節能原理、方法和能耗計算與評價

中國石化集團公司節能技術中心

郭文豪

目錄

1石化工業用能特點及潛力

2能耗計算與評價

3節能原理與方法

4能量平衡

5節能新技術、新設備

6石化工業的節能方向

7基準能耗

2

1石化工業用能特點及潛力

1.1用能量大，占加工成本比例大

以乙烯裝置為例，國內裝置能耗大部分在750kg標準油八，2003年國內乙烯總產量約60（）萬噸，總

能耗450萬噸標準油，能耗費用近60億元（2007年國內乙烯息產量將達1100萬噸，總能耗達825萬噸

標準油r

煉油工業綜合能耗量占原油加工量的8%~10%。2003年全國原油加工量為2.6億噸，耗能量約2100

萬噸標油，費用約320億元。平均能耗成本（包括自產燃料等）占總加工成本的40%~60%。

但目前加工成本計算中，將自產燃料形成的能耗未計入成本，造成了能耗成本占總加工成本比例不

高的假象，將能耗成本淹沒在巨大的產品銷售中，大大弱化了能耗的影響及其節能工作的開展。

表1某煉油廠加工每噸原油的完全能耗費用

每噸原油的能

項目能源價格每噸原油能耗費用/元

源消耗量

燃料35kg1371元it48.0

催化燒焦25kg1371元Jt34.3

電67kWh0.5元/kWh33.5

I.OMpa蒸汽0.086180元八6.9

新鮮水7.2t1.8元/【13.0

合計1357

3

表2計入自用燃料與動力后的煉油加工費

4

分項加工費

項目占百分比，%

元/噸

輔助材料費18.56.7

能耗費135.749.0

工資及附加費6.02.2

折舊費57.620.8

修理費24.38.8

其它制造費7.92.9

管理費用12.54.5

財務費用4.81.7

銷售費用9.53.4

合計276.8100

表3不計自用燃料與動力費用的現狀煉油加工費

分項加工費

項目占百分比，%

元A

輔助材料費18.510.7

能耗費31.218.1

工資及附加費6.03.5

折舊費57.633.4

修理費24.314.1

其它制造費7.94.6

管理費用12.57.3

財務費用4.82.8

銷售費用9.55.5

合計172.3100

4

表42002年中國石化集團公司煉油專業達標指標

序輕油收率加工損失綜合能耗原油途耗完全費用

企業名稱綜合商品率，%

號%%kgEo/t%元/t

集團公司72.5692.551.1079.600.41

股份公司72.592.451.0879.400.40196

1燕山70.0092.401.1594.000.40193

2天津79.0093.001.2068.000.34185

3石家莊76.0090.501.0588.000.35192

4滄州71.0090.651.1587.500.40190

5上海79.596.000.9056.000.26115

6高橋67.592.501.0098.000.28230

7金陵75.592.601.2082.000.42188

8揚子72.194.500.9557.000.19123

9鎮海72.0093.801.0071.000.20153

10安慶71.5093.501.1086.000.70200

11福建78.2091.601.1577.000.22248

12九江64.2090.501.1081.000.75188

13濟南71.0090.001.1095.000.45257

14齊警74.1093.101.1585.000.40188

15洛陽76.590.601.0387.000.50164

16武漢68.293.000.9573.000.55220

17荊門68.0091.501.20120.000.48270

18長嶺69.0091.701.0081.000.36214

19廣州78.0094.000.9564.500.17170

20茂名74.0092.001.2076.000.19155

21勝利71.0090.001.25110.000.00315

