国家标准 GB/T14909一2021 代替GB/T14909一2005 能量系统炜分析技术导则 Iechniealguidelinesforexersyanalysisinenersystems 2021-04-30发布 2021-11-01实施国家市场监督管理总局发布国家标涯花警理委员会国家标准
GB/T14909一2021 目次前言范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义棚的计算佣衡算(佣平衡分析的评价指标棚分析的步骤附录A(规范性》雉值和熔值、,棚平衡与棚损失的计算方法附录B资料性能量系统佣分析实例
GB/T14909一2021 前言本文件按照GB/T1.1一2020<标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定起草本文件代替GB/T149092005《能量系统佣分析技术导则》,与GB/T149092005相比,除编辑性改动外,主要技术变化如下 -修改了标准的适用范围(见第1章,2005年版的第1章) -增加了“规范性引用文件”(见第2章. 修改了“系统”“环境参考态”“佣”“棚损失”和“佣分析”定义(见3.13.5,3.9,2005年版的2.1 2.5);增加了“标准棚和标准熔”“能量品位”“棚效率”的定义(见3.6~3.8) 修改了环境参考态的大气组成,并完善了元素的基准物体系(见4.1,表1和表2,2005年版的表1和表2). 修改井完善了棚的计算方法(见第1难.20年版的第3章) 在棚分析的评价指标中,增加了新指标“能量品位”见6.4) “能的品位计算"等内容,细化了“评价与分能改并完善了“娜分析的步骡" 增加了“能量衡算” 析”的说明(见第7章,2005年版的第6章) 修改了附录A(规范性)棚值和炫值,雉平衡与佣损失的计算增加了“物质的姐值和烙值"的计算方法,以及“压力低于100kPa条件下的棚值与熔值”的计算方法;补充了“基本过程的娜平衡,姐损失,棚效率与过程品位”见附录A.2005年版的附录A 修改了附录B(资料性)能量系统棚分析实例以“四种建筑供热方式佣分析及品位分析”替代 “锅炉的佣分析”,以“甲醇合成与分离工艺佣分析”替代了“苯加氢制取环己炕工艺的佣分析” 见附录B,2005年版的附录B) 请注意本文件的某些内容可能涉及专利本文件的发布机构不承担识别专利的责任本文件由全国能源基础与管理标准化技术委员会(SAC/TC20)提出并归口本文件起草单位清华大学,科学院工程热物理研究所、华北电力大学、标准化研究院、北京化工大学,石油和化学工业联合会、电力企业联合会、城镇供热协会、华电电力科学研究院有限公司、北京市热力集团有限责任公司,同方人工环境有限公司、天津水泥工业设计研究院有限公司、石油规划总院、石化工程建设有限公司、北京首钢国际工程技术有限公司本文件主要起草人;郑丹星、史琳,张娜、段立强、刘猛、陈小辉、黄维佳、戴晓业、冯乐军、姜曦灼、周俊华、常云岭、牛小化,既炯明、汉京晓、高沛津,狄东仁、王广河、蹇江海、王代军本文件于1994年首次发布,2005年第一次修订,本次为第二次修订
GB/T14909一2021 能量系统拥分析技术导则范围本文件规定了能量系统棚分析中朔的计算,佣衡算(佣平衡),棚分析的评价指标,以及棚分析的步骤本文件适用于涉及能量利用或能量转换的单元设备,过程、工艺流程或系统的朔分析;也适用于综合考虑经济性能或者生态环境影响的能量系统棚分析,以及供能方案规划能源审计等能源管理工作规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB/T2587用能设备能量平衡通则 GB/T3102.4热学的量和单位 GB/T3484企业能量平衡通则 GB/T17781技术能量系统基本概念 GB/T35071能量系统优化导则术语和定义下列术语和定义适用于本文件 3.1 system 系统根据研究目的而确定的具有明确边界的分析对象注，理论分析时亦称为体系,可以根据一定的研究目的和边界划分原则,将其内部分割成多个子系统(subsystem). 3.2 environmentalreferencestate 环境参考态 -个具有限定条件的理想化的外界,由处于完全平衡状态下的大气、地表和海洋等地球范略中的选定基准物质体系(见4.1)所组成,同时具有298.15K25C)的环境参考态温度和100kPa的环境参考态压力(见7.2),是佣分析计算的数值基准 3.3 佣exergy 体系从所处的任意状态(具有一定的温度、压力与化学组成)达到与环境参考态相平衡状态的可逆过程中对外界做出的功 3.4 内部娜损失intemalexerslss 由于体系内部过程不可逆性所造成的体系做功能力的减少
GB/T14909一2021 3.5 外部拥损失 externalexeryloss 由于体系发生的摩擦生热、绝热不良、废气排热等导致的做功能力减少,以及环境污染物和废弃物等外部废弃造成的做功能力减少 3.6 标准斓和标准熔 standardleXergandstadardenthalpy 处于环境参考态温度、环境参考态压力下单质或化合物的姗值和熔值(见A.3) 3.7 能量品位energygrade 单位能量中含有的做功能力,即处于给定状态下体系的用值与熔值之比(物质的能量品位)和用能过程中体系发生的棚值变化与烙值变化之比(过程的能量品位) 注:物质的能量品位和过程的能量品位又分别简称为物质品位和过程品位 3.8 拥效率exerefmieieney 基于过程或系统的拥衡算,表征过程或系统的热力学完善度的数值;为输出州与输人之比,或为收益佣与支付娜之比注;棚效率通常以百分数表示(见6.1). 3.9 棚分析exer》analysis 以状态函数朔为量化工具的热力学第二定律过程能量分析方法,该方法以能量不仅具有“数量”,而且具有“质量”的概念,借助效率、损失及其在系统中的分布、能的品位等指标,剖析和评估系统中能的贬值情况及其能量利用的热力学完善度,提出高质量用能的改进措施棚的计算 4. 棚的计算基准棚值以环境参考态作为计算基准环境参考态基准物质体系的基准物质为表1中所列的纯物质其中特别规定,大气物质所含元素的基准物质取大气中的对应成分,其组成如表2所示,即在上述环境参考态温度和压力条件下的干空 ;氢的基准物质设为液态纯水表1元素的基准物质元素基准物质元素基准物质元素基准物质 Ag Bi Bi0C AgCl Cr Cr.O. A Br CsNO Al.O PtBr Cs Ar (空气 co.(空气) Cu Cu(O Ar As Ca CaCO DyCl6H.O As.(O y Au Au Cd CdC Er ErCI6H.O B EuCI6H.O HBO. Ce Ce(O Eu Ba Ba(NO T NaCl NaAIF Co B BeOAl.O CoFe.O Fe Fe.O.
GB/T14909一2021 表1续) 元素基准物质元素基准物质元素基准物质 Ga Ga.O N.空气 Se SeO s Na NNO GdF Gd SiO Nb NbO sSm SmC Ge Ge(O. Nd NdF Snm SnO Ho(液态 He He(空气 Ne Ne(空气 S SrF H HfO. Ni NiOAl,O Ta Ta,O Hg HgC O.空气 Tb TbO Os(O Ho HoCl 6H.O Os Te TeO Pdl T1l Tho 3Ca(O P.(O Pb PC Ti Tio In ln,(O I I Pd Pd T TlC！ K KNO Pr PrF Tm Tm.O. KK 心 K Pt UOHO la laF Rb RbSO .O LiNO Rh Rh CawO. Y.O Lu Lu.O Ru Ru S CasO2H.O Yb Yb.O Mg CacoMgco Mn MnO s Sb.O ZnSiO Zn Mo CaMoO. Se Se.(O Zr ZrsiO 表2环境参考态下的大气组成分组 cO0. He Ne 组成摩尔分数 0.78085 0,209477 0,00934 0.000314 1.818×10-" 5.24×10" 4.2棚的数值计算功和热量的佣物质的佣稳定流动体系与封闭体系(状态)的按附录A的方法计算其中使用的物理量及符号按照GB/T3102.4编制棚衡算(斓平衡) 5.1拥损失总佣损失按公式(1)计算 1=lm十1 式中: -总棚损失,单位为千焦或千焦每时(或k/h);
