熱能轉移技術范文10篇

論文關鍵詞：紡織車間；熱能轉移技術；節能技術；細紗車間

論文摘要：由于各車間熱量產生量不同，紡織企業在冬季能量浪費嚴重。本文提出了紡織車間熱能轉移技術，即通過各車間熱能相互轉移分配來達到熱能節約利用的目的。該技術可以達到十分良好的節能效果。本文詳細介紹了這項技術的原理及方法，并以工程實例來驗證該方法的節能效果，為該方法的大規模應用和推廣提供技術參考。

紡織企業用電量很大，約和整個紡織企業的工人工資相當。作為勞動密集型的紡織企業，在原料成本和人工成本已無潛力可挖的情況下，節能已成為紡織企業可持續發展、增加企業利潤、提高企業核心競爭力的最佳選擇。

目前很多紡織企業有的車間在冬季需要供熱，有的車間則在冬季把大量的熱量排出室外，能量比較浪費嚴重。如果能把排出室外的熱量轉移至需要供熱的車間，則可以節約大量的能量，該技術本文稱為紡織熱能轉移技術。紡織車間熱能轉移技術是紡織車間節能的有效途徑之一。合理使用熱能轉移技術，可使紡織車間冬季可不設供熱系統而達到工人熱感覺要求，節能減排效果十分明顯。

1紡織車間熱能轉移技術的原理

部分紡織車間如細紗車間由于機器發熱量大，在冬季車間熱量仍有剩余，需要大量排放到室外大氣中，大量熱能白白浪費；而部分紡織車間如絡筒車間和前紡車間在冬季則需要供熱。此時可采用熱能轉移、風量平衡的方法，把熱量剩余車間的熱量轉移至需要供熱的車間。該技術稱為紡織車間熱能轉移技術。該技術的核心在于：不消耗或消耗很少的能量，將部分紡織車間的熱能轉移至另外的紡織車間。

1紡織車間熱能轉移技術的原理

部分紡織車間如細紗車間由于機器發熱量大，在冬季車間熱量仍有剩余，需要大量排放到室外大氣中，大量熱能白白浪費；而部分紡織車間如絡筒車間和前紡車間在冬季則需要供熱。此時可采用熱能轉移、風量平衡的方法，把熱量剩余車間的熱量轉移至需要供熱的車間。該技術稱為紡織車間熱能轉移技術。該技術的核心在于：不消耗或消耗很少的能量，將部分紡織車間的熱能轉移至另外的紡織車間。

發熱量較大的車間主要是指細紗車間。細紗車間用電一般占全廠噸紗基本生產用電的60%～70%，除一部分轉化為加工產品的機械能外，絕大部分電功率轉化為熱能散發到車間中。細紗機的主要產熱部件是電機，電機表面溫度甚至高達60℃[1]，遠遠高于車間的溫度。因此為節約能源，目前細紗車間的電機基本上都單獨進行排風，稱為工藝排風。由于細紗車間熱量過剩[2]，無論冬季還是夏季，工藝排風都排至室外大氣中。除工藝排風外，細紗車間的車間回風[3]稱為地排風。根據國家標準，細紗車間的溫度一般也高于其他車間的溫度。實際紡織車間中，冬季細紗車間的溫度甚至比前紡并粗等車間的車間溫度高10℃以上。

發熱量較小的車間包括有后紡的絡筒車間、前紡的并粗車間等。這些車間的機器數量較少，機器排布較稀，整個車間總體發熱量較低。在冬季，僅靠機器發熱量不足以保證車間的溫度。為達到國家標準要求的溫度，需要從外界輸入熱量。