22河南52.0089.151.20100.000.00400

23中原79.9590.251.2093.000.07220

24北海76.5090.651.20100.000.38220

存續企業

25巴陵72.2092.451.0089.000.95

26揚州70.0090.001.0094.000.50

27清江73.0091.001.2092.00

28杭72.5092.001.1085.000.45

29青島78.0091.501.0581.000.50

30泰州35.1091.851.30

31西安40.2092.801.30

32塔里木44.5083.701.30

5

某煉油廠的完全能耗費用及占煉油加工費的比例見表1~3.該煉油廠綜合能耗為86.8kg標油/t，平均

每kg標油能耗的費用為1.56%,全廠能量因數為6.626,單位能量因數能耗為13.1kg標油從最

具可比性的單位能量因數能耗來看，該煉油廠與國內能耗先進值（11kg標油/（I.E。）相比有較大的差距。

若該煉油廠能耗達到國內先進水平，綜合能耗將卜.降13.9kg標油使每噸原油的加工費卜.降21.7元，

下降幅度幾乎達到了每年修理費的水平。

由于該廠的單位能量因數能耗是全國平均水平，因此煉油企業的平均節能潛力為20元/噸原油。

修正后的煉油加工費指標合理地反映了各項影響因素，能耗費用成為煉油加工成木的第一影響因

素。

因此節能永遠是石化企業挖潛增效，增強競爭力的一個主題。

1.2加熱冷卻過程多

石化工業加工過程中，有非常多的冷、熱物流（過程物流、公用工程物流等）需要換熱。如乙烯裝

置、煉油過程主要是通過物理的辦法，按照各油品沸點的差別進行分離，即通過冷冷熱熱，就完成了加

工過程。

以冷熱物流相聯系的換熱網絡優化（廣義）技術，化石化工業大有用武之地。

1.3涉及全過程，需要加強管理，需要全體人員參加

石化生產是連續、多工序、多層次的加工過程，從全廠發展規劃、設計、生產運行、維護等過程均

涉及能量的利用，可以說，加工全過程就是能量流的過程,節能絕不是一個部門或幾個部門的事情。從反

例來說明：如規劃時不把一些可過程優化組合的裝置放在一起，喪失了許多好的機會。如FCC過程有

大量的低溫余熱，而氣體分儲裝置可使用，如果把此二種裝置布置很遠，就難以實施該措施。有些廠的

這二種裝置相距2公里遠。

能耗指標是一個而度綜合性的指標，如果一個石化企業的能耗指標是先進的，則必然意味著規劃、

設計、運行、維護、管理等所有環節的高水平，缺一不可。

國內節能工作存在的一個重要問題是：重技術輕管理。必須加強管理，提高所有人員的節能意識,

激發節能積極性，才能真正將節能工作落到實處。

另外，企業不同的部門對能源的要求也不一樣：

技術部門為了生產高質量產品，有時在探討工藝過程中反而會提出增加能耗的建議；

生產部門重點是放在生產方面，始終努力采用高生產效率的方式，而提高生產性的效果，幾乎均與

節能直接關連；

生產計劃部門為將庫存壓于最小程度，根據適時生產的方式而制定頻繁更換作業內容的生產計劃，

而這種生產方式不利于節能的：

6

動力設備高效運轉是動力管理部門的工作任務，但有時因過度追求節能，也會提出妨礙生產效率的

要求。

日本節能的觀點：生產工廠的使命是制造產品，因而努力推進能量有效利用的工作人員是難能可貴

的后勤部隊。與生產部門相比，推進節能的工作是種不顯眼的苦差事，因而需要“廠領導的節能意識”,

即應該針對節能作出的努力表示敬意并對所取得的成果給予高度評價和鼓勵。

1.4本質上存在三環節過程

（a）過程用能的主要形式是熱、流動功和蒸汽，它們一般是通過轉換設備（如爐、機泵）等轉換過來

的。此環節稱為能量轉換環節。

（b）轉換設備提供的熱、功、蒸汽等形式的能量進入工藝核心環節（塔、反應器），連同叵收循環能

量一起推動工藝過程完成后，除部分能量轉入到產品中外，其余均進入能量回收系統。此環芋稱為工藝

利用環節。

（c）能量在工藝核心環節完成其使命后，質量下降，但仍具有較高的壓力和溫度，可以通過換熱設

備、換功設備（液力透平）等回收利用。但受工程和經濟條件約束，回收不能到底，最終通過冷卻、散

