关于西门子公司的详细的资料各种历史轶事,以及创始人的轶事,还有经典产品
于1847年由维尔纳·冯·西门子建立总部位于柏林和慕尼黑的西门子股份公司是全球电子电气工程领域的领先企业,主要业务集中在工业、能源、医疗、基础设施与城市四个业务领域。西门子成立逾165年来,以其卓越的技术成就、不懈的创新追求、出众的品质、令人信赖的可靠性和广泛的国际性在业界独树一帜。西门子公司是世界上最大的环保技术供应商,其绿色产品和解决方案创造的营收约占西门子总营收的43%。2013财年(2012年10月1日——2013年9月30日),公司持续运营业务的总营收达到759亿欧元,收入达到42亿欧元。截至2013年9月底,公司在全球拥有大约362,000名员工(持续运营业务)。
西门子工业业务领域是世界领先的创新先驱,引领全球工业的发展趋势。凭借创新及环保的齐全产品组合和解决方案、行业市场专业技术及强大的客户服务能力,西门子提供从产品设计,到生产规划、生产工程、生产执行和服务的全生命周期的产品及服务支持。作为中国制造企业可以信赖的合作伙伴,工业业务领域将数字化企业平台与资源效率引入整个产品开发和生产流程,以提高客户的生产力、效率以及灵活性。工业业务领域在中国由工业自动化集团、驱动技术集团、客户服务集团以及冶金技术部构成。
工业业务领域
工业自动化集团支持工业客户的整个价值链,独一无二地融合了自动化技术、工业控制、工业通讯、工业安全和工业软件,助力客户实现从产品设计和开发到产品生产和服务的整个价值链的优化。凭借其全面的解决方案,工业自动化集团能提升工程效率,将产品上市时间缩短达50%。
2013年,西门子工业自动化产品成都生产研发基地(SEWC)正式投产。作为西门子在德国以外的首家“数字化企业”以及先进技术的领导者,SEWC实现了从产品设计到制造过程的高度数字化,为国内外企业提供高质量产品。
驱动技术集团是全集成驱动系统的领先供应商,提供涵盖整个驱动链的电气和机械设备。全集成驱动系统采用“三重集成”的理念,即横向集成、纵向集成和产品生命周期集成,可将驱动系统的每一个部件都集成到工业生产的整个驱动链和自动化控制系统中,乃至整个产品生命周期。驱动技术集团广泛服务于制造和流程工业以及基础设施和能源领域等行业市场。该集团用先进的产品和解决方案帮助客户提高生产率,能源利用率以及产品生产的可靠性。
2013年,西门子(中国)有限公司与山西潞安矿业集团成立的合资公司——西门子大型特种电机(山西)有限公司(SEML)正式投入运营。SEML将为中国本地市场提供大型特种电机、发电机以及其它电气产品。SEML的成立表明西门子有实力在大型特种电机领域向中国市场提供技术领先的产品与服务。
客户服务集团整合了西门子工业业务领域在全球的服务业务,包括各种与产品相关的服务以及增值服务。作为一个可信赖的合作伙伴,客户服务集团致力于提高客户设备的可利用率,并在全生命周期内优化其工厂的运营、维护成本。在中国,客户服务集团凭借其技术专长和服务能力,为不同行业的客户提供更贴近的服务。
西门子通过能源和环境服务为浙江金达控股有限公司实施了热力系统改造项目,为客户实现了15%的年节煤率和26%的年节电率。
冶金技术部是全球领先的冶金行业全周期合作伙伴之一,凭借雄厚的自动化和环保实力,为钢铁企业提供技术、改造、 产品和服务。通过采用创新技术方案,集成先进的优化流程的系统,冶金技术部帮助工厂提高生产效率、产品质量、灵活性和安全性。
2013年,西门子冶金技术部连续获得多个大订单,包括两条Arvedi-ESP生产线、唐山钢铁集团酸轧联机,连退及镀锌项目,以及北海承德不锈钢冷连轧生产线和4套20辊森吉米尔冷轧机等。
能源业务领域
西门子是中国能源产业的忠实合作伙伴。凭借遍布全球的业务网络、各种创新的产品、解决方案和服务,西门子能源是世界上唯一一个能够覆盖电力矩阵的各个领域的企业,并能够帮助客户建立起满足其需求的能源结构。西门子能源能够为火力发电、可再生能源发电、输电以及为石油和天然气的开采、转换和输送提供一系列完整的产品、服务和解决方案。
发电集团为火力发电提供高效的产品和解决方案,集团业务范围覆盖燃气轮机(5-375MW)、蒸汽轮机(49kW-1900MW)、发电机,还能够为各种类型的电厂提供仪表和控制系统。集团也为石油与天然气行业提供油气开采、运输和加工的产品和解决方案,业务组合包括发电和配电解决方案、电气和机械驱动压缩机、海上电气、仪表及通讯,水处理、整体咨询及软件解决方案。此外,燃料气化、燃烧后碳捕集以及储能系统这些产品更加丰富了集团的业务范围。
