能源工程管理-学生复习提纲课件.ppt
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1、能源工程管理-学生复习提纲2主要参考资料包括:主要参考资料包括:1 周伟国等编,周伟国等编,能源工程管理能源工程管理20072 操源泉等编,操源泉等编,能源工程管理能源工程管理19923 任有中编,任有中编,能源工程管理能源工程管理,中国电力出版社,中国电力出版社,20044 陈志田编,陈志田编,能源管理体系构成与实证分析能源管理体系构成与实证分析,中国标准出,中国标准出 版社,版社,20105 杨志荣编,杨志荣编,节能与能效管理节能与能效管理,中国电力出版社,中国电力出版社,20096 中国期刊网中国期刊网2005年以后的最新国内的大量相关文献;登录到年以后的最新国内的大量相关文献;登录到E
2、lsevier Science电子期刊库可查阅相关的最新国外文献。电子期刊库可查阅相关的最新国外文献。3 (1)了解能源工程管理的重要性了解能源工程管理的重要性 (2)学习能源的开发、输送等环节学习能源的开发、输送等环节 (3)掌握能源的转换和利用技术掌握能源的转换和利用技术 (4)学会能源管理基本原则和基本方法学会能源管理基本原则和基本方法 (5)了解源管理系统基本组成了解源管理系统基本组成 最终将学生培养成为既具有能源方面的专业知识又最终将学生培养成为既具有能源方面的专业知识又具有现代经济管理头脑的双重人才。具有现代经济管理头脑的双重人才。能源是能量的来源,是提供能量的资源能源是能量的来源
3、,是提供能量的资源p来自物质(煤炭、石油)来自物质(煤炭、石油)p来自物质的运动(水流、风流、海浪,潮来自物质的运动(水流、风流、海浪,潮汐等)汐等)n1万年前,人类进入原始的农业社会,开始能源利用时代。n古代(18世纪前):人类主要能源来自生物质能,风能和太阳能(柴薪时期柴薪时期)。公元前公元前500500左右,中国就开始利用煤炭作为燃料左右,中国就开始利用煤炭作为燃料 20002000年前,中国西北就用石油点灯年前,中国西北就用石油点灯n18世纪末,瓦特发明了蒸汽机,大量以煤炭为能源的动力机械逐渐替代手工生产方式,使世界能源结构发生了重大变革,进入煤炭时期煤炭时期。n1859年,在宾夕法尼
4、亚州打出西方第一口石油井,成为现代石油业的起点。n1886年,德国的戴姆勒制成了第一台使用液体石油的内燃机,从此石油和内燃机互为需求,形成了世界能源革命的第二个高潮。n19世纪60年代初,石油占据了能源消费的首位,这样能源进入了石油时期石油时期。能源利用发展历程后石油时代是一个新的主体能源的接替时期,它将是一个相当长的时期,至少需要2030年,甚至更长一些时间。后石油时代是新能源、可再生能源快速成长和发展时期。石油资源减少,石油价格冲入特高油价区域,并长期维持在高油价水平上震荡,即可认为,全球迈入了后石油时代。可再生能源时代水能、风能、太阳能、核能 分类方法:能源来源、能源存在和产分类方法:能
5、源来源、能源存在和产生的形式、能源本身的性质、能源利用的生的形式、能源本身的性质、能源利用的时间、普及程度等几种分类方法。时间、普及程度等几种分类方法。能源的分类能源的分类第三类:来自地球和其它天体相互作用:潮汐能等。能源的分类按能源来源分能源的分类按能源来源分第二类:来自地球外天体:宇宙射线、太阳能、由太阳能引起的风能、波浪能、海洋温差能、生物质能、光合作用、化石燃料等。第一类:来自地球自身:核能、地热能、地震能、火山喷发、温泉等。n新能源:利用较少、正在研究,大都是可再新能源:利用较少、正在研究,大都是可再生资源。如太阳能、风能、垃圾或废弃物、节生资源。如太阳能、风能、垃圾或废弃物、节能系
