《ch基本概念》ppt课件

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1、21 产品能耗 2.2 载能体 2.3 产品能值的计算 2.4 系统和系统工程,Ch02 基本概念,Ch02 基本概念 21 产品能耗 1、冶金、化工、建材等工业（企业）生产特点 （1）都是以天然资源为初始原料的制造工业 其主要的原材料无非是各种天然矿物(包括矿物燃料)、水和空气等。 （2）中间产品多 从这些原料到最终产品，要经过多道生产工序。每道工序的产品，都是下一道工序的主要原料(最后一道工序的产品例外)。,（3）产品能耗（Fig2-1&图） 各个环节均有能源和原辅助材料的消耗。 各道工序，除主要原料外，还消耗能源和其它各种非能源物资(如辅助原材料、零部件等)而且，这些能源和非能源物资本身

2、，也是以天然资源为初始原料，经过若干道工序，耗费若干能源和非能源，才制造出来的。而这些能源和非能源物资的制备过程，也同样是如此。,2.1.1、直接能耗 1、定义：在生产某种产品的工序中，直接消耗的能源，叫做该产品的直接能耗。 2、直接综合能耗：如果该工序消耗几种能源，则可把它们都折算成标准煤的重量，然后加总得出该工序的直接能耗(或称直接综合能耗)。 3、工序能耗：单位产品的综合净能耗。同上述1、2两个概念完全不同（书上有误，参考P198公式10-6）。,2.1.2 间接能耗（参考图） 定义： 在任何一种产品的生产过程中，除消耗能源(直接能耗)外，还需要消耗各种原材料和其它非能源物资，而这些物资

3、的生产也需要消耗能源(一次间接能源)和各种非能源物资。这些物资的生产也无例外地要消耗能源(二次间接能耗)，这样可以无穷尽地追溯下去。 另外，直接消耗的能源本身也有一个生产制备过程。这个生产过程需要消耗能源和其它物资;这些物资在生产过程中也要消耗能源和其它物资。这样也可以无穷尽地追溯下去。（Fig2-2）,213 完全能耗 1、定义 产品的直接能耗与各次间接能耗的总和，等于完全能耗。 完全能耗概括了产品生产的全过程，而且考虑了生产过程中的能源和非能源两个方面。因此，它就是产品在生产过程中全社会所耗费的能源总量。 2、计算公式 完全能耗=直接能耗十各次间接能耗（之和）,3、能源与非能源 “活”的能

4、量与“物化”了的能量 能源与非能源物资之间只有一个差别，那就是能源是能产生能量的资源，而非能源物资是耗费了能源所制成的物资。也就是说，能源所包含的是“活”的能量，而非能源物资所包含的是“物化”了的能量。,22 载能体 1、定义： 凡是在制备过程中消耗了能量的物体，以及本身能产生能量的物体，都是载能体。 （1）如何理解载能体这个概念 第一：对能产生能量的物体而言，就是能源。 第二：对非能量物质而言，因其在生产过程中也消耗了能量，故也相当于拥有了一定的“能量”。,（2）“载能体”概念非常有助于研究能源消耗问题 企业的购人能源，如煤、重油等是载能体。 企此的自产能源，如各种煤气、水等也是载能休。 企

5、业的各种原材料、中间产品、产品、辅助原材料、零部件 以及许多消耗品，如冶金工厂的矿石、烧结矿、球团矿等，同样也是载能体。因为在 它们的制备过程中都消耗了能量。 （3）“载能体”的意义 可以完全、深入、全面、透彻地研究能耗的状况问题。,2、能值 单位重量(体积)物体的载能量，叫做该物体的能值。 3、能值的计算起点 （1）地下未开采的天然矿物的载能量（能值）等于零。 （2）散在的“废料”例如废钢、废铁、氧化铁皮、瓦斯泥等的载能量（能值），一般也取为零。,4、载能体的分类 (1)第一类载能体：即各类原材料与动力。其能值为完全能耗。 包括各种原材料、辅助原材料、中间产品、零部件、其它消耗品(以下简称为