西门子为上海申能临港燃机发电有限公司提供了燃气轮机关键部件、创新的SPPA-3000控制系统、技术服务以及长期服务合同。其中,四号机组的出力达430.69兆瓦,热耗率为6,030.9千焦/千瓦时,发电效率达59.7%,代表着目前国内F级燃机性能的最高水平。由于其出色的表现,该项目荣获“2012年亚洲电力奖年度最佳燃气发电项目金奖”。
在空分领域,西门子一直是领先的供应商。在2012年,西门子为中国提供了首批用于空分设备制造商的两组大型标准齿轮式压缩机(STC-GC系列压缩机)。这套新的空分装置用来为位于中国西南广西壮族自治区的防城港市的一家有色金属冶炼厂提供生产用气。STC-GC系列压缩机的流量范围从每小时12万立方米到40万立方米,压力比达到6.5,配备有三个叶轮级和一个进气导流叶片,以便于控制。压缩机部件的标准化设计既缩短了交货周期,又降低了成本。而且所选用的经过验证的组件确保了压缩机具有最佳的可靠性和可用性。
风力发电集团是世界领先的供应商,能够为海上、陆上及沿海风电项目提供先进的风力发电解决方案。
西门子与上海电气成立的两家风电合资公司——西门子风力发电设备(上海)有限公司和上海电气风能有限公司,于2012年底安装完成了50兆瓦的广饶陆上风电项目。这是两家合资公司共同完成的首个项目,交付了20台功率为2.5兆瓦、转子直径为108米的SWT-2.5-108风机。该项目是自2011年底两家公司签订战略联盟协议后的又一个重要里程碑。两家合资公司已在2013年初正式投入全面运营,服务于中国这一世界上最大的风电市场。
2011年6月,西门子能源风力发电集团和上海电气集团共同赢得中国海上风电市场的第一份订单,为江苏如东海上示范项目提供21台风力发电机组,总装机容量为50兆瓦。该海上风电示范项目已于2012年5月投入运营。作为世界第一个也是目前亚洲地区最大的潮间带风力发电项目,龙源如东海上风电场项目由于其显著的社会与环境效益,于2013年10月获得“2013年亚洲电力奖年度最佳风电项目奖”。
能源服务集团为燃气轮机、蒸汽轮机、发电机、压缩机以及风电机组提供各种不同形式的原厂家服务,包括备品备件、现场服务、维修和机组的改造升级。长期合约式服务是发电用燃气轮机组的主要服务模式。能源服务集团还提供煤气化炉的服务以及锅炉低氮燃烧器的改造。
加强本地化是能源服务集团的战略重点,目前该集团针对燃气轮机、蒸汽轮机和压缩机业务均成立了强大完善的现场服务团队。同时,西门子已经在辽宁省葫芦岛市建立维修和备件制造基地,为工业蒸汽轮机和压缩机提供服务。
凭借敬业的服务团队和高品质的产品,能源服务集团在大型燃气轮机服务方面成绩斐然,长期服务合同目前已覆盖所有运行中的机组,客户包括华电(北京)热电有限公司、华能上海燃机电厂、中原燃气电厂、中电投郑州燃机电厂、上海申能临港燃机电厂、北京京能高安屯燃气热电有限责任公司、北京京桥热电有限责任公司及北京京西燃气热电有限公司等。
输电集团的业务范围包括高压输电解决方案、高压开关产品和系统,以及创新的直流和交流输电系统。交钥匙变电站和电力变压器进一步完善了输电集团的产品组合。通过运营良好的本地化生产基地,输电集团一直致力于将创新型的技术引入中国市场。
2013年9月,西门子在中国制造的首台±800kV高压直流换流变压器于广州西门子变压器有限公司顺利通过出厂试验,标志着广州西门子变压器有限公司高压直流换流变压器产品的研发能力达到行业的先进水平。这台±800kV高压直流换流变压器是为哈密—郑州±800kV特高压直流输电线路提供的两台高端换流变压器之一。
2012年,西门子为大连供电公司交付66kV定制化、高度集成、技术领先的智能车载移动变电站设备,开创了国内同类产品的先河。2013年,西门子为四川德阳供电公司交付110kV中国第一台应用于国家电网项目的预装式移动变电站。对比之前的产品,该110kV的移动变电站容量更大,并且可拆卸成三个模块,使得运输更为便利,使用更加灵活。同时这一先进的移动变电站具有结构紧凑、设备可靠、运行安全等特点,可快速应对紧急情况,在最短时间内恢复供电。
基础设施与城市业务领域
