空間內設有充熱裝置。蒸汽蓄熱器的蓄熱和放熱是通過內部飽和熱水間接實現的。對于負荷波動較大的供汽系統，可平衡對波動負荷的供汽，使鍋爐負荷穩定。用在余熱利用系統，能有效地回收熱量。節能效果顯著，一般可節約燃料3%-20%。3、適用范圍。具體來說，適用于下列四種情況：一是用汽負荷波動較大的供熱系統；二是瞬時耗氣量極大的供熱系統；三是汽源間斷供汽的或流量波動的供熱系統；四是需要蓄存蒸汽供隨時需要的場合。第五：燃燒節能技術一、（一）其他燃燒技術：1、觸媒燃燒，氫、碳等形成的可燃性氣體在大氣中燃燒時，變成二氧化碳、水蒸氣及其他氣體。如果使用觸媒燃燒，就可能在著火溫度以下燃燒，發生火焰。從節能方面考慮，觸媒燃燒的特征是：一是能用理論空氣量進行燃燒；二是發熱量只有836KJ/Nm3左右的燃料也可用作補助燃料。

　　2、乳化燃燒，乳化燃料燃燒是個復雜的過程，在燃料燃燒過程中存在的"微爆"現象和"水煤氣反應"。"微爆"是由于油的沸點比水高，受熱后水總是先達到沸點而蒸發或沸騰。當油滴中的壓力超過油的表面張力及環境壓力之和時，水蒸氣將沖破油膜的阻力使油滴發生爆炸，爆炸后的細小油滴與空氣更加充分混合，油液燃燒的更完全，達到節能之效果。"水煤氣反應"是指在高溫條件下，部分水分子與未完全燃燒的熾熱的炭粒發生水煤氣反應，形成可燃性氣體。從而減少了火焰中的炭粒，提高了油的燃燒程度，改善了燃燒狀況，提高了油的燃燒效率。在缺氧條件下，燃料中由于高溫裂解產生的碳粒子，能與水蒸氣反應生成CO和H2，使碳粒子能充分燃燒，提高了燃燒率，降低了排煙中的煙塵含量，另一方面，由于乳化水的蒸發作用，均衡了燃燒時的溫度場，從而抑制了NOx的形成。通過上述的微爆及水煤氣反應，乳化油燃料可獲得減輕大氣污染和節約能源的雙重效果。3、流動床燃燒，流動床燃燒是指把煤與石灰石加入燃燒室床層上，在通過布置在爐底的布風板送出的高速氣流作用下，形成流態化翻滾的懸浮層，進行流化燃燒，同時完成脫硫，這種燃燒技術叫流化床燃燒技術。流化床燃燒適用于燃煤鍋爐、廢棄物焚燒、煤的氣化等領域。它具有燃料適應性廣、燃燒效率高、氮氧化物排放低、低成本石灰石爐內脫硫等優點。二、（一）分層燃燒原理及特點：燃煤鍋爐分層燃燒是用機械篩分的辦法，將原煤在由給煤滾筒出口落向爐排時，先經過篩分裝置，使不同粒度的煤在經過篩子落向爐排時，造成時間差與位置差，結合爐排的轉動便形成了上小下大、層次分明且疏松的煤層結構。分層燃燒特點有減少鍋爐漏煤量、煤層厚度平整均勻和提高燃燒效率。分層燃燒技術主要應用于燃煤工業鍋爐，是針對鏈條爐排存在缺陷而發明的一項改進技術。（二）富氧燃燒原理及特點通過提高助燃空氣中氧氣濃度所完成的燃燒過程稱為富氧燃燒。有三個特點：富氧燃燒可以提高燃燒溫度；降低燃料的著火溫度，促進完全燃燒；降低空氣系數，減少排煙量。（三）蓄熱式燃燒，蓄熱式燃燒通過蓄熱室回收煙氣的余熱來助燃空氣或預熱煤氣，降低排煙溫度實現節能。關鍵設備有蓄熱體、換向閥和燒嘴。（四）燃煤添加化學助燃劑燃燒，依據煤炭燃燒化學反應原理，在燃煤中加入少量化學助燃劑，通過催化、活化等作用，促進氧化及離子交換的作用，改善煤炭燃燒性能，可以提高燃燒效率。主要應用效果是：降低煤炭的著火溫度；改善煤炭的燃燒特性。（五）磁化燃燒節能技術，燃油磁化燃燒技術是在液體燃料進入燃燒室或爐膛燃燒之前，利用磁化裝置對液體燃料進行磁化。當燃油流過一定場型和場強的磁場時，由于燃油分子受到外磁矩的作用，使噴出的油滴更加細小，增大了油與空氣的接觸面積，有利于與空氣的充分混合，并且被磁化后的燃料分子與氧分子結合更加充分，使液體燃料的燃燒效率提高。（六）脈沖燃燒，脈沖燃燒本質是一種燃燒控制方式。脈沖燃燒控制采用的是間斷燃燒的方式，使用脈寬調制技術，通過調節燃燒時間的占空比實現窯爐、加熱爐等工業爐的溫度控制。脈沖燃燒控制的主要優點有：傳熱效率高；爐內溫度場的均勻性較高；無需在線調整，即可實現燃燒氣氛的**控制；系統簡單可靠，造價低；可以減少NOx的生成。缺點是：調節比小；容易產生噪音；啟動必須使用風機；需要設置燃燒穩定后自動停止風機的裝置。（七）低氧燃燒，高溫低氧燃燒技術與傳統燃燒技術不同之處是充分利用加熱爐的排煙余熱將助燃空氣加熱到1000℃甚至更高，使加熱爐排煙溫度降低到200℃以下，從而提高燃料的熱利用率。第六：換熱節能技術一、（一）根據冷熱流體熱量交換的原理和方式分為三類：1、間壁式換熱器。指兩種不同溫度的流體分別在由傳熱面相隔的空間內流動，通過兩側流體與壁面的對流換熱及壁面的導熱而實現熱量傳遞的換熱器，是工程應用中*為廣泛的一類換熱器。2、混合式換熱器。通過冷、熱流體的直接接觸、混合進行熱量交換的換熱器，又稱接觸式換熱器。由于冷熱流體混合換熱后必須及時分離，這類換熱器尤其適合于氣、液流體之間的換熱。3、蓄熱式換熱器。