紡織車間熱能轉移技術是指在冬季，把細紗車間的熱量轉移至后紡的絡筒車間、前紡的并粗車間等產熱量較小的車間。通過這種車間熱能的相互轉移分配，來節約能源。

2紡織車間熱能轉移技術的應用

一、商業建筑節能設計中外墻保溫技術

建筑節能是經濟發展的需要，很多人認為能源的發展與經濟發展沒有關系，其實不然，如果說經濟發展是帶動社會進步的機器，那么能源就是這部機器的發動機，它為經濟發展提供了源源不斷的動力。所以經濟發展和能源的發展的關系是很密切的。能源短缺，能源源浪費等問題，不僅僅在我國十分嚴峻，在世界的各個國家都面臨著相應的問題，可以說保護和節約能源已經不是一個人或一個國家的責任，而是全人類應共同擔負的。自保溫外墻的結構很簡單，都是由保溫隔熱性能較好的材料，砌筑而成，所以對于建筑而言能有效的建筑的內部與外界的熱傳遞，在寒冷的冬天可以減少建筑內部熱能的散失，保持室內溫度，從而減少因采暖對能源的消耗達到節能的目的，同樣在炎熱的夏季可以減少外界過高溫度對室內溫度的影響，從而減少空調等調溫設備的使用，不僅會減少能源的消耗還可以減少空調產生的氟利昂對大氣層的破壞，真正達到建筑節能環保的要求。外保溫外墻是由兩種或兩種以上的建筑材料構成的且起主要保溫隔熱作用的材料，放在室外一側的復合墻體，我國北方地區在目前建筑節能設計標準和相關技術政策引導下多采用此類保溫形式，大、中城市和經濟水平較好的城鎮還引進、轉換了國外的外保溫成套技術，相對來說經過建筑技術工作者二十年的不懈努力，加之伴隨我國化工行業的發展，以化工行業下游產品的聚苯乙烯泡沫塑料作為高性能絕熱保溫墻體的主流產品己經完全實現了國產化。中間保溫外墻是由兩層保溫能力差的墻體夾一層絕熱能力好的保溫材料構成的復合墻體。填充在中間層的絕熱材料，種類很多，工業類常見的是巖棉、礦棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫板材等，地方材料也常見刨花、稻殼、草(炭)灰、爐渣等。中間保溫的外墻是在嚴寒和寒冷地區有一定的使用，但外層墻體長期處于負溫環境，主要起防護作用，絕熱能力低，從而容易造成通過墻體由室內傳向室外的潮氣不易散開，導致中間填充的保溫材料容易受潮。因此在使用這類墻體時需要根據具體地區冬季的氣候條件進行內部結露驗算，設計過程比較繁瑣，但和外保溫系統比較，它的結構防護能力好，造價相對低廉。

二、商業建筑節能設計中屋頂保溫技術

建筑設計中的屋頂保溫是為了能夠有效提高冬季建筑物的室內溫度，降低熱量的消耗，同時降低能源的浪費。

1、外保溫技術

外保溫技術通常是將保溫材料設置在屋頂樓板的外側，利用保溫材料來提高屋頂的熱量和保溫效果，從而避免屋頂處出現結冰現象。通常情況下，我們在樓板處設置隔熱材料，在隔熱材料的外側設置防水層與保護層，外墻保溫材料的厚度應當通過熱工計算，以此保證建筑熱工分區的節能設計符合國家標準。

1.建筑節能與地源熱泵

社會的發展導致能源消耗的不斷增加，不可再生能源過量地開采利用導致的氣候問題日趨嚴重，給我們子孫后代的生存和發展埋下了不利的因素。由此，世界各國研究人員更多地把目光投入新興、可再生能源的利用上，而地熱作為一種清潔能源，越來越受人們重視。在2010年世界地熱大會上，各個國家提交了各自地熱資源利用情況報告，從這些報告可以看出，目前全世界共有78個國家正在利用地熱，大部分地熱能主要用于發電及直接利用。近幾年，直接利用地熱的比重越來越大，而增長最快的直接利用地熱形式就是地源熱泵，從全世界范圍來看，冰島、土耳其兩國的地熱利用占其能源結構的比重最大，冰島89%的房屋供暖能源來自于地熱能。我國淺層地熱能開發利用也一直在世界名列前茅。地源熱泵作為一種利用地熱資源的新興、清潔、高效能源技術，地源熱泵技術具有節能、環保、可靠、經濟等優點，在中國經濟發達地區的很多新興建筑中應用越來越多。熱泵，能把熱能從低溫端傳送到高溫端，它是一種可以實現蒸發器與冷凝器之間能量轉換的制冷機。地源熱泵的原理是：利用淺層地熱資源，即利用儲存于地下的能量，實現既可供熱又可制冷的目的。地源熱泵能通過只輸入少量的高品位能源（如電能），實現由低位熱能向高位熱能的轉移。地下能量在冬季作為給熱泵供熱的熱源，在夏季成為制冷的冷源，即在冬季，把地下的熱量取出來，提高溫度后，供給室內采暖；夏季，把室內的熱量取出來，釋放到土壤中去。

