能源工程增订本_陈学俊袁旦庆著.pdf

书书书能 源 工 程!增订本陈学俊袁旦庆!著西安交通大学出版社!图书在版编目!#数据!能源工程!增订本陈学俊著!#版!#西安!西安交通大学出版社$#$!%#!&()*$+$,-#,%,%-+!能%!陈%#!能源 基本知识!$!./#%!中国版本图书馆0&1数据核字&#$第%2 2 2*+号书!名!能源工程&增订本著!者!陈学俊!袁旦庆出版发行!西安交通大学出版社地!址!西安市兴庆南路%#号&邮编!$%#3*电!话!&#*+-+2,$!+-$+$3&发行部&#*+-+2%,!+-*#*-&总编办印!刷!西安新视点印务有限责任公司字!数!3 +千字开!本!(,&$#445%#44印!张!2$,版!次!#$年%#月第%版!#$年%#月第%次印刷书!号!&()*$+$,-#,%,%-+./(+#定!价!2*!#元版权所有!侵权必究序!言能源是我国经济建设的战略重点$是沿着中国特色社会主义道路前进的必要条件之一$是实现四个现代化及提高人民生活水平的重要物质基础)在现代化生产中$能源是主要的动力来源$实现四个现代化必须大规模地开发能源和很好地利用能源)能源与国防的关系至为密切$如能源不足$国家安全将得不到可靠保障$经济建设也不能正常进行)能源和人民生活密切相关$能源是促进经济社会又好又快发展$不断改善人民群众生活的有力保证)总之$能源问题关系到国民经济的持续发展和人民生活水平的提高$关系到物质文明和精神文明的建设$关系到稳定社会秩序和保障国家安全以及建设社会主义和谐社会$必须予以高度重视)本书叙述了能源的重要性和基本概念*能源的形势*特点及其与国民经济和人民生活之间的关系+综合分析了常规能源&煤炭*石油*天然气*水力资源 的概状*存在的问题及其发展前景+同时从工程技术观点对常规能源&火电*水电*核电 以及新能源与可再生能源&太阳能*地热*风能*生物质能*海洋能*氢能 的开发利用进行了论述和评价$并介绍了它们的基本工作原理)再者$由于农村能源及节能工作的重要性$专门另设了两章$系统地进行叙述和分析+同时由于能源开发利用与环境保护关系密切$影响到经济的可持续发展$因此也专设了一章)能源工程内容范围广$关系到各行各业$已成为人们必须了解的基本知识之一)作者写本书的目的$既是对2#年来能源工程的概况及基本原理和今后发展进行分析$以提供给工矿企业*政府机关干部以及高等学校教师和学生等作为参考书+同时$出版本书增订版也是为了迎接作者*#岁诞辰及结婚-,周年纪念)本书共分%章$其中第%章至第-章为陈学俊同志所写$第$章至第%章为袁旦庆同志所写)能源工程发展迅速$与时俱进$在我国经济社会不断发展*不断探索及不断创新的新形势下$由于作者水平有限$内容如有不妥之处$请读者批评指正)陈学俊!袁旦庆#$年2月于西安目!录第$章!绪论!%!%!能源的重要性&%!%!能源的概念和分类&-!%!2!能源的转化和利用&+!%!3!能源的评价&%#!%!,!能源的选用&%!%!-!我国能源的科技发展与可持续发展&%2!参考文献&2!第%章!能源的形势及其与国民经济的关系!%!能源的形势&,!能源开发*利用的特点&2*!2!能源和国民经济发展的关系&3,!3!能源弹性系数&3-!,!能源发展战略研究&3+!-!能源可持续发展战略构想&,!参考文献&,+!第&章!能源开发与环境保护!2!%!能源开发对环境的影响&,*!2!我国面临的环境问题与环境保护的决策&-#!2!2!环境保护采取的措施&-%!2!3!水能资源开发利用及环境保护&-!2!,!煤炭地下气化$电厂脱硫工程与洁净技术&$!2!-!全面落实科学发展观$加快建设环境友好型社会&$3!2!$!当前和今后一个时期环保工作总体思路&$+!2!+!落实科学发展观加强环境保护&+2!参考文献&+*!第章!常规能源!3!%!煤炭&*%!3!石油&%#!3!2!天然气&%#,!3!3!水力&%#!3!,!对常规能源资源的评价&%2!参考文献&%-!