利用冷、熱流體交替流經蓄熱室中的蓄熱體表面，從而進行熱量交換的換熱器，主要用于回收和利用高溫廢氣的熱量，適合對介質混合要求比較低的場合。（二）換熱器設計計算的主要內容：主要有四個：熱計算；結構計算；流動阻力計算；強度計算。二、（一）換熱器的熱計算，1、熱計算的分類。換熱器的熱計算可分為設計計算和校核計算兩類。（1）設計計算是指設計一個新的換熱器，以確定換熱器所需的換熱面積。由于同樣的換熱面積可以采用不同的結構尺寸，而不同結構尺寸也會影響換熱器的熱計算過程。因此，設計性熱計算通常要與結構計算交叉進行。（2）校核性熱計算是對已有或已選定了換熱面積的換熱器，在非設計工況條件下核算其是否能達到規定的熱負荷。2、熱計算的參數和基本關系式。在換熱器的熱計算中，*主要的是要確定傳熱量和流體的進出口溫度、傳熱系數、傳熱面積等參數間的關系。無論是換熱器的設計性熱計算還是校核性熱計算，其計算的基本關系式都是熱平衡方程式和傳熱方程式。3、熱計算方法。換熱器熱計算的方法主要有平均溫差法和ε-NTU法兩類。平均溫差法是直接利用換熱器的傳熱方程和冷熱流體的能力平衡進行熱計算的方法；由ε和傳熱單元數NTU的定義可知，根據換熱器兩類熱計算的任務可知，傳熱有效性-傳熱單元數的設計性熱計算是已知ε求NTU，而校核性熱計算則是由NTU求ε。

　　4、流動方式的選擇。為了滿足不同工藝過程換熱的需要，換熱器中冷熱流體流動的布置方式很多。換熱器中流體的相對流向一般有順流、逆流和交叉流。在相同的進、出口溫度條件下，不同流動型式平均溫差的大小具有下述特點：一是逆流的平均溫差*大；二是順流的平均溫差*小；三是交叉流適中。因此，換熱器應當盡量布置成逆流，而盡可能避免作順流布置。5、換熱器的設計和選型。換熱器的設計或選型應滿足以下基本要求：合理地實現所規定的工藝條件；結構安全可靠；便于制造、安裝、操作和維修；經濟上合理。換熱器設計的基本步驟如下：首先，估算傳熱面積，初選換熱器型號；其次，計算管程和殼程流體的流動阻力；第三，計算傳熱系數，校核傳熱面積。（二）強化傳熱技術1、強化傳熱原理。根據傳熱學原理，換熱器的傳熱量Q可用下述的傳熱方程式計算：Q=KA△tm強化傳熱的途徑有三條：（1）增大換熱面積，是一種常用的增加傳熱量的有效方法；采用各種形狀的肋片擴展表面管、螺紋管等是增大傳熱面積的*有效方法。需要注意的是，為了達到強化傳熱的效果，肋片要加在換熱系數小的一側，否則會達不到強化傳熱的效果。采用板式和板翅式換熱器等緊湊式換熱器，在同樣的體積下可以顯著增加了其傳熱量。（2）提高傳熱系數K，由于傳熱系數K主要取決于管子內外對流換熱系數的大小，為了增大傳熱系數K就需要增加對流換熱系數αc和αh，特別當αc和αh相差較大時，應該增加二者中較小的一個*有效；為了提高對流換熱系數，應該根據對流換熱的特點，采用不同的強化傳熱方法。提高對流傳熱系數的主要途徑有：提高流體速度場和溫度場的均勻性，改變速度矢量和熱流矢量的夾角，使二者的方向盡量一致。（3）加大對數平均溫差△tm（（公式50）2、強化傳熱技術分類（1）管程的強化傳熱技術。國內外已對管殼式換熱器傳熱元件的強化傳熱進行了大量研究，先后研制出多種強化傳熱管，主要是采用強化傳熱管，如螺旋槽管、橫紋槽管、波紋管、縮放管、菱形翅片管、花瓣形翅片管、T型翅片管、表面多孔管等；（2）殼程的強化傳熱技術。途徑主要有兩種：一種是改變管子外形或在管外加翅片，即通過管子形狀和表面特性的改變來強化傳熱；另一種是改變殼程管間支撐物結構，以減少或消除殼程介質流動與傳熱的滯留死區，使傳熱面積得到充分的利用。第七：余熱余壓利用技術一、（一）余熱的分類，根據溫度不同，余熱資源一般可分為三個范圍：1、高于650℃為高溫余熱，如工業窯爐、冶煉高爐的廢氣、爐渣的余熱等。2、介于200℃-650℃為中溫余熱，如一般立式、臥式煙火管鍋爐的煙氣余熱。3、溫度低于200℃的煙氣和低于100℃液體為低溫余熱，如一般機械化燃燒鍋爐的煙氣、工廠企業中的乏水、乏汽等的余熱。二、（一）高溫余熱的利用，高溫余熱的利用途徑主要有余熱發電、空氣預熱、進料預熱、預熱鍋爐給水等。1、余熱鍋爐。利用余熱鍋爐回收高溫煙氣的余熱用來產生蒸汽是*經濟、*有效地方法。2、加裝換熱器。利用高溫廢氣的余熱加熱空氣和進料，不僅可以減少燃料的消耗，而且燃料與空氣的預熱提高了燃燒溫度和爐膛溫度，可以提高爐子的產量。對于低熱值燃料，效果更為明顯。例如熱處理爐的排煙溫度一般為850℃，在它的尾部煙道安裝輻射換熱器用來預熱空氣。一般預熱空氣的溫度可達排煙溫度的50%，節約能源20%左右。3、高溫固體余熱的利用。對于高溫固體余熱的回收比較困難。對于顆粒較小的高溫固體，近來多采用流態化過程來回收余熱；對大塊的高溫固體，現在多使用氣體或液體載體進行余熱回收。