GB/T14909一202 -分别为内部损失与外部用损失,单位为千焦或千焦每时(k】或k/A) Iinm,Iex 各类基本过程(单元设备)的棚损失计算式见A.5 5.2输入与输出之间的姗衡算输人与输出之间的佣衡算按公式(2)计算 .(2 E=E十I十AE 式中 E 输人娜,单位为千焦或千焦每时(或kJ/h); E 输出娜,包括收益娜(产品的棚值)和外部损失,单位为千焦或千焦每时(k或kJ/h); 棚在系统内部的积存量,单位为千焦或千焦每时(k或kJ/h) E 稳定流动系统(如无特殊声明,本文件的系统均属此类)按公式(3)计算 En=EIm 3 绝热设备,以及管路、阀门、孔板、弯头与管件等单元部件内的绝热自发过程的棚衡算按公式(3) 计算 5.3供给侧与接受侧之间的拥衡算炯供给侧过程的支付与拥接受侧过程的收益之间的拥衡算按公式(4)计算 E=E ！式中 AE 一支付娜,佣供给侧过程的佣变化值,单位为千焦或千焦每时(k或k/h):; E -收益佣,接受侧过程的佣变化值,单位为千焦或千焦每时(或kk/h) 各类基本过程(单元设备)的娜衡算计算式见A.5 6 棚分析的评价指标 6. 姗效率 6.1.1普遍娜效率普遍佣效率按公式(5)计算 E i “x100%-(1- ×100% een E E 式中普遍佣效率 7en -般情况下,对于构成复杂的系统,或者为了考察系统的内部损失,棚效率采用公式(5)计算 6.1.2目的娜效率目的棚效率按公式(6)计算 E ×100% x100%-((- wli一 E E 式中目的炯效率 7y -般情况下,能量转换目的明确的单元设备的佣效率采用公式(6)计算;但是,绝热设备,以及管路阀门、孔板,弯头与管件单元部件的棚效率采用公式(5)计算公式(6)考察的是总棚损失
GB/T14909一2021 各类基本过程(单元设备)的棚效率见A.5 6.2娜损失在系统中的分布 6.2.1局部娜损失率局部棚损失率按公式(7)计算 ×100% 3 - 式中: ， -单元设备或子系统的局部姐损失率; 习I -子系统(对应单元设备)或系统(对应子系统)的棚损失合计,单位为千焦或千焦每时(k！或k/h). 6.2.2局部姗损失系数局部用损失系数按公式(8)计算 n ×100% E 式中 -单元设备或子系统i的局部佣损失系数; M E 子系统(对应单元设备)或系统(对应子系统)的消耗棚,可设为原料输人佣与公用工程消 co 耗两者或仅为后者所含有的佣,单位为千焦或千焦每时(k或/h). 单位产品的消耗拥 6.3 单位产品的消耗拥教公式(9)计算 Ea 9 w M 式中: e 系统的单位产品的消耗棚,单位为千焦每千克(k/kg); M 系统产品的总产量,单位为千克或千克每时(kg或kg/Ah) 6.4能量品位 6.4.1物质品位物质品位按公式(10)计算 E(T,户,r a(T, 10 力,.r) H(T,p, 式中处于温度为丁,压力为力和组成为！下体系的物质品位 a(T,,r 处于温度为T,压力为力和组成为工下体系的状态拥值,单位为千焦每摩尔 E(T力,r kJ/mol); HT，，.r 处于温度为T、压力为和组成为工下体系的状态熔值,单位为千焦每摩尔(k/mol) 此烙值的计算采用了与佣值相同的环境参考态,见A.3.
GB/T14909一2021 注:数学上,变量的下划横线,表示此变量为“一维数组” 这里表示.r有N个组分,分别有摩尔分数;ri、r;r ,rN 6.4.2过程品位过程品位按公式(ll)计算 E，一E E A一 11 ( 一H一H 式中 A -过程品位分别为体系从状态1(初始状态)变化到状态2(终了状态)时的过程拥值变化与过程焰 AE,AH 值变化,单位为千焦每摩尔(k/mol); E,E 分别为处于状态1和状态2下体系的状态佣值,单位为千焦每摩尔(kJ/mol); H,H 分别为处于状态1和状态2下体系的状态熔值,单位为千焦每摩尔(kJ/mol) 各类基本过程(单元设备)的品位分析见A.5 姗分析的步骤 7.1确定对象系统按照GB/T17781界定评价对象系统的边界、子系统的分割方式,以及穿过边界的所有物质和能量例如功或热量),并以示意图说明选择适宜形式表格,列表说明系统的参数,例如各个工艺物流节点的温度、压力、流量与物质组成等 7.2明确环境参考态的选择 -般情况下宜采用本文件的环境参考态(见4.1);涉及化学反应和物质品位等物质组成的分析应采用本文件的环境参考态;如需酌情选择其他的环境参考态温度与(或)环境参考态压力,应予以特别说明(参见附录B的B.1);相互比较的棚盼析,应采用相同的环境参考态 7.3说明计算依据说明特殊的设定、简化和省略条件说明所使用的热力学基础数据(如物质的热容、烙和饷等)的来源列出直接应用本文件的计算公式或由本文件定义外延得到的数学关系式,并说明使用条件必要时,宜说明采用的数值计算软件 7.4进行恰值与棚值的计算根据选定的环境参考态条件、计算依据和方法,计算出娜分析和能量品位分析所需要的系统各个物流的烙值,棚值和物质品位;或计算出各个用能单元设备内部过程的熔值变化、棚值变化和过程品位然后,列表整理计算结果表格形式和内容宜与7.1的系统条件参数对应 7.5进行能量衡算宜首先核实系统的质量衡算;建立系统的能量衡算关系,进行能量衡算用能单元设备的能量衡算应符合GB/T2587的规定,企业的能量衡算应符合GBy/T348！的规定列表整理计算结果表格形式和内容宜与7.4的表格对应同时,宜体现输人与输出包括损失)之间的能量平衡关系亦可计算系统和用能单元设备的能效，绘制能流图,以备分析比较
GB/T14909一2021 7.6进行斓衡算建立与系统的能量衡算关系所对应的衡算关系计算出效率、局部棚损失率或局部佣损失系数,以及单位产品的消耗佣等评价指标列表整理计算结果表格形式和内容宜与7.5的表格对应同时,宜体现输人佣与输出佣以及娜损失之间的平衡关系,或支付佣收益棚以及佣损失之间的平衡关系亦可绘制棚流图,以备分析比较 7.7开展评价与分析根据上述计算结果,分析系统在能量利用过程中棚的传递和利用情况,以减少过程的棚损失,探明系统改进方向与节能潜力,按照GB/T35071研究系统进一步合理用能的可能性主要的佣分析和能量品位分析工作包括以过程或系统的佣效率和单位产品的消耗佣等数据,评价过程或系统能量转化与利用特性 a b 考察系统的娜损失分布,揭示系统中拥损失的主要部位、棚损失的大小与产生原因根据能量的授受关系,将过程分为佣的供给侧与接受侧通过比较供给侧与接受侧能的品位匹配情形,评价能量在两个过程间传递的合理性,并结合技术利经济可行性,针对性地采用适宜节能技术适度把握过程之间推动力温度差,压力差,或浓度差等热力学势差》. 根据物质品位数值的大小,认识其品位的高低水平比较物质在能量转化与利用过程前后或相关状态能的品位变化,选择系统合理用能,高品质用能的技术途径与决策佣分析步骤与方法的计算实例四种建筑供热方式拥分析及品位分析、甲醇合成与分离工艺的棚分析)参见附录B
GB/T14909一2021 附录 A 规范性) 姗值和恰值,棚平衡与棚损失的计算方法 A.1功和热量的拥 A.1.1功的功全部为棚其值按照公式(A1)计算 E=W .(A.1 式中拥值变化(以下简称拥变),单位为千焦或千焦每时(k或/h); AE W -功(包括体积功、机械功、电功、重力功、表面功等),单位为千焦或千焦每时(kk或/h) A.1.2热量的娥热量或冷量所含的拥按照公式(A.2)计算 E,-(-)o (A.2 式中 AE 热量或冷量所含的棚,单位为千焦或千焦每时(或k/h); -环境参考态温度,单位为开(K): T -体系的温度,丁可以高于T,也可以低于T,单位为开(K); Q -过程中传输的热或冷,单位为千焦或千焦每时(k或/Ah) 若热源温度恒定,其热量所含的佣见公式(A.3): -e(- A.3 AE,= 若体系温度是变化的,其热量或冷量所含的棚按照公式(A.4)计算啊,(自-)ur AE=m" A.4 式中 -物质质量,单位为千克或千克每时(k区或ke/h) mm 定压比热容,是随温度而变化的函数,单位为千焦每千克开[k/(kgK] A.2稳定流动体系与封闭体系的姗 A.2.1稳定流动体系在不计动能与位能时,处于给定状态下稳定流动体系的棚按照公式(A.5)计算 E=(H一TS)-(H 一TS A.5 +++++中式中 H,H -分别为给定状态和环境参考态下体系的烙,单位为千焦或千焦每时(k或k/h) S,S -分别为给定状态和环境参考态下体系的饷,单位为千焦每开或千焦每开时[k/K或 kJ/(Kh)] 从状态1变化到状态2稳定流动体系的棚变按照公式(A.6)计算