第(章!火电与水电!,!%!能源的转化与利用&%+!,!世界电力工业&%2!,!2!我国电力工业&%*!,!3!电力工业发展中的新技术&%3,!,!,!中国电网行业分析&%,-!,!-!中国电力工业发展的几点意见&%,*!参考文献&%-,!第)章!核电!-!%!概述&%-$!-!核电站基本工作原理及系统&%$2!-!2!世界核电的发展&%$!-!3!核电发展的途径&%+!-!,!核热电站的地位和前景&%+2!-!-!核电发展的优越性及开发途径&%+,!-!$!核电站的安全性*可靠性与经济性&%+!-!+!我国核电事业的发展&%*3!参考文献&%*!第*章!太阳能!$!%!概述&#%!$!集热器&#,!$!2!太阳能热水器&#$!$!3!太阳能采暖与制冷&#*!$!,!太阳能发电&%,!$!-!太阳能事业在我国的发展&#!参考文献&$!第+章!风能!+!%!概述&+!+!风能资源&2#!+!2!风力机&2%!+!3!风能的利用&2 2!+!,!我国风力发电事业的进展&2 3!+!-!风力发电发展趋势&2*!参考文献&3#!第,章!地热能与海洋能!*!%!地热能&3!*!海洋能&3*!参考文献&,-!第$-章!氢能与燃料电池!%#!%!概述&,+!%#!氢的制取和储存&-#!%#!2!氢的应用领域和发展前景&-3!%#!3!燃料电池&-+!%#!,!我国氢能经济研发重点领域&$3!%#!-!我国氢经济发展的对策&$,!参考文献&$,!第$章!农村能源与生物质能源!%!%!农村能源与生物质能&$+!%!沼气&+3!%!2!薪柴&*3!%!3!小水电&*+!%!,!生物柴油&2#2!参考文献&2#,!第$%章!节约能源!%!%!概述&2#$!%!节能的涵义&2%#!%!2!节能的任务与能源利用效率&2%!%!3!节能的组织管理措施&2%3!%!,!节约煤炭&2%-!%!-!节约用油&2%+!%!$!节约用电&2 !%!+!工业余热的利用&2 +!%!*!蒸汽管网系统节能&2 *!%!%#!建筑工业节能&2 2!%!%!水泥工业节能&2 2 3!%!%!蓄冷技术&2 2,!%!%2!分布式能源&2 2$!%!%3!节能规划与节能产品认证制度&2 3 3!参考文献&2 3+!书书书第!章!绪!论!能源的重要性能源是人类进行生产和赖以生存的重要物质基础!是经济发展和社会发展的重要物质基础!也是实现四个现代化以提高我国人民生活水平的先决条件能源是经济发展的战略重点之一!如果能源的供应赶不上经济建设发展的需要!就会影响我国四个现代化建设的进程在现代化生产中!能源是主要动力来源一些发达国家之所以能够在短短几十年的时间内实现现代化!其中一个重要原因!就是它们都致力于大规模地开发和利用能源大家都知道!早期的人类社会主要是依靠人力来从事生产活动的由于人的体力毕竟有限!所以!那时的生产水平是很低的自从瓦特发明了蒸汽机以及以后使用了汽轮发机#内燃机和电动机等动力机械以后!社会生产力才有了大幅度的增长但所有的动力机械都需要消耗一定数量的能源!例如蒸汽机车和火力发电厂需要消耗煤炭!汽车#拖拉机需要消耗汽油#柴油!机床需要消耗电力等等随着现代社会生产的不断发展!机械化#电气化#自动化的程度不断提高!生产上对能源的需求量也越来越大一般说来!一个国家的国民生产总值和它的能源消费量大致是成正比的能源的消费量越大!产品的产量就越多!整个社会也就越富裕例如!美国#俄罗斯#日本#德国#英国#法国#意大利等工业发达国家的人口总和占世界人口的$#!而能源消费量却占世界能源总消费量的$%左右能源和人民生活的衣#食#住#行等密切相关为了解决吃#穿问题!要大力发展农业!实现农业的机械化#电气化#水利化和化学化!这些都需要消耗大量的能源为了进一步提高农产品的产量!在农业上还需要投入大量的能源!因此!在一定程度上可以说粮食和棉花是用能源换来的市场上出现的许多色彩鲜艳的尼龙#的确良#人造毛等合成纤维制品!也都是用能源%煤炭#石油#天然气&作为原料和动力制造出来的至于居住方面!