（二）中溫余熱的利用，由于中溫余熱的溫度比高溫余熱要低，傳熱效率也相對要差。其中中高溫這一范圍的熱煙氣，差不多都是用來作為預熱空氣和燃料的熱源。其中中低溫的余熱資源多數作為預熱鍋爐給水或預熱鍋爐補充水的熱源。　　例如鍋爐排污水溫度一般在200-300℃之間，對于一般工業鍋爐，1Kg排污水約含有500-950千焦的熱量，若排污水量大時，排走的總熱量數值相當可觀。常見的鍋爐排污水余熱資源的利用方法主要包括利用排污膨脹器回收余熱或引入換熱器加熱給水。（三）低溫余熱的利用，采用間接蒸汽加熱設備產生的冷凝水，可以回收到鍋爐再利用。對于其他低溫余熱的回收利用，首先應該考慮通過合理地安排生產工藝流程，在流程內*大程度的利用余熱。另外，可以利用熱管和熱泵技術對30℃-60℃的低溫余熱資源提高其品位后再加以利用。（四）幾種常用的余熱利用設備1、換熱器。余熱利用過程中應用*多，*廣泛的熱交換設備。按照換熱器的換熱原理基本上可以分成三大類：間壁式換熱器，混合式換熱器和蓄熱式換熱器。2、余熱鍋爐。原理和結構基本與普通工業、動力鍋爐相同。但其熱源大部為某些生產過程中的剩余熱量或過程尾部排出的熱量。由于生產工藝過程以及排放條件的不同，余熱溫度也不一樣，一般在500-1000℃之間，高的可達1500℃以上。因此余熱鍋爐沒有一個比較固定的理論燃燒溫度。余熱鍋爐根據其使用特點，基本上可分為兩大類：煙道式（水管）余熱鍋爐和管殼式（火管）余熱鍋爐。

　　3、熱管。為一種含有一定的工作流體的封閉容器，容器本身包括三個部分：蒸發段、傳輸段和凝結段。容器內的液體在蒸發段從外部熱源吸收潛熱而汽化，汽化蒸汽通過傳輸段傳到容器的另一端的凝結泵，向外部冷源放出潛熱，蒸汽重新凝結成液體。凝結的液體不需要外加機械裝置，只靠毛細管作用即回流到原來的蒸發段，保持工質循環，從而實現熱量傳遞。熱管是一種新型的高效率的傳熱裝置，它可以再溫差很小的情況下傳遞相當大的熱負荷。熱管的導熱能力強、構造簡單、沒有運動部件、工件可靠、重量輕，尤其對低溫余熱的回收更顯出它的優越性能。熱管在余熱回收方面的用途，大體上有以下幾類：一是干燥、硫化和烘烤裝置的余熱回收；二是低溫蒸汽的凝結熱回收；三是蒸汽鍋爐的空氣預熱；四是空氣干燥設備；五是暖通空調系統。4、熱泵。工作原理與制冷機相同，只是它們使用目的不同。熱泵系統主要有蒸發器、壓縮機、冷凝器和膨脹閥四大部件構成。工質在系統內循環流動，自身熱力狀態不斷發生變化，在蒸發器中，從低溫熱源吸收熱量汽化，蒸汽通過壓縮機壓縮成高溫、高壓的過熱蒸汽，送入冷凝器，在冷凝器中向高溫熱源放出熱量，冷凝成高壓液體，通過節流閥降壓后，重新回到蒸發器。第八：輸配電系統節能技術一、（一）電力系統的基本組成及基本要求：1、基本組成：由發電機、變壓器（升、降壓）、電力線路、用戶等組成。　　2、基本要求：保證發、供電的可靠性；保證良好的電能質量。表征電能質量的主要指標是電壓頻率和波形；保證電力系統運行的經濟性；*大限度的滿足用戶的用電需要。（二）工廠供電系統的基本組成，工廠供電系統有工廠總降壓變電所、高壓配電線路、車間變配電所、低壓線路和用電設備組成。大、中型企業進線電壓一般為35-110KV，中、小型企業進線電壓一般為6-10KV。

　　二、（一）供電系統措施1、減少輸電線路的損耗。五個方面：采用高壓或超高壓輸電。對于相同的功率，電壓升高，則電流降低，線路損耗減少；減少變壓級數。輸電電壓每經一次電壓變換，大約要消耗1%-2%的有功功率，所以減少輸電電壓等級可減少損耗；合理配置變壓器。避免變壓器長期輕載、滿載、超載運行，一般變壓器容量的選擇保證負荷在65%-75%時效益*高；安裝無功補償設備。可以提高輸、配電系統的功率因數，降低系統的電能損耗，改善供電質量。功率因數從0.7-0.85提高到0.95，可降低線損20%-45%；合理選擇線路的材質和截面積。（公式64）2、減少輸電線路運行中的損耗。四個方面：調整電壓。在保證二次電壓的前提下，應盡量提高變壓器的電壓分接檔位，以減少鐵損；使三相負載平衡。如果三相負載不平衡，將增加線損；處理好導線接頭。減少導線接頭的接觸電阻，降低線路損耗；實施經濟調度。應制定各變電所變壓器的經濟運行曲線，對變壓器及時投切，使變壓器保持*佳運行狀態。3、配電變壓器的節能措施。采用節能型變壓器，如S10、S11、S13型；多臺變壓器并聯運行時，合理選擇變壓器的運行臺數，可使變壓器處于經濟運行狀態。公式674、供電系統無功補償節能技術（1）提高功率因數的途徑：設法提高用電設備的自然功率因數；進行無功補償。（2）安裝無功補償設備，可以提高供配電系統功率因數，降低能耗，改善電能質量。3）無功補償容量的選擇。假設配電網年中*大負荷月份平均有功負荷為Ppj，補償前的功率因數為cosΦ1，補償后的功率因數提高到cosΦ2，計算公式68（二）供配電系統的諧波抑制技術1、供配電系統諧波產生的原因。