6、统。能系统。能源的分类按利用程度分能源的分类按利用程度分n常规(传统)能源:利用时间长、技术较成熟常规(传统)能源:利用时间长、技术较成熟、大量生产、广泛使用。如煤炭、天然气、水利、大量生产、广泛使用。如煤炭、天然气、水利、电力等。、电力等。n二次能源:由一次能源直接或间接加工、转换而来二次能源:由一次能源直接或间接加工、转换而来的能源,如电、蒸汽、各种机械能等。的能源,如电、蒸汽、各种机械能等。能源的分类按获得方法分能源的分类按获得方法分n一次能源:自然存在、可直接利用的能源,如煤炭一次能源:自然存在、可直接利用的能源,如煤炭、石油、天然气、风能、水能等。、石油、天然气、风能、水能等。能源的
7、分类按能否再生分能源的分类按能否再生分非再生能源:煤炭、石油、天然气。煤炭、石油、天然气。可再生能源:水能、风能、潮汐能、太阳能等。n含能体(载体)能源:本身提供能量,如含能体(载体)能源:本身提供能量,如煤炭、石油、天然气。煤炭、石油、天然气。能源的分类按能源本身性质分能源的分类按能源本身性质分n过程性能源:物质运动产生,如过程性能源:物质运动产生,如水能、风水能、风能、潮汐能、电能。能、潮汐能、电能。n燃料能源:燃料能源:矿物燃料(煤炭)、生物燃料(木材)、核燃料(铀)。能源的分类按反应性分能源的分类按反应性分n非燃料能源:非燃料能源:机械能、热能、太阳能。n非清洁能源:污染较大,如煤碳、
8、石油非清洁能源:污染较大,如煤碳、石油。能源的分类按清洁性分能源的分类按清洁性分n清洁能源:无污染或小污染,如清洁能源:无污染或小污染,如太阳能、太阳能、水能、风能。水能、风能。n商品能源:经流通环节消耗的能源,如煤商品能源:经流通环节消耗的能源,如煤碳、石油、天然气碳、石油、天然气。能源的分类按流通环节分能源的分类按流通环节分n非商品能源:不经流通环节,自产自用非商品能源:不经流通环节,自产自用,如农户自产的薪柴,如农户自产的薪柴。能源的评价能源的评价1.1.储量储量(1 1)探明储量:化石燃料的地质资源量,太)探明储量:化石燃料的地质资源量,太阳能、风能、地热能等的资源总量阳能、风能、地热
9、能等的资源总量(不考不考虑可采率,也不扣除已采出量虑可采率,也不扣除已采出量)。(2 2)可采储量:技术上可利用的资源量。)可采储量:技术上可利用的资源量。(3 3)可采储资比:累计探明的可采储量与可)可采储资比:累计探明的可采储量与可采资源量之比。采资源量之比。(4 4)经济可采储量:技术上可利用且经济上)经济可采储量:技术上可利用且经济上合理的资源量。合理的资源量。2.2.能量密度:单位质量、空间或面积内能得到能量密度:单位质量、空间或面积内能得到的能量,如的能量,如1 1千克煤的发热量千克煤的发热量2930029300千焦。千焦。3.3.储能的可能:能源的储存性,如矿物能源。储能的可能:
10、能源的储存性,如矿物能源。4.4.供能的连续性:能源能否连续得到供应,如供能的连续性:能源能否连续得到供应,如太阳能、潮汐能。太阳能、潮汐能。5.5.能源的地理分布:我国煤碳多在西北,水能能源的地理分布:我国煤碳多在西北,水能多在西南,用电量大的工业却在东部沿海多在西南,用电量大的工业却在东部沿海北煤南运,西电东送。北煤南运,西电东送。能源的评价能源的评价6.6.开发和利用能源的费用:勘探、开采、加工到开发和利用能源的费用:勘探、开采、加工到利用的投资,如矿物能源多、太阳能少。利用的投资,如矿物能源多、太阳能少。7.7.运输费用与损耗:能源运输至用户终端过程的运输费用与损耗:能源运输至用户终端