2.地源熱泵國內外應用情況

地源熱泵技術最早出現于瑞士的一項專利，在英國、美國最早開始應用。1946年開始，美國針對地源熱泵系統做了12個項目的研究，如地下盤管結構的布置形式、結構的相關參數、管材的選用對熱泵性能的影響程度等，與此同時在俄勒岡州的波特蘭市中心某建筑中安裝了美國歷史上第一個地源熱泵系統。經過近十多年的發展，地源熱泵技術在西方工業發達國家和地區迅速發展，已慢慢成為一項比較成熟的技術。到21世紀初，在美國，保守估計超過40萬個地源熱泵系統在住宅、公共和工業建筑中使用，每年約能提供8000-11000GW•h以上的能量。在我國上海，上世紀八十年代，投入運行了最早應用的地源熱泵系統，該系統的相關技術和設備都由美國提供，多年運行情況良好。這個系統有深35m的垂直豎管井135個，采用聚丁烯管為埋管。此后，國內的多家科研機構和大專院校都進行了地源熱泵系統有關垂直或水平埋管的試驗研究以及在一些小型工程上的應用，建立了地埋管的傳熱模型，有了相當多的實驗資料和數據。但是由于各地的地質條件不同，每個地方土壤的各項參數都不一樣，地源熱泵在全國各地的應用還需要不斷地進行實驗驗證以及相關實驗數據的積累。

3．地源熱泵系統的優點

3．1保護環境

摘要：（火用），從“量”和“質”兩個方面規定了能量的“價值”，解決了熱力學中長期以來沒有一個參數可以單獨評價能量價值的問題，改變了人們對能的性質、能的損失和能的轉換效率等問題的傳統看法，提供了熱工分析的科學基礎。本文簡要介紹了熱力學上（火用）的相關概念及其在熱力系統能量平衡分析中的應用，并運用這種方法對采用壓縮式熱泵的采暖系統進行了（火用）分析。

關鍵詞：熱力系統（火用）分析壓縮式熱泵

0引言

“（火用）”，作為一種評價能量價值的參數，從“量”和“質”兩個方面規定了能量的“價值”，解決了熱力學中長期以來沒有一個參數可以單獨評價能量價值的問題，改變了人們對能的性質、能的損失和能的轉換效率等問題的傳統看法，提供了熱工分析的科學基礎。同時，它還深刻揭示了能量在轉換過程中變質退化的本質，為合理用能指明了方向。

熱泵的作用是從周圍環境中吸取熱量，并把它傳遞給加熱的對象（溫度較高的物體）。目前國外熱泵技術已得到了廣泛的應用，并且仍在不斷發展。隨著國家對節能和環境保護工作的重視，我國熱泵的研制和推廣工作也得到了迅速發展。在我們暖通空調領域，熱泵尤其是壓縮式熱泵有著非常廣泛的應用前景。本文從“（火用）”這個角度出發，對壓縮式熱泵在采暖系統中的應用進行了（火用）分析。

1（火用）與能量

摘要：本文分析了建筑空調用能中的熱泵技術對各種低品位能源的利用中存在的問題，提出了多熱源耦合熱泵系統，綜合、互為補充地利用多種低品位的能源。減少空調用能中高品位能源的消耗，實現按質用能。

關鍵詞：空調用能低品位能源熱泵綜合利用

引言

在土壤、太陽能、水、空氣、工業廢熱中蘊藏著無窮無盡的低品位熱能，由于這些熱能的溫度與環境溫度相近，因此無法直接利用。而熱泵技術可以通過輸入較少的高品位能源把這種低品位的熱能提高到可以在建筑用能的溫度，（如采暖、生活熱水）?，F在的熱泵技術都是把某一種的低位熱源與熱泵技術結合，但是每一種熱泵技術的應用都有一定的不利因素，像土壤源熱泵需要有較大的空間，并且地下換熱器比較龐大；太陽能熱泵具有間歇性，在晚上和全云天無法使用；地下水源熱泵會對地下水造成污染，空氣源熱泵在冬季要考慮除霜等等。為此考慮可以把多種的熱泵技術進行綜合，綜合各種熱泵的優點，以避免不利因素，也就是對各種低品位的能源與熱泵技術結合，互為補充、互為協調的利用多種低品位能源。