西门子基础设施与城市业务领域利用其全球专业经验,为中国城市及其基础设施建设提供可持续发展且智能的领先技术。其产品、系统和解决方案涵盖了智能交通管理、轨道交通、智能电网、配电、楼宇节能和安全等多个方面。目前,该业务领域在中国的业务集团包括轨道交通、交通与物流、中低压、智能电网和楼宇科技。
轨道交通集团作为世界领先的轨道车辆和相关服务的供应商,其业务范围涵盖了轨道车辆的各个领域,包括干线铁路、地铁和机车、以及有轨电车和轻轨车辆。西门子轨道交通集团整合其在城市、城际和货运轨道交通等方面的优势,为客户提供环保、高效、可靠的轨道交通全面解决方案。在过去的100多年间,西门子成功地为中国交通基础设施的发展和现代化作出了贡献。不仅成功参与建设了上海、广州、深圳、苏州、杭州、郑州、宁波和武汉的城市地铁建设,还为干线铁路提供了交流电力机车、高速列车零部件以及维修维护服务。此外,集团还与本地合作伙伴携手不断开拓有轨电车以及城际列车市场。
交通与物流集团是全球领先的致力于以高效、安全、环保的方式运送乘客和货物的供应商。其业务范围涵盖了铁路自动化,智能交通系统,以及机场、邮政和包裹分拣物流业务。这些业务组合中,该集团拥有在产品、服务以及信息化解决方案领域全面的行业技术,并不断实现创新。在过去的几十年里,西门子交通与物流集团成功地为中国交通基础设施的发展和现代化作出了贡献。轨道交通方面,集团为北京、上海、广州、深圳、南京、重庆、苏州、西安、青岛、东莞的城市轨道交通建设提供信号系统,还为多条主要干线铁路提供了先进的信号控制系统;道路交通方面,为武汉提供了中国迄今为止最大的城市交通控制系统交钥匙项目。
中低压集团作为全球领先的中低压配电领域供应商,为基础设施、工业应用及楼宇提供全系列的中低压配电产品、系统和解决方案。集团为常规电厂和新能源电厂提供可靠的中低压配电设备,为大城市和农村地区的配电网络提供小型智能变电站,为绿色城市以及高效节能电网夯实基础,使实施智能电网成为可能,并对供电可靠性和电网稳定性提供保障。作为中国中低压配电领域长期可靠的合作伙伴,集团可“一站式”地提供面向行业的全线中低压配电产品、系统和解决方案。石油、天然气、冶金、采矿、船舶和制造等众多行业都可从集团的定制供电解决方案中显著获益。
智能电网集团能够为智能且弹性的电气网络基础设施提供全面的产品服务和配套解决方案。智能网络使高效能的发电用电成为可能,不仅能够促进铁路电气化,更可为工业企业、基础设施和城市供应电力。目前,智能电网集团在中国并致力于通过加强与政府合作成为业界领先企业,以高效应用智能、先进的基础设施网络,解决国内日益增长的能源需求问题。
楼宇科技集团提供创新和节能的整体楼宇解决方案,在整个建筑使用寿命期间,确保可靠环境下楼宇的安全性和舒适性,降低维护费用并提高能效。楼宇科技集团提供的产品、系统和服务包括:用于供暖、通风、空调控制的楼宇自控系统、产品和解决方案,消防以及综合安防解决方案和服务。集团在提供楼宇产品、系统、服务和解决方案方面拥有丰富的经验,帮助客户优化楼宇运营,提升其楼宇经营项目的价值。多年来在中国和世界各地成功实施的解决方案充分证明了其本地化业务能力和全球化运营经验,成功地为客户的投资实现保值和增值。
医疗业务领域
西门子医疗是全球医疗解决方案最大的供应商之一,是医学影像、实验室诊断、医疗信息技术和助听器等领域的领先制造商和服务供应商。西门子是唯一一家可向客户提供全方位诊疗产品和解决方案的公司——从预防、早期检测、诊断到治疗和后期护理。通过优化最常见疾病的临床工作流程,西门子致力于加快医疗服务速度,在提高服务质量的同时降低服务成本。此外,西门子也是创新型听力设备的市场领军者。
中国是西门子医疗最重要的市场之一。近年来,西门子医疗分别在西门子上海国际医学园区、西门子爱克斯射线真空技术(无锡)有限公司、西门子(深圳)磁共振有限公司累计投资数亿元人民币用于影像产品的研发和生产,并且计划在未来继续加大投资力度。西门子上海国际医学园区是西门子医疗中国区的总部,如今已发展成为中国最大的医疗设备基地之一。
近年来,西门子医疗积极扩大业务领域,西门子医学诊断的加入进一步丰富了公司的产品线,使得西门子成为一家可向客户提供全方位诊疗产品和解决方案的公司。作为临床诊断行业中的领导者,西门子医学诊断不仅提供创新的、范围广泛的产品,同时还提供丰富多样的检测菜单及IT解决方案,配合快速响应的客户服务,为客户优化实验室工作流程、提高操作管理效率以及改善患者护理效果提供最有效的帮助。