11、过程的费用及能耗,如石油管道、电网等。费用及能耗,如石油管道、电网等。8.8.能源的品位(转换为机械能或作功):水能高能源的品位(转换为机械能或作功):水能高于化石燃料。于化石燃料。9.9.对环境的影响:我国能源以煤、石油为主。对环境的影响:我国能源以煤、石油为主。能源的评价能源的评价根据目前对矿物能源的开采和消耗速度,从现在起全球的石油资源估计还可以用60年,天然气的储量也最多可以使用120年左右,煤可以使用230年。全球能源资源总体形势全球能源资源总体形势目前,人类可以利用的主要能源是各种化石能源,约占全世界能源消耗的90%以上;可再生能源比重很低。我国能源总体形势我国能源总体形势1 1、
12、能源资源总量占世界前列,但人均资、能源资源总量占世界前列,但人均资源量偏低;源量偏低;2 2、能源消费增长快,人均和总体能源需求量、能源消费增长快,人均和总体能源需求量逐渐增加,能源供应紧张;逐渐增加,能源供应紧张;3 3、能源对外依存度逐渐加大,能源安全面、能源对外依存度逐渐加大,能源安全面临巨大挑战。临巨大挑战。能源与环境能源与环境环境问题分为环境问题分为2 2类类:(1 1)原生环境问题:由自然力引起,如地)原生环境问题:由自然力引起,如地震、滑坡、洪涝、干旱震、滑坡、洪涝、干旱(2 2)次生环境问题:由人类活动引起,分)次生环境问题:由人类活动引起,分为环境污染和生态破坏。为环境污染和
13、生态破坏。能源对环境污染的污染表现在:温室效能源对环境污染的污染表现在:温室效应、酸雨、臭氧层破坏、热污染、放射应、酸雨、臭氧层破坏、热污染、放射性污染等性污染等能源的可持续发展能源的可持续发展联合国“21世纪议程”第一次正式提出可持续(sustainable)发展思想。可持续发展的内涵:“发展”是大前提:发展是人类永恒的主题。为了实现全球范围的可持续发展,应把发展经济、消除贫困作为首要条件。“协调性”是核心:可持续发展的基本目标是人口、经济、社会、环境、资源的协调发展。能源的可持续发展能源的可持续发展“公平性”是关键:可持续发展的关键性问题是资源分配和福利分享,它追求在时间和空间上的公平分配
14、,也就是代际公平和代内不同人群、不同区域和国家之间的公平。“科技进步”是必要保证:加深人类对自然规律的理解,开拓新的可利用的自然资源领域,提高资源的综合利用效率和经济效益,提供保护自然和生态环境的技术。中国能源问题:中国能源问题:人均能源资源相对不足,资源质量较差,人均能源资源相对不足,资源质量较差,探明程度低。探明程度低。能源生产消费以煤为主。能源生产消费以煤为主。能源工业技术水平低、生产率低能源工业技术水平低、生产率低能源资源分布不均,交通运力不足,制约能源资源分布不均,交通运力不足,制约了能源工业发展。我国能源资源西富东贫了能源工业发展。我国能源资源西富东贫,大多远离人口集中经济发达的东
15、南沿海,大多远离人口集中经济发达的东南沿海地区。西电东送,北煤南运。地区。西电东送,北煤南运。能源供需紧张。拉闸限电,成品油价格上能源供需紧张。拉闸限电,成品油价格上涨,煤炭供应不足。涨,煤炭供应不足。能源利用率低。能源系统总效率低于发达能源利用率低。能源系统总效率低于发达国家一半。产业结构不合理,能源品质低,国家一半。产业结构不合理,能源品质低,管理落后。管理落后。能源环境问题日趋严重。环境污染向农村能源环境问题日趋严重。环境污染向农村蔓延。蔓延。能源开发逐步西移,开发难度和费用增加能源开发逐步西移,开发难度和费用增加。如水能、油气。如水能、油气。能的转化能的转化不同形式的能量之间的转化是通