電力電子裝置的廣泛應用，使得電力系統中電壓和電流的波形發生較嚴重的畸變，產生嚴重的諧波問題。2、諧波的危害。四個方面：增加了輸、供和用電設備的電能損耗；影響電力測量的準確性；影響繼電保護和自動裝置的工作可靠性；造成通訊混亂、計算機數據處理產生錯誤。3、抑制諧波的措施。1）無源濾波器，無源濾波器是為諧波提供一條低阻抗路徑，保留基波分量，而諧波通過濾波器短路；2）有源電力濾波器，一種動態抑制諧波、補償無功的新型電力電子裝置，它能夠對幅值和頻率變化的諧波以及變化的無功進行補償；3）混合型電力濾波器，就是把無源濾波器和有源濾波器結合一起實現抑制諧波的裝置。第九：電機系統節能技術一、（一）電機系統的組成及運行狀況，1、組成。電機系統包括：電動機、被拖動裝置、傳動系統以及管網負荷等。

　　2、運行狀況。我國電機的總裝機容量已達5億多千瓦，年耗電量達1萬億千瓦時以上。約占全國用電量的60%，占工業耗電量的75%左右。0.55-200千瓦的中小型異步電動機約占80%。我國電機系統運行狀況：一是電動機及拖動設備效率低；二是系統運行效率低。（二）電動機的分類，1、根據工作電源的不同，可將電動機分為交流電動機和直流電動機，其中交流電動機又分為單相電動機和三相電動機，異步電動機和同步電動機。2、按轉子結構分類，可將異步電動機分為籠型感應電動機和繞線轉子感應電動機。（三）普通電動機的工作特性，1、異步電動機的工作特性，包括轉速特性，電流特性，轉矩特性，功率因數特性，效率特性。電機空載時電機電流很小，轉速接近同步轉速，功率因數很低，效率為0。帶載時負載上升，電流增大，轉速下降，功率因數上升，效率上升。負載接近額定時功率因數*高。P=0.75PN效率*高。2、直流電動機的工作特性，包括轉速特性，電流特性，轉矩特性，效率特性。3、同步電動機的工作特性，包括電流特性，轉矩特性，功率因數特性，效率特性。同步電動機可對供電系統功率因數進行調節。（四）常用機械負載的特性，四個方面：水泵類負載特性；風機類負載特性；恒功率負載特性；恒轉矩負載特性。

　　二、（一）電動機拖動風機及泵類負載的節能：1、選用節能型電動機、風機、泵。2、選用風機時，按正常操作流量的1.1-1.15倍及風壓余量不超過10%的要求考慮選用風機。3、選用泵時，在滿足所需*大壓力的情況下，其額定流量為正常操作流量的1.1-1.5倍，揚程余量不超過8%。4、根據負載功率的大小，合理選擇電動機的額定功率，使電動機運行時的平均負載率在0.7-1之間，確保電動機高效運行。對符合基本不變的電動機，若電動機輸出功率為P，根據公式Pe=（1-1.45）P選取電動機額定功率。對負荷變化的電動機，先求出負荷變化周期內電動機輸出的平均功率P，然后按Pe=（1-1.45）P選取電動機額定功率。（二）電動機軟啟動節能技術，1、異步電動機硬啟動的危害。三個方面：啟動電流很大，對電網產生沖擊；造成電機損耗增加，影響壽命；對拖動的機械系統造成沖擊，影響壽命。2、電動機軟啟動的特點及節能分析。五個方面：無沖擊電流。電動機軟啟動時，啟動電流從零線性上升至設定值；恒流啟動。軟啟動器可以引入電流閉環控制，使電動機在起動過程中保持恒流，確保電動機的平穩起動；可根據負載特性調節起動過程的各種參數，保證電動機處于*佳的起動狀態；降低了電動機在空載或輕載時的輸入電壓，減小了電動機的損耗，提高了功率因數，減少了線路損耗；具有過載、過流、缺相、過熱等保護功能，提高了設備的可靠性。（三）變頻調速節能技術，1、電動機變頻調速的基本工作原理。根據電動機學理論，交流電動機的同步轉速為：n0=60f/p，式中：p-電動機定子繞組的磁極對數；f-電源頻率。異步電動機的實際轉速總是低于同步轉速的，且隨著同步轉速的變化而變化。當電源頻率增加時，同步轉速增加，電動機的轉速也增加；電源頻率下降，電動機的轉速也下降。在p固定時，電動機的轉速正比于電源的頻率f。這種通過變頻器來改變電源頻率實現速度調節的過程稱為變頻調速。2、變頻調速節能技術分析。通常配置風機、水泵、壓縮機時，其額定流量高于需要的實際流量。其次，生產狀況改變時對流量的需求也發生變化，因此，需要對流量進行調節。若采用節流調節，會造成能量損失。若采用變頻調速來調節流量，可取得較好的節電效果。例如某一風機運行時轉速為n1，軸功率為P1，通過變頻調速，風機轉速降低為n2，軸功率降低為P2。風機軸功率與轉速存在下列關系，P2/ P1=( n2/ n1)3，即風機兩種運行工況下的軸功率之比是轉速之比的立方，風機轉速若下降10%，軸功率則下降27.1%。（四）空氣壓縮機的節能措施，1、選用節能型電動機。2、合理配置電動機與壓縮機之間的傳動裝置，減少機械傳動過程中的能力損失，提高傳動效率。