能源与节能技术

第一章1.1卡=4.186焦1公斤标准煤当量=7000大卡1公斤标准油当量=10000大卡2.人类认识的能量有六种：机械能热能电能辐射能化学能核能3.能源的分类：按地球上的能量来源分：地球本身蕴藏的能源，来自地球外天体的能源，地球与其他天体相互作用的能源按被利用的程度分：常规能源新能源按获得方法分：一次能源二次能源④按能否再生分：可再生能源非再生能源⑤按能源本身的性质分：含能体能源过程性能源⑥按是否能作为燃料分：燃料能源非燃料能源⑦按对环境的污染情况分：清洁能源非清洁能源4.温室效应：太阳射向地球的辐射能中有1/3被云层、冰粒和空气反射回去；其余的大约37％则被地球表面吸收。二氧化碳这类气体能让太阳的短波辐射自由通过，同时吸收地面发出的长辐射波。其结果是大部分太阳短波辐射可以通过大气层到达地面，使地球表面温度升高；与此同时，由于二氧化碳等气体强烈地吸收地面的长辐射波，使散失到宇宙空间的热量减少，于是地面吸收的热量多，散失的热量少，导致地球温度升高，这就是所谓的温室效应。5.酸雨：天然降水的本底的ph为6.55，一般将ph小于5.6的降雨称为酸雨，可能引起酸雨的主要物质为SO2和NOx6.酸雨的危害：首先酸雨会使湖泊变成酸性，引起水生生物的死亡。其次酸雨会造成大面积森林死亡。酸雨还加速了建筑结构、桥梁、水坝、工业设备、供水管网和名胜古迹的腐蚀，影响人体健康。7.造成臭氧层破环的主要原因是人类过多的使用氟氯烃类物质和燃烧燃料产生的N2O所致。8.大气中的N2O主要来源于自然土壤的排放和化石燃料的燃烧及生物质燃料的燃烧。因此发展低NOx燃烧技术及烟气和尾气的脱销是减少N2O排放的关键。第二章能量的转换1.能量的性质主要有：状态性，可加性，传递性，转换性，做功性和贬值性。2.能量的转换方式：能量形态上的转换能量在空间上的转移能量在时间上的转移3.能量的传递过程的特点：①能量的传递的条件：势差②能量的传递规律：能量的传递速率正比于传递的动力而反比于传递的阻力③能量的传递形式：转移和转换④能量的传递途径：携带能和交换能⑤能量的传递方法：传热和做功⑥能量的传递方式：传热的三种方式包括热传导，热对流和热辐射；做功的三种基本方式是容积工，转动轴功和流动工（推动功）⑦能量的传递结果:主要体现在两方面，即能量使用过程中所起的作用以及能量传递的最终去向⑧能量传递的实质：能量传递的实质实际上就是能量利用的实质，即能量的利用是通过能量的传递，使能量由能源最终进入环境，成为废能。4.物质的运动形态有两种，有序运动和无序运动。人们常将度量有序运动的能量称为有序能，度量无序运动的能量称为无序能。5.机械能可以不花代价的全部转换成热能，而热能却不可能全部转变为机械能。6.从转换的角度，可以把能量分为“用”和“妩”两部分。7.通常燃料分析有三种方法：元素分析，工业分析和成分分析。8.任何燃料的燃烧过程都有“着火”和“燃烧”两个阶段。9.理论空气量：单位燃料完全燃烧时理论上所需的干空气量就称为理论空气量。10.实际空气量：为了使燃料完全燃烧而实际供应的空气量就称为实际空气量。11.实际空气量与理论空气量的比值称之为过量空气系数。12.烟气中只含有二氧化碳，二氧化硫，水蒸气和氮气四种气体，这时烟气所具有的容积就称之为理论烟气量。13.Va=V0+(α-1)L0Va为实际烟气量；V0为理论烟气量；α为过量空气系数；L0为理论空气量14.据受热面不同，锅炉由水冷壁，过热器，再热器，省煤器和空气预热器组成15.常用以下指标描述锅炉的特性：蒸发量，蒸汽参数，给水温度和锅炉效率16.燃气轮机包括三个部件：压气机，燃烧室和汽轮机。其工作过程：空气进入压气机，被压缩生压后进入燃烧室，喷入燃油即进行燃烧，燃烧所形成的高温燃气与燃烧室中的剩余空气混合后进入燃气轮机的喷管，膨胀加速而冲击叶轮对外做功。做功后的废气排入大气。燃气轮机所做的功一部分用于带动压气机，其余部分对外输出，用于带动发电机或其他负载。17.燃气轮机的优点：①重量轻、体积小、投资省。