凭借在创新领域的优势,西门子努力为中国全面提升医疗服务提供支持,并长期致力于满足中国不同地区与不同层次医院的需求,范围涵盖了领先的医疗科研机构与医院、病人流通量大的大型综合性医院、城市社区医院以及中小型乡镇医院。
自西门子于2008年在陕西省洛川县建立首个“西门子新农村医疗示范中心”以来,西门子医疗矢志不渝地帮助中国发展基础医疗事业。2010年12月,西门子出资330万元援建的四川省崇州市公议乡公立卫生院圆满竣工并恢复运营。新安装的西门子医疗设备帮助该卫生院提升了接诊能力和医疗水平。同时,为更好地保障卫生院的可持续运营,西门子还向卫生院捐赠了一套远程诊断系统,并与四川大学附属华西医院共同启动了对卫生院的对口帮扶项目, 以借助该系统和华西医院丰富的医疗资源为卫生院提供方便、快速及长期的支持。2011年7月, 西门子向井冈山中医院以及井冈山地区的18家乡镇医院捐赠总价约为190万元人民币的设备,并联合复旦大学附属华山医院一起开展为井冈山中医院提供全方位的帮扶培训项目。随着十二五规划的出台以及新医改的逐渐深入,西门子将进一步加大在基础医疗领域的投入,凭借技术创新优势,以实际行动提高农村地区的医疗水平,让更多人有机会获得高品质的医疗服务。
作为医学影像行业的创新领袖,西门子始终致力于推动医学影像的发展。2011年,西门子影像研究院正式成立,进一步加强了与医院、学术团体、科研机构的合作,进行广泛的学术与技术交流,并汇集了来自中国医学影像界的知名专家分别组成了西门子影像研究院学术委员会与西门子影像研究院顾问委员会。
2012年8月,中华国际医学交流基金会携手西门子医疗举办的“健康中国——重走长征路,关注支持基层医疗,致中华医学会百年庆典”在北京正式启动,旨在支持偏远地区提高基础医疗水平,引起社会各界对基层医疗发展的更多关注,并献礼中华医学会成立一百周年。该活动将从2012年持续至2015年,以一辆配备了西门子医疗全方位诊疗产品的展示车为载体,从江西瑞金出发,追溯当年长征路线,在江西、福建、广东、湖南、广西、贵州、云南、四川、甘肃、宁夏、陕西等11个省份举办医师培训及县级医院院长论坛。目前,江西站、福建站、广东站、湖南站、广西站及贵州站已举行,为近600家县级医院的1,200多名医师提供了培训。
跨领域业务
西门子财务服务有限责任公司, 西门子创业投资和西门子财务租赁有限公司隶属于总部设在德国慕尼黑的西门子金融服务集团。该集团成立于1997年,已在全球190多个国家开展业务。集团依托西门子强大的实体经济背景,为企业客户提供专业、可靠的国际化金融解决方案。
西门子财务服务有限责任公司是一家非银行类金融机构,由中国银行业监督管理委员会和中国人民银行批准并监督。自1998 年以来,西门子财务服务有限责任公司作为西门子的内部银行直接向西门子在华的企业提供财务服务和其它经营范围内的金融服务。
西门子创业投资积极为能源、工业、医疗和基础设施与城市等行业的初创科技公司以及现有成长型企业进行投资,包括离岸美元业务和在岸人民币业务,为更多中国企业注入活力。
西门子财务租赁有限公司是首批进入中国的外资租赁公司之一,主要为中国客户提供融资租赁、经营租赁和短期融资等定制化的金融解决方案。其业务覆盖医疗、基础设施与城市、能源、工业四大西门子业务领域和工程机械、教育、农业、信息技术等行业的第三方产品。目前在中国大陆设有18家办事处,服务辐射全国。多年来,西门子财务租赁有限公司凭借强大的资金实力、先进的融资理念和广泛的业务范围,始终处在中国市场的领导地位,年放款额稳步增长。其覆盖全产业链的金融服务,以及根据中国市场特点推出的合同能源管理等创新型产品,都受到客户的广泛好评。西门子财务租赁有限公司已经连续四年获得由中国外商投资企业协会租赁业工作委员会颁发的“中国融资租赁年度公司”奖。
作为业界领袖,西门子财务租赁有限公司一直致力于推进中国融资租赁市场的发展和创新,积极引入国际先进的融资租赁理念和产品。努力为新技术、新能源企业,中小企业和民营医疗机构提供相匹配的金融产品,帮助他们实现可持续的健康发展。目前,西门子财务租赁有限公司已经为2,000多家公立、民营医院提供了资金支持,帮助1,000多家中小企业完成了设备升级换代,并与数百家生产商和渠道商建立了牢固的合作关系。西门子财务租赁有限公司一直坚持与客户和合作伙伴建立长久、互利的合作关系,不断优化流程、提升效率,与他们共同成长。
