路径: 主页 > GB/T > 第183页 > GB/T 39115-2020 | 标准编号 | GB/T 39115-2020 (GB/T39115-2020) | | 中文名称 | 过程自动化能效评估方法 | | 英文名称 | Energy efficiency evaluation methods for process automation | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | N10 | | 国际标准分类 | 25.040 | | 字数估计 | 22,282 | | 发布日期 | 2020-10-11 | | 实施日期 | 2021-05-01 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 39115-2020
Energy efficiency evaluation methods for process automation
ICS 25.040
N10
中华人民共和国国家标准
过程自动化能效评估方法
2020-10-11发布
2021-05-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
目次
前言 Ⅲ
1 范围 1
2 术语和定义 1
3 过程工业生产能效相关因素 3
3.1 概述 3
3.2 能源消耗 3
3.3 物质消耗 3
3.4 污染排放 3
3.5 生产管理 3
3.6 产出因素 3
4 过程工业能效评估指标 3
4.1 过程工业能效相关指标概述 3
4.2 能效指标定义 4
5 过程工业能效评估通用模型 6
6 能效基准 7
7 过程工业能效评估通用流程 7
8 过程工业能效诊断 8
附录A(资料性附录) 能效评估示例 9
参考文献 17
图1 过程工业能效评估指标 4
图2 设备级/过程级/系统级能效评估模型 6
图3 过程生产能效指标分析 7
图4 能效评估流程框图 8
图A.1 换热器能效评估模型 9
图A.2 离心压缩机能效评估模型 10
图A.3 乙烯裂解炉能效评估模型 13
图A.4 乙烯生产系统能效评估模型 14
表A.1 换热器输入输出参数表(示例) 9
表A.2 离心压缩机输入输出参数表(示例) 11
表A.3 离心压缩机参数计算表(示例) 12
前言
本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
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这些专利的责任。
本标准由中国机械工业联合会提出。
本标准由全国工业过程测量控制和自动化标准化技术委员会(SAC/TC124)归口。
本标准起草单位:机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、中国石油天然气股份有限公司抚顺石化
分公司、大连理工大学、中国科学院沈阳自动化研究所、浙江大学。
本标准主要起草人:王麟琨、张春庭、钱新华、邵诚、邹涛、赵均、王克峰、张士博、丁宝苍、王洲。
过程自动化能效评估方法
1 范围
本标准规定了用于过程工业的能效评估指标体系、能效评估通用模型和能效评估通用流程。
本标准适用于过程工业的能效评估、能效诊断等。
2 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
2.1
能源 energy
电、燃料、蒸汽、热力、压缩空气以及其他类似介质。
注1:能源包括可再生能源在内的各种形式,可被购买、贮存、处置,在设备或过程中使用以及被回收利用。
注2:能源可被定义为一个系统产生外部活动或开展工作的动力。
[GB/T 23331-2012,定义3.5]
2.2
能量转换 energyconversion
能源的物理或化学形态的变换。
[CEN/CLC/T R16103:2010,定义4.1.7]
2.3
一次能源 primaryenergy
还未经历任何转换过程的能源。
注:一次能源包括不可再生能源和可再生能源。来自所有能源资源的一次能源总和可称为总一次能源。
[CEN/CLC/T R16103:2010,定义4.1.6]
2.4
二次能源 secondaryenergy
由一次能源的能量转换所得到的能源。
注:二次能源包括电力、汽油、过程蒸汽和压缩空气。