②启动快、操作方便。③水、电、润滑油消耗少，辅助设备用电少。18.内燃气包括汽轮机和柴油机。按点火或着火顺序可将内燃机分成四冲程发动机和二冲程发动机。19.四冲程发动机有四个完全的活塞冲程：进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程（唯一做功的冲程）、排气冲程。20.从热力学角度分析，有能量平衡法和用分析法。第三章燃料1.煤的形成过程包括炭泥化阶段和煤化作用阶段，其中煤泥化作用阶段包括成岩作用和变质作用。2.煤中有机物质主要由碳、氢、氧和氮四种元素构成。3.碳完全燃烧时生成二氧化碳，因此每千克纯碳可放出32866kj热量，碳在不完全燃烧时生成一氧化碳，放出热量仅为9270kj热量。氢的地位发热量可高达120370kj.4.煤中有机硫主要由硫醇、硫化物以及二硫化物三部分组成。5.在煤的利用中，常用的煤质指标有水分、灰分、挥发分和发热量。6.煤的分类：褐煤（炭化程度最低），长焰煤，不粘煤，弱粘煤，贫煤（煤化程度最高的烟煤），气煤（煤化程度较低的煤，颜色黑），肥煤，焦煤，瘦煤，无烟煤（煤化程度最高）。7.中国煤炭资源分布极不平衡，从南北看，昆仑山—秦岭—大别山一线以北地区，煤炭资源占全国的90.3％.8.洁净煤技术是旨在减少污染和提高效益的煤炭加工、燃烧、转换和污染控制等新技术的总称。9.洁净煤技术包括4个领域，14项技术，即①煤炭加工：洗选、型煤、水煤浆。②煤炭高效洁净燃烧；循环流化床发电技术、增压流化床发电技术、整体煤气化联合循环发电技术。③煤炭转化：气化、液化、燃料电池。④污染排放控制与废弃物处理：烟气净化、电厂粉煤灰综合利用、煤层气开发利用、矸石和煤泥水综合利用、工业锅炉和窑炉技术改造。10.燃烧前处理主要是选煤、型煤和水煤浆三项技术。11.常用的脱硫方法有：①热解法脱硫②碱法脱硫③气体脱硫④氧化脱硫。12.型煤是将粉煤或低品位煤加工成一定形状、尺寸和有一定理化性能的煤制品。13.水煤浆是由煤粉、水和少量添加剂组成。其具有以下特点：①水煤浆为多孔隙的煤粉和水的固液混合物，具有流动性，可在加压的情况下通过喷嘴雾化和燃烧，水煤浆价格比原油更便宜。②水煤浆在制备过程中可以进行净化处理。14.水煤浆的三种制备方法：①干法②湿法③混合法15.炉内脱硝通常是在燃烧过程中向炉内加入固硫剂，如石灰石等，使煤粉中硫分转化硫酸盐并随炉渣排出，实践证明，最佳脱硫温度为800~850℃.16.炉内脱硝主要是采用NOx与煤的燃烧技术，包括空气分级燃烧，燃料分级燃烧和烟气再循环技术等。17.燃烧后处理包括烟气净化和除尘。18.常用的烟气除尘器有以下几种：离心分离除尘器、洗涤式除尘器、袋式过滤除尘器、静电除尘器。19.煤气化是将煤与气化剂起反应，使之转化为煤气的技术。煤气化技术大致经历了三个发展阶段：第一代是已工业化的早期煤气化技术；第二代煤气化应用先进的水煤浆燃烧技术；第三代是没得地下气化。20.煤的液化可以分为直接液化和间接液化，煤的直接液化主要采用加氢法和抽取法。煤的间接液化通常采用合成法。21.所谓的核裂变是将重核分裂成两个或多个中等质量的原子核；核聚变则是将几个轻核聚合成一个较重的原子核。22.核裂变的核燃料主要是铀，铀235、钚239、铀238统称为核燃料。23.目前铀的提取方法主要有浸取法、沉淀法、离子交换法和溶液萃取法。第四章电能1.电能的产生：将机械能转化成电能是目前获得电能的主要途径；另一种又实用意义的电能产生方式是燃料电池。通常完整的燃料电池发电系统由电池堆、燃料供给系统、空气供给系统、冷却系统、电力电子换流器、保护控制系统等组成。2.由发电厂、电力网和电力用户所组成的大系统则称之为电力系统。3.为了减少长距离输电线路的电能损耗，就必须减少输电线路的电流，即应提高输送电压。4.变电所根据其重要性和功能可分为枢纽变电所、中间变电所和终端变电所。5.蓄电池的组成：由正极、负极、电解液、隔膜和容器五个部分组成。通常将蓄电池分为铅酸蓄电池和碱性蓄电池两大类。