熱等排棄到環境中。此環吊稱為能量回收環甘。

從三環節理論的節能：首先應選用或改進工藝過程，減少工藝用能；再考慮經濟合理地回收；其不

足部分再由轉換設備提供。

1.5目前還存在較大的節能潛力

目前有些裝置的能耗水分較大，裝置實際能耗與統計能耗不一致，有時差別還比較大。如某企業相

距一年的裝置能耗相差一倍，而卻沒有采用過任何節能措施。

先進裝置與落后裝置的差距即是裝置的節能潛力（見表5）。

表5國內外主要煉油裝置能耗對比（不包括小企業）

序號裝置名稱先進能耗國內一般或平均國際先進

1常減壓10.411.89.3

2FCC4756法國東日(1992)37.2

3RFCC5568

4延遲焦化2127

5加氫裂化264638（全循環）

6煉廠單因能耗11國際先講9.5-10.0

7乙烯585750-800400-450

7

相對來說，過程組合即系統節能的潛力更大。

>熱聯合

>蒸汽動力系統

>儲運系統

>低溫余熱的回收和利用

根據節能中心掌握的有關資料：目前對于30萬噸/年的乙烯裝置或500萬噸/年的煉油廠，設定投

資網收期為2年時，年節能效益一般在5000萬元以上v

對某300萬噸/年煉油廠所做的節能規劃，僅氣體分儲裝置和儲運系統用低溫余熱代替l.CMPa蒸汽

就達40t/h,年效益2500萬元。

2能耗計算與評價

2.1能耗計算

2.1.1綜合能耗量

綜合能耗量是統計對象（煉油裝置、輔助系統或全廠）在統計期內，消耗的各種能源的總和。其計算通

式如下：

E=EMiRi+Q

式中：E—統計對象綜合能耗量，kg/年（月、季）；

扎一某種能源或耗能工質的實物消耗或輸出量，t（kWh）/年（月、季）；

R—對應某種能源或耗能工質的能量換算系數，kg/t（kWh）：

0-與外界交換的有效能量折為一次能源的代數和，kg/年（月、季）。

向統計對象輸入的實物消耗量和有效熱量計為正值，輸出時為負值。

實際上，此式數據單位還有其它形式，如kg/h。

有效熱量主要指不同統計對象之間的熱進出料熱量、煙氣熱量和低溫余熱的回收利用。

燃料消耗指生產過程消耗的各種燃料之和。如果原料或產品的一部分（如PSA尾氣、分儲塔頂油

氣等）作為燃料提供能量，則必須計入能耗。

有關詳細計算及規定見新修訂的《煉油廠能耗計算與評價方法》2（X）3年版。

2.1.2單位綜合能耗

單位綜合能耗是統計對象在統計期內，以單位原油、原料油加工量或產品產量所表示的能耗量。

單位綜合能耗的計算通式如下：

8

e=E/G

式中：e—統計對象的單位綜合能耗，kg/t：

E—統計對象綜合能耗量，kg/年（月、季）；

G—統計對象的原油加工量（或原料加工量、產品產量），V年（月、季）。

2.1.3能耗大小對比需要注意的問題

從能耗計算公式可以看出，能耗計算結果取決于計入能耗的能耗.工質種類與能量換算系數。不同的

國家有不同的標準和方法，因此，不同國家之間的同類裝置，單元或全廠的實物消耗相同（國外，甚至

一個公司有2種方法），但能耗可能差別較大，不能直接對比。

從今年開始，國內能耗對比時，將有三類不同的標準的能耗結果：

（1）V煉油廠能量消耗計算方法〉修訂前；

（2）〈煉油廠能量消耗計算方法〉修訂后，從今年開始試運行；

（3）《石油化工設計能量消耗計算方法》SH/T3110-2001已于2002年5月1日開始執行。

2.1.4能耗計算例題

某煉油裝置的實物消耗及與裝置界區外的物流關系見圖1。設蠟油、頂循、柴油、油漿的比熱分別

為0.55.060.55,0.7kcal/（kg.℃）,熱損失為5%。此題僅為說明能耗的計算，能耗數值無實際意義。能耗

計算見表6。

9

裝置分界線

新鮮水10t/h3.5MPa蒸汽10t/h

l.OMPa蒸汽4Ot/h

催化油漿200t/h330-C

3001CI

催化裂化裝置分儲塔頂循200"h130-C

100-C

柴油120t/h140T

加熱設備凝結水50t/b

除鹽水2OOt/h

25C

靖油lOOt/h200'C塔頂油氣

90'C