3、空壓機內部的活塞與缸套之間保持良好的潤滑，減少摩擦損耗。4、減少氣路系統壓力損失和泄漏。5、降低冷卻水入口溫度，提高冷卻水流量，及時清除冷卻器沉積物，采用軟化水等提高冷卻器的交換熱性能。6、在滿足生產要求的前提下，適當降低排氣壓力可節約電能。7、采用變頻調速控制技術。（五）制冷壓縮機的節能措施，1、根據實際溫度需要選取制冷機型號。2、對運行參數合理控制，適當提高蒸發溫度，降低冷凝溫度，可減少制冷機的能量損耗。3、采用就地無功補償技術，減少線路損耗（電動機供電線路電流減少）。4、采用變頻控制技術調節制冷量，可極大地提高制冷機的制冷系數，有效節約電能。第十：電化學節能技術一、（一）電解質溶液，在水或其他溶液中，某些物質，如：氫氧化鈉、硫酸等，會分解成帶正電荷的陽離子和帶負電荷的陰離子，這正現象叫電離。能夠電離的物質稱為電解質。含有電解質的溶液稱為電解質溶液。

　　（二）電解質溶液的導電能力，不同的電解質溶液有不同的導電能力，溶液中離子數量多、電場力強、溶液粘度小，則導電能力強。我們習慣上用電導和電導率來表示溶液的導電能力。（三）電極電位，由于雙電層的存在，就會使金屬和溶液之間存在電位差，我們稱為電極電位或平衡電位。（四）電極極化，電流流過電極時，電極電位偏離了沒有電流時的值，稱為電極極化。根據產生極化的機理不同，可將電極極化分為三種：濃差極化、電化學極化和純化極化。二、（一）法拉第定律，在電解質導電的過程中，當兩個電極之間有庫倫電量（相當于1mol電子的電量）通過電解質溶液時，會有1mol的反應物發生反應，同時也要有1mol的電解產物生成。（二）電流效率，電解時，通過一定量的電流后，其電流效率η=P1/ P×100% 式中：P1 -反應產物的實際產量；P -反應產物的理論產量。（三）金屬的陰極過程和陽極過程，在電化學反應中，陰極附近金屬離子放電還原成金屬的過程稱為金屬的陰極過程。金屬的陽極過程是指金屬作為反應物發生氧化反應的過程。

　　（四）電化學的節能技術，1、合理選擇和設計電解槽。在氯堿工業中，主要采用三種電解方法，即隔膜法電解、水銀法電解和離子膜法電解，其中離子膜法電解耗電量*小。鋁電解工業的電解槽分為兩類，即自焙陽極電解槽和預焙陽極電解槽，大電流預焙陽極電解槽較老式自焙陽極電解槽，節電效果明顯。電化學生產過程中的電流非常大，其耗電量與槽電壓成正比，因此，降低槽電壓是節電的主要著眼點。2、改進工藝。在工件表面處理過程中控制好電解液中各種成分的比例，氯堿生產中適當升高電解液的溫度，電鍍工件時選擇電流效率高的鍍種等工藝改進措施，都能有效地節約電能。3、改進電極。電極一方面將直流電壓加到電解槽上，通過大電流，另一方面，陽極和陰極往往也參與整個反應過程，因此，電極性能的好壞對電化學過程有重要影響。4、使用添加劑，對于加速電化學反應過程，提高反應質量和效率，有著明顯的作用。5、采用高效電力整流電源。6、降低電解、電鍍設備直流網絡的壓降損失。在安裝電力整流設備時，應使整流電源的位置盡量靠近電解槽，縮短供電路徑。適當加大母線排的截面積，降低供電線路的電阻，減少供電損耗。7、及時檢測電解、電鍍設備的運行狀況，電流效率和平均槽電壓每天至少測算一次，單槽電壓每月測試一次，以便掌握設備的運行狀況。8、加強電解槽保溫，減少電解槽的熱損失。9、同人工控制相比，采用計算機控制技術控制各種操作及運行參數，能夠提高電流效率。第十一：電加熱節能技術一、電加熱設備是利用電熱效應產生的熱量加熱物料的設備，主要是各種工業用電加熱爐。電加熱設備的特點。電加熱設備與燃料加熱設備相比，具有以下優點：熱效率高；電熱功率密度大；溫度控制準確；爐內氣氛易控；易于實現生產過程的機械化和自動化。電加熱設備種類主要有5種：電阻加熱設備、電弧加熱設備、感應加熱設備、遠紅外加熱設備和特殊加熱設備。二、（一）電阻爐節能技術，1、采用耐火纖維、輕質磚等輕質、高效隔熱材料作爐襯，減少爐壁的散熱和蓄熱損失。2、改善電熱元件性能，增強熱輻射能力。3、提高爐門、爐蓋和熱電偶插孔等處的密封程度，避免金屬熱"短路"，減小進出爐輸送裝置的體積和重量，以免帶出過多的熱量。4、應采用大容量爐子，盡可能實現爐子連續運行，減少散熱損失。5、優化工藝參數。采用*優的加熱能力、升溫速度、加熱時間以及裝料量等。6、改善爐內功率和溫度分布，強化傳熱過程，加快進出料速度，減少爐門開發時間。7、鹽浴爐節能。一是在選型上盡量選用埋入式鹽浴爐，二是采用快速啟動節電技術。8、電阻爐的供電電流很大，供電線路應盡可能短，以減小線耗。

