? ? ? ? ? ? ? 祝峰亮 一、能源的一些基本概念 1、能源的定義 一般來(lái)說(shuō),能源是指具有能量的物質(zhì),從這些物質(zhì)中可以得到熱、光、力之類(lèi)的能量。而能具有作功的本領(lǐng)。所以說(shuō),能源是物質(zhì)資源。能源可以是燃料、自然能或能的載體。 需要明確的是,我們通常講的能源不是一種單純的物理概念,還包含有技術(shù)經(jīng)濟(jì)的含義。也就是說(shuō),必須是技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理的那些可以得到能量的資源才稱(chēng)之為能源。所以說(shuō),隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和技術(shù)工藝的進(jìn)步,能源的內(nèi)容也在不斷的拓展,當(dāng)今,一些新能源的研發(fā)和利用正在不斷拓展著能源的品種。 目前 我們所說(shuō)的能源包括:天然礦物燃料如煤炭、石油、天然氣、鈾等;天然能如水力、風(fēng)力、地?zé)岬龋还饽苋缣?yáng)能;生物質(zhì)能如薪柴、秸稈等,以及這些能源的加工轉(zhuǎn)換制品,如焦炭、煤氣、石油制品、蒸氣、電力等等。 2、能源的分類(lèi) (1)按是否天然存在來(lái)分類(lèi) 一次能源:直接來(lái)自自然界的能源,如原煤、原油、天然氣、太陽(yáng)能、水能、風(fēng)能、核能、地?zé)崮堋⑸?/span>
能源 ??????????????????物能等。 二次能源:通過(guò)對(duì)一次能源加工轉(zhuǎn)換得到的能源。如電力、熱力、成品油、洗煤、焦炭、煤氣、沼氣等 一般認(rèn)為:加工是對(duì)能源的物理變化,能量不變,如煤的洗選、蒸餾、分餾等;而轉(zhuǎn)換是化學(xué)變化,能量的形式發(fā)生了變化,如熱力發(fā)電等。 (2)按是否再生來(lái)分類(lèi) ????????可再生能源:不會(huì)隨人類(lèi)利用而減少,可以不斷能源 ?????????????重復(fù)生產(chǎn),如水力、風(fēng)力、太陽(yáng)能等。
????????不可再生能源:隨著人類(lèi)的利用不斷減少,如煤、 石油、天然氣等。 (3)按開(kāi)發(fā)利用狀況分類(lèi) ??????????????常規(guī)能源:也稱(chēng)為傳統(tǒng)能源,指在技術(shù)上成熟、
能源 ?????????????經(jīng)濟(jì)上合理、已大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用 ??????????????新能源:剛開(kāi)始開(kāi)發(fā)利用或正在研發(fā)、有待推廣使用的能源。 3、常用的能源品種 (1)煤類(lèi):原煤、洗精煤、其它洗煤、型煤等 (2)焦類(lèi):焦塊、焦粒、焦粉 (3)燃?xì)忸?lèi):焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、發(fā)生爐煤氣、天 然氣、煤層氣、氫氣等 (4)油類(lèi):柴油、汽油、煤油、重油等 (5)電力:燃煤發(fā)電、水力發(fā)電、光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等 (6)熱力:熱水、蒸氣、顯熱等 4、能源的計(jì)量單位 能源種類(lèi)多、狀態(tài)復(fù)雜,計(jì)量的單位有規(guī)定,需準(zhǔn)確采用。 能源計(jì)量所用的單位有“原始單位”、“通用單位”和“標(biāo)準(zhǔn)能源”。 (1)原始單位:計(jì)量各種能源實(shí)物量所用的單位稱(chēng)為原始單位。①固體燃料采用重量單位:kg、t等
②氣體燃料采用體積單位: Nm3等 原始單位 ???③液體燃料采用重量單位:kg、t等 ????????????④蒸氣能源采用重量單位:kg、t等 ⑤電力單位采用千瓦小時(shí):kw·h (2)通用單位:把各種能源按其所含的熱量作為能源計(jì)量所用的單位稱(chēng)為通用單位, 焦耳(J)、千焦(KJ)、兆焦(MJ)、吉焦(GJ)等