圖i某裝置.實物消耗及裝置界區外的關系

表6某裝置能耗計算舉例

序原方法結果新方法結果

項目說明

號kg/hkg/h

1新鮮水10t/h10*0.18=1.810*0.17=1.7折算系數變化

2除鹽水30t/h30*2.3=6930*2.3=69

3循環水2500t/h2500*0.1=2502500*0.1=250

4凝結水50t/h50*7.4=37053*7.65=382.5折算系數變化

53.5MPa蒸汽-10t/h-10*88=880-10*88=880

6l.OMPa蒸汽-40uh-40*76=-3040-4O*76=-3O4O

70.5MPa蒸汽4t/h4*66=2644*66=264

8電l5(X)kW1500*0.3=4501500*0.26=390折算系數變化

9焦炭lOt/h5000*1=50005C00*0.95=4750折算系數變化

10熱進料400t/h40*(200-90)*0.55=2420400*(200-90)*0.55=2420

11-12*(140-80)*0.55*0.95-12*(:40-80)*0.55*0.95柴油為熱出料

熱出料120l/h

=>376=-376

12熱聯合-催化油漿-20*(330-3(X))*0.7*0.95-2O*(33O-3(X))*O.7*O.95

10

=?399=-399

13-20*(130-100)*0.6*0.95-20*(130-100)*0.6*0.95溫度低，按低溫余熱輸

熱聯合-頂循

=-342*0.5=-171出

14只計算60C以上熱量，

低溫余熱輸出-20*(90-25)*1*0.6=-780-20*(90-60)*1*0.5=-300

且折算系數變化

裝置合計消耗3007.8kg標油/h3361.2kg/h主要由焦炭和低溫余熱

合計

（括號內為能耗）(7.52kg標油/I進料)(8.40kg標油/l進料)的變化引起

2.2能耗評價

2.2.1能耗評價指標

工藝裝置：

（1）單位進料或產品的綜合能耗；

（2）單位能量因數能耗（對聯合裝置）；

（3）基準能耗。

全廠：

（1）加工每噸原油的綜合能耗；

（2）單位能量因數能耗；

（3）能源密度指數。

2.2.2單位能量因數能耗及能源密度指數

2.2.2.1單位能量因數能耗的意義

設一個煉油廠共有n套工藝裝置，同一時期的加工量分別為Al,A2……An;實際能耗（對各自裝置的

進料或產品）分別為E1,E2……En,評價體系中確定的每套裝置應可達到的先進標準能耗（國內稱為能耗

定額，下稱標準能耗）分別為C1,C2……Cn,其中只有編號為1的裝置為常減壓蒸儲裝置，相應的加工量

就是該煉油廠的原油加工量。

則此煉油廠工藝裝置作為一個整體來講，單位能量因數能耗U的定義為：

U=^A/EZ/A1AiCH（A\C［）（1）

1=1/f=l

式（D中分母稱為能量因數，可以看出的是：其中的反AiCi是該煉油廠應達到的能源消耗總量，

r=l

Al.Cl是常減壓裝置應達到的標準能源消耗量，二者的比值即能量因數，直接意義則是煉油廠應達到的

標準能源消耗總量折算成具有標準能耗的常減壓裝置的套數。由于在?定的評價體系中，標準能耗

C1,C2……

II

Cn是不變的，因此，能量因數就是標準能耗常減壓裝置的套數。顯然，高能耗的裝置琥多或加工流

程越長，折成的常減壓裝置套數越多，所以是煉油廠加工復雜程度的體現。

式(1)中的分子項是該煉油廠的單位綜合能耗，即加工每噸原油的綜合能源消耗量，除以能量因數

后，就是單位能量因數能耗，意義就是標準能耗常減壓裝置的實際能耗。

在上述定義中，為討論方便起見，設常減壓蒸窗僅有1套，且沒有考慮公用工程部分。實際上，儲

運、蒸汽動力系統、給排水等公用工程系統很容易按工藝裝置同樣的方法進行處理。

2.2.2.2單位能量因數能耗與能源密度指數的關系

將式(1)分子分母的A1約去，并整理成下式：

UK1汽AiEi往AiCi(2)

f=l//=1

令Ell立AiEi￡4。，則式⑵變成下式：

i=\/i=l

U=C1.ETI(3)