1熱泵原理

圖1熱泵原理

[摘要]隨著人們生活質量的提升，對日常工作生活和娛樂環境的舒適性有了更高的要求，暖通空調工程發揮著重要的作用。節能減排是符合我國國情的一項要求，能源消耗和浪費已經成為阻礙我國發展的一項重要因素，需要加強各行各業的節能意識。建筑行業是我國經濟發展的重要組成部分，通過項目設計、施工過程和科學合理的使用等方面進行控制，進而達到節能減排的最終目標。

[關鍵詞]建筑暖通；空調工程；節能減排；設計方法

隨著可持續發展進程的推進，能源環境備受關注和重視。空調工程是通過制冷機或熱泵把熱能從室內轉移到室外或將熱能從室外轉移到室內，不管是哪種方向的熱能轉移都與建筑本身關系密切?？照{工程的能耗通常受建筑物的朝向、通風、面積、窗體等多項因素的影響。對建筑本身進行細致的解析，再配合科學合理的節能減排設計，最終實現節能減排，造福國家、造福人民。

1建筑暖通空調工程中節能減排設計應遵循的基本理念

立足于工程整體性:暖通空調工程的設計過程需要具有全局性、整體性，在項目設計的過程中合理地布局、綜合設計，不僅要滿足項目本身的要求還需兼顧考慮節能減排。借助科學技術的力量，對系統進行優化，將資源使用率最大化，盡量平衡經濟與節能減排間的矛盾問題。兼顧發展動態性：對于建筑暖通空調工程，多數項目會逐步發展壯大，在項目設計期間就應該用發展的眼光看待問題，考慮未來發展動向，將設計進行優化，對發展留出調整余地。所有的設計都應該秉承節能減排的理念，保持工程的總體動態性，提高系統的適應性。保持技術的發展：隨著對節能減排的響應，新的設計方案不斷涌出，但是有的企業盲目跟風，不能從根本上實現節能減排。要想實現建筑暖通空調工程真正的節能減排，就要不斷優化和改良設計方案，通過科學、智慧的方式提高工程經濟效益的同時實現資源的高效利用?？照{能夠實現人們對活動環境溫度的調節，深受喜愛，使用量日益增多，順應行業的發展趨勢，實現節能減排的直接途徑是在方案設計的過程中對整個系統進行優化，從根本上提高系統的質量和性能。

2建筑暖通空調工程實現節能減排的設計方法

【摘要】本文主要介紹了近年來北京市供熱領域開展先進節能技術產品的征集、評審和推薦目錄的編制與，通過對推廣先進技術、搭建供需雙方對接平臺、促進技術落地及成果轉化、跟蹤實際應用效果的分析總結，探討對納入供熱領域推薦目錄的技術產品進行后評價的思路。

【關鍵詞】供熱；節能；征集推廣；后評價；技術轉移；成果轉化

1概述

為深入推進節能工作開展，大力培育和發展節能產業，提升技術創新與供給能力，加大推廣先進適用技術產品的應用力度，發揮節能技術產品對節能工作的支撐作用，引導用能單位積極采用先進的新技術和新產品，滿足節能工作對節能技術產品的需求，不斷提升能源利用水平，依據《節能法》規定，自2008年始，國家發展改革委面向全國開展《國家重點節能低碳技術推廣目錄》的征集工作，征集范圍涉及煤炭、電力、熱力、鋼鐵、建筑、交通等13個行業領域，截至目前，已累計260余項重點節能技術。國家科技部、工業和信息化部、住房城鄉建設部、交通運輸部等部委也相繼開展了相關領域內先進技術目錄的編制工作，用以引導耗能企業采用先進技術產品，實現節能減碳目標。根據北京市《實施（節能法）辦法》有關規定，與國家發展改革委同步，北京市發展改革委自2008年起組織開展《北京市節能技術產品推薦目錄》（以下簡稱推薦目錄）的征集和推廣工作，目前已累計721項建筑、交通、工業等領域的先進節能技術和產品，為引導和鼓勵廣大用能單位采用先進適用新技術、新裝備和新工藝，完成本市節能目標提供參考和借鑒。