通用單位 ???? 卡(cal)、千卡(kcal)、兆卡(Mcal)等 (3)標(biāo)準(zhǔn)能源:將不同品種、不同品質(zhì)的能源,按照規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)換算成同一熱值標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量單位的能源量,也就是將能源按其熱值換算成某種同一熱值標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量單位的燃料量。“標(biāo)準(zhǔn)能源”是人為規(guī)定的,目的是不同品種和品質(zhì)的能源具有可比性,便于統(tǒng)一計(jì)量。 標(biāo)準(zhǔn)煤(煤當(dāng)量):低位發(fā)熱量7000Kcal(29307KJ)
的原煤量稱(chēng)1千克標(biāo)準(zhǔn)煤,符號(hào)為kgce,即1kgce=7000kcal;同理,tce表示噸標(biāo)準(zhǔn),即1tce=7×106kcal ????????????? 標(biāo)準(zhǔn)能源 標(biāo)準(zhǔn)油(油當(dāng)量):低位發(fā)熱量10000Kcal(41868KJ)的原油量稱(chēng)1千克標(biāo)準(zhǔn)油,符號(hào)為kgoe,即1kgoe=10000kcal;同理,toe表示噸標(biāo)準(zhǔn)油,即1toe=107kcal ? 5、能源換算 (1)能耗指標(biāo)中能源的單位采用標(biāo)準(zhǔn)煤 把各種能源換算成標(biāo)準(zhǔn)能源(標(biāo)準(zhǔn)煤)是能源統(tǒng)計(jì)和計(jì)量的規(guī)則。能源換算是基于理論熱值(或稱(chēng)當(dāng)量熱值、或稱(chēng)實(shí)際發(fā)熱值),在作能源統(tǒng)計(jì)和能耗指標(biāo)計(jì)算時(shí),要將以原始單位、通用單位計(jì)量的能源量,按其所含的熱量以不同的“折算系數(shù)(即折標(biāo)系數(shù))”折算成標(biāo)準(zhǔn)能源(標(biāo)準(zhǔn)煤)來(lái)計(jì)量能源量。 折標(biāo)準(zhǔn)煤的系數(shù)是以能源實(shí)物的低位發(fā)熱量除以標(biāo)準(zhǔn)煤的低位發(fā)熱量得出的。 大部分鋼鐵企業(yè)對(duì)于使用的大綜能源(如煤、焦、氣等)都要實(shí)測(cè)其發(fā)熱值,確定其能源的折標(biāo)準(zhǔn)煤的“折標(biāo)系數(shù)”,再折算成標(biāo)準(zhǔn)煤。 不同能量單位之間的換算關(guān)系為: 1cal=4.1816J ??????7000kcal=29307KJ=1kgce (2)能源的計(jì)量規(guī)則及其折標(biāo)煤的方法 ① 煤焦類(lèi)能源:計(jì)其實(shí)物量,單位用噸(t),并注明“干基”或“濕基”。折算標(biāo)準(zhǔn)煤時(shí),要實(shí)測(cè)能源實(shí)物的熱值(或取參考值),確定其“折標(biāo)系數(shù)”,再折算成標(biāo)準(zhǔn)煤。 ② 電力:計(jì)量單位為kw·h。 折標(biāo)準(zhǔn)煤按1kw·h=3600KJ=860kcal=122.9gce折算。 ③ 燃?xì)猓河?jì)量單位用Nm3。由于不同燃?xì)馄涞臀话l(fā)熱量不同,折標(biāo)準(zhǔn)煤的折標(biāo)系數(shù)也不同,先要實(shí)測(cè)其熱值(或取參考值),確定其折標(biāo)系數(shù),再折算成標(biāo)準(zhǔn)煤。 ④ 蒸氣和熱水:計(jì)量單位為t。折算標(biāo)準(zhǔn)煤時(shí)用其焓值來(lái)折算,測(cè)算過(guò)程比較復(fù)雜。就蒸氣而言,首先要根據(jù)蒸氣的溫度、壓力、干度查詢(xún)其焓值,再折算成標(biāo)準(zhǔn)煤;熱水折標(biāo)煤也要測(cè)算出其熱焓,再折算成標(biāo)準(zhǔn)煤。 ⑤ 油類(lèi):計(jì)其實(shí)物量,單位用噸(t),折算標(biāo)準(zhǔn)煤時(shí)所用的“折標(biāo)系數(shù)”取相關(guān)參考值,再折算成標(biāo)準(zhǔn)煤。 6、耗能工質(zhì) 耗能工質(zhì)是指在生產(chǎn)過(guò)程中所消耗的那種不作為原料,也不進(jìn)入產(chǎn)品,制取時(shí)又要消耗能源的工作物質(zhì)。它是由能源經(jīng)過(guò)一次或多次轉(zhuǎn)換而成的非熱屬性的載能體。如工業(yè)水、壓縮空氣、氧氣、氮?dú)?、氫氣、乙炔氣等,消耗這些物質(zhì)也間接消耗了能源。耗能工質(zhì)一般不歸屬能源之列,在以前,行業(yè)計(jì)算綜合能耗時(shí)不包括耗能工質(zhì),在計(jì)算單位產(chǎn)品工序能耗時(shí)要包括耗能工質(zhì)。根據(jù)國(guó)家現(xiàn)行的“綜合能耗計(jì)算通則(GB/T2589-2020)”的規(guī)定,綜合能耗計(jì)算應(yīng)包括生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)際消耗的全部能源和耗能工質(zhì),不得漏計(jì)、重計(jì)。 7、能源的當(dāng)量熱值與等價(jià)熱值 能源的當(dāng)量熱值又稱(chēng)理論熱值(實(shí)際發(fā)熱值),是指某種能源一個(gè)計(jì)量單位本身所含的熱量。能源的當(dāng)量熱值基本上是固定不變的。 能源的等價(jià)熱值是指加工轉(zhuǎn)換產(chǎn)出的某種二次能源與相應(yīng)投入的一次能源的當(dāng)量,即獲得一個(gè)計(jì)量單位的某種二次能源與相應(yīng)投入的一次能源的當(dāng)量。隨著能源轉(zhuǎn)換效率的提高,等價(jià)熱值是一個(gè)變動(dòng)值。 在我國(guó),常用的計(jì)算等價(jià)熱值的能源有電力和耗能工質(zhì),其它能源由于加工轉(zhuǎn)換效率高,一般等價(jià)熱值與當(dāng)量熱值基本一致;而電力由于其加工轉(zhuǎn)換效率低(如火電轉(zhuǎn)換效率40%左右),所以,電力等價(jià)熱值要比當(dāng)量熱值大的多,要另算。 二、鋼鐵企業(yè)主要管控的綜合性能耗指標(biāo) 綜合性能耗指標(biāo)主要有:綜合能耗、噸鋼綜合能耗、噸鋼可比綜合能耗、萬(wàn)元產(chǎn)值綜合能耗、萬(wàn)元增加值綜合能耗等。 1、綜合能耗的定義、統(tǒng)計(jì)范圍、計(jì)算方法 企業(yè)的能源消耗總量包括生產(chǎn)系統(tǒng)的綜合能耗和非生產(chǎn)系統(tǒng)的綜合能耗。企業(yè)能耗報(bào)告通常反映的是生產(chǎn)系統(tǒng)的能耗情況,所以,企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的綜合能耗稱(chēng)其為企業(yè)的綜合能耗。也就是說(shuō),綜合能耗是企業(yè)(生產(chǎn)系統(tǒng))綜合能源消耗量的簡(jiǎn)稱(chēng),是對(duì)所消耗能源品種和數(shù)量的集合,必須與能源統(tǒng)計(jì)范圍相對(duì)應(yīng)。 (1)綜合能耗的定義 具有明確邊界的用能單位(一般指具有獨(dú)立法人的企業(yè)),在能源統(tǒng)計(jì)報(bào)告期內(nèi),實(shí)際消耗的全部能源實(shí)物量,按規(guī)定的能源單位和計(jì)算方法分別折算成標(biāo)準(zhǔn)能源的用能量總和。 (2)綜合能耗的統(tǒng)計(jì)范圍 主要生產(chǎn)系統(tǒng)能耗(生產(chǎn)分廠、車(chē)間)