股权投资企业
博西家用电器(中国)有限公司是由西门子和博世各出资50%成立的致力于中国家电产业的合资公司。
在二十世纪五十年代,S&H开始生产计算机、半导体设备、洗衣机和心脏起搏器。
1966年,西门子股份公司(Siemens AG)成立。
1967年,西门子股份公司和罗伯特·博世有限公司成立主要生产白色家电的合资企业博西家用电器公司(BSH),后成为德国和西欧家电市场的领导者。
1980年,公司的第一台数字电话交换机下线。
1988年,西门子和通用电气收购英国防务和技术公司Plessey。因为Plessey公司的持有人分裂,因此西门子接收了其航空电子、雷达和交通控制部分,并更名为Siemens Plessey。
1990年,西门子收购了陷入困境的利多富(Nixdorf)计算机公司并更名为西门子利多富信息系统股份公司(Siemens Nixdorf Informations System AG)。这家公司在Gerhar Schumeyer的领导下已经开始盈利。1997年,西门子推出了第一款彩屏GSM便携式电话。同样在1997年,西门子同英国宇航公司(British Aerospace)和DASA达成协议向他们提供Siemens Plessey生产的防务装备。英国宇航公司和DASA分别负责英国和德国的军事装备的采购。
1999年,西门子的半导体业务分离出来,成立了一家新的公司英飞凌科技公司。同年,西门子利多富信息系统股分公司成为了富士通-西门子电脑公司的一部分。
2004年西门子移动向市场推出65系列移动电话,良好的用户界面,人性化的操作,实用的功能设计使65系列手机广泛受到欢迎,但由于软件问题使得西门子手机不得不招回,并在一年后的收购埋下了伏笔。
2006年10月30日,西门子公司在北京宣布成立西门子中国研究院[3]。
2007年西门子卷入一场金额巨大的贿赂案,远超4.26亿欧元[4],导致当时首席执行官Klaus Kleinfeld辞职[来源请求]。
2011年9月,西门子为了配合政府对于福岛第一核电厂事故所做出的能源政策因应,而停止德国已兴建的17座核电厂,并同时宣布退出核能发电事业,全力投入再生能源的发展。执行长 Peter Löscher也公开支持德国政府预计在2020年再生能源发展占总发电量35%为目标的能量过渡计划,同时公司的能源重点也放在再生能源的发展上。
西门子公司提供种类非常广泛的电子、电机产品与解决方案。近年来跨足的领域更是多元,大致可以分为:
西门子楼宇科技:建筑物自动化、操作、安全、保全之设备与系统;低压转换器、电流保护与分送系统、智慧绿建筑解决方案。
西门子驱动、工业自动化相关产品:输送带马达、驱动气;帮浦、压缩处理器;炼钢厂之重型电动马达及驱动器;石油及天然气管线压缩机;机械零组件,如风力发电涡轮叶的齿轮;机械生产之自动化设备与系统;工业厂之原料与用水处理。
西门子能源领域相关产品:天然气、蒸气涡轮;发电机;压缩机;陆上、离岸风力发电;高压电转换;变压器;高压电变频器与系统;直流电与交流电传输系统;中压电零组件与系统;能源自动化。其中离岸风力发电的技术为全世界独有。
西门子医疗照护相关产品:诊疗IT系统;助听器;体外诊疗器材;成像设备,如血管摄影、电脑断层扫描、萤光透视、核磁共振成像、乳房X光检查、超音波分子成像、及X光系统;肿瘤射线治疗;粒子治疗器具。
MAGNETOM™ Espree
SOMATOM® Sensation
AXIOM Artis
西门子智慧运输相关产品:长、短距离铁路车械、火车头、装置及系统;铁路电气化设备、系统;铁路连锁、中控系统;火车自动化控制;道路交通设备与系统,包含交通侦测、导航讯息;机场物流系统与设备,如货物追踪及行李处理设备及系统;邮务自动化系统与设备,如信件与包裹整理系统。[11]
有轨电车
火车
磁悬浮列车
轨道交通车辆
Hicom Trading Evolution HTE
HiPath
信息与通信(西门子通信、西门子IT解决方案和服务)
照明(欧司朗)
Siemens Mobile Phone 移动电话:2005年出售给明基电通
该公司还经营附属公司融资(西门子财务服务)、房地产(西门子房地产)、家电(博西家用电器公司)、水处理技术(SWT)和商务服务业。
1、造成分子筛进水事故的原因有哪些?