16、过做功实现的。不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的。不同形式的能之间可以在一定条件的情况下相互转不同形式的能之间可以在一定条件的情况下相互转化,而且在转化过程中总量保持不变。化,而且在转化过程中总量保持不变。功是能量转化的量度功是能量转化的量度重力做功:重力势能和其他能相互转化重力做功:重力势能和其他能相互转化弹力做功:弹性势能和其他能相互转化弹力做功:弹性势能和其他能相互转化在一定条件下,各种形式的能量可以相互转在一定条件下,各种形式的能量可以相互转化和转移化和转移在热传递过程中。在热传递过程中。运动的甲钢球碰击静止的乙钢球;运动的甲钢球碰击静止的乙钢球;能量转移:能量转移:能量转化:能
17、量转化:小朋友滑滑梯;小朋友滑滑梯;水力发电;水力发电;火力发电;火力发电;电流通过电热器时。电流通过电热器时。特点:特点:能量的形式没有变能量的形式没有变特点:特点:能量的形式发生变化能量的形式发生变化能量转换定律能量转换定律自然界的一切物质具有能量,能量既不能自然界的一切物质具有能量,能量既不能创造,也不能消灭,而只能从一种形式转创造,也不能消灭,而只能从一种形式转换为另一种形式,从一个物体传递到另一换为另一种形式,从一个物体传递到另一物体,在能量转换与传递过程中能量的总物体,在能量转换与传递过程中能量的总量恒定不变量恒定不变能量守恒定律的意义能量守恒定律同生物进化论、细胞的发现被恩格斯誉
18、为19世纪的三个最伟大的科学发现。能量守恒定律是在无数实验事实的基础上建立起来的,是自然科学的普遍规律之一。自然界一切已经实现的过程都遵守能量守恒定律。凡是违反能量守恒定律的过程都是不可能实现的,例如“永动机”只能以失败而告终。机械能守恒定律只是能量守恒定律的特例。能量耗散 在能源的利用过程中,即在能量的转化过程中,能量在数量上并未减少,但在可利用的品质上却降低了,从便于利用变成不便于利用的了。这是能源危机更深层次的含义,也是“自然界的能量虽然守恒,但还是要节约能源”的根本原因。34某种能量在一定环境条件下,通过某种能量在一定环境条件下,通过一系列可逆变化过程,最终达到与一系列可逆变化过程,最
19、终达到与环境平衡时所能做出最大功的那部环境平衡时所能做出最大功的那部分能量,即为能量中的可用部分。分能量,即为能量中的可用部分。能量中的不可用部分。能量中的不可用部分。洁净煤技术 洁净煤技术(洁净煤技术(clean coal technology;CCT)一词源于美国)一词源于美国,是旨是旨在减少污染和提高效率的煤炭加工、燃烧、转换和污染控制新技术的总在减少污染和提高效率的煤炭加工、燃烧、转换和污染控制新技术的总称,是当前世界各国解决环境问题的主导技术之一,也是高新技术国际称,是当前世界各国解决环境问题的主导技术之一,也是高新技术国际竞争的一个重要领域。竞争的一个重要领域。洁净煤技术包括两个方
20、面,一是直接烧煤洁净煤技术包括两个方面,一是直接烧煤洁净技术,二是煤转化为洁净燃料技术。洁净技术,二是煤转化为洁净燃料技术。直接烧煤洁净技术直接烧煤洁净技术燃烧前的净化加工技术燃烧前的净化加工技术 主要是洗选、型煤加工和水煤浆技术。主要是洗选、型煤加工和水煤浆技术。原煤洗选采用筛分、物理选煤、化学原煤洗选采用筛分、物理选煤、化学选煤和细菌脱硫方法,可以除去或减少灰选煤和细菌脱硫方法,可以除去或减少灰分、矸古、硫等杂质分、矸古、硫等杂质,目前主要应用物理洗目前主要应用物理洗选,可以出去选,可以出去90%90%以上的硫化物和其他杂质以上的硫化物和其他杂质。斜槽选煤、摇床选煤、风力选煤斜槽选煤、摇床