Eli為煉油廠實際能耗消耗總量與應達到的標準能耗消耗總量的比值，這就是國外一些公司所采用

的能源密度指數。此概念意義很容易直接理解，若該比值為1,說明煉油廠總體上已達到了先進能耗指

標；若比值大于1,如為1.2,實際能耗比先進能耗指標高20%。

如果一個評價體系中，規定的各裝置標準能耗不是很先進，則EII將會小于1,這時統計分析的煉

油廠中EII最小者則是最先進者，并且可能如EII低至0.8時，才達到了較先進的能耗指標。

從式(3)看出，單位能量因數能耗是在能源密度指數的基礎上乘以常減壓裝置的標準能耗C1,因C1

一般是不變的，所以比較U的高低實際是在比較EII的大小。如果U等于C1,說明煉油廠總體上達到了

先進能耗指標；如果U大于C1,它們的差值就是每套標準常減壓裝置的節能潛力。

2.2.2.3單位能量因數能耗的特性與使用

綜合上述單位能量因數能耗的意義與分析，可以得出它的如下特性：

(1)單位能量因數能耗與常減壓裝置標準能耗的比值即能源密度指數，故它實際上表示煉油廠所

有工藝裝置的實際能耗總量與應該達到的先進能耗總量相比的平均節能潛力，是一個高度綜合性的指

標，用于整體上評價不同煉油廠的能耗是科學合理的。

(2)使用國內外不同的評價體系時，所規定的能耗計算方法不同，各工藝裝置的標準能耗不同，

單位能量因數能耗結果不一樣，差別可能較大。所以對比時，必須使用同一個評價體系。

(3)從式(2)中看出，單位能量因數能耗與原油加工量無關，完全適合于二次加工裝置有外購原

料的煉油廠能耗評價。

12

（4）對于越來越多的聯合裝置，由于其中的各裝置實物消耗量難于分開，故難于評價單個裝置能

耗，可使用單位能量因數能耗進行整體評價。

（5）單位能量因數能耗中，已經考慮了加工流程的復雜程度，故不再與其有關。

單位能量因數能耗評價的缺點是，評價的準確性取決于標準能耗的確定。隨著技術的發展，一些工

藝裝置的先進能耗下降的幅度較大，則必須及時調整標準能耗，以增強可比性另一方面，盡管對某類

I：藝裝置可能制定許多檔次的標準先進能耗，甚至采用考慮主要影響因素后的擬合公式表達標準能耗，

以大大增強共可比性，評價結果已經足以從宏觀上表明能耗水平的高低，但畢竟制定的標準先進能耗還

是有局限性的，所以不可能在細微的程度上分析對比能耗的高低。

2.2.3V煉油廠能量消耗計算方法〉的修訂

>主要修訂內容

（1）將現有的計算方法改為計算與評價方法，規定了全廠、煉油裝置和輔助系統的評價指標。

（2）對所有工藝裝置能耗定額修訂，補充了新型煉油工藝裝置的能耗定額;對輔助系統的能耗定額

作了部分修訂。

（3）修改完善了統一能量換算系數，如燃料氣、甩、催化焦灰、低溫余熱等。

（4）修訂了能耗計算中的有關規定，如能耗計算范圍。

>修訂后最主要的影響：

工藝裝置能耗定額：

修訂后的工藝裝置能耗大幅下降，劃分檔次更加合理，這商使單位能量因數能耗指標的評價合理性

大大增加，有助于挖掘節能潛力。

統一能量換算系數：

主要修改了燃料氣、電、催化焦炭、低溫余熱的統一換算系數，這將對使用這幾種能耗工質為主要

消耗的裝置能耗帶來較大或很大的影響。

表7修訂前后統一能量換算系數的變化

序數量與能源折算值對比kg（標油）

類別改變情況

號單位修訂前修訂后

1電1kWh0.30.26減少13.3%

2新鮮水1t0.180.17減少5.5%

3循環水1t010010不彎

4軟化水1t0.250.25不變

5除鹽水1t2.32.30不變

6除氧水1t9.29.20不變

7凝汽式蒸汽輪機凝結水1t3.43.65增大3.4%

13

8加熱設備凝結水1t7.47.65增大3.4%

9燃料油1t10001000不變

10燃料氣1tIO(X)950減少5%

11催化燒焦1t1000950減少5%

12工業焦炭1t800800不變

13lO.OMPa級蒸汽1t無92新增項目

143.5MPa級蒸汽1t8888不變

15LOMPa級蒸汽1t7676不變

160.3MPa級蒸汽1t6666不變

17<O.3MPa級蒸汽1t無55新增項目

18低溫余熱無有新增項目

19直接交換的熱量無有新增項目

14

表8修訂前后部分煉油裝置能耗定額的變化

1995年2003年2003年

序號裝置名稱計算基準備注（指新修訂的內容）

能耗定額能耗定額能量系數

不包括電脫鹽’該定額為燃料型，潤滑油型能只定額另增加05含

1常或壓蒸餡18111對處理:衣

輕姓回收時，能耗定額再增加1

2常壓蒸飽159.50.86對處理量

3電脫款無0.20.018對處理盤

沒有或不開吸收卷定,能耗定額被少3S有汽油回燎時，能耗定顫另

4催化裂化

增加3

ICC70484.36對處理量摻常用渣油20%以下或摻戰壓漁油10%以下

RFCC85555對處理加

ARGG無756.82對處理量

DCC無X07.27對處理堵若干氣和LPG收率在36%以上，能耗定頹另增加5,

5延遲便化35252.27對處理量沒有或不開吸收穩定,能耗定額減少5.