房屋用的木材本身就是一种能源!砖瓦#玻璃#钢材和水泥等建筑材料!在生产过程中都要用掉不少能源为了保持适宜的室内温度!冬季需要取暖!夏季需要降温 为了学习和工作!室内需要照明!这些都需要消耗能源至于近代化的家庭设备如计算机#空调#电冰箱#洗衣机#电磁灶#电热器等更离不开能源此外!为了活跃人们的文化娱乐生活!如看电视#看电影#收听广播#播放唱片等!无一不需要能源关于行的问题!除了步行以外!都离不开能源汽车#电车#火车#轮船#飞机等等!一旦没有能源!则将寸步难行能源与国防的关系至为密切!不仅在各种武器的生产上需用大量能源!而且在使用各种武器时!如空中飞机#陆地坦克#海上舰船#海下潜艇以及中远程导弹等也离不开能源能源若不足!国家安全将得不到可靠保障总之!能源问题直接关系到国民经济的发展和人民生活水平的提高社会总是不断在前进!生产也总是要继续增长!人们则需要更高的物质文明和精神文明!尤其!对于我国正在致力于四个现代化建设来说!能源就显得格外重要必须把解决好能源问题当作发展国民经济#提高人民生活水平#稳定社会秩序和保障国家安全的头等大事中国&年以来能源生产总量已名列前茅!是世界第二大能源生产国能源生产总量在$年约占世界能源总产量的&(!$)年达到&!*亿吨标准煤!占世界能源总产量的(!$#年能源生产量达到$!+亿吨标准煤!约占世界能源总产量的%!+(预计到$#年!占世界能源总量的比例将上升至#(!但由于人口多!我国人均占有能源消费量只有发达国家的(!#(!而且在能源结构中以煤炭为主!环境污染问题严重我国当前煤炭占能源总消费量的+(以上!到$#年仍将保持在)(以上发达国家煤炭平均只占能源总消费量的$#(左右我国近二三十年来!虽然能源开发利用发展很快!但无论从生产到生活!从城市到农村!煤#油#电等全面短缺如何解决能源问题!有两条出路可供选择(第一是压低经济增长速度!第二是增加能源开发#狠抓能源节约及环境保护近十余年来中国国民生产总值%,-.&增长速度很快!但人均,-.仍然很低!如过分压低经济增长速度!要在下世纪中叶达到中等发达国家水平的目标将难以实现显然只有增加能源开发!提供足够能源使经济得以持续发展根据我国国情!最经济最丰富的能源资源是煤炭!因此必须在增加煤炭生产的同时!狠抓节煤!提高利用效率!加强环境治理与保护!决不能走发达国家先污染后治理的老路我国能源构成中!石油占$(!石油是交通工具的主要动力能源!其中汽车是石油消耗的最大用户汽车发动机的排气是城市大气污染的主要来源!因此还必须狠抓节油#提高石油利用效率!同时降低汽车尾气中有害物的排放量能源产业的发展趋势是(学科交叉日益广泛和深入!促进产业的发展过去煤炭或者只作为燃烧发电的能源材料 或者用作化工原料现在!将二者结合!把化工循环与动力循环统一加以考虑!提出煤炭多联产系统!既能提高能源利用!又减少了污染!系统集成为产业化发展提供了新的思路如热能的利用!以往只注重单个技术!如发电或供热或制冷 为了提高利用率!必须科学用能!对热能采用梯级利用!即高温用于发电!低温用于制热和制冷!这样便产生了分布式能源系统!可同时供应冷#热#电!满足对多种能源品种的需求!而在这个系统中!冷热电三者之间的$能源工程关系要通过系统的集成来确定分布式能源系统因其灵活的变负荷#较低的初投资#供电的可靠性#很小的输电损失和适合可再生能源应用等特点!在世界能源领域越来越受到重视在能源结构调整中!在大电站和电网能基本保证供电的情况下!分布式能源系统与中心电站相结合!对于保障重要用户的电力供应有极好的作用根据世界能源发展新战略的规划!发达国家的人均能耗从&/年的+!*/吨标煤下降到$年的%!)吨!到$年能源总消费量将为$亿吨标煤!只增加(!而经济增长仍可达到#(!(中国是低收入的国家!但每万美元国民生产总值能耗为世界之首!为印度的$!$倍!为发达国家的)!+倍产品能耗平均为发达国家的$倍!使用能源的设备效率要低!)(因此为了经济持续增长!在增加能源生产的同时!还