GB/T14909一2021 A.6 E,一E=(Hg一TS,)-H一T,S 式中 E,E 分别为状态1和状态2下体系的,单位为千焦或千焦每时(或kJ/h) A.2.2封闭体系的棚处于给定状态下封闭体系的按照公式(A.7)计算: E=(U-T,S十力'V)-(U一TS十力'V 式中: -环境参考态压力,单位为千帕(kPa); V,V -分别为给定状态和环境参考态下体系的体积,单位为立方米(m=) U,U -分别为给定状态和环境参考态下体系的热力学能,单位为千焦(k) 从状态1变化到状态2封闭体系的棚变按照公式(A.8)计算 E,一E=(U一T,s十少" A.8 力'V一(U一TS十力'V 式中 U,U 分别为状态1和状态2下体系的热力学能,单位为千焦(kJ); V,V 分别为状态1和状态2下体系的体积,单位为立方米(m); 分别为状态1和状态2下体系的捕,单位为千焦每开(/K S,S. A.3物质的姗值和熔值 A.3.1物质的标准棚和标准炝 A.3.1.1化学元素的标准棚和标准烙化学元素的标准佣和标准熔见表A.l 表A.1化学元素的标准和标准烙标准棚标准棚标准焰标准焰标准棚标准焰元素元素元素 k/mo k/mol kJ/mol kJ/mol kJ/mol kJ/mol 86.682 99.412 021.528 1042.249 499.860 509.,132 Ce Ge Ag(s A 788.246 796.683 Cl 23.11m 56.370 H 1l7.595 137.079 Ar 11.585 57.723 Co 240.301 249.275 He 30.140 67.764 As 386.237 396.880 Cr 523.650 530.686 H 1057.185 1070.184 C Au 14.l62 399.816 425.218 Hg 134.914 157.542 B 609.942 967.785 611.671 Cu 126.390 136.288 Ho 990,144 52.798 Ba 784.395 803.028 Dy 958.304 980,633 35.491 594.317 597.149 977.88o 984.139 412.432 429.664 Er In B 308.235 325.139 Eu 873.949 897.143 10.584 Ir 0 B 25.842 48.531 211.392 241.624 388.586 407.876 410.514 412.246 Fe 367.821 375.960 Kr 48.926 C 714.003 726.373 Gi 496.288 508.452" 989.565 006.529 la Cd 297.694 313.l36 Gd 988.21l1 1008.454 心 374.850 383.525
GB/T14909一2021 表A.1续) 标准棚标准熔标准娜标准焰标准娜标准熔元素元素元素 k/mol k/mol k/mol k/mol kJ/mol k/mol Lu 891.524 906.729 Pad 11,270 Ta 950.678 963.050 Pr Tl Mg 616.914 626.630 978.331 l000.363 909.307 931.161 PP Mnm 463.366 472.906 12,403 Te 265.709 280.527 Mo 713.769 722.329 R 354.783 377.664 Th 1164.893 ！ 180.814 0,307 28.869 Rh 9.392 T 885.578 894.761 360.962 376.226 8.497 T 172.259 191.397 Na Ru Nb 878.054 888.936 601.102 610.706 Tm 894.344 916.406 Nd 969,476 990,.673 Sb 420,622 434.187 U 1152.178 1167.193 Ne 27.057 17.109 13.272 43,620 Se 906.794 704.656 Ni 218,475 227.390 Se 167.650 180.261 w 795,480 805.262 1.937 32.513 Si 850.609 856.214 905.416 918.654 Os 294.717 304.435 Sm 879.632 900.826 Yb 860.494 878.323 863.668 875.971 516.103 531.367 335.532 Sn n 323.099 Pb 422.406 441.723 Sr 740.923 757.529 Zr 1062.882 1074.479 A.3.1.2化合物的标准棚和标准恰化合物(A,.B,C,)的标准按照公式(A.9)计算 E"(A,B,C,)=(G'(A,B,C,)十aE"(A)十bE"(B)十cE"(C) .(A.9 式中公G'A,B,C 化合物ABC的标准生成吉布斯自由能,单位为千焦每摩尔(k/mol); 分别为元素A,B和C的化学计量数 a，6, E"(A),E"(B),E"C) -分别为元素A,B和C的标准棚,单位为千焦每摩尔(k/mol. 化合物(A.B,C)的标准熔按照公式(A.10)计算 H'(A,B,C,)=AH'(A,B,C,)十aH'(A)十bH'(B)十eH'(C)A.10 式中: AH'"A,B,C -化合物AB,C的标准生成熔,单位为千焦每摩尔(k/mol); H"(A),H"(B),H'(C) 分别为元素A,B和C的标准熔,单位为千焦每摩尔(k/mol 由此计算,表A.2列出了部分常见单质和无机化合物(102种)的标准棚和标准烙数值,表A.3列出了部分常见有机化合物45种)的标准佣和标准熔数值 10
GB/T14909一2021 表A.2部分单质和无机化合物的标准娜和标准熔标准棚标准熔标准棚标准熔聚集态聚集态化合物化合物 kJ/mol k/mol kJ/mol kJ/mol AgB 15.411 47.343 HBr 89.967 149.210 AgNO 59,411 101.420 HCI 45,427 101.149 AIC 227.61 HF 54.287 260.194 106.l03 Hgl 303.490 374.839 78.926 164.883 Al(SO AsCI 196.705 260.091 HgO 78.290 99.255 As,(O. 202.519 236.299 HgSO 148.998 190.799 BH 1073.585 129.607 HgSO 117.961 155.199 BN 385.227 389.640 HI 154.676 216.277 Bao 265.94 287.44 8.577 64.871 H.O BaCl 20.287 57.169 H.O 118.706 51,383 BaSO 31.170 70.585 HPO 100.603 145.559 BacO. 114.913 81.494 HgSO 117.961 155.199 Be 607.514 668.873 HS 803.005 864.363 g Be(OH. 17,451 33.432 H,SO 154.136 200.915 17.147 KIo. 57.213 BeO 21.262 12.l92 Bi,O 129.446 174.616 MnO 122.551 173,833 NaBr 37.778 63.658 K.SO 66.484 l18.809 CaS 847.003 863.878 KOH 129,243 152.767 CaO 112.396 123.786 KBr 34.217 62.807 Ca(OH. 54.593 79,456 KC 3.117 27.746 CaC cO 128.171 1l.393 小 43.713 174.536 CdF 71.030 95.985 KCN 697.389 735,491 Cd(NO.. 46.937 108.952 Kl 101.176 132.874 cO 275.315 334.259 LiBr 58.793 80.857 g CcO 83.772 190,353 20.033 LiO 201.564 CeCI 157.86o Li.sO. 112.840 36.649 70.608 oF 155.543 183.748 MgO 49.917 57.943 CoSO. 66.730 1o1.732 MgCl 68.483 95.171 CsO. 161.617 204.043 MgCO 21.030 40.615 CuF 330.956 369.566 Mg(OH) 22.274 41.l13 Cu.O 106.837 134.389 MgS(O 78.336 105.587 CusOH.o 54.383 97.916 MnO 105.328 122.919 FeA.O 98.182 129.878 84.351 Mn,O 51.403 Fe(OH 20.947 52.135 Mn,O 116.636 162.669 Fe(sO 299.513 391.191 N 0.613 57.739 Fe.SiO 217.790 261.085 Na.O 347.474 369.866 235.189 274.158 NaNO. 36,601 111.422 1