6催化求整

該定額為固定床,組合床為85,連續重整為18.流程僅到重整汽油

預處理和重整單元95807.27對空整進料

脫戊燒塔

脫很姐分塔222對抽提進料

45

溶劑抽提與回收403.64對抽提進料也適應于FCC回煉油的芳煌抽提

（時更整進料｝

25

芳煌分離201.82對抽提進料

（而近整進料）迂應于紫塔和甲紫塔，若為米塔、甲蒙塔和：耳茶塔，定頷為25

7制公用料同時仃氣體和整油時.能耗定額取一者的加權平均

氣體20001300118.18對繳產量不包括原料消耗

輕油25001500136.36對氫產fit不包括原料消耗

8加爾裂化65(1.3-X)34對處理量X為尾油收率，不包括循環級脫硫、氣體和液化氣脫破及溶劑再生

15

3節能原理與方法

通過了解節能原理可以科學地找出節能潛力的大小、部位，指出潛力的限度及制定節能措施的指導

原則，規劃節能的長短期目標。如果不掌握節能原理.，就可能泥出不恰當的節能指標，制定出不合理的

節能決策，批準不合理的節能方案。

3.1第一定律分析法

傳統節能原理是以熱力學第一定律為依據。

熱力學第?定律即能量守恒定律：能量是物質運動的量度，當任何?種形式的能量被轉移或轉化為

另一種形式的能量時，數量不變。

該分析法得到了廣泛應用，它主要是用熱效率的高低來估計節能潛力，熱效率越高說明芋能潛力越

小。

能量平衡工作正是基于這一定律，把能量的來龍去脈搞清楚，確定多少能量被利用，多少能量損失

掉。

優點：簡單直觀，容易理解和掌握，運用得當對節能工作能起到重要作用。

缺點：由于它所依據的僅是能量數量上的守恒性，在挖掘節能潛力時有較大的局限性和不合理性。

3.2第二定律分析法

20世紀50年代以后，熱力學第二定律的理論開始在節能實踐中廣泛應用。它的表述方法很多，其

中之一是：當任何一種形式的能量被轉移或轉化為另一種形式的能量時，其品位只可能降低或來變，絕

不可能提高。這樣能量在數量的守恒性和質量上的貶值性，就構成了能量的全面本性。

現代節能原理是同時依據熱力學第一、第二定律，并通過直觀實用的方式，來體現能的全面本性，

由此建立的節能理論和方法，稱為第二定律分析法。這種方法常用的有兩大類，熠分析法和為分析法。

由于燧分析法比較抽象，不能評價能量的使用價值，且本身也不是一種能量，現在已被煙分析法取代。

人盼析法認為：能量力肝嫵

火昵這樣一種能，在給定環境的作用下，可以完全連續地轉化為任何一種其它形式能量，而堿一

種不可能轉化的能量形式。

雌要是針對熱提出的，即熱量中最大能轉化為功的部分,

采用加分析法，能從本質上找出能量損失。

3.3熱經濟學

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20世紀60年代以來，在節能領域產生了將火用分析法與經濟因素及優化理論有機結合的急經濟學,