綜合能耗 ??輔助生產(chǎn)系統(tǒng)能耗(機(jī)修、實(shí)驗(yàn)室、運(yùn)輸) 附屬生產(chǎn)系統(tǒng)能耗(廠區(qū)科室、食堂、浴室、醫(yī)療室) (3)綜合能耗的計(jì)算方法 綜合能耗指標(biāo)的計(jì)算方法按下式計(jì)算: 綜合能耗=全部購(gòu)入能源量±庫(kù)存能源增減量-企業(yè)外銷(xiāo)能源量=企業(yè)各部位耗能量之和+企業(yè)能源虧損量。 式中:企業(yè)外銷(xiāo)能源包括企業(yè)外銷(xiāo)的購(gòu)入能源,外銷(xiāo)的生產(chǎn)過(guò)程回收的能源,外銷(xiāo)的下腳燃料及余熱等,企業(yè)供給駐廠施工單位、獨(dú)立核算的非工業(yè)生產(chǎn)單位和廠區(qū)以外的生活耗能(如服務(wù)公司、醫(yī)院、學(xué)校、招待所、托兒所、職工宿舍、職工食堂等)。 式中:企業(yè)各部位耗能量之和包括各主要生產(chǎn)工序和工段的能耗量以及附屬生產(chǎn)系統(tǒng)的能耗量。 由于綜合能耗計(jì)算的是生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)際消耗的能源量,因此,計(jì)算綜合能耗要注意以下幾個(gè)方面: ① 要說(shuō)明綜合能耗的統(tǒng)計(jì)范圍(即邊界) ② 各種能源的計(jì)量單位必須為標(biāo)準(zhǔn)煤 ③ 不包括企業(yè)非生產(chǎn)系統(tǒng)的能耗。 ④ 不包括企業(yè)外供能源和企業(yè)回收利用的各類(lèi)能源。 ⑤ 能源及能耗工質(zhì)在生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)部?jī)?chǔ)存、轉(zhuǎn)換、分配、輸送過(guò)程中的損失量要計(jì)入綜合能耗。 2、噸鋼綜合能耗的定義、統(tǒng)計(jì)范圍、計(jì)算方法(1)噸鋼綜合能耗的定義 企業(yè)在同一統(tǒng)計(jì)報(bào)告期內(nèi),生產(chǎn)每噸鋼(鋼坯、鋼錠)消耗的能源量。也就是把企業(yè)的綜合能耗量分?jǐn)偟狡髽I(yè)生產(chǎn)的每噸鋼上。 (2)噸鋼綜合能耗的計(jì)算
式中:企業(yè)綜合能源消耗量(綜合能耗)的統(tǒng)計(jì)見(jiàn)上面綜合能耗的計(jì)算方法。 需要說(shuō)明的是:企業(yè)的綜合能耗量與企業(yè)的生產(chǎn)構(gòu)成有關(guān),由于不同企業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)不同,(生產(chǎn)工序的多少、生產(chǎn)鏈的長(zhǎng)短、各工序產(chǎn)能配套程度等方面存在差異),如果對(duì)企業(yè)的能耗統(tǒng)計(jì)范圍和邊界不作具體規(guī)范,企業(yè)綜合能源消耗量變化很大。因此,為了體現(xiàn)噸鋼綜合能耗指標(biāo)的客觀性,在計(jì)算噸鋼綜合能耗時(shí),應(yīng)當(dāng)對(duì)企業(yè)綜合能耗量的統(tǒng)計(jì)范圍作出具體說(shuō)明或作合理調(diào)整,說(shuō)明其綜合能耗統(tǒng)計(jì)所包含的生產(chǎn)工序、各工序產(chǎn)能配套情況,并根據(jù)由此產(chǎn)生的能耗量變化情況對(duì)綜合能耗的構(gòu)成予以合理調(diào)整和計(jì)算,再進(jìn)行噸鋼綜合能耗指標(biāo)的計(jì)算。噸鋼綜合能耗這一指標(biāo)一般不宜于企業(yè)之間對(duì)比,它主要用來(lái)考核和分析本企業(yè)歷年能耗水平的變化,但可以作為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)基本相似的鋼鐵企業(yè)之間的對(duì)比。 3、噸鋼可比綜合能耗噸鋼可比綜合能耗是指:企業(yè)每生產(chǎn)一噸合格鋼(鋼坯、鋼錠),從煉焦、燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、軋鋼(成品鋼材)配套生產(chǎn)所必須的耗能量及企業(yè)燃料加壓與輸送、機(jī)車(chē)運(yùn)輸能耗及企業(yè)能源虧損所分?jǐn)傇诿繃嶄撋系暮哪芰恐?。