GB/T14909一2021 表A.2(续) 标准州标准熔标准棚标准熔化合物聚集态聚集态化合物 k/mol k/mol k/mol kJ/mol NaOH 100.713 l19.918 PbO 234.709 254.236 223.949 NaBr 37.783 63.658 PbO. 201.737 Na,SO. 60.808 105.410 PC 154.515 195.063 Na,CO 90.052 131.438 PbBr 213.206 261.385 NaHCO 56,616 86.790 PbSO 218.278 262.580 NiSO 64.741 94.947 PlCO 213.352 252,408 293.172 so. NHNo 378.931 338,193 304.931 HNo 42.995 89.387 sO. 235.879 312.444 NH 336.721 394.206 TiNO 729.167 777.169 NO 88.834 151.682 TiC 418.258 444.286 g NO. 55.442 126.995 Sn(O 260.93 277.980 3.875 65,026 SO 304.931 378.,931 169.01 240,239 ZnO 4.547 17.545 P.O Znso 381.466 4l6.407 63,245 96,189 表A.3部分有机化合物的标准姗和标准烩标准熔标准烙标准娜标准娜化合物聚集态化合物聚集态 k/mol kJ/mol k/mol kJ/mol CH 830.426 885,.962 CH,OH 716.264 753.974 CH 1494.663 1562.965 CH,OH 1353.801 1401.878 CH 2149.000 2229.569 CH,OH 2003.738 2063.282 CH0 2800.937 2894.173 CH,OH 2657.574 2724.986 C C,H,oH 3455.473 3319.81 H 3559,277 3443.990 4105.810 4193,781 CH,(oH 3137.891 3232.064 C,H CH 1359,874 1425,308 Hc(OOH 288.212 326.730 CH 2000,011 2079,212 CH,CO(OH 905.149 953,434 2 CH,(1-丁烯 2654.247 2745,716 CH.CO0CH 2136.528 194.263 CH,(1,3-丁二烯 2498.458 2581.458 1416.001 (CH).0 1495.378 CH 1265.284 326.050 HCHO 545.175 6l0.317 CHcHo C H(环戊烧 239.221 3265.084 3326.920 160.4l1 3901.121 3962.024 cHH) CO 1786.448 1843.325 C,H(环己》 cH 3293.253 3344.951 CH.c1 727.943 797.953 CH,CH 3928.390 3994.755 CHCl 523.778 583.936 12
GB/T14909一2021 表A.3(续) 标准娜标准焰标准棚标准熔化合物聚集态化合物聚集态 kJ/mol k/mol kJ/mol kJ/mol CCl 417.283 453.157 CO(NH) 451.488 443.556 CH,Bn 762.873 836,61 CH,NO 3201.641 3 265.267 CHl 814.422 CHNH 3435.954 890.681 493.l99 CH.O(蔗糖 CF 367.816 445.144 5990.268 6094.232 C着H,CI 3163.570 3226.242 CHN 2822.318 2875,695 CHBr 3203.100 3276.404 C,H,N 4794.097 4839,838 CHNH 1031.527 1104.010 CHO(环氧乙烧 1280.311 1352.721 CH.CN 1260.686 1295.999 A.3.1.3燃料标准棚和标准熔的估算对于未知化学组成的燃料(例如,低阶煤、页岩油以及各种可再生燃料等),基于燃料的高热值或低热值,可由以下方法估算其标准佣和标准熔燃料的标准按照公式(A.11)、公式(A.12)和公式(A.13)计算 E"=a,(.H,)'十b,A.H,十c.(12400GB/T14909一2021 式中 H",H',H" -分别为气态、液态和固态燃料标准烙的估算值,单位为千焦每千克(k/kg) -分别为燃料高热值或低热值的对应项系数,从表A.5中选取 e,f"g;ei1g1;e,f,g，表A.5采用高热值或低热值时公式(A.14)、公式(A.15)和公式(A.16)的系数燃烧热聚焦态公式 kJ/kg 高热值 -3,2637×10 l.0013 1.2546×10 气态g A.l4 低热值 1.7208×10 .1508 2,6563×103 高热值 -2.4489×10 1.1209 2.3726×10 液态(D A.15 低热值 1.7929×10 .1279 1.3177×10 4.2236×10 1.5416×10" 高热值 1,0037" 固态(s A.16 低热值 -5.5948×10 l.0344 2.1333×10 A.3.2纯物质的姗值和熔值纯物质的棚值和烙值分别按如下方法计算纯物质的棚值按照公式(A.17)计算 "-T A.17 E;(T,p)-E;"十E;(T," 式中 E(T,p) -给定温度T和压力p下,纯物质的摩尔棚,单位为千焦每摩尔(k/mol); E," 纯物质i的标准棚,单位为千焦每摩尔(kJ/rmol);参见A.3.1.2:; AE,(Ta'--T,) 纯物质，从环境参考态温度T，与环境参考态压力/'变化到给定温度T 和压力力时的雉变,单位为千焦每摩尔(kJ/mol),其值按照公式(A.18) 计算 E(T.,'-T,)=AH,(T,'"-T,力)-TAs,(T ,力" ,力"--T,p (A.18 式中 AH,(Ta，力"-T,) 纯物质i从环境参考态温度T 与环境参考态压力"变化到给定温度T 和压力户时的熔值变化(以下简称烙变),单位为千焦每摩尔(kJ/mol) 纯物质i从环境参考态温度T,与环境参考态压力！变化到给定温度丁和 AS,T力"-T, 压力/时的嫡值变化(以下简称炯变)单位为千焦每摩尔开/ml K 公式(A.18)中的熔变AH，与嫡变AS，可以选择体系适宜的热力学性质模型计算,也可以从适宜的热力学性质图或表查取纯物质的炝值按照公式(A.19)计算 (A.19 H,(T,p)=H"AH,(T,"-T, 式中给定温度丁和压力力下,纯物质i的摩尔焰,单位为千焦每摩尔(kJ/mol) HT,力) H" -纯物质i的标准熔,单位为千焦每摩尔(k/mol);参见A.3.1.2. A.3.3混合物的姗值和熔值混合物的棚值和烙值分别按如下方法计算混合物的棚值按照公式(A.20)计算 14
GB/T14909一2021 .r)=习rE.(T,p)十RT.ln(./')一RTln(I一T /T)[oln(/")lnr门,}A.20 ET, p," 式中 E(T 给定温度T、压力和组成r下,混合物的摩尔佣,单位为千焦每摩尔(J/mol) p，.x -给定温度T和压力户下,组分i的逸度,单位为千帕(kPa); -压力100kPa下,组分i的标准态逸度,单位为千帕(kPa) 公式(A.20)中的组分i的逸度f，与标准态逸度f"可以选择体系适宜的热力学性质模型计算理想混合物的摩尔烟按照公式A.21)计算: E"(T,力,r)=习x;,[E,(T,)十RT,lnr A.21 混合物的熔值按照公式(A.22)计算 H(T,力,)=习r(H,(T,p)-RT'[aln(/")7lnT]， A.22 式中: H(T,力，r) 给定温度T,压力力和组成.r下,混合物的摩尔熔,单位为千焦每摩尔(k/mol). 理想混合物的摩尔熔按照公式(A.23)计算 A.23 H(T.p.r)=》.H,(T,p) A.4压力低于100kPa条件下的拥值和熔值 A.4.1无化学反应,一个或多个状态的压力低于100kPa 不计环境参考态基准物体系的影响,将环境参考态压力力规定为1X10-”kPa,环境参考态温度 T 依然维持298.15K 此时,纯物质的按照公式(A.24)计算 E,(T,p)=丛E,(T 一T, A.24 力0 式中: E(T,p) 给定温度T和压力户下,纯物质i的摩尔,单位为千焦每摩尔(k/mol); -T， AE,(T ,p- -纯物质i从环境参考态温度T 与环境参考态压力p变化到给定温度丁和压力力时的棚变,单位为千焦每摩尔(k/mol),其值按照公式(A.25)计算: AE(T ,p-T,p)=H(T,p,-T,)一TS,(T ,p,-T,p A.25 式中 AHT,p,-T,) 纯物质i从环境参考态温度T 与环境参考态压力户变化到给定温度T 和压力力时的熔变,单位为千焦每摩尔(k/mol); AS,(T,b,--T,) 纯物质，从环境参考态温度T 与环境多考态压力力变化到给定温度" 和压力力时的嫡变,单位为千焦每摩尔开[kJ/(molK] 式(A.25)中的熔变AH，与嫡变As，可以选择体系适宜的热力学性质模型计算,也可以从适宜的热力学性质图或表查取此时,纯物质的烙按照公式(A.26)计算 A.26 H,T,p)=AH,T,p一T,p 式中: H(T,p 给定温度T和压力p下,纯物质i的摩尔佣,单位为千焦每摩尔(kJ/mol). 此时,混合物的佣和熔见公式A.20)和公式(A.22);而理想混合物的棚和烙见公式(A.21)和公式(A.23). 15