　　（二）電弧爐的節能技術1、超高功率供電，可以加速爐料融化，減少冶煉時間，提高電弧爐的熱效率。2、采用強化用氧技術，可以加快鋼的脫碳速度，并充分利用氧與原料中的碳、錳、硅等氧化釋放的熱量。3、采用泡沫渣技術，熔煉過程中，向熔池內噴碳粉或碳化硅粉，加速炭的氧化反應，在渣層內形成大量的CO氣體泡沫，使渣層厚度增加，電弧完全被屏蔽，減少了電弧的熱輻射損失，縮短了冶煉時間。4、采用偏心底出鋼技術，可進行留鋼、留渣操作，做到無渣出鋼，可以有效地利用余熱預熱廢鋼，縮短冶煉時間，降低電耗。5、廢鋼預熱，冶煉產生的廢氣溫度較高，利用廢氣熱量加熱入爐爐料，使其溫度升高，縮短加熱時間，節電效果明顯。6、使用氧燃燒嘴強化廢鋼的融化過程，對縮短冶煉周期，降低電耗有顯著的效果。7、降低短網的線損。8、采用直流電弧爐可使冶煉熔化期大大縮短，電耗明顯減少。（三）感應加熱爐的節能技術1、選擇節能型電爐。2、提高有心感應爐感應體的性能。3、減小短網線路損耗。4、保證感應爐有較高的負荷率。5、采用合理的裝料方法。6、對運行工藝及參數進行優化和改進。7、合理控制爐溫及冷卻水溫。8、提高功率因數。（四）遠紅外加熱設備的節能技術1、合理選擇輻射源的表面溫度。2、合理配置遠紅外線輻射元件。3、加強爐體保溫和密封，對脫水干燥的遠紅外加熱爐，應采取排風措施。4、及時檢查更換遠紅外線輻射元件。第十二：照明節能技術

　　一、（一）電光源可以按照發光物質分類：電光源分為固體發光光源和氣體放電發光光源。固體發光光源分為熱輻射光源（白熾燈、鹵鎢燈）、場致發光燈、半導體發光器件。氣體放電發光光源分為輝光放電燈（氛燈、霓虹燈）和弧光放電燈。弧光放電燈又分為低壓氣體放電燈和高壓氣體放電燈，其中低壓氣體放電燈分為熒光燈和低壓鈉燈；高壓氣體放電燈分為高壓鈉燈、高壓汞燈、金屬鹵化物燈和疝燈。（二）主要電光源簡介，1、白熾燈。電流對燈絲加熱至白熾燈狀態而發光。優點：結構簡單、成本低、顯色性好、使用方便。缺點：光效過低、壽命短。2、熒光燈。熒光燈通電后，等管內的汞蒸氣放電產生紫外線，激發涂在燈管內壁上的熒光粉而發光。特點：結構簡單、光效和壽命是白熾燈3倍以上。3、高壓鈉燈。高壓鈉燈是一種利用高壓鈉蒸汽放電發光的電光源。具有高效、節能、光通量大、透霧性強、光色柔和、壽命長等特點。缺點是顯色性差。4、金屬鹵化物燈。金屬鹵化物燈管內添加某些金屬鹵化物，通電后金屬鹵化物分解物的混合體輻射而發光。從而提高了光效，改善了顯色性，使用壽命也增加。5、高頻無極熒光燈。高頻無極熒光燈也稱為高頻等離子體無極放電燈，是近年來國內外開發的一種新型電光源。由于采用耦合方式因此沒有燈絲或電極，因此使用壽命很長（數萬小時）、可調光、光效高、顯色性好。缺點：價格高、有電磁干擾。6、LED燈。LED發光二極管是一種半導體PN結，電流通過時可以發出光。LED是一種冷光源，產生的熱量很少。具有電壓低、壽命長、可靠性高、發光效率高、能耗小等特點。二、（一）電光源的特性，1、發光效率。電光源發出的全部光通量與輸入的電功率之比，單位是lm/W（流明/瓦）。光效是電光源*重要的特性，光效越高的電光源，節能效果越好。2、色溫。當光源的發光顏色與能夠全部吸收光能的黑體某一溫度下輻射的光色相同或相近時，該溫度稱為光源的色溫。3、光源壽命。通常由有效壽命和平均壽命兩個指標來表示。有效壽命是指燈開始點亮至燈的光通量帥急啊到額定光通量的70%-80%之間的時間，單位為h（小時）。平均壽命是指一組實驗樣燈，從點亮到50%的燈失效的時間，單位為h（小時）。4、啟動性能，熱輻射電光源的啟動性能好，能瞬間啟動，氣體發光電光源大多不能瞬時啟動。（二）照明節能措施，1、選擇合理的照度。照明設計時，應遵照國家制定的《建筑照明設計標準》要求，在保證合理有效地照度和亮度的條件下，盡量減少照明負荷。2、選擇高效電光源，盡量不選用白熾燈。緊湊型熒光燈同白熾燈相比可節電77%-86%，T5熒光燈比T8熒光燈節電20%-30%。3、選擇高效燈具。燈具整體性能的好壞，對照明效果和節能影響很大，如果選擇不合理，能量損耗達30%-40%；室內用燈具的效率不低于70%，室外用燈具不低于40%，室外投光燈具不低于55%。4、電子鎮流器自身功耗僅相當于普通型電感鎮流器的1/4-1/3，使用電子鎮流器節電效果明顯。5、合理安裝布置照明燈具。6、采用照明節電控制措施，如光控、聲控和智能控制。第二章 新能源及可再生能源利用技術 **：太陽能利用技術一、（一）太陽能發電原理1、光-電直接轉換方式是利用光電效應，將太陽輻射能直接轉換成電能，光-電轉換的基本裝置是太陽能電池。太陽能電池發電的原理主要是半導體的光電效應，當硅晶體中摻入其他的雜志，如硼、磷等，硅晶體中就會存在著一個空穴，當晶片受光后，PN結中的N型半導體的空穴往P型區移動，而P型區中的電子往N型區移動，從而形成從N型區到P型區的電流，然后在PN結中形成電勢差。2、光-熱-電轉換方式中的聚光類熱發電利用聚光集熱器把太陽輻射能轉變成熱能，然后通過汽輪機做功發電。