[CEN/CLC/T R16103:2010,定义4.1.8]
2.5
能耗 energyconsumption
使用能源的量。
[GB/T 23331-2012,定义3.7]
2.6
节能 energysaving
实施能效提升行动后,能耗的减少。
[CEN/CLC/T R16103:2010,定义4.2.8]
2.7
能效 energyefficiency
输出的能源、产品、服务或绩效与输入的能源之比或其他数量关系。如:转换效率、能源需求/能源
实际使用、输出/输入、理论运行的能源量/实际运行的能源量。
[GB/T 23331-2012,定义3.8]
2.8
能效指标 efficiencyindicator
能效的指示值。
[CEN/CLC/T R16103:2010,定义4.3.8]
2.9
每物理单位输出的能耗。
[CEN/CLC/T R16103:2010,定义4.3.10]
2.10
能源管理 energymanagement
指导和控制实体的能源使用的协调活动。
[CEN/CLC/T R16103:2010,定义4.5.1]
2.11
输入 input
进入一个单元过程的产品、物质或能量流。
[GB/T 24040-2008,定义3.21]
2.12
输出 output
离开一个单元过程的产品、物质或能量流。
[GB/T 24040-2008,定义3.25]
2.13
设备 device
实现控制、执行和(或)传感功能以及与自动化系统内其他此类实体连接的实体。
[GB/T 19659.1-2005,定义3.11]
2.14
过程 process
一组将输入转化为输出的相互关联或相互作用的活动。
[GB/T 24040-2008,定义3.11]
2.15
产品 product
劳动的或自然过程或人工过程的预期或已完成的结果。
[GB/T 6988.1-2008,定义3.1.11]
2.16
排放 releases
排放到空气、水体和土壤中的物质。
[GB/T 24040-2008,定义3.30]
2.17
废物 waste
处置的或打算予以处置的物质或物品。
[GB/T 24040-2008,定义3.35]
3 过程工业生产能效相关因素
3.1 概述
能效反映生产过程中投入与产出的比例关系。影响生产过程中各个环节能源与物质消耗的因素都
是能效影响因素。在过程工业生产过程中考虑的能效因素有能源消耗、物质消耗、污染排放、生产管理、
产出因素。
3.2 能源消耗
过程工业生产过程中设备、生产单元、生产过程以及其他产品生产全过程所消耗的各类能源介质的
消耗量,包括一次能源和二次能源。
示例:石化行业生产消耗的能源介质有电能、燃气、燃油、蒸汽、水、压缩空气、氮气等。
3.3 物质消耗
过程工业生产过程中设备、生产单元、生产过程以及其他产品生产全过程所消耗的各类物料、辅料
等的消耗量。
示例:乙烯生产过程消耗的物料有混合石脑油、加氢尾油等,消耗的辅料有各类催化剂、添加剂等;钢铁生产过程消
耗物料有铁矿石,辅料有冷却剂、增碳剂等。
3.4 污染排放
过程工业生产过程中设备、生产单元、生产工艺段以及其他产品生产全过程所产生的各类污染
排放。
示例:钢铁生产过程排放的水污染物、大气污染物和固体废物等废弃物。大气污染物主要含氟、二氧化硫、各类颗粒
物等,水污染物主要含氟化物、氰化物、铅等重金属、悬浮物等,固体废物主要包括高炉炉渣、钢渣等。
3.5 生产管理
过程工业生产过程中对设备、生产单元、生产工艺段的现场操作、工艺参数设置与调整等,以及对原
料、中间产品及最终产品质量检测和保障,物料和能源供需平衡等因素。
示例:高炉、裂解炉等的出口温度、空气过剩系数、排烟温度设置等。
3.6 产出因素
能效的定义是输出的能源、产品、服务或绩效与输入的能源之比或其他数量关系。因此产出因素包
括产品的数量、输出的能源量等都会影响能效。
示例:生产过程中产能、设备能源利用效率、单位能耗的产品产量等。
4 过程工业能效评估指标
4.1 过程工业能效相关指标概述
过程工业生产过程复杂,单一指标难以全方位反映能效的整体情况,应采用多指标从不同层面对能
效情况进行描述。
按照过程工业生产相关内容,能效指标可分为:
---经济能效指标:应考虑能效对企业经济效益的影响,主要包括单位产品能耗指标和单位能耗收
益指标等;
ηE=
Sin
Eh
(2)
式中:
Sin---单位产品的销售收入,单位为万元;
Eh---单位产品消耗的能源成本,单位为万元。
4.2.3 生产设备/单元单位产能能耗