答:1、当空冷塔液位高于3500mm时水超过空气进口管高度,大量的水随空气进入分子筛吸附器; 2、当空冷塔阻力上升,高于7kPa时,空冷塔内会形成液悬,造成底部水位波动,空冷塔阻力波动,水随空气进入分子筛吸附器; 3、分子筛切换程序紊乱,造成空气突然经分子筛吸附器防空,空冷塔内气流速度急剧加快,水随空气进入分子筛吸附器; 4、仪表空气压力降低,气动阀门自调失控,造成水位升高; 5、冷却水、冷冻水流量过大,使空冷塔夜悬。
2、什么叫回流比?它对精馏有什么影响
答:回流比是指精馏塔内下流液体量与上升蒸汽量的比. 精馏产品的纯度,在塔板数一定的条件下取决于回流比的大小。回流比大时,所得到的气相中的氮纯度高,液相中的氧纯度低;回流比小时,得到的气相中氮纯度低,液相中氧纯度高。
3、膨胀机事故的防范措施有哪些?\
答:1、膨胀机前轴承温度报警值为70℃,联锁值为75℃; 2、膨胀机转速超过报警值时回流阀渐开,超过联锁值时膨胀机停车; 3、增压机流量低于最小报警值膨胀机回流阀全开; 4、膨胀机入口温度小于-180℃时入口阀关闭。
4、增压膨胀机的操作注意事项有哪些?
答:1、任何情况下不允许摘除联锁启动膨胀机; 2、控制膨胀机入口温度不低于-118℃; 3、在增压机旁通阀FCV401关闭的情况下不允许启动膨胀机,首次使用膨胀机或在热状态下将膨胀机投入使用应首先预冷。
5、空气中有哪些杂质?
答:空气中除氧、氮外,还有少量的水蒸气、二氧化碳、乙炔和其它碳氢化合物及少量的灰尘等固体杂质。
6、在空分过程中为什么要清除杂质?
答:随着空气的冷却,被冻结下来的水和二氧化碳沉积在低温换热器、透平膨胀机或精馏塔里,就会堵塞通道、管路和阀门;乙炔积聚在液氧中有爆炸的危险;灰尘会磨损运转机械。为了保证空分设备长期稳定可靠的运行,必须设置专门的净化设备,清除这些杂质。
7、怎样判断分子筛的加热再生是否彻底?
答:首先要求对分子筛进行加热所需的气体压力、流量达到工艺要求的条件。加热再生过程可通过再生曲线来判断。“冷吹峰值”温度是整个床层再生是否彻底的标志。
8、什么叫氧气放散率?
答:指制氧机生产的氧(气态和液态)产品中有多少未被利用而放空的比例。 氧气放散率是反应设备配套适应能力和生产组织水平的重要指标。氧气放散率越,能源浪费越,综合经济效益越差。所以必须通过各种手段降低氧气放散率。
9、空气预冷系统有哪几种形式?
答:1、带低温水的空气冷却塔; 2、低温水间接冷却系统 3、空气与冷冻机直接换热的系统; 4、污氮蒸发冷却系统; 5、直接用机后冷却器冷却.
10、什么叫分子筛?有哪几种?它有什么特性?
答:分子筛是人工合成的晶体铝硅酸盐,也有天然的,俗称泡沸石。 目前常用的主要有A型、X型、Y型。 分子筛的主要特性: 1、吸附力极强,选择性吸附性能好; 2、干燥度极高,对高温气体有良好的干燥能力; 3、稳定性好,在200℃以下仍能保持正常的吸附容量。分子筛的使用寿命也比较长。 4、分子筛对水的吸附能力特强,其次是乙炔和二氧化碳。
11、分子筛吸附净化流程的空分设备在启动上有何特点?操作时应注意什么?
答:分子筛净化流程的空分设备在启动过程中主要集中在充分发挥膨胀机的制冷能力,合理分配冷量,全面冷却设备。可分为冷却设、积累液体、调整工况三个阶段。 注意事项:) 1、首次使用的分子筛要进行一次活化再生,目的是清除运输和充填过程中吸附的水分和二氧化碳。活化温度一般高于200℃,低<.\ 于250℃。当出口温度达80℃时就可冷吹。活化时间不少于两个周期; 2、当分子筛启动时送气过程要缓慢,放空阀关小要谨慎,防止因压力波动而破坏床层内的分子筛; 3、需要启动两台膨胀机时要全开增压机回流阀,将先运转的膨胀机的压力降下来,然后两台膨胀机同时加负荷,防止后启动的增压机发生喘振; 4、注意换热器中部温度的控制; 5、注意空冷塔的工作,确保预冷后的空气达到设计要求。
12、分子筛净化系统在操作时应注意哪些问题?
答:1、对分子筛吸附器的安装要求:要认真检查上、下筛网有无破损;分子筛是否填充满,并且扒平;认真封好内、外套人孔,防止互相串气; 2、分子筛吸附器在运行时,要定期监视分子筛温度曲线和出口二氧化碳的含量,以判断吸附器的工作是否正常; 3、要密切监视吸附器的切换程序切换压差是否正常; 4、要密切注意冷冻机的工作是否正常。如遇短期故障,造成空气出口温度升高,应及时缩短吸附器的切换周期,并及时排除故障;ECT 5、空压机启动升压时应缓慢进行,止空气流速过大;. 6、空分设备停车时应立即关闭吸附器后空气总阀,以免再启动时气流速度过快而冲击分子筛床层。
13、分子筛净化流程的空分设备在突然断电时应如何操作?