即除了研究體系與自然環境之間的相互作用外，還要研究一個體系內部的經濟參量與環境經濟參量之間

的相互作用。

一般來說，第一定律和第二定律分析法，在方案比較中僅能給出一個參考方向，而不能得出具體結

論。而熱經濟學分析法可以直接給出結果，這種方法特別適用于解決大型、復雜的能量系統分析、設計

和優化。

3.4用能的本質認識

按能量的作功能力，將其分為三大類：

高級能量：理論上可以完全轉化為功的能量，如機械功、電能、水能等：

低級能量：理論上不能全部轉化為功的能量，主要是熱能；

偶態能量：完全不能轉化為功的能量。

可逆過程與不可逆過程：

可逆過程是熱力學中的一種理想過程，在這個過程中，如為機械運動則沒有摩擦阻力，如為傳熱過

程則沒右溫差，如對常減壓蒸饋裝置，如達到可逆過程，具能耗就可能僅為2~3的程度。因此可以看出：

真正的可逆過程是不存在的，事實上，自然界的任何過程都不是可逆過程。節能工作就是要在現有的經

濟合理條件下，接近可逆過程。

用能的本質：

?大部分能量是過客；

?能量是完成過程中不發生化學變化的“催化劑”；

?能量是完成過程的推動力。

3.5節能方法

（1）使用用能量小的先進工藝過程和高效設備；

（2）減少過程。由于凡有過程，就有不可逆性，因此應盡可能減少過程，減少不可逆性。如裝置

之間的熱進出料；從整個系統的角度使用能量，抓住優化匹配的機會，減少不可逆性。

（3）多次使用能量。如對傳熱過程，就是要減少傳熱溫差，目前的經濟傳熱平均溫差（不包括加

熱爐）已經達到達20~30℃,隨著強化傳熱技術的發展，傳熱系數提高后，經濟傳熱過程可能進一步

減小。煉油過程中，最常見最典型的過程為傳熱過程，各個裝置均有大量的換熱器。凡是傳熱溫差很大

或較大的地方，也即是用能不合理的地方。

（4）高級高用，低能低月。

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例1,燒開水

將10000kg水從15℃加熱到100℃,需能量85萬kcal,按數量折為85kg標油.

（1）用電加熱：280kg標油：

（2）LPG加熱：94kg標油（加熱效率按90%）；

（3）用燃料發生高壓蒸汽，通過背壓機的排汽加熱：50.3kg標油。此時，所需的一次能源已大大

小于水木身升溫所需的熱量85kg標油v

同樣在工業應用上，只不過是這個例子的擴充而已。

8.8MPa,535C

1.436t蒸汽

汽輪機內效率82%

發電等效率92%

發電289kWh

110,C

It蒸汽放熱量59.2萬大卡

100℃

10t,15℃

50c

輸入一次能源=L436*92=132kg標油

發電相當于輸出一次能源=289*0.2828=81.7kg標油

用于加熱熱水的一次能源=132-81.7=50.3心標油

圖2背壓機排汽加熱節能示意圖

例2減少過程節能

某熱水泵房的改前流程為：來自自來水管網的水進入緩沖罐后由泵升壓供出至工藝裝置換熱后至生

活區。來自工藝裝置的熱媒水進入緩沖罐后由泵升壓送至工藝裝置先換熱升溫后加熱新鮮水降溫后返

回。

由于設置了緩沖罐，并且加之原選用的泵揚程較高（125m）,需要開二臺75kW的泵。

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改造后流程：

來自自來水管見的新鮮水不進緩沖罐直接（流量較小，大部分時間）或經1臺【5kW的管道泵至工藝

裝置，基本減少了一臺75kW的泵電耗。

來自工藝裝置的熱媒水也不進入緩沖罐直接由1臺15kW的管道泵升壓送至工藝裝置。

上述改造，投資僅3萬元，年節電費用就達3（）多萬元。

例3能量多次使用

如有八個物理過程,分別從起始溫度加熱至終止溫度后，即需將熱量排掉,每個過程的需熱量為10kg

標油。①油00~1400℃;②8004000C;@400-60（）℃;④2co~300°C;?15（X00℃;（6）110-130℃;

⑦80?100℃;⑧50~70如果每一個過程單獨進行，至少需要8X10=80kg標油。

如果將前一個過程完成后的熱量回收用于下一個過程，則總需能量僅為10kg標油，是單獨過程用

能的八分之一。由此可以看出能量多次使用的本質和系統優化的極大優越性。

?如果真有上述好的條件，一定要抓住機會，允分利用。

?可能有類似上述的良好條件，但是隱蔽的，應讓其顯露出來，并充分利用。（系統越大越復雜，則

越接近優化匹配的條件）

?如果沒有這么多的溫度與負荷匹配良好的過程，要創造條件，創造過程（尤其是公用工程），使工

藝過程之間及與公用工程之間實現良好的匹配。

4能?平衡

4.1企業開展能量平衡的主要目的

（1）摸清企業的用能現狀；

（2）分析企業及產品的用能水平；

（3）摸清主要用能設備和工藝裝置的效率指標、企業的能源利用率、能量利用率；

（4）查清企業余熱資源和回收利用情況；

（5）找出能量損失的原因、潛力，明確節能途徑，為節能規劃和節能改造提供依據。