主要有塔式、碟式、槽式發電等；非聚光類的太陽能發電技術有太陽能熱氣流發電方式。槽式太陽能熱發電技術采用拋物面槽式聚光器來收集太陽輻射能，并把光能直接轉化為熱能，通過換熱器把水變成高溫高壓蒸汽做功發電。塔式太陽能熱發電系統利用定日鏡來跟蹤太陽，把太陽光聚焦在中心吸熱塔的吸熱器上，在吸熱器上再將光能轉變為熱能，然后傳遞給熱力循環的工質，驅動汽輪機做功發電。碟式太陽能發電系統采用類似于盤狀的拋物面鏡聚光集熱器。此發電系統借助于雙軸跟蹤、拋物型碟式鏡面將吸收的太陽能輻射集中在焦點處的接收器上，接收器將吸收的能量轉化為熱能，*后將熱能轉化為電能。太陽能熱氣流發電利用太陽能集熱棚吸收太陽的輻射能加熱集熱棚中的空氣，使內部的空氣密度變小，不斷地使集熱棚外部的冷空氣進入系統從而形成空氣循環流動，在煙囪內形成氣流帶動渦輪發電機發電。二、（一）太陽能利用技術分類有四類：太陽能集熱器；太陽能光伏發電技術；太陽能熱發電技術；太陽能制冷與空調。（二）太陽能集熱器，集熱器的核心是吸熱板，其向陽表面涂有黑色吸熱涂層。太陽能集熱器有多種分類方法，*常見的分類是按集熱器工作溫度范圍分為高溫（200℃以上）、中溫（100-200℃）和低溫（100℃以下）集熱器三種方式。平板型太陽能集熱器技術，優點是工藝簡單，加工和運行成本低；可常壓運行，五安全隱患；使用壽命長。缺點是晝夜溫度不均勻，表面熱損大；低于0℃時，易發生脹管；流動阻力分布不均，抗凍性能差；排管容易結垢。全玻璃真空管式太陽能集熱器采用真空技術，優點是熱損低，集熱管熱效率高。缺點是不能承壓，易結垢，價格較貴。熱管真空管式太陽能集熱器具有工作溫度高，承壓能力大和耐熱沖擊性能好的特點，缺點是生產成本高，技術要求高。

　　（三）太陽能光伏發電技術，光伏發電的基本裝置就是太陽能電池。太陽能電池是通過光電效應或者光化學效應直接把光能轉化成電能的裝置。太陽能電池主要有單晶硅、多晶硅、非晶硅、多元化合物及聚光太陽能電池。目前技術*成熟的是硅太陽能電池，多元化合物和聚光太陽能電池是未來發展方向。在能量轉換效率和使用壽命等方面，單晶硅和多晶硅電池優于非晶硅電池。多晶硅比單晶硅轉換效率略低，但價格低。

　　（四）太陽能熱發電技術，聚光類熱發電利用聚光集熱器把太陽輻射能轉變成熱能，然后通過汽輪機、發電機來發電，主要有塔式太陽能熱發電、碟式太陽能熱發電、槽式太陽能熱發電等。槽式熱發電技術缺點：難實現雙軸跟蹤，致使余弦效應對光的損失每年平均達到30%；結構龐大；輻射損失仍然隨溫度的升高而增加。塔式熱發電*大的缺點是單位容量投資過大，降低造價比較困難。碟式太陽能發電優點是可單機標準化生產、綜合效率高、使用壽命長、較強的運行靈活性，缺點是拋物面形狀的可跟蹤系統大小受制作工藝限值，發電功率一般不超過幾十千瓦，制造這種小功率的斯特林發動機的主要障礙是成本高和可靠性低。（五）太陽能制冷與空調，利用太陽能制冷主要途徑：一是通過光電轉換將太陽能轉換為電能，再用電力驅動常規壓縮式制冷機進行制冷，如光電式、熱電式制冷等，原理簡單，容易實現，缺點是成本高；二是利用太陽能集熱器等將太陽能轉換為熱能，利用熱能為驅動力進行制冷，該途徑技術要求高，但成本低，無噪聲，無污染，是目前太陽能在制冷空調中應用的主要方式。第二種太陽能制冷主要有以下五種類型：太陽能吸收式制冷系統（消耗熱能）；太陽能吸附式制冷系統（消耗熱能）；太陽能除濕式制冷系統（消耗熱能）；太陽能蒸汽壓縮式制冷系統（消耗機械能）；太陽能蒸汽噴射式制冷系統（消耗熱能）。 第二：地熱能利用技術一、（一）地熱資源按溫度分級分為三級：高溫（大于150℃）；中溫（90-149℃）；低溫（小于89℃）。（二）地熱發電原理，地熱發電技術利用地熱中的高溫熱流體通過汽輪機做功發電，分為蒸汽型和熱水型兩類。蒸汽型地熱發電通過將蒸汽田中的干蒸汽直接引入汽輪發電機組發電，也稱為一次蒸汽地熱發電。熱水型地熱發電通過把高溫熱水進行減壓擴容生產二次蒸汽引入汽輪機進行發電，也稱為二次蒸汽地熱發電。包括閃蒸式和雙循環式兩種方式，閃蒸系統是指熱水井中抽出的高壓水在 壓力降低時會沸騰并閃蒸成高壓蒸汽做功；在雙循環系統中，地熱水先流經換熱器，將地熱傳給另一種低沸點的工作流體，使之沸騰產生蒸汽做功。（三）地源熱泵原理，地埋管地源熱泵以土壤為熱泵系統的冷熱源，通過在地下埋設換熱裝置，利用水泵驅動載冷劑經過閉式循環管道，與周圍土壤換熱，從土壤中提取或釋放熱量。通過輸入少量的高品位能源（如電能），可實現低溫位熱能向高溫位轉移，是利用地熱能的一種有效方式，該系統又稱為土壤耦合熱泵系統。