生产设备/单元的单位产能能耗指标(ηC)应按照式(3)计算:
ηC=
Mp
(3)
式中:
E ---设备/单元综合能耗,单位为吨(t);
Mp---设备/单元中间或最终产品产量,单位为吨(t)。
4.2.4 生产设备/单元能量转换效率
生产设备/单元的能量转换效率指标ηT 应按照式(4)计算:
ηT=
Eo
Ei×
100% (4)
式中:
Eo---设备或单元的输出能量,单位为千焦(kJ)或千瓦(kW);
Ei---设备或单元的输入能量,单位为千焦(kJ)或千瓦(kW)。
4.2.5 生产设备/单元计划外停机指标
生产设备/单元计划外停机指标(ηD)应按照式(5)计算:
ηD=
Tf
Tw×
100% (5)
式中:
Tf---计划外停机时间,单位为小时(h);
Tw---单位时间段内的生产时间,单位为小时(h)。
4.2.6 原料和辅助材料质量指标
对于其成分含量影响产品质量的原料和辅助材料,应设置质量指标。原料和辅助材料的质量指标
可定义为实际成分值与限值(上限值或下限值)的偏离量和限值的比值。
4.2.7 生产负荷率
生产负荷率指标(ηL)应按照式(6)计算:
ηL=
Pf
Pd×
100% (6)
式中:
Pf---某类产品在规定时间内的实际生产量,单位为千克(kg)或吨(t);
Pd---某类产品在规定时间内的设计生产能力,单位为千克(kg)或吨(t)。
4.2.8 单位产品污染物排放指标
单位产品污染物排放指标(ηP)应按照式(7)计算:
Mp ---产品产量,单位为吨(t)。
A.5.2 能效指标计算
A.5.2.1 计算公式
主要计算包括:
a) 乙烯生产系统输入能量:
E=∑
i=1
MiRi+∑
j=1
Qj
式中:
Mi---输入的第i种燃料、蒸汽、电、水或耗能工质的质量,单位为吨(t)、千瓦时(kW·h)或
立方米(m3);
Ri---折能系数,即为输入的第i种燃料、蒸汽、电、水或耗能工质与千克标准油的换算关系,
GB 30250-2013对折能系数做了规定;
Qj---外界输入乙烯生产系统的第j种能源量,单位为千克标准油(kgoe)。
b) 乙烯裂解装置能耗
乙烯裂解系统包括乙烯裂解装置和汽油加氢装置。乙烯裂解装置耗能分摊系数0.7,汽油加
氢装置的耗能分摊系数0.3。消耗能源种类包括燃料、水、电、蒸汽、氮气和风,所有能源都折
算成标准油:
1) 燃料:El1=M燃料油×R燃料油+M燃料气×R燃料气+M天然气×R天然气+M液态烃×R液态烃+M氢气×R氢气
M 燃料气 =(MLPG+M 石脑油 +M 轻烃进料 +M 加氢裂化尾油 +M 减一减顶油 +M 加氢碳五 +M 外供丙烷 +
M 驰放丙烷+M 调质油)×12%-M 外供甲烷+M 外补LPG+M 氢气转燃料;
2) 水:El2=M工业水×R工业水×0.7+M生活水×R生活水×0.7+M软化水×R软化水×0.7+M脱盐水×R脱盐水×
0.7+M循环水×R循环水×0.7+M热水×R热水×0.7-M凝结水×R凝结水-M除氧水×R除氧水
3) 电:El3=M 电×R电×0.7
4) 蒸汽:El4=M 蒸汽3.5MPa×R蒸汽3.5MPa×0.7+(M 蒸汽消耗1.0MPa-M 蒸汽产出1.0MPa)×R蒸汽1.0MPa+
(M 蒸汽消耗0.3MPa-M 蒸汽产出0.3MPa)×R蒸汽0.3MPa
5) 氮气和风:El5=M 氮气×R氮气×0.7+M 压缩空气×R压缩空气×0.7+M 清焦空气×R清焦空气×0.7
c) 汽油加氢装置能耗
汽油加氢装置消耗的能源种类包括水、电、蒸汽以及氮气:
1) 水:Eq1=M 工业水×R工业水×0.3+M 生活水×R生活水×0.3+M 软化水×R软化水×0.3+M 脱盐水×
R脱盐水×0.3+M 循环水×R循环水×0.3+M 热水×R热水×0.3
2) 电:Eq2=M 电×R电×0.3
3) 蒸汽:Eq3=M 蒸汽3.5MPa×R蒸汽3.5MPa×0.3
4) 氮气和风:Eq4=M 氮气×R氮气×0.3+M 压缩空气×R压缩空气×0.3+M 清焦空气×R清焦空气×0.3
A.5.2.2 指标计算
指标计算如下:
a) 输入条件
以某日相关数据计算能效:
乙烯产量2546.41t,甲烷的自产率为12%,使用的燃料为燃料气。
燃料:M 燃料油=0t,M 燃料气=883.73t,M ......
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