6、原材料)以及水、蒸汽、压缩空气、氧、电等(以下简称动力)。这类载能体的能值，等于它们在制备过程申所消耗的各种原材料、动力和燃料的总载能量。,(2)第二类载能体：是各种燃料(固态、液态、气态)。其能值近似为其发热值。 注意：其准确的能值，是由它的发热值和它在开采、人工精制或改制过程中所耗费的能量所决定的。但由于其发热值远高于其开采过程中所消耗的能量，因而这部分能量就忽略不计了。 因此，对于各种燃料，人们着眼于利用它的发热值。它是燃料优劣的重要标志。,注意： （1）第一类载能体包括了某些能源（动力） （2）载能体的能值是随生产条件（包含了生产工艺等）、发展和技术水平而变化的。 （3）各个单位（国家

7、、地区等）载能体的能值一般是可以互相比较的，但应注意是在生产工艺相同的情况下进行的。,5、某些钢铁（公司）企业部分主要产品的能值 表2-1（国内） 表2-2、2-3、2-4（国外）,6、钢铁（公司）企业各种物体载能量流通示意图,第一类载能体的载能量,选矿,烧结,炼铁,炼钢,轧钢,第二类载能体的载能量,23 产品能值的计算 计算产品能值有两种方法，即累加法和逆矩阵法。这里只讲述累加法。 累加法（Kellogg 法）： 1、首先要以天然资源为起点，计算第一道工序的产品(即中间产品1，如图2-1所示)的能值。 因此，只须把这道工序单位产品所消耗的辅助原材料和燃料、动力的载能量加总起来即可。这道工序的

8、主要原料是天然资源，它的载能量等于零。,2、然后，再计算第二道工序产品(即中间产品2)的能值。它 等于第二道工序单位产品所耗辅助原材料、燃料和动力的载能量加上这道工序主要原料的载能量。 3、 然后，再用同样的方法计算第三道工序。依次类推，直到算得最后产品的能值为止。这种方法叫做累加法（即Kellogg法）。,4、工序的燃料当量 Kellogg把某道工序单位产品所耗辅助原材料、燃科和动力的总载能量叫做该道工序的燃料当量 (Process Fuel Equivalent)，用PFE代表，并给出其定义式 PFE=F+E+S B,PFE=F+E+S B 式中 PFE工序的燃料当量 ，kJ/单位产品 F

9、工序所耗燃料的载能量，kJ/单位产品 E工序所耗动力的载能量，kJ/单位产品 S工序所耗各种辅助原材料的载能量，kJ/单位产品 B工序向外提供副产煤气或蒸汽的载能量，kJ/单位产品,5、某道工序产品的能值，即产品的燃料当量（Material Fuel Equivalent，MFE） 等于该工序单位产品所耗辅助原燃料、燃料、动力的载能量加上主要原料的载能量。Kellogg把产品的能值叫做产品的燃料当量 (Material Fuel Equivalent)，用 MFE代表，并给出其定义式 MFE=PFE十R 式中 MFE工序产品的燃料当量，即能值，kJ/单位产品 R工序单位产品所耗主要原料的载能量

10、，kJ/单位产品,6、产品能值计算示意图,（1）基本图（见Fig2-1） （2） Kellogg的计算简图如下：MFE=R+PFE,工序1,产品1的MFE1,主要材料R1,工序燃料当量PFE1,工序2,产品2的MFE2,主要材料R2,工序燃料当量PFE2,数量 = R2 MFE1,例2.1 考虑从地下铜矿到铜条的生产过程。设硫化铜矿含铜 0.7%，露天开矿，脉石与矿石之比为2.5:1。浮选的收得率为 80%。熔炼和精炼过程中铜的收得率为98%。设矿石中无其它共生金属。求铜条的能值。 已知数据资料：,(1) 露天采矿，每吨采掘物的工序燃料当量约为46040kJ/t采掘物，其中包括所耗炸药、轮胎、

11、钻头等的燃料当量 (2) 铜矿浮选，每吨矿石的工序燃料当量约为214298 kJ/t 矿石，其中包括破碎、磨细、浮选、脱水及物料运输所耗电力以及消耗掉的球磨机内村、钢球、浮选药剂的燃料当量 (3) 熔炼及精炼 l kg 铜的工序燃料当量约为45622 kJ/kg 铜。,解 (1)采矿。脉石与矿石之比为 2.5:1，所以每吨矿石的采掘量为3.5t。因此，开采每吨矿石的工序燃料当量为 3.546040=161140 kJ/t矿石 因矿石含铜07%，故开采含有 lt铜的矿石的工序燃料当量为 161140/0.007=23 106 kJ/t 铜（矿石中） 或 PFE=23000 kJ/kg铜(矿石中)