21、选煤、风力选煤 型煤加工是把散煤加工成型煤,由型煤加工是把散煤加工成型煤,由于成型时加入石灰固硫剂,可减少二氧于成型时加入石灰固硫剂,可减少二氧化硫排放化硫排放50%50%85%85%,减少烟尘,减少烟尘70%70%95%95%,热效率提高热效率提高10%10%30%30%;水煤浆是由大约水煤浆是由大约65%的的煤、煤、34%的水和的水和1%的添加的添加剂通过物理加工得到的一剂通过物理加工得到的一种低污染、高效率、可管种低污染、高效率、可管道输送的代油煤基流体燃道输送的代油煤基流体燃料。具有燃烧效益高、负料。具有燃烧效益高、负荷调整便利、减少环境污荷调整便利、减少环境污染、改善劳动条件和节省染
22、、改善劳动条件和节省用煤等优点。用煤等优点。燃烧中的净化燃烧技术燃烧中的净化燃烧技术循环流化床锅炉技术循环流化床锅炉技术 煤和脱硫剂送入炉膛后,迅速被大量惰性高温煤和脱硫剂送入炉膛后,迅速被大量惰性高温物料包围,着火燃烧,同时进行脱硫反应,并在上物料包围,着火燃烧,同时进行脱硫反应,并在上升烟气流的作用下向炉膛上部运动,对水冷壁和炉升烟气流的作用下向炉膛上部运动,对水冷壁和炉内布置的其他受热面放热。粗大粒子进入悬浮区域内布置的其他受热面放热。粗大粒子进入悬浮区域后在重力及外力作用下偏离主气流,从而贴壁下流后在重力及外力作用下偏离主气流,从而贴壁下流。气固混合物离开炉膛后进入高温旋风分离器,大。
23、气固混合物离开炉膛后进入高温旋风分离器,大量固体颗粒(煤粒、脱硫剂)被分离出来回送炉膛量固体颗粒(煤粒、脱硫剂)被分离出来回送炉膛,进行循环燃烧。未被分离出来的细粒子随烟气进,进行循环燃烧。未被分离出来的细粒子随烟气进入尾部烟道,以加热过热器、省煤器和空气预热器入尾部烟道,以加热过热器、省煤器和空气预热器,经除尘器排至大气。,经除尘器排至大气。循环流化床锅炉技术循环流化床锅炉技术主要特点:主要特点:1 1、低温的动力控制燃烧、低温的动力控制燃烧2 2、高速度、高浓度、高通量的固体物料流、高速度、高浓度、高通量的固体物料流态化循环过程态化循环过程3 3、高强度热量、质量和动量传递过程、高强度热量
24、、质量和动量传递过程4 4、循环硫化床锅炉是一种高效、低污染的、循环硫化床锅炉是一种高效、低污染的清洁燃烧设备清洁燃烧设备超临界超临界/超超临界超超临界燃煤燃煤发电技术发电技术 燃煤发电是通过产生高温高压的水蒸汽来推动汽燃煤发电是通过产生高温高压的水蒸汽来推动汽轮机发电的,蒸汽的温度和压力越高,发电的效率就越轮机发电的,蒸汽的温度和压力越高,发电的效率就越高。在高。在347.15347.15摄氏度、摄氏度、22.11522.115兆帕压力下,水蒸汽的密兆帕压力下,水蒸汽的密度会增大到与液态水一样,这个条件叫做水的临界参数度会增大到与液态水一样,这个条件叫做水的临界参数。比这还高的参数叫做超临界
25、参数。温度和气压升高到。比这还高的参数叫做超临界参数。温度和气压升高到600600摄氏度、摄氏度、25282528兆帕这样的区间,就进入了超超临兆帕这样的区间,就进入了超超临界的界的“境界境界”。超临界机组的热效率比亚临界机组的高超临界机组的热效率比亚临界机组的高2%2%3%3%左左右,而超超临界机组的热效率比超临界机组的高右,而超超临界机组的热效率比超临界机组的高4%4%左右左右。燃烧后的净化处理技术燃烧后的净化处理技术 主要是消烟除尘和脱硫脱氮技术。消烟主要是消烟除尘和脱硫脱氮技术。消烟除尘技术很多,静电除尘器效率最高,可达除尘技术很多,静电除尘器效率最高,可达以上,电厂一般都采用。脱硫有
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