答:1、首先打开空压机的放空阀(防喘振阀),防止空压机发生喘振,空气倒流造成空压机反转; 2、分子筛吸附器的切换应联锁关闭、如果没有关闭,应手动关闭。并记录断电前分子筛吸附器运行的程序状态。膨胀机、冷冻机、空气预冷系统、氩净化系统应联锁停机,否则手动停机; 3、停止氧、氮产品的送出,停止液氧、液氮液氩的输出; 4、关闭空气预冷系统与外部连接的水阀。
14、分子筛纯化系统为什么有时生进水事故?其现象是什么?
答:在分子筛纯化器前,为了降低加工空气的温度,首先要进入空冷塔冷却。在空冷塔中空气自下而入,从塔顶引出,进入分子筛纯化器,水从塔顶喷淋与空气接触、混合而使空气冷却,空冷塔内设有多块穿流塔板或填料,以增加接触面积。为了水分离在塔顶设有水捕集器,当空冷塔中空气流速过快,挟带水分过多或喷淋水量过大,水位自动调节失灵时,就会造成分子筛纯化器进水事故。 现象:分子筛压力忽高忽低地波动,吸附器的阻力升高,加热和冷吹后的温度曲线发生变化。最明显的是冷吹后的温度下降,并且出现平头峰。平头风的曲线距离越长,表示分子筛进水越多。
15、如何防止分子筛纯化器发生进水事故?
答:1、空冷塔应按规程操作,先通入气,待压力升高稳定后再通入; 2、不能突然增大或减少空气量; 3、保持空冷塔水位; 4、水喷淋量不能过大 5、水质应达到要求,降低进水温度,并减少水垢。
16、分子筛纯化器发生进水事故后应如何处理?
答:发生进水后,应先处理空冷塔工况,停止水泵供水,把空冷塔液位降下来,并使之恢复正常工况。同时对空分设备进行减量生产,以减少分子筛的负荷量,并通过纯化器的压力、阻力、再生温度曲线和纯化器后二氧化碳含量判断进水情况,如进水量不大因立即采取补救调整工况(如:提高加热温度、加大加热和冷吹流量、延长加热时间及切换程序提前切换等)。如今水量过大就需要对分子筛纯化器进行活化操作,活化时注意先用大气流冷吹,在游离水吹净时再加热。如活化操作不成功,则只能更换分子筛。
17、分子筛净化流程的空分设备在短期停车后重新回复启动时应注意什么问题?
答:1、空压机应缓慢升压,防止因压力突然升高对空冷塔的冲击。应先升压后开水泵; 2、注意空冷塔的水位,防止因水位过高而造成分子筛吸附器进水; 3、短期停车时如再生的分子筛吸附器已经即将结束,可以手动切换使用经再生的分子筛吸附器; 4、在分子筛吸附器再生系统调整到正常工艺条件,且分子筛后分析点的二氧化碳含量小于1×10-6时将空气缓慢导入空冷塔; 5、在调整空分工况的同时缓慢切换分子筛再生气,并改用污氮,保证再生气流量。
18、为什么空冷塔启动时要求先通气后开水泵?
答:这是防止空气带水的一种措施。充气前塔内空气的压力为大气压,当把压力为0.5MPa的空气导入塔内时,由于容积扩大,压力会突然降低,气流速度急剧增加,它的冲击挟带作用很强。这时如果冷却水已经喷淋,则空气出空冷塔时极易带水,所以要求塔内先充气,待压力升高气流稳定后在启动水泵供水喷淋。 其次,如果先开水泵容易使空冷塔内水位过高,甚至超过空气入口管的标高,使空压机出口管路阻力增大,引起透平空压机喘振。我厂规定空冷塔内压力高于0.4MPa后才能启动循环水泵。运行中当压力低于此数值时水泵要自动停车。
19、膨胀机制冷量的大小与哪些因素有关?
答:膨胀机的总制冷量与膨胀量、单位制冷量有关,而单位理论制冷量取决于膨胀前的压力、温度和膨胀后的压力。因此,膨胀机的制冷量与各异素的关系为: 1、膨胀量越大总制冷量也越大; 2、进、出口压力一定时,机前温度越高单位制冷量越大3、机前温度和机后压力一定时,机前压力越高,单位制冷量越大; 4、膨胀机后压力越低,膨胀机内压降越大单位制冷量越大; 5、膨胀机绝热效率越高制冷量越大。
20、什么叫冷量冷损失?它分为哪几种?
答:通过花费一定的代价,将气体压缩后再进行膨胀获得的冷量未能加以回收利用称为冷量损失。包括以下几个方面: 1、热交换不完全损失; 2、跑冷损失3、其它冷损失。
21、清除空气中的水份、二氧化碳和乙炔常用哪几种方法?怎样清除?