2北京市開展推薦目錄工作現狀及工作流程

北京市發展改革委負責本市推薦目錄的征集和推廣工作。征集范圍是面向全國公開征集，符合本市產業發展方向，并適于廣泛推廣應用的包括建筑節能、工業節能、交通節能、公共機構節能及其他具有較高推廣意義的節能技術和產品。申報單位通過北京市節能技術產品和案例征集平臺自愿在線填報，經過專家嚴格的初審、集中評審、現場案例審核和復審，并廣泛征求社會意見和建議等規定程序，最終納入年度推薦目錄。納入推薦目錄的技術產品符合本市產業發展方向，具備技術的先進適用性，為深入推進節能工作開展，培育和發展節能產業，提升技術創新與供給能力，提高能源利用水平提供技術支撐。征集評審工作的簡易流程圖如圖1：為促進納入推薦目錄技術落地，加快技術成果轉化，大力開展各種形式的涵蓋供熱領域節能技術產品的推廣工作。積極開展與國家節能中心、中國質量認證中心、北京市供熱協會等單位密切合作，通過組織參加大型行業展覽會、京津冀節能技術改造與服務供需對接會、對口技術推介會、行業對接會、案例現場會等形式進行集中展示。同時，將推薦目錄技術納入固定資產投資項目中能源評估的推薦技術，并定期組織節能項目與金融機構“一對一”融資對接，通過各種務實措施，積極推進供需見面。為便于用能企業借鑒，配套編制了《推薦目錄技術產品案例匯編》，匯編中對推薦目錄技術產品的典型應用案例進行詳細介紹，并通過“發展北京”、“北京市節能技術產品推廣平臺”等新媒體定期宣傳推廣，引導社會采用先進適用技術，發揮推薦目錄在節能工作中的技術支撐作用。

