能量平衡,即能平衡,是考察一個體系的輸入能量與有效能量、損失能量之間的平衡關系。它的理論依據是熱力學第一定律。在能量的利用過程中,其利用率不可能達到100%,輸入的能量一部分被有效的利用了,其余部分則損失掉了。根據能量守恒的原理,輸入的能量必然等于被有效利用的能量與損失能量之和。
能量平衡是一種科學的管理方法,是加強能源管理,提高能源利用水平,降低能耗的行之有效的基礎工作。能源平衡按體系分類,有國家或地區能量平衡,企業能量平衡和設備(工序)能量平衡。按能源種類劃分有熱平衡,電平衡、煤平衡、油平衡等。
一、企業能量平衡的目的
企業能量平衡是以企業為對象,以能量守恒定律為基礎,進行各種能源收入與支出的平衡,消耗與有效利用和損失之間數量平衡。包括各種能源在購入儲存、外銷,輸送分配,能源加工轉換,能源終端使用各環節的實物能源所具有能量的平衡。主要研究具有確定邊界的用能體系各種能量的收入與支出的平衡;供給能與有效利用及損失之間的數量平衡。能量平衡實際上是一種動態平衡,即體系的能量收支是隨時相等的。因此,在進行能量平衡計算時,如果發現不平衡,肯定是漏項(浪費余熱部分是否計算)或計算錯誤。綜合能量平衡時,各種實物能源應折算成噸標準煤(具體折標系數參見附件)。
企業能量平衡是全面系統掌握企業能耗狀況的重要方式。通過統計、測試、計算等手段,摸清企業能源構成、數量及其來龍去脈,全面掌握企業各種能源的購入存儲、加工轉換、輸送分配、終端使用各環節與回收利用和外供能源的情況和規律。
企業的能量平衡是提高能源管理的重要基礎。企業進行能量審計、能源監測、建立能源管理信息系統等工作,都要以企業能量平衡為基礎。通過能量平衡,摸清企業的耗能狀況,查清企業的余熱資源和回收利用情況,了解主要耗能設備、裝置的熱效率和整個企業的能源利用率。經過對企業能源利用系統及其各個環節用能狀況的綜合分析與評價,找出企業的節能潛力,明確節能方向,對提高企業能源利用率和降低單位產品(或產值)能耗提供科學依據。
二、企業能量平衡的方法
企業能量平衡時利用統計計算與測試計算相結合,以統計計算為主的綜合分析方法。企業用能平衡系統按照能源流向,依次劃分為購入倉儲、加工轉換、輸送分配和最終使用四道環節,能量平衡的主要步驟為:
(1)劃定能量平衡體系
體系的確定是進行能量平衡的首要環節,體系是進行能量平衡的對象,應有明確的邊界,以確定進行能量平衡的范圍。能量或其他物質可以通過邊界輸入體系或輸出體系。
(2)明確能量平衡基準
基準確定是進行能量平衡計算的出發點,基準包括物料基準、溫度和相態基準等,在基準選擇中盡量選擇已知量多的作為計算基準,選擇單位質量或者摩爾數作為基準等。
(3)能源統計數據的收集
能源統計計量數據是能源平衡的基礎,能源數據收集和整理的具體做法有:
按照不同的能源品種進行匯總;按照能源利用的四個環節分別進行匯總;按照產品生產的工藝流程進行匯總等。
(4)整理能量平衡數據
能量平衡的數據很多主要來自統計數據。這些原始數據和資料需要加以校核、分析與整理,做到去偽存真、去粗取精,保持數據的完整性、正確性和可靠性。
(5)編制能量平衡表
為了清楚和便于分析,需將各種有關數據填入平衡表格,并進行有關計算使之達到平衡。
(6)分析能量平衡結果
根據能量平衡表和各項技術指標,對用能情況進行分析,找出存在問題、產生原因、改進方向、解決的辦法,從而定出規劃逐步加以實施,使之作為能源管理和節能工作的科學依據。
三、企業能流圖
能量平衡是在對各工序的深入分析基礎上,對能量利用狀況的詳細描述。當要反應企業整體能源利用狀況時,常常通過能流圖來展示。通過能流圖能夠直觀形象地概括了企業能源系統的全貌,描述企業總體能源消費結構,反映企業在能源收入、加工轉換、分配輸送、使用外銷等方面的平衡關系,有效地串接了能源計量、能源統計和能源分析,成為能源管理中有益補充和支撐。