不包括?lián)合企業(yè)的礦山、選礦、鐵合金、耐火材料、碳素制品、焦化回收產(chǎn)品精制及其它產(chǎn)品生產(chǎn)、輔助生產(chǎn)及非生產(chǎn)系統(tǒng)的能耗。 從噸鋼可比能耗的定義可以看出,一是該項(xiàng)指標(biāo)限定了從煉焦到軋鋼這些工序范圍以及為這些工序生產(chǎn)提供的燃料、運(yùn)輸、動(dòng)力等能耗;二是設(shè)定了各生產(chǎn)工序在工序產(chǎn)能配套情況下生產(chǎn)所消耗的能源量。這樣計(jì)算出來(lái)的指標(biāo)在鋼鐵聯(lián)合企業(yè)之間有可比性。但該指標(biāo)計(jì)算過(guò)程比較復(fù)雜,在此不做詳細(xì)介紹。 4、萬(wàn)元產(chǎn)值綜合能耗(1)定義 企業(yè)在統(tǒng)一報(bào)告期內(nèi),每萬(wàn)元工業(yè)總產(chǎn)值所消耗的綜合能源消耗量。 (2)計(jì)算方法
該指標(biāo)主要用作考核和分析本企業(yè)歷年能效水平的升降情 況,也可以作為鋼鐵聯(lián)合企業(yè)之間橫向?qū)Ρ确治鲇谩?/span> 5、萬(wàn)元增加值綜合能耗(1)定義 企業(yè)在同一報(bào)告期內(nèi)每萬(wàn)元工業(yè)增加值消耗的能源量。 (2)計(jì)算方法
工業(yè)增加值=工業(yè)總產(chǎn)值-工業(yè)中間投入+本期應(yīng)交增值稅。 三、鋼鐵企業(yè)主要管控的工序能耗指標(biāo) 工序能耗指標(biāo)主要有:焦炭單位產(chǎn)品能耗、燒結(jié)工序單位產(chǎn)品能耗、球團(tuán)工序單位產(chǎn)品能耗、高爐工序單位產(chǎn)品能耗、轉(zhuǎn)爐工序單位產(chǎn)品能耗、軋鋼工序單位產(chǎn)品能耗等。 國(guó)家現(xiàn)行的《粗鋼生產(chǎn)主要工序單位產(chǎn)品能源消耗限額》(GB21256--2013)、《電弧爐冶煉單位產(chǎn)品能源消耗限額》(GB32050--2015)、《焦炭單位產(chǎn)品能源消耗限額》(GB21342--2013)等標(biāo)準(zhǔn)中,對(duì)各工序能耗指標(biāo)的定義、能耗的計(jì)量單位、能耗的統(tǒng)計(jì)范圍、能耗指標(biāo)的計(jì)算方法都有明確的規(guī)定和規(guī)則。大家對(duì)各工序能耗指標(biāo)的計(jì)算比較容易掌握,這里不再做一一解讀,僅對(duì)大家在能耗指標(biāo)計(jì)算中往往出現(xiàn)的一些失誤和不夠規(guī)范的問(wèn)題在明確以下幾點(diǎn): 1、對(duì)各種能源輸入和輸出的實(shí)物量計(jì)量所用的能源單位要規(guī)范。 2、不同的能源單位在折標(biāo)準(zhǔn)能源時(shí)必須對(duì)應(yīng)相應(yīng)的折標(biāo)煤系數(shù)單位。 3、煤類(lèi)、焦類(lèi)能源應(yīng)以“干基”計(jì)量。 4、燃?xì)忸?lèi)能源應(yīng)以“標(biāo)況體積計(jì)量”。 5、蒸氣類(lèi)能源應(yīng)注明其壓力、溫度下的重量。 6、各種能源和耗能工質(zhì)在廠區(qū)內(nèi)的儲(chǔ)備、盤(pán)虧、轉(zhuǎn)換、分配、輸送過(guò)程中的損失量應(yīng)計(jì)入綜合能耗中,不應(yīng)分?jǐn)偟礁鞴ば蚰芎闹校ば蚰芎牧恐挥?jì)量進(jìn)入工序的能源消耗量。 7、各生產(chǎn)工序的能耗統(tǒng)計(jì)必須包括生產(chǎn)系統(tǒng)和輔助生產(chǎn)系統(tǒng),但不包括附屬生產(chǎn)系統(tǒng)。 8、各生產(chǎn)工序能耗量的統(tǒng)計(jì)中需扣除工序輸出回收的能源量。 9、焦炭單位產(chǎn)品能耗的統(tǒng)計(jì)范圍中不包括洗煤、焦油深加工、苯精制、焦?fàn)t煤氣資源化利用所消耗的能源量。 10、轉(zhuǎn)爐工序單位產(chǎn)品能耗統(tǒng)計(jì)中不包括精煉、連鑄(澆鑄)精整等工序的能耗量。
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