能的轉化和守恒定律教案示例之二

教學目的

了解各種形式的能可以相互轉化，了解能量守恒定律。對學生進行節約能源的教育。

教學過程

(一)能的轉化和守恒定律

我們知道，在機械能的范圍內，動能和勢能之間可以相互轉化。

1化工熱能動力聯合生產技術

［1］長期以來，不同功能系統多是相互獨立的。常規熱能動力系統的核心為熱力循環，側重于熱與功的轉換利用，局限于物理能范疇，受制于卡諾理論框架。而傳統化工生產則側重于化工工藝，想方設法把原料中的有效成分最大程度地轉化為產品。它們追求單一功能目標的思路無法破解能耗高、化學能損失大及環境污染嚴重等難題。因此，系統整合思想受到重視，多能源互補和多產品聯產已成為當今世界能源動力系統發展的主要趨勢與特征。多聯產是指通過系統集成把化工過程和熱能動力系統整合，在完成發電、供熱等熱工功能的同時生產化工產品，實現多領域的多功能綜合，其本質特征是系統集成，更合理的物質與能量綜合梯級轉換利用。圖1為某化工熱能動力多聯產示意圖。根據圖1，化工生產過程為原料的加工和轉換過程。在此過程中，需要與熱能動力系統發生諸多聯系，包括由熱能動力系統供給反應所需的蒸汽和動力裝置所需的電力等，而化工過程副產的部分蒸汽可進入熱能動力系統中，進行全廠的平衡。現代化工生產在探求分產能效提高的同時，越來越趨向于追求總體效能的提高。例如，通過對某煤制烯烴項目的驗收，發現全廠熱能動力系統約占總耗能的28%，工藝裝置能耗占總耗能的72%。工藝系統的能源效率很難進一步提高，但是熱電的爐機配置和供電模式對全廠綜合能效影響較大，進行系統優化后可較大程度提高全廠綜合能效水平。圖2為煤氣化熱能動力多聯產在化學工業中的應用。圖2所示項目以最大限度地優化利用煤氣化產生的合成氣組分為基礎，向化工生產裝置（如，醋酸、醋酐裝置）提供CO氣體，向化工生產裝置（如，合成氨裝置）提供H2，同時充分利用合成氣中的CO2生產尿素等，從源頭上減少溫室氣體的排放，并進行酸性氣體的處理，實現脫硫；部分合成氣經過處理后進入燃氣輪機，燃機排氣進入余熱鍋爐，余熱鍋爐產生的蒸汽部分直接用于供熱，其余進入汽輪發電機組，從而實現熱能、動力多聯產。傳統煤化工產業存在能耗高、污染重、規模小、工藝技術落后等局限，其發展正面臨著原料供應、環保、新興產業沖擊等三個方面的挑戰，而燃煤電廠在發展過程中也遇到能源利用效率沒有實質性突破和環保壓力越來越大的困境。煤化工和發電兩個系統單獨運行時，對能源和資源的利用并不是最充分的。如果把發電和煤化工結合起來，可以使得溫度、壓力、物質的梯級利用達到最佳，實現效率最高、排放最小，兩者相互結合和促進。煤氣化熱能動力多聯產是將煤氣化產生的合成氣經過處理后，用于聯合循環發電和用于化工產品的生產，其比例可以調節，并且生產化工產品的弛放氣可以進入燃氣輪機發電。它是煤氣化、氣體處理、氣體分離、化工品的合成與精制和聯合循環發電五部分有機耦合的一種技術。通過整體優化，相對于獨立分產系統，其總能利用率提高，污染物排放降低，經濟效益提高，勢必成為未來能源化工產業發展的重要方向［2］。目前，煤化工熱能動力多聯產系統集成和設計優化尚未形成完整的理論體系，優化方法、評價準則等基礎問題亟待突破。對多聯產認識還存在許多誤區，如把多聯產看作是相應的化工與動力的簡單聯合，各自保持與分產時的相同流程；把多聯產簡單地理解為多產品系統等。煤化工熱能動力多聯產系統中，化工動力側多是希望運行在設計工況，而通常把熱力系統的運行工況分為設計工況和變工況。設計工況是在給定的設計參數與要求下的基準工況，隨著環境大氣條件、外界負荷或系統本身等變動，熱力系統總是處于非設計工況運行。為了避免變工況給系統分析帶來的困難，本文中采用全年運行工況，突破設計工況點的舊框架，全面考慮全部可能運行區域的特性，以及相應的評價準則與設計優化方法等。分析化工熱能動力系統的所有可能運行工作狀況（穩定工況和過渡態工況）的總和，科學地描述與評估總能系統的性能特性，對煤化工熱能動力多聯產項目的選擇具有一定的指導意義。