能源平衡分析是指標針對一個能源范圍(全廠),通過企業填寫的數據,代入能源平衡方程式:Σ期初庫存+Σ購入=Σ消費+Σ期末庫存,從而計算是否平衡。
能源平衡分析即可以對綜合用能(通過轉化為標準煤)進行平衡分析,又可以對單一能源,如電、熱等進行平衡分析。
附件:
各種能源折標準煤參考系數
能源名稱 |
平均低位發熱量 |
折標準煤系數 |
原煤 |
5000千卡/千克 |
0.7143千克標準煤/千克 |
洗精煤 |
6300千卡/千克 |
0.9000千克標準煤/千克 |
其他洗煤 |
||
洗中煤 |
2000千卡/千克 |
0.2857千克標準煤/千克 |
煤泥 |
2000-3000千卡/千克 |
0.2857-0.4286千克標準煤/千克 |
焦炭 |
6800千卡/千克 |
0.9714千克標準煤/千克 |
原油 |
10000千卡/千克 |
1.4286千克標準煤/千克 |
燃料油 |
10000千卡)/千克 |
1.4286千克標準煤/千克 |
汽油 |
10300千卡/千克 |
1.4714千克標準煤/千克 |
煤油 |
10300千卡/千克 |
1.4714千克標準煤/千克 |
柴油 |
10200千卡/千克 |
1.4571千克標準煤/千克 |
液化石油氣 |
12000千卡/千克 |
1.7143千克標準煤/千克 |
煉廠干氣 |
11000千卡/千克 |
1.5714千克標準煤/千克 |
天然氣 |
7700-9310千卡/立方米 |
1.1-1.3300千克標準煤/立方米 |
焦爐煤氣 |
4000-4300千卡/立方米 |
0.5714-0.6143千克標準煤/立方米 |
其他煤氣 |
||
發生煤氣 |
1250千卡/立方米 |
0.1786千克標準煤/立方米 |
重油催化裂解煤氣 |
4600千卡/立方米 |
0.6571千克標準煤/立方米 |
重油熱裂解煤氣 |
8500千卡/立方米 |
1.2143千克標準煤/立方米 |
焦炭制氣 |
3900千卡/立方米 |
0.5571千克標準煤/立方米 |
壓力氣化煤氣 |
3600千卡/立方米 |
0.5143千克標準煤/立方米 |
水煤氣 |
2500千卡/立方米 |
0.3571千克標準煤/立方米 |
煤焦油 |
8000千卡/千克 |
1.1429千克標準煤/千克 |
粗苯 |
10000千卡/千克 |
1.4286千克標準煤/千克 |
熱力(當量) |
0.03412千克標準煤/百萬焦耳 |
|
電力(當量) |
860千卡/千瓦小時 |
0.1229千克標準煤/千瓦小時 |
燃料甲醇 |
5426千卡/千克 |
0.7751千克標準煤/千克 |
氫氣 |
142000千焦耳/千克 |
4.8512千克標準煤/千克 |
沼氣 |
5500-5800千卡/立方米 |
0.7857-0.8286千克標準煤/立方米 |
煤矸石 |
1250千卡/千克 |
0.1786千克標準煤/千克 |
蔗渣(干) |
3500千卡/千克 |
0.5000千克標準煤/千克 |
樹皮 |
2700千卡/千克 |
0.3857千克標準煤/千克 |
玉米棒 |
4600千卡/千克 |
0.6571千克標準煤/千克 |
薪柴(干) |
3000千卡/千克 |
0.4286千克標準煤/千克 |
稻殼 |
3200千卡/千克 |
0.4571千克標準煤/千克 |
鋸末刨花 |
2700千卡/千克 |
0.3857千克標準煤/千克 |
注:此表平均低位發熱量用千卡表示,如需換算成焦耳,只需乘上4.1816即可。