6.蓄电池的化学原理：充电储存电能时，在其内发生一个可逆吸热反应将电能转化成化学能；放电时，在蓄电池中的反应物在一个放热的化学反应化合并直接产生电能。7.火力发电厂有两种类型：只承担电能生产任务的凝汽式电厂和既能生产电能又能提供热能的热电厂。8.所有大容量的凝汽式发电厂的热力系统都是采用给水回热和再热循环。9.蒸汽再热系统是将汽轮机高压缸中做功之后的蒸汽抽出在送进锅炉的再热器中，吸热后再返回汽轮机的中压缸中继续做功。10.供水系统是火力发电厂最主要的辅助系统。供水系统的作用是为凝汽器提供冷却水;为汽轮发电机的氢气或空气冷却器、油冷却器提供设备冷却水；为锅炉给水提供补充用水；为锅炉辅助设备提供冷却水；为水力除灰、生活消防提供用水等。在各种用水中，凝汽器的循环水用量最大，占全场用水的95％.11.按凝汽器循环冷却水的供水方式，供水系统可以分为直流供水和循环供水。循环供水系统的特点是设置冷却塔。12.凝气式发电厂最主要的热经济指标是热耗率和标准燃料耗率（标准燃料发热值为29300kj/kg).13.煤耗率是指生产1KW·h的电能所消耗的燃料量，通常以b表示，标准煤耗率与整个电厂效率t之间有如下关系：b=123/t.14.热电比R=W/Q，R值越大，说明热电厂的经济性越好。15.我国火力发电的发展方向：①发展高参数的大机组（减少空气过剩系数，降低排烟温度，降低凝汽器压力，提高蒸汽参数及采用二次再热等，都是提高火电机组效率的的重要途径）。②采用先进的煤炭结净燃烧技术（包括煤粉燃烧技术和流化床燃烧技术）。③进一步提高燃煤电厂效率④关停和改造小火电⑤积极发展热电联产⑥发展燃气－蒸汽联合循环机组⑦加紧建设坑口电厂16.构成水能资源的两大要素是径流和落差。17.我国水能资源的特点：①资源总量丰富，但人均资源量并不富足。②水电资源分布不均匀，与经济发展现状不匹配。③江河来水量年内和年际变化大。18.燃气－蒸汽联合循环发电的思路：利用燃气轮机循环平均吸热温度高和蒸汽动力循环平均放热温度低的特点，各取所长。作为第一工质的燃气经燃气轮机做功后，具有较高温度的排气进入余热锅炉，作为第二工质的水在余热锅炉中吸收余热后变为蒸汽，进入蒸汽轮机做功后在进入冷凝器冷凝，从而构成一个闭合循环。19.燃气－蒸汽联合循环发电的优点：与常规方式相比，联合循环发电具有发电效率高、可用率高、投资低、设计和建设周期短、环保性能好、负荷适应性强、启动迅速等优点。20.目前，燃气－蒸汽联合循环有三种基本型式：不补燃料的余热锅炉型、补燃料的余热锅炉型、增压锅炉型。21.整体煤气化联合循环发电（ICGG）的整个系统通常由煤的制备、煤的气化、煤气的冷却、煤气的净化、燃气轮机发电、蒸汽轮机发电等部分组成。其技术难点是煤的气化与净化。第五章核能1.镭的放射性实验中，镭射线被分为三束，分别称之为α射线、β射线和γ射线。其中α射线是由带正电的高速度的氦原子核组成；β射线是由速度很大的电子组成；而γ射线是一种波长极短，不带电荷的穿透力极强的射线。2.核裂变又称核分裂，它是将平均结合能比较小的重核设法分裂成两个或多个平均结合能大的中等质量的原子核，同时释放出核能。重核裂变一般有自发裂变和感生裂变两种方式。3.链式反应：每个铀核裂变时会产生2-3个中子，这些中子又会轰击其他铀核，使其裂变并产生更多中子，这样一代一代发展下去就会形成链变反应。这种连续不断的核裂变过程就称之为链式反应。4.核聚变又称热核反应，它是将平均结合能较小的轻核，在一定条件下将它们聚合成一个较重的平均结合能较大的原子核，同时释放出巨大的能量。5.反应堆：实现大规模可控核裂变链式反应的装置称为核反应堆，简称为反应堆。6.反应堆的分类：⑴按用途分类：①生产堆②动力堆③实验堆④供热堆⑵按反应堆采用的冷却剂分类：①水冷堆②气冷堆③有机介质堆④液态金属冷却堆⑶按反应堆采用的核燃料分类：①天然铀堆②浓缩铀堆③钚堆⑷按反应堆采用的快慢剂分类：①石墨堆②轻水堆③重水堆⑸按核燃料的分布分类：①均匀堆②