2傳統熱力性能評價準則

長期以來，熱力學第一定律被廣泛應用。對于單一能源輸入和單一供能輸出（如單純供熱或純發電等）的能源動力系統來說，熱效率能夠比較好地描述系統能量轉換利用的有效性與優劣，也比較簡單易懂。但對于功、熱并供與化工、動力聯產等復雜的系統，由于沒有區分功與熱、化工與電力等品位差異及其在價值上的不等價性，就不適用了。最初，功、熱并供系統常采用兩個指標（熱效率和功熱比）來綜合評估。若對比的某個系統的兩個性能指標都好，才能得出明確的結論；如果出現“一好一差”的情況，就很難評說哪一個系統更好了。有關研究相繼拓展到冷-熱-電聯產系統和熱、電分攤理論問題。盡管許多研究有了重要進展，但至今沒有解決問題，且化工-熱能-動力多聯產系統集成優化比熱-電聯產系統還要復雜得多，所以越來越多的人認識到單純從熱力學第一定律的角度，無法合理評價化工-熱能-動力多聯產系統的優劣。后來，有些學者采用熱力學第二定律?；鹩帽硎疽欢▍倒べ|在基準環境下所能做功的最大可能性，將“質”與“量”結合起來去評價能量的價值，改變了人們對能的性質、能的損失和能的轉換效率等問題的傳統看法，開拓了一個新的熱工分析理念。熱力學第一定律效率（簡稱熱效率，又稱總能利用效率）是聯產系統各種形式的能量輸出的總量Qout（包括化工產品、發電量、制冷量與供熱量）與輸入能源總能量Qin（所消耗的一次能源總量）的比值。該值越高，表明系統的熱力性能越好。熱效率把化工產品與熱工產品（功、制冷量供熱量）等不同品質與品位的能量等同看待，直接相加。因此，基于熱力學第一定律的系統熱力性能評價準則，只是反映系統能量轉換利用的數量關系。既沒有對不同有效輸出的品質與品位加以區分，又沒有合理反映產生有效輸出所消耗能量的分攤情況［4］。雖然熱效率應用得最早，而且至今還得到應用，但它通常只適用于單一功能系統，而對于化工－動力聯產系統等多功能系統來說，則是不科學與不合理的。［5］在聯產系統和參照的分產系統輸出相同的產品（化工產品種類和量與熱工產品種類和量）條件下，兩者總能耗之差的相對比值即聯產系統相對節能率Esr（或Est），Esr＝Qd-QcogQd（1）式（1）中：Qd———參照的分產系統總能耗；Qcog———聯產系統總能耗。相對節能率體現的是聯產系統與參照的分產系統的對比。關注聯產系統與參照分產系統相比時能源消耗的節約情況。鑒于聯產系統與分產系統中化工原料、產品與熱動原料、產品的類型和數量存在不一致的情況，需要界定邊界條件。例如，相同的能源輸入量或相同的產品輸出量等。此外，聯產系統和與其比較的參照分產系統生產的化工產品和熱工產品的類型和量以及它們之間比例（如化／動比等）應該有個合理的界定。不同的化／動比，計算出來的節能率并不相同，有時也會出現“化／動比越大，節能率就越高”的結論。有的學者通過建立多聯產系統化、電分攤理論模型，分析化工生產過程和熱-功轉換過程的性能特性、能耗分攤情況，使得計算結果更具有針對性。應用相對節能率作為聯產系統評價準則時，正確選擇相應的參照分產系統性能基準（簡稱參照基準）非常重要。通常采用定折合性能基準法和當量折比系數法等。定折合性能基準法是假定參照的分產系統中相關的性能均為一個定值時計算出的性能基準，如某焦爐煤氣聯合循環效率為52%，某焦爐煤氣制甲醇能耗44.9MJ／kg等。當量折比系數法是通過規定不同燃料之間熱值比值的一個當量折比系數來計算聯產系統的參照基準。如假定1kg焦炭的熱值與0.9714kg標準煤相當，表達不同能源之間關系。采用不同參照性能基準進行分析時，在數量變化率上有較大的差異，但總的變化趨勢大致相同。事實上，相對節能率與熱效率一樣，都把不同的有效輸出等同對待，沒有區分它們在品質與品位上的不等價性，仍局限于熱力學第一定律概念；且應用范圍較窄，特別是多能源輸入時，出現太多的參照分產系統（如雙能源輸入和雙產品輸出的系統就需4個），不但使得性能指標量的計算變得復雜，而且使系統性能定性比較模糊不清。許多學者嘗試應用熱力學第二定律來處理不同能量在品質與品位上的不等價性問題，它以各種能量的火用（最大理論做功能力）來進行統一評價，并由此推出基于熱力學第二定律的火用效率?；鹩眯适菍⒐εc熱合并到一個合理的綜合指標中來統一評價的準則，定義為能源動力系統輸出的總火用（Eout）與輸入的總火用（Ein）之比值，即所產功及輸出熱量中最大轉化功與輸入總火用之比值：ηex=Eout／Ein=（P+BQ）／Ein。（2）式（2）中，B為折扣系數，它指代由熱轉化為功的最大可能性，由卡諾循環效率確定，用熱力學第二定律來定量評價?；鹩眯时葻嵝矢侠碇幵谟冢夯跓崃W第一定律的評價只考慮了化工產品與熱工產品的熱性能，且忽略熱工產品中電、冷、熱之間的差別；火用效率對它們的品位或價值有不同的評價?？梢?，火用效率的確在熱力學上更加正確地看待不同能量的差異，注意到了不同輸出在熱力學方面的不等價性。但是，火用的概念是從熱轉功的最大可能性出發，并不適合于用來描述化工生產過程和制冷過程等能量轉換利用問題。另外，化工產品的火用與熱工產品的火用以及冷火用與熱火用等都難以選擇同一的基準環境。為此，作為評價準則同樣存在一定的不合理性。對于功－熱聯產系統來說，火用效率在熱力學上把能量的量與質相結合起來，將功與熱合并到一個綜合指標中來統一評價的準則。根據熱力學第二定律，功能夠全化為熱，而熱是不能全化為功的。兩者雖然可用同一量綱表達，但存在明顯的品位差別，功的品位比熱高得多，且功與熱在經濟上的價格也不是等價的。許多工程技術人員對經典的火用概念多限于理論上理解，與實踐應用相距甚遠，因此，至今未能得到普遍使用。如果從其它角度來定量評定不同能量的價值，就可以得出另一種不同能量價值比和定義出另一種評價準則，或者稱之為廣義的火用效率。經濟火用效率ηEC提出另一種規定價值比B的方法，即系統供熱與供電（功）的售價之比：B=CR／CW。（3）式（3）中，價值比B聯系實際的經濟效益，一定程度上更實際地反映功、熱并供裝置的性能，從而反映出熱力系統的能量轉換利用的優劣。經濟火用效率只考慮了熱與電（功）的售價比，沒有考慮不同燃料的價格不同。這在比較使用不同燃料（其價格可能差別很大，如汽油與原煤）的裝置時就不夠全面。為了改進這一點，可在經濟火用效率的基礎上再加上燃料價格的考慮，從而提出經濟火用系數XEC，XEC=ηEC×Cw／Cf。（4）式（4）中，Cw／Cf是單位能量電（功）與燃料的價格比，反映了燃料投入所獲得的經濟增值比例（未考慮初投資等成本）。當然，經濟火用效率和經濟火用系數是否合理，與熱／電（功）售價比、電（功）與燃料的價格比等定得正確與否有關。實際上，影響熱、電（功）售價的因素很多，經濟火用效率和經濟火用系數用來進行化工熱能動力多聯產系統的設計優化，存在一定的不確定性。