　　二、（一）常用地熱能利用技術分為六類：地熱發電；地熱供暖；地熱務農；地熱行醫；地埋管地源熱泵技術；地熱制冷空調技術。（二）地熱發電，蒸汽型包括背壓式和凝汽式，蒸汽型地熱發電發電方式簡單，但干蒸汽地熱資源有限，且多存于較深的地層，開采難點大，發展受到限制。熱水型雙循環式發電方式適用于含鹽量大、腐蝕性強和不凝性氣體溫度要求較高，一般要求150℃甚至1000℃以上才比較經濟。我國高溫地熱資源地區分布有限，主要集中在西藏、云南的橫斷山脈一線，*著名的是西藏羊八井和云南騰沖。（三）地熱供暖，地熱供暖分為直接和間接供暖方式。直接供暖將地熱水經過管道系統直接送往用戶供暖，回水可作綜合利用或回灌。對于有腐蝕性的地熱水，一般采用間接供暖系統。地熱供暖還可用于干燥谷物、食品。（四）地埋管地源熱泵技術，系統由源側環路、制冷劑環路、負荷側環路組成。地埋管換熱器有水平型、豎直型和螺旋型三種方式。地源熱泵的特點有利用可再生能源、節能、性能系數高、對生態影響小等。確定有：系統的初投資較高；易在土壤中形成"熱堆積"或"冷堆積"現象。（五）地熱制冷空調技術利用地熱水驅動吸收式制冷機，該技術要求地熱水溫75℃以上，與電壓縮式制冷系統相比，節電60%以上。第三：生物質能利用技術

　　一、（一）生物質能轉化方法，生物質能開發利用主要有物理方法、熱化學轉化方法及生物轉化方法。物理方法改變生物質的形狀、致密度，如固化成型技術。熱化學轉化法是通過熱化學將生物質轉化制備得到一氧化碳、氫氣、小分子烴或生物質油等物質，包括生物質氣化和生物質液化。生物轉化是通過微生物或酶使得生物質進行生化反應的過程，主要有厭氧發酵技術和特種酶技術，如沼氣甲烷技術。（二）生物質氣化技術原理，氣化的主要反應原理為氧氣（空氣、富氧或純氧）、水蒸氣或氫氣等作為氣化劑，在高溫的條件下通過熱化學反應將生物質中可燃部分轉化為可燃氣（主要為一氧化碳、氫氣和甲烷等）的熱化學反應。基本反應包括固體燃料的干燥、熱分解反應、還原反應和氧化反應四個過程。（三）生物質制沼氣原理，人畜糞便、秸稈、污水等各種有機物在密閉的沼氣池內，在厭氧（沒有氧氣）條件下，經過微生物的發酵作用而生成的一種可燃氣體。二、（一）氣化技術分類、設備、技術特點氣化技術設備的核心部件--生物質氣化爐是生物質轉變為生物質燃氣的關鍵設備；氣化爐可分為兩大類：固定床氣化爐和流化床氣化爐。1、固定床氣化爐：固定床氣化爐，是指氣流在通過物料層時，物料相對于氣流來說，處于靜止狀態，因此稱作固定床。一般情況下，固定床氣化爐使用與物料為塊狀及大顆粒原料。固定床氣化爐工藝一般采用空氣為氣化劑，特點是設備結構簡單、易于操作、可以實現多種生物質原料的熱解氣化、投資少等。但是得到的生物質燃氣熱值低，通常在4200-7560KJ/m3之間，屬低熱值可燃氣，且生物質氣焦油含量高，容易造成管路堵塞。2、在硫化床氣化爐中，一般采用砂子作為硫化介質（也可不用），由氣化爐底部吹入、向上流動的強氣流使砂子和生物質物料的運行就像是液體沸騰一樣漂浮起來。所以，流化床又稱為沸騰床。流化床氣化爐具有氣固接觸混合良好，停留時間短，受熱均勻，加熱迅速，氣化反應速度快，氣化強度大，可頻繁啟停，可燃氣得率高，可燃氣中焦油含量較小，綜合經濟性好等優點，非常適合于大型的工業供氣系統。其缺點是出爐的可燃氣中含有較多的灰分，設備結構復雜，投資較大。（二）制約生物質氣化技術快速發展的主要問題：1、焦油問題。焦油問題是影響生物質氣使用的*大障礙，焦油會堵塞管路，污染氣缸，堵塞火花塞或燃氣孔，使發電與供氣無法正常運行，還會引起二次污染。2、二次污染問題。氣化裝置、凈化裝置需用大量的水作為除塵、除焦介質。除塵、除焦后的水含有焦油和灰分等有害物質，在排放前需進行無害化處理，并盡可能循環使用，使其達到排放，從而減少由于除焦、除灰帶來了二次污染。3、氣體熱值偏低問題。由于生物質氣可燃成分少，熱值一般是天燃氣熱值的1/17-1/7，熱值偏低。為了滿足熱負荷的要求，就要消耗大量的氣體，這就使得貯氣柜體積增大，投資增加。（三）固化成型技術分類、成型設備及特點，生物質固化技術工藝流程包括熱成型、常溫成型和碳化成型。熱成型工藝是目前普遍采用的生物質固化成型工藝；常溫成型工藝在常溫將生物質燃料顆粒高壓擠壓成型的過程；碳化成型工藝分為兩類先成型后炭化和先炭化后成型兩類方式。（四）生物質制沼氣技術條件沼氣細菌；嚴格密封的沼氣發酵池；充足的發酵原料；發酵液濃度適當；適宜的溫度；適宜的酸堿度；充分攪拌。（五）生物質發電技術特點及存在的問題　　生物質發電主要有混燃發電、直燃發電和氣化發電三種類型。混燃發電技術成熟，投資少，效益好，比較適合于原有燃煤電站的改造。生物質氣化發電技術的特點：靈活性、潔凈性及經濟性。沼氣發電設計需要考慮以下幾個方面：沼氣脫硫、保持壓力穩定及防爆；在進氣總管上，需加裝沼氣-空氣混合器，調節空燃比和混合氣進氣量；對沼氣發動機有要求較高；加裝調速系統。沼氣發電技術存在的問題，沼氣發動機和發電機組還沒形成規模化批量生產，科研生產單位缺乏相關的研究經費，沒有對其作深入研究開發的積極性。