GB/T14909一2021 A.4.2负环境压力状态下化学反应的棚变和熔变计算将环境参考态压力户规定为1×X10-kPa,环境参考态温度T 依然维持298.15K,按以下四步路径计算第一步;以A.4.1的方法计算反应物从反应温度丁和压力力改变至298.15K和100lkPa的棚变 AE与熔变H; 第二步;分别以公式(A.27)和公式(A.28)计算298.15K和100kPa下化学反应的棚变公,E"与熔变A,H; A.27 A,E" -习刷-习" 公,H"- A.28) -习用-习H 式中,P和R分别表示化学反应的产物和反应物第三步:以A.4.1的方法计算产物从298.15K和100kPa改变至反应温度丁和压力的棚变E 与熔变AHa; 第四步;合计上述三个过程的棚变或熔变,即为在负环境压力状态下该化学反应的棚变和熔变,见公式(A.29)和公式(A.30) ,E=AE十A.E"十AE A.29 (A.30 A,H=AH十A,H"+AH A.5基本过程的姗平衡拥损失、棚效率与过程品位针对实际单元设备,表A.6列出了5类基本过程的能量衡算、佣衡算、佣损失与佣效率的计算方法，其中的能量衡算均忽略了热损失和机械效率等损失每类过程均举例说明了几种具有不同特征的情况同时,还列出了过程品位的分析方法表A.6几种基本过程的姗损失、棚效率与过程品位的计算方法过程流动过程特征或目的输出功输人功输人功实际过程或设备汽(气)轮机.内燃机压缩机,泵,风机真空系 H厨层 H.E 图示 HE HE HH2 H=H十w H十w=H Hw=H 能量平衡棚平衡 E=E+w十I E十w=E十1 E十w=E十I 内部姗损失 I=E一Eg一W Im=E十w一E I=E十W一E w E一E E一E Im Iinmt 普遍姗效率 W w E E E 流体膨胀过程动力机械运转动力机械运转棚供给侧过程过程品位 E一E/H一H 娜接受侧过程动力机械运转流体压缩过程流体被抽成负压过程品位 E一E/H一H E-E/(H一H 16
GB/T14909一2021 表A.6(续) 过程流体流动换热过程特征或目的节流膨胀热量传递冷量传递实际过程或设备阀门换热器、加热器制冷或低温系统的换热器 HE HE H. Ha 示图 M Ha H4,E4 Hs,E H,E H 能量平衡 H=H HI1十H.=H十H H1十H=H十H E1=E十I E十E=Ea十E十I E十E=E十E十I 棚平衡 E l=E1十E-E;一E 1=E+E一E E 内部姗损失 1=E E E E - 普遍棚效率 E E 棚供给侧过程放热过程供冷过程(吸热过程品位 E一E/H一H (E一Ea/H一Ha 接受侧过程吸热过程受冷过程(放热 E一E./H一H. E一E/H一H 过程品位化学反应过程过程特征或目的绝热反应放热反应吸热反应电解实际过程或设备绝热反应器有冷却的反应器有加热的反应器电解槽层 HHE M品图示 H H层 H.E H2上 H,层 Ha| H屋 H十H=H十H H十H 十H 能量平衡 H=H H H十w=H E 十棚平衡 E1=E十Im 十E=Ea十E十1mE1十b E十E十Im E1十W=E 1m I=E+w一E 内部损失 =E，十E E =E，十E 1m=E一E 普遍姗效率 w 供电过程棚供给侧过程放热反应过程供热过稻过程品位 E一E/H一HE一E,/H一H 娜接受侧过程吸热反应过程冷却过程电解反应过程 E一E./H一H.E 一E/H一HE一E/H一H 过程品位 17
GB/T14909一2021 表A.6(续) 过程混合过程分离过程特征或目的绝热混合放热混合输人热的分离输人功的分离实际过程或设备绝热混合器有冷却的混合器蒸佃金签微分过滤,反渗透 HE HaEsH廊 HE H H.E M H刷图示 Hg HE HE 店 " H脑 HE H,E H H十H，=H H十H.十H=H十HH十H=H十H十H H十W=H十H 能量平衡 EEE E1+E= -w 棚平衡 E1十E=E十1m E1十！ =E2十E十I E十E,十E,十1 十E;+ E 1丽=E十E 1-E十E+ ，=E十E,一E I=E十w一E 内部姗损失 E E E E E E E十E一E E E E E E E1十十E一E E" 普遍棚效率 E平E W W E E 棚供给侧过程混合过程供热过程机械功或供电 EE一E. E一E)/H一H 过程品位 H十H一H. 姗接受侧过程冷却过程分离过程分离过程 E,一E/ E十E一E E,十E,一E/ 过程品位 H一H H+H-H H十H一H 18
GB/T14909一2021 录附 B 资料性) 能量系统棚分析实例 B.1四种建筑供热方式棚分析及品位分析 B.1.1确定对象系统本案例选取四种建筑供热方案作为分析对象,包括天然气燃气锅炉供热,直接电加热供热、电热泵供热以及太阳能供热图B.1的上部是四种供热系统的简化示意图;图中的虚线表示系统边界,方案 1、2和4的供热侧与用户侧构成基本相同;方案3则包含了热泵的内部换热表示热泵先从水热源(进口温度为50C,出口温度为35C)汲取热量,升温后再借助热泵出口加热管(进口温度为115C,出口温度为95C)向用户侧热水加热管供热图B.1的下部是四种供热方式的供热侧与用户侧概念化图形表示供热侧的各个设备效率与性能参数分别设定为;方案1的燃气锅炉的热效率是95%;方案2的电加热器的加热效率是97%;方案3的热泵的性能系数cOP是3.5;方案4中太阳能集热器的表面平均集热温度是200C;集热效率是80% 供热侧的能源输人各不相同,而用户侧的输出热水负荷与参数均相同用户侧热水加热管的供水设备出口)温度为95C,回水(设备进口)温度为75C;热水供应量为每天3t 方案1(燃气锅炉供热》方案2(电加热供热) 方案3(电热条供热) 方案4(太阳能集热供热》排烟 ;95c 网电 95r 95 :95C 15 50C 天然气太阳能用" 用户集热器电加热器锅炉用户网电用户水热源热泵空' 95C :75C ;75 75C35C" 75C 供热侧电加热器锅炉热系集热器热水加热管热水加热管热水加热管用户侧热水加热管四种建筑供热系统的示意图图B.1 B.1.2明确环境基准本案例未采用本文件的环境参考态温度,而是根据所在地区情况设环境温度T 为20(293.15K) B.1.3说明计算依据计算依据如下燃气锅炉的燃料天然气设为纯甲烧,并以其为主进行分析 a 忽略电热泵供热系统的热损失;并假设电热泵内部换热的工质比热容为1.22k/(kgK) b 假设设备表面平均温度为50C(323.15K).以此计算各个设备因散热导致的外部拥损失 c 19
GB/T14909一2021 B.1.4能量衡算和姗衡算 B.1.4.1能量衡算基于四种供热系统的给定参数可以计算出各个系统的供热侧输人能量供能负荷、用户侧接受能量(热负荷)和热损失等数据,如表B.1 显然,外界的输人与用户侧的接受是对图B.1的虚线边界而言其中,热泵的输人能量有两部分,电耗2.989M]/h和从水热源汲取的热7.471MJ/h 表B.1四种供热系统的能量衡算结果供能负荷热负荷热损失方案系统与设备能效 MJ/h M/h M/ 燃气锅炉 1l.011 10.460 0.551 0.95 电加热器 10.784 10.460 0.324 0.97 热系裂 2.989 10.460 3.50 7.471 水热源 13.075 10.46o 2.615 0.80 太阳能集热器根据系统能量衡算的原理,表B.l中热负荷为四种供热系统的供热侧装置(燃气锅炉,电加热器、热泵、太阳能集热器)向用户侧的热水加热管提供的热量供热侧装置的供能负荷,即燃气锅炉的燃料热负荷、电加热器的用电负荷,热系的用电负荷,太阳能集热器的集热负荷,分别基于热水加热管的热负荷和各自的设备效率与性能参数推算供能负荷与热负荷之差为各个设备的热损失然而,热泵供热系统比较特殊,其能效指标COP不是效率概念,无法据其确定其系统的热损失量另外,根据cOP,热泵的水热源负荷可根据热泵热负荷与用电负荷算出;进而根据设定的热系性能参数可推算出水热源流量为119.048kg/h;类似地,还可推算出热泵内部工质流量为428.689kg/h,两者的计算式见公式(B.1): m=Q/[C,(T一T] B.1 式中流体质量流量,单位为千克每时(kg/h); nmn 流体吸热量或放热量,单位为千焦每时(k/h); 流体定压比热容,单位为千焦每千克开[k/(kgK)]. C T,T -分别为高温流体温度和低温流体温度,单位为开(K) B.1.4.2棚衡算如表B.2所示,基于四种供热系统的给定参数和本案例设定的环境温度(293.15K)和设备表面平均温度为(323.15K),根据第5章和第6章的方法和公式,可以计算出各个方案的供热侧与用户侧的佣值变化和过程品位、,棚损失和佣效率例如: 方案1的燃气锅炉支付棚9.190MJ/h)基于其供能负荷(燃烧负荷)与燃烧温度(1773K),按公式 (B.2)计算 Eg=Hn(1一To/TB B.2 式中 E 燃气锅炉支付棚,单位为兆焦每时(MI/h); 20