12、 由于地下矿石的燃料当量R=0，故含有lkg铜的矿石 的燃料当量或能值 MFE=PFE+R=23000+0=23000kJ/kg铜(矿石中),(2)浮选。浮选的收得率为0.8，故从含有1.25 kg铜的矿石中才能选出含有 l kg 铜的精矿。因此，选出含有 l kg 铜的精矿，所用矿石的燃料当量 R=125 23000=28750kJ/kg铜(精矿中) 为得到含有 l kg 铜的精矿，浮选的矿石量为： (1/0007) (1/08）kg，故浮选工序的PFE等于 (214298/1000) (1/0.007) (1/0.8)=38267kJ/kg铜(精矿中) 故含有 l kg 铜的精矿的燃料当量

13、或能值为： MFE=PFE+R=38267+28750 =67017 kJ/kg 铜(精矿中),(3)熔炼及精炼。熔炼和精炼时，金属收得率是0.98，故从含有1/098=102kg铜的精矿中才能得到 l kg 铜。因此，生产 l kg 铜所用的精矿的燃料当量： R=67017 1.02=68357 kJ / kg 铜 此外，已知以铜精矿为原料生产 1 kg 铜时， PFE = 45622 KJ / kg铜 故铜的燃料当量或能值 MFE = 45622十68357 = 113979 kJ / kg 铜 由此可见，铜的能值是很高的。,例2.2 考虑从地下铁矿石到铁水(生铁)的生产过程。设铁矿石含铁

14、30%，露天开采，脉石与铁矿石之比为3:1;选矿采用磁选工芝，磁选的收得率为80%，铁精矿的品位为67%;烧结生产和高炉炼铁的收得率各为97%，烧结矿品位为57%，铁水中含铁95%。假设烧结和炼铁过程均不使用其它含铁原料，求铁水的能值?,已知的生产数据如下: (1)露天采矿。每吨采剥物的工序燃料当量为80 MJ/t采剥物，其中包括所药、钻头等的燃料当量; (2)铁矿石磁选。叙吨铁矿石的工序燃料当量为1700 MJ/t铁精矿，其中包括矿石破碎、磨细、磁选、脱水和物科输送所耗电力，以及球磨机消耗呻内衬、钢球的燃料当量; (3)烧结。烧结工序的燃料当量为2635MJ/t烧结矿，其中包括所耗石灰石等溶

15、剂的燃料当量; (4)高炉炼铁工序的燃料当量为16600MJ/t铁水，其中包括所耗石灰石的燃料当量。,解 (1)采矿。由脉石与铁矿石之比为3:1，得生产 l t铁矿石的采剥量为 4 t 。因此，开采每吨铁矿石的工序燃料当量为： PFE 1 = 4 80=320 MJ / t 铁矿石 由于地下矿石的燃料当量R1=0，故生产 l t 铁矿石的燃料当量 MFE 1=PFE 1+R l =320+0 =320 MJ / t 铁矿石,(2)选矿。磁选的收得率为80%，铁矿石品位为30%，铁精矿品位为67%，故磁选 1 t 铁精矿需用铁矿石为 （1 0.67）/（0.3 0.8）=2.79 t 所以，磁选

16、 l t 铁精矿，消耗矿石的燃料当量 R2=2.79 320 =892.8 MJ / t 铁精矿 故选出 l t 铁精矿的燃料当量 MFE 2 =PFE 2 + R 2 =1700十892.8 =2592.8 MJ / t 铁精矿,（3）烧结。已知烧结矿的收得率和品位分别为97%和57%，故生产 l t 烧结矿需用铁精矿为 057 /（0.67 0.97）=0.877 t 所以，生产 l t 烧结矿所耗铁精矿的燃料当量 R3=0.877 2592.8 =2273.9 MJ / t 烧结矿 生产 l t 烧结矿的燃料当量 MFE3 =FE3+R3 =2635+2273.9 =4908.9 MJ/t 烧结矿,（4）炼铁。已知炼铁过程的铁水收得率为97%，铁水的合铁量为95%，故冶炼 l t 铁水需用烧结矿为 0.95 / （0.570.97）=1.718 t 所以，冶炼 l t 铁水所用烧结矿的燃料当量