EMT工业节能技术的研究与应用长春工业大学张德江2009.6工业节能技术的研究与应用世界与中国的能源状况长春工业大学节能技术研究与实践工业节能技术的研究与应用能源结构与储量1.1全球能源结构与储量1.2我国的能源储量1.3我国的能源生产与消费现状1.4我国的能源问题1.1 全球能源结构与储量能源结构与储量2004年，全世界一次能源供应中:•煤炭25.1%•石油34.3%•天然气20.9%•核电6.5%•水电2.2%•可燃可再生能源10.6%•其他能源0.4%；1.1 全球能源结构与储量能源结构与储量同年全世界终端能源消费中:•煤炭8.4%•石油42.3%•天然气16.0%•可燃可再生能源13.7%•电力16.2%•其他能源3.4%能源结构与储量1.1 全球能源结构与储量2005年末，全世界探明能源储量：•石油1636亿吨•天然气179.83万亿立方米，•煤炭9090.64亿吨。

◆全球能源储采比分别为：石油42年天然气64年煤炭164年。

能源储采比：剩余储量除以当年采出量。

1.2 我国的能源储量其结构为:原煤58.8%；原油3.4%；天然气1.3%；水能36.5%。

1.2我国的能源储量1煤炭总资源量50592亿吨截至2000年底，探明保有储量10077吨，煤炭剩余可采储量1145亿吨，占世界的11.6%，储采比为114年。

2石油总资源约1000亿吨截至2004年下半年，石油探明保有储量150亿吨左右，仅占世界总量4.8%，石油探明剩余可采储量为32.736亿吨，储采比为20年左右。

3天然气资源总量54万亿立方米截至2003年底，天然气探明保有储量3.9万亿立方米，截至2002年底，天然气探明剩余可采储量1.86万亿立方米，储采比为58年左右。

1.3我国的能源生产与消费现状1能源生产2008年我国能源生产总量25亿吨标煤，其中煤炭27亿吨，原油1.89亿吨，天然气780亿立方米，发电装机容量7.9亿千瓦；2能源消费2008年全国消费标煤27.49亿吨，其中煤炭26.6亿吨，折合标煤18.99亿吨，占69.1% ；原油表观消费量3.85亿吨，折合标煤5.5亿吨，占20% ；天然气720亿立方米, 折合标煤0.96亿吨，占3.5%。

全社会用电量3.43万亿千瓦时。

1.4我国的能源问题人均煤炭探明可采储量仅为世界人均的1/2；人均石油、天然气资源仅为世界人均的1/15；人均水力资源仅为世界人均的1/2；人均耕地资源不足世界人均水平的30%，制约了生物质能源的开发。

人均能源资源少11.4我国的能源问题能源消费增长过快2进入21世纪以来的5年中，全球GDP 平均增长2.74%，中国GDP 平均增长9.54%；全球一次能源消费平均增长2.61%，中国一次能源消费平均增长11.39%，已明显高于全球平均值。

我国能源消费增长过快的主要原因是重化工业和交通运输业增长过快。

1.4我国的能源问题目前8个高耗能行业(石油石化、钢铁、电力、有色冶金、交通运输、化工、煤炭、建材)的单位产品能耗平均比世界先进水平高47%，而这8个高耗能行业的能源消耗占工业部门总能耗的73%。

我国的单位GDP 能耗如果是1，则世界平均水平是0.29，日本目前是0.1。

3能耗水平高1.4我国的能源问题3能耗水平高主要耗能设备情况：风机、水泵平均设计效率为75% ，均比国际先进水平低5个百分点，而实际运行效率则要低15到20个百分点；从技术角度分析，我国每年的技术节能潜力为5.5亿吨标煤，技术上可行经济上合理的的节能潜力为4亿吨标煤。

1.4我国的能源问题能源结构问题4能源安全问题5能源消费以煤为主，占69%，比世界平均水平高42个百分点，环境污染严重。

长春工业大学节能技术研发的情况研能企业开展发与应用设备节能技术的研发与应用2.长春工业大学节能技术研究与实践2. 长春工业大学节能技术研发的情况★长春工业大学开展节能技术研发已有十余年。

●2006年创建了长春工业大学节能技术研发中心。

●2007年被省科技厅批准为吉林省工业节能科技创新中心。

●中心设有四个研究室，分别为电力节能技术研究室、过程控制节能研究室、冶炼节能工艺研究室和能耗监测与系统优化研究室。

2.1 工业节能2.2 面向重点耗能企业开展节能技术研发与应用2.2 面向重点耗能企业开展节能技术研发与应用1吉林氩氧精炼过程节能减铁合金排应用研究中钢集团吉林铁合金股份有限公司是我省的耗电大户，用电成本占生产成本大约40%，实现企业的节能降耗，无论对全省的节能工作，还是对企业自身的运行效益，都意义重大；2.2 面向重点耗能企业开展节能技术研发与应用本项目以中钢集团吉林铁合金股份有限公司的生产过程为具体研究对象，以氩氧精炼法节能降耗工艺技术应用研究为主体，与铁合金电炉综合节能控制技术应用研究、多尺度节能技术在空分装置中的应用研究和冶炼过程能耗监测与能耗系统优化相集成，创建高碳素铁水直接生产中低碳铬(锰)铁的新工艺，揭示CO 火焰光谱与铁水含碳量的关系，研究冶炼终点控制技术，由此构建铁合金企业生产过程综合节能控制系统，开创氩氧精炼铁合金节能工艺产业化生产的先例。

1吉林氩氧精炼过程节能减铁合金排应用研究2.2 面向重点耗能企业开展节能技术研发与应用铁合金电炉生产的液态高碳铬铁(或高碳锰铁)直接兑入AOD炉，吹入不同比例的氧、氮和氩的混合气体，进行脱碳和精炼操作，生产中低碳铬铁和中低碳锰铁。