GB/T14909一2021 公H -燃气锅炉供能负荷,单位为兆焦每时(M/h); < -燃气锅炉燃烧温度,单位为开(K). 另外,方案4的太阳能集热器的支付佣(4.974MJ/h),以及各个供热系统的外部佣损失见基于表B.1的系统热损失和设备表面平均温度323.15K)也由此公式算出方案2的电加热器支付娜10.784MU/Ah)为其供能负荷(用电负荷). 方案3的热泵支付棚有两个值,热泵用电负荷(2.989M1/h)与水热源取热负荷的棚变(0.531MJ/h). 2.349MJ/A是热系出口加热管(进口温度为115,出口温度为95C)供热负荷的棚变;并由此棚变计算出热泵供热系统的供热过程品位该数值按公式(B.3)计算 AEH=mC,[Th一T)-T,ln(T/T] B.3) 式中 Em 热泵取热变,单位为兆焦每时(MJ/h) 另外,用户侧热水加热管的收益棚(1.896M]/h)、方案3的热泵的水热源支付州(0.531M]/h)也是利用此公式算出的可以看到,与表B.1的用户侧热负荷相似,各个方案用户侧收益佣的数值都相同而供热侧的支付棚差异很大,因而各个方案的损失和棚效率也完全不同与表B.1同样,表B.2中的支付棚”与“收益棚”同样是对图B.1虚线边界而言表B.2四种供热系统的拥衡算结果供热侧用户侧外部内部目的方案系统与设备损失娜损失栅效率支付棚收益过程品位过程品位 M1小 % M叮/Ah M/ MJ/h 燃气锅炉 9.190 0.835 1.896 0.181 0.051 7.294 20.632 电加热器 0.784 l.000 l.896 0.181 0.030 8.887 17.584 2.989 热泵 0.225 1.896 0.181 1.624 53.870 2.349 水热源 0.531 0.071 太阳能集热器 4.974 0.380 1.896 0.181 0.243 3.078 38.118 B.1.5评价与分析 B.1.5.1拥效率方案1和方案2两个系统的娜效率最低,分别为20.632%和17.584% 原因是这两个系统的内部损失最大,分别为7.294MI/h和8.887MJ/h,即绝大部分输人的佣都被消耗了反观其能效却是四个方案中最高的,分别为95%和97%,表明数量评价与质量评价在视角上的巨大差异比较而言,方案3和方案4两个系统的棚效率明显高出很多,体现了相对优良的热力学完善度 B.1.5.2能量负荷特性基于表B.1和表B.2的数据,可以示意性地绘制各个系统的能流图图B.2)与棚流图(图B.3) 比较两幅图,可以发现该系统的一些能量负荷特性总体数值上,图B,2与图B.3相同部位的能流幅宽与棚流幅宽不同,朔流幅宽不同程度要窄图B.2 或图B.3中,各个系统的热水(用户)流幅宽均相同,其他则各不相同在图B.2中,四个系统的输人(支付)与输出收益)大体情况相同,都表现出相当好的能量数量转换 21
GB/T14909一202 行为除了方案3没能表示出热损失,其他三个系统的热损失非常有限然而,在图B.3中的四个系统的情况却截然不同,虽然可以粗略地认为,方案1与方案2归作一类，方案3与方案4归作另一类前者存在很大内部棚损失,支付棚与收益佣流变化很大,表明过程存在巨大的能量贬值后者的变化有限,表现出相对适度的过程热力学代价特别是比较方案2和方案3,同样是基于网电供热,电热泵大约以电加热器1/3的电耗提取水热源的能量,达到与电加热器相同的供热负荷见图B.2),尽管水热源所含的非常少见图B.3) 方案1 方案2 热损失热损失 0.32M/h 0.MJ/h 电加热器燃气锅炉热水用m 热水(用户网电 ;u 1O.46M 0.4Own 0.T84M/ 方案3 方案1 热抛失 2.61Mw/Ah 2Owh 太阳能热水C用户热水(用户电热梨集热器 TIO .0Mw/ 水热烈 04OK0 ANu/n 四种建筑供热系统的能流图图B.2 方案1 方案2 外部棚损欠外郎湘损失 O.o30M 0.05TM 内部损失内部拥损失 8.887M/h 天然气燃气钢炉 7.294MI 电加热器 e .T90h MJ/h 热水(O用) 热水(C用 .896M .B96Mn 方案4 方案3 外部损失 0.23M7 电热射集热器内那损失内部损大网心 %07N 1624M 2.99M/h 太阳能 497Mu/h 热本用m 热水(用户水热源骨8 .96h 0.531Mw/h 图B.3四种建筑供热系统的棚流图 B.1.5.3能的品位分析基于表B.2和表B.3的过程品位和热负荷数据,还可以绘制各个系统的A-AH图图B.4) 这个图分别以过程品位(A)和过程熔变(即热负荷,AH)为纵坐标和横坐标;图中的红色线和绿色线分别表示提供能量(热)和接受能量热)的过程四个方案系统的过程炝变(10.460MU/h)都相同,但过程品位匹配关系却有很大差异,因为各个系统的能量转换方式不一样图B.4中,过程线与环境参考态线(A=0)所围的面积表示该过程的娜变各个方案的红色线下的面积表示棚供给侧的支付佣,绿色线下的面积表示佣接受侧得到的效益佣其间的差或者说两根线所围的面积即过程的内部娜损失显然,方案2的棚损失最大,方案4的最小 22
GB/T14909一2021 方案1 方案2 电加热器 l,0 0.832 燃气钢炉网电热水加热管热水加热管用户)0.181 (用户)0.181 A AH 0.460M 10.4G0M/h 方案方案3 电热 1.0 1.0 网电 7.471M/h2.989Mu/h 电热系太阳能 (换热管) 0.38o 热水加热管 0.22b 热水加热管 (用户)0.181 用')0.181 电热系 (小热源 10.460M 10.460Mu/h 0.071 图B.4四种建筑供热系统的A-AH图如图B.4所示,方案3的A-AH图构成比较复杂其中描述了两组线一组线表示电热系内的泵热过程的匹配关系);另一组线表示电热泵和热水加热管的匹配关系前者表示在电热系中,热泵输人 7.!71M1/h),升温后输出热量佣电(A=1.0,AH=2.989MU/h)汲取水热源的棚A=0.071,AH A=0.225，AH=10.460MI/h);后者表示在热泵内部换热的佣传递(A=0.225,AH=10,460MJ/h对 A=0.18,AH=10.460MJ/h)情况很明显,比较前后两者,电热泵的娜损失主要发生在前者图B.4直观地揭示了方案1和方案2的棚效率低、娜损失大的原因,即过程推动力设置过度,过程品位很不匹配;而方案3和方案4则比较好地把握了这一点 B.1.5.4改进机会与节能措施考虑在本案例是四种供热方式的比较分析中,强调的是科学用能实际上,选择合理,可行的用能方式取决于多种因素例如,四种供热系统中,方案1与方案2目前在实际中用的比较多,而方案3与方案方还存在一些技术性和经济性的问题,可以作为方案1与方案2的改进方式考虑例如,在城市小区的天然气锅炉供热系统中(类似方案1)就是采用喷淋水进一步回收烟气余热;然后将回收的热水作为热泵系统的热源,提升温度后替代部分供热负荷;也就是说以部分电耗的增加换取部分燃烧负荷的减少这可以看作是组合方案1与方案3而构成的新型供热系统 B.2甲醇合成与分离工艺的棚分析 B.2.1确定对象系统本案例为示意于图B.5的简化甲醇合成与分离工艺系统在图B.5中,该系统被分成了两个子系统,反应子系统和分离子系统前者包括甲醇合成反应器和循环气压缩机等单元设备;后者包括甲醇精馏塔和气液分离器等单元设备在该系统工艺流程中,新鲜原料合成气(s1)进人反应子系统.经原料换热器后(S2),进人混合器与循环气(S13)混合;该循环气最初(s11)经循环气压缩机增压后(S12)进人产物换热器升温,然后送至混合器混合原料气(S3)进人甲醉合成反应器生成的反应产物气(S4);再经过两次换热后(S5,S6),经冷却器降温(S7),进人闪蒸分离器,分出的气相物流(S9)被分流器分成两股物流，一股为驰放气(S10)排出反应子系统,另一股作为循环气(S11)返回至循环气压缩机闪蒸分离器的液相物流S8)离开反应 23