3能量綜合梯級利用率

［6］20世紀80年代初，我國著名科學家吳仲華先生提出各種不同品質的能源要合理分配、對口供應，做到各得其所，并從能量轉化的基本定律出發，闡述了熱能綜合梯級利用與品位概念，倡導按照“溫度對口、梯級利用”能源高效利用的原則。近期，相關研究從物理能（熱能）的梯級利用擴展到化學能與物理能綜合梯級利用，提出冷－熱－電聯產系統能量梯級利用率與化工熱能動力聯產系統能量梯級利用率等新準則。在能源動力系統中，物質化學能通過化學反應實現其能量轉化。因此，物質能的轉化勢必與其發生化學反應的做功能力（吉布斯自由能變化△G）和物理能的最大做功能力（物理火用）緊密相關。對于一個化學反應的微分過程，存在如下關系：dE=dG+TdSηc。（5）式（5）中，dE———過程物質能的最大做功能力變化；dG———吉布斯自由能變化；TdS———過程中以熱形式出現的能量；T———反應溫度，K；dS———過程熵變化；ηc———卡諾循環效率，ηc=1-T0／T；T0———環境溫度，K。上式描述物質火用、化學反應吉布斯自由能和物理火用的普遍關系。從而揭示如何分別通過化學反應過程和物理過程實現物質dE的逐級有效轉化與利用。在此基礎上，定義表征聯產系統化學能梯級利用特征的化學能梯級利用收益率，如式（6）：Rgain=ΔEthnetEs-（Ep+Ethnet）。（6）式（6）中，Rgain———聯產系統化學能梯級利用收益率；ΔEthnet———聯產系統熱轉功循環所得熱火用相對于分產系統的增長量；Es-（Ep+Ethnet）———從分產系統看，進入系統的化學火用（Es）除部分轉移到產品中（Ep）、部分轉化為熱轉功循環的有效凈熱火用（Ethnet），其余均消耗或損失于系統內部。這部分化學火用損失即為聯產系統化學火用梯級利用的最大潛力。因此，Rgain代表了多聯產系統化學能梯級利用的收益占分產系統的化學火用損失（化學火用利用潛力）的比例，即聯產系統通過集成整合成的化學能梯級利用收益率。它是量化描述聯產系統中化學能品位梯級利用水平的一個最重要指標。若在化工動力聯產系統集成時，以化學能收益率Rgain作為優化目標，把化學能梯級利用水平與系統集成特征變量和獨立設計變量以及聯產系統性能特性等關聯起來，就可構建基于化學能梯級利用準則的多聯產系統設計優化方法。