采用基于AOD法由高碳素铁水直接生产中低碳铬(锰)铁的节能流程工艺，以氧代电，以连续流程的两步法取代硅热三步法，再配有多个过程参数优化的计算机控制，因而节能效果明显。

电炉的生产状态直接影响到氩氧精炼过程，所以需要对电炉实施节能控制；在氩氧精炼过程中，需要大量的氧气、氮气和氩气，所以需要加大空分装置的输出能力，从而对空分装置的节能与优化控制提出了迫切要求；2.2 面向重点耗能企业开展节能技术研发与应用2.2 面向重点耗能企业开展节能技术研发与应用2吉林油田电能远程计量及控制系统开发应用初步统计每年节电350万度，被吉林省经济委员会确定为吉林省产业技术开发产学研联合项目。

2.2 面向重点耗能企业开展节能技术研发与应用3鞍钢集团矿业公司大选厂能源信息管理系统本课题2007年获鞍钢集团科技进步二等奖。

2.2面向重点耗能企业开展节能技术研发与应用对空压机的同步电动机励磁优化控制；2.2电力节能技术的研发与应用1电炉谐波吸收及功率因数补偿综合装置的研究与实现本题目针对吉林铁合金10T矿热炉工况变化的随机性，三相放电负荷的频繁波动性等因素而导致的短网电流畸变、三相电压不平衡、功率因数降低，线路损耗增加等诸多问题，采用短网谐波及无功电流的检测与自适应控制、以及SVC三相无功补偿分相控制技术，设计完成了电炉谐波吸收及功率因数补偿综合装置。

初步试验已经达到了功率因数为0.9的理想性能。

2.2电力节能技术的研发与应用2通过对荧光类照明负载的伏安特性进行分析，提炼出光通量、效率与所加电压和变化频率的关系，分解出高频恒压起辉、线性节能调光、稳压照明的三个控制区域，并采用线性化处理技术和电压补偿的方法、PWM 变压变频控制，构成了分段式的发光量智能化闭环调节系统，有效实现了高速起辉、调光节能、PWM 调制抑制谐波、补偿稳压等控制性能。

此项研究成果已获得《大型荧光灯调光控制器》国家专利。

城市路网照明智能调制器光控的研究2.2电力节能技术的研发与应用3破碎工序供电变压器无功补偿控制技术的研究与鞍钢集团矿业公司球团厂合作的在研课题。

针对该厂破碎变电站冲击性感性负载，以及在两段低压母线上频繁出现电流谐波、相间电压不平衡和功率因数偏低等问题，采用无功补偿和电力电子变换技术，设计分段式并联电容补偿结构方式，研发智能控制无功补偿装置。

实现无功就地补偿，提高母线网络的功率因数，减少电能损耗和对上级电网品质的影响。

2.2电力节能技术的研发与应用410KV电力设备电气实验台与长春誉华自动化研究所合作，为吉林省电力局开发了10KV电力变压器性能综合实验平台。

实现了电力变压器的参数测定、损耗分析及自动投合控制等技术问题，为变压器产品的生产、能耗指标的降低和综合性能检测提供了实验平台。

2.2电力节能技术的研发与应用5高效电力变换电路设计方法的研究基于桥式整流电路输入电流的特点，采用二极管、电容、电感等不可控元件组成多级电容式非线性阻抗变换电路、多级电感式非线性阻抗变换电路，并依据电压的变化规律来改变电路联接形式及阻抗值，对整流环节输入电流的畸变进行控制。

输入功率因数提高到98%，谐波减少5%。

研究成果已申报《高效电容型非线性阻抗变换整流电路》国家专利。

2.3 典型设备节能技术的研发与应用1燃油（燃气）锅炉节能控制系统研发的0.5t—4t燃油（燃气）锅炉控制系统，采用意大利Baltur（百得）燃烧器,通过调整伸进炉膛内燃烧头长度, 保证火焰在锅炉的最佳位置燃烧，提高锅炉热效率达到85％以上，降低排烟温度至摄氏120度以下，燃烧控制器一体联接，可手、自动软切换操作，具有熄火保护、渐进两级式自动控制、炉膛自动吹扫及防水防爆等功能。

由于比同类产品节约20％的能源，在第三届亚洲冬季运动会场馆建设招标中一举中标。

应用单位：哈尔滨亚布力滑雪场、长春格林梦水乡。

2.3 典型设备节能技术的研发与应用2燃煤锅炉节能控制系统对长春工业大学一台20吨采暖燃煤锅炉实施节能改造。

系统采用PLC闭环控制来完成，通过调节变频器的输出频率从而输出相应的频率电压来调节鼓风机和引风机的转速，进而调节鼓风量和引风量，使炉膛负压和氧含量都能达到合适值。

其中炉膛负压的调节引入了鼓风量做为前馈信号，使锅炉运行在最佳状态。

20t锅炉燃烧系统投运后，一个采暖期节电154950Kwh，节电率达到49%，节能效果显著。

2.3 典型设备节能技术的研发与应用3对6500Kg/h的双效蒸发器，主蒸汽压力为0.5Mpa时消耗量小于1924Kg/h，节约蒸汽32％；当冷却水进出水温度分别为25℃和35℃时，节约冷却水43％。

4.3 典型设备节能技术的研发与应用4变频调速恒压供水系统采用日本山肯变频器、欧姆龙PLC、软启动器、供水基板和水泵机组等器件的有机结合，来实现供水量和用水量的统一。

系统主要特点有：节能：采用了变频调速技术，可以实现节电20%-40%。

应用单位：吉林新闻出版社、中粮大厦。