GB/T14909一202 子系统,进人分离子系统,经精僧塔换热器(Sl4)进人甲醉精憎塔;轻组分(S15)由塔顶排出分离子系统;离开塔底的粗甲醇产品(S16)经精憎塔换热器后(S17),送出分离子系统反应了系统循环气驰放气 S10 S 分流器循环气压缩机冷却器 E8 S9产物气 E4 产物气L6 产物气闪燕分离器 S6 S7 7 循环气混合器原料气原料合成气 E2 原料气分离子系统轻组分 S8产物液 S15 原料换热器 E1 产物波 S循环 S产物气甲脖精饿塔 E10 精塔粗甲醉换热器里整成 R S16 反应黑产物换热器 L3 粗甲醉产品 E5 r物 IS17 图B.5甲醇合成工艺流程示意图对应图B.5的物流编号,表B.3给出了各个物流的温度、压力、流量与组成等数据表B.4给出了各个单元设备的操作温度与公用工程负荷数据表B.3物流的温度、压力,流量与组成物流名称产物气产物液原料气原料气原料气产物气产物气产物气产物气 S4 S5 S6 S7 Sg 物流号 sl S2 S3 S8 温度 30.0 116.5 181.6 230.0 132.1 112.0 30.0 28.9 28.9 压力 3.2 3.2 5 MPa 气相分率摩尔流量 100 100 438.433 397.308 397.308 397.308 397.307 21.272 376.035 kmol/h 一 0.003 0,003 0.,007 0.008 0,008 0,008 0,008 0,008 0.001 0.001 0.001 0.001 0.027 H.o 摩 H 0,670o 0,670 0,672 0.636 0.636 0.636 0.636 0.001 0.672 C(O 0.280 0.280 0,228 0.201 0,201 0.201 0.201 0.001 0.213 分 cO 0.027 0.044 0.047 0.013 0.049 0,027 0,047 0,047 0.,047 数 CH 0.020 0.020 0.045 0,050 0.050 0.050 0.050 0.001 0.052 CH.(OH 0,005 0,057 0,057 0,057 0,057 0,.956 0,006 24
GB/T14909一2021 表B.3续) 物流名称驰放气循环气循环气循环气产物液轻组分醇产品醇产品 S10 S1 S12 S13 Sl4 S15 S6 S17 物流号温度 60.0 28.9 28.91 79.0 200.0 154.,2 96.9 176.9 压力 MPa 人气相分率摩尔流量 338.432 37.604 338.432 338.432 21.272 0,138 21.134 21.134 kmol h N 0,008 0.008 0.008 0.008 0.015 H.O 0.027 0,001 0.027 0.027 摩 H 0.672 0.672 0.672 0.672 0.001 0,194 你 0.213 0.001 CO 0.213 0.213 0.213 0,169 分 CO 0.049 0,049 0.049 0.049 0.013 0.342 0.01l 0.01 数 0.052 0.052 0.052 0.052 0.001 0.001 CH 0.001 0,145 CH.OH 0.956 0.134 0.961 0.961 0.006 0.006 0.006 0.006 表B4部分单元设备操作参数与公用工程负荷操作温度动力负荷加热负荷冷却负荷单元设备号项目 (K GJ/h GJ/h GJ/h E3 230.00(503.2 1.345 甲醇合成反应器反应循环气压缩机 0.515 E4 子系统 E6 冷却器 30.00(303.2) 1.851 E1ob 精塔-再沸器 176.94(450.l 0,.079 分离子系统 E10e 精塔-冷凝器 96.85(370,00 0.005 B.2.2明确环境参考态的选择本案例采用本文件的环境参考态计算物流热物性 B.2.3说明计算依据本案例的计算采取下列设定和数据来源忽略各个单元设备与管路的热损失; b 忽略流体管路阻力,忽略流体输送功耗采用棚数据检索与计算软件ExergyCaleulator计算本案例所需的物流热物性数据 c 25
GB/T14909一2021 B.2.4能量衡算与姗衡算 B.2.4.1物料衡算基于表B.3的物流条件,可以计算出表B.5所列的系统输人与输出物流的元素衡算表四种元素的平均偏差为0.0032% 以类似方法核算各个单元设备,输人与输出物流的元素偏差也极小,说明表B.3的数据满足物料守恒关系表B.5系统输入与输出物流的元素衡算离开进人 kmol/h kmol/h 偏差项目合成气驰放气轻组分粗甲醇 6 合计 S15 S Sl0 S17 32.700 12.031 0.109 20.558 32.698 -0.005 H l42.000 59.350 0,.208 82.448 142.007 0,005 33.400 l1.902 0.137 21.356 33.395 -0.015 0.600 0.596 0,004 0.600 0.027 B.2.4.2熔和拥的计算基于表B3的物流条件-利用教件Exerescalcdlato得到表H6所列各工艺物流的熔值,拥值和物质品位数据结果表B.6物流的熔值、姗值和物质品位物流名称原料原料气原料气产物气产物气产物气产物气产物气产物液物流号 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 棚值 25.838 25.873 118.679 l17.910 ll7.473 117.410 l17.176 14.599 102.366 GJ/A 值 29.753 137.116 135.771 134.230 132.379 5.372 117.006 30.013 134.489 GJ/h 物质品位 0.868 0.862 0.866 0.868 0.873 0.875 0.885 0.950 0.875 物流名称驰放循环气箭环气循环气醉产品醇产品产物液轻组分 S1o S1m S12 s13 S15 S16 S17 物流号 Sl4 棚值 0.237 92.129 92.520 92.869 l4.658 0,044 14,637 14.559 G,J/h 熔值 1.701 105.306 105.820 07.102 15.699 0.052 15.721 15.395 GJ/h 物质品位 0.875 0,875 0,874 0,.867 0.934 0,853 0,931 0,946 26
GB/T14909一2021 B.2.4.3能量衡算基于图B.5的表示,以及表B.5和表B.6的数据,可以计算出各个单元设备的供给侧熔变、接受侧烙变、公用工程的动力与加热负荷、冷却负荷,结果示于表B.7 可见,各个单元设备计算数值分别都满足能量守恒关系表B.7单元设备供给侧与接受侧的能量衡算单元接受侧熔变冷却负荷供给侧烙变动力负荷热负荷项目 GJ/Ah GJ/h GJ/h GJ/h GJ/h 设备号 EI 原料换热器 0.259 0.259 E2 混合器 0.001 0.001 E3 甲醇合成反应器 1.345 1.345 1.345 循环气压缩机 0.515 E4 0.515 0,515 反应子系统 E5 产物换热器 1.282 1.,282 E6 1.851 1.851 冷却器 1.851 E7 闪蒸分离器 0 E8 分流器精塔换热器 0.327 E9 0,327 分离子系统 E10精憎塔 0,.079 0.079 0.079 0.005 B.2.4.4姗衡算同样,基于本案例的设定条件,按照5.3和第6章的方法和公式,可以计算出各个单元设备供给侧与接受侧的棚衡算情况,结果如表B.8所示;以及各个子系统和整个系统输人与输出的用衡算情况,结果如表B.9所示表B.8单元设备供给侧与接受侧的拥衡算供给侧接受侧内部局部局部目的单元项目支付棚收益棚棚损失损失率(1棚损失率(2 棚效率设备号 % % GJ/h GJ/h GJ/h E1原料换热器 0.064 0.035 0.029 3.05 2.99 54.98 E22混合器 0.063 667 0,063 6.51 E3 0.769 0.548 0.221 23.52 22.96 71.27 甲醇合成反应器 E4循环气压缩机 0.515 0.390 0.125 13.26 12.95 75.81 反应子系统E5 0.437 0.349 9,39 9.17 产物换热器 0,088 79,84 E6冷却器 0.233 0.031 0.203 21.58 21.07 13.09 E7闪蒸分离器 0,212 0.212 22.53 21.99 E8 分流器精憎塔换热器 E9 0,078 0.059 0.019 85.01 2.0 75.30 分离子系统EI0精偏塔 0.027 0.35 87.22 0.023 0.003 14.98 心

能量系统分析技术导则GB/T14909-2021

1. 引言

能源是现代社会发展的基础，能量系统分析技术在能源领域得到了广泛应用。为规范能量系统分析工作，提高分析结果的准确性，中国标准化委员会发布了最新的技术导则——GB/T14909-2021能量系统分析技术导则。

2. 导则概述

2.1 目的

GB/T14909-2021技术导则的目的是指导能量系统分析工作，并提供相关的分析技术和方法。

2.2 适用范围

本导则适用于各种能量系统的分析，包括但不限于电力系统、供热系统、供气系统等。

2.3 分析方法

GB/T14909-2021技术导则提供了多种能量系统分析方法，包括能量平衡法、能量流法、能源效率分析法等。

3. 能量系统分析技术

3.1 能量平衡法

能量平衡法是一种常用的能量系统分析方法，其基本思想是根据能量守恒定律，对能量输入与输出进行统计分析。在实际应用中，需要考虑到各种能量损失因素，如传输、转换、储存等。

3.2 能量流法

能量流法是一种以能量流动为基础的分析方法，通过对能量流向和流量的测量与分析，揭示系统内部的能量变化规律。该方法适用于复杂的能量系统，如电力系统。

3.3 能源效率分析法

能源效率分析法是一种评估能源利用效率的方法，通常采用能源综合利用效率、节能效果等指标来评价能源系统的效率。该方法广泛应用于热电联产系统、建筑节能等领域。

4. 结论

本文介绍了能量系统分析技术导则GB/T14909-2021，包括导则的概述、适用范围、分析方法以及具体的能量系统分析技术。正确应用这些方法，可以提高能量系统分析的准确性和可靠性，为能源领域的发展提供有力支撑。