答:清除空气中的水份、二氧化碳和乙炔常用吸附法和冻结法。 吸附法就是用硅胶或分子筛做吸附剂,把空气中所含的水份、二氧化碳和乙炔,以及夜空、液氧中的乙炔等杂质分离出来,浓聚在吸附剂的表面上,加热再生时再把它们赶掉。 冻结法就是空气经蓄冷器或切换式换热器时把其中所含的水份和二氧化碳冻结下来(乙炔不能冻结),然后被干燥气体带出装置。
22、为什么有的分子筛采用双层床?
答:因为活性氧化铝对于含水量较高的空气吸附容量比较大,但是随着空气含水量的减少,吸附容量下降很快。而分子筛即使在含水量很低的情况下,同样具有较强的吸水性。并且铝胶解吸水分容易,可降低再生温度;它对水分的吸附热也比分子筛小,使空气温升小,有利于后部分子筛对二氧化碳的吸附;驴叫还具有抗酸性,对分子筛起到保护作用。基于上述特点,有的分子筛采用双层床,即在空气入纯化器进口侧,装一些活性氧化铝。它先将空气所含的大部分水分清楚掉,而分子筛则主要用于清除二氧化碳、乙炔及其它碳氢化合物。采用双层吸附床,可以延长纯化器的使用寿命。
23、什么叫自清除?
答:空气经过蓄冷器或切换式换热器,随着温度的不断降低,水份及二氧化碳不断析出,冻结在蓄冷器的填料上或切换式换热器的翅片上,返流污氮通过时把沉积的水分和二氧化碳带走。
24、为什么返流污氮能把冻结的水分和二氧化碳带走?
答:因为从精馏塔上塔来的污氮基本上是水和二氧化碳的不饱和气体。所以水分和二氧化碳能够进行蒸发和升华的过程,进入到污氮气中。虽然污氮温度比正流空气低,1m2的污氮中所能容纳的水分和二氧化碳的饱和含量也比正流空气带入的量少些,但是由于污氮的压力比正流的空气低得多,实际体积比正流空气大3 —4倍,所以实际能容纳的水分和二氧化碳容量比正流时要大,能将沉寂的水分和二氧化碳全部清除干净,达到自清除的目的。
25、影响氧气纯度的因素有哪些?
答:氧气取出量过大;液空中氧纯度过低;进上塔膨胀量过大;冷凝蒸发器液面过高;塔板效率低;精馏工况异常;主冷泄漏。7f/9~
26、为什么一般对于切换式换热器流程的制氧机的精馏塔下塔要抽污液氮?
答:对于切换式换热器流程的制氧机,为了达到水分和二氧化碳的自清除,污气氮量比较大才能保证不冻结条件,因此,纯气氮产品量较少,最多为氧产量的1.3倍,因而下塔供给上塔的纯液氮量较少,这样可以抽取一股污液氮到上塔,使上塔精馏段的回流比加大,具有更大的精馏能力,从而允许更多的膨胀空气进入上塔,减少膨胀空气旁通,影响氧提取率。
27为什么一般对于分子筛增压膨胀流程制氧机的精馏塔下塔可以不抽污液氮?
答:对于增压膨胀流程的制氧机,因无自清除的限制,纯气氮产品量有较大幅度提高,除保证分子筛纯化器再生用的污气氮外,都可以作为纯气氮产品送出,纯氮产量与氧产量之比为3 —3.5倍。这样,下塔需要较大的回流比,才能保证纯氮的量和纯度,而后送入上塔作为回流液。 此外,由于采用增压膨胀,膨胀工质的单位制冷量较高,在补充同样冷损失的前提下,所需的膨胀量较小,一般不会超过上塔允许进入的空气量,因此,也不需要抽污液氮来直接增大精馏段的回流比。
28、塔板阻力是如何形成的?包括哪些部分?
答:塔板阻力指上升蒸气穿过塔板筛孔和塔板上液层时产生的压力降。 塔板阻力包括:干塔板阻力;表面张力和液柱静压力。
29、那些因素会造成透平膨胀机内出现液体?
答:1、旁通量过大; 2、环流或中抽温度过低; 3、膨胀机前带液空。
30、什么叫精馏?
答:是利用两种物质沸点不同,多次进行混合蒸气的部分冷凝和混合液体的部分蒸发的过程,以达到分离的目的。
31、什么叫节流?
答:是流体流动时遇到局部的阻力,造成压力有较大降落的过程。
32、空气分离有哪几种方法?
答:1、低温法; 2、吸附法; 3、膜分离法。
33、低温法分离空气设备由哪几部分组成?
答:由四大部分组成:空气压缩、膨胀制冷;空气中水分、杂质等净除;空气通过换热冷却、液化、精馏、分离;低温产品的冷量回收及压缩。
34、什么是电磁阀?
答:通过一个电磁线圈来控制阀芯位置,以达到改变流体流动方向的目的,或者切断和接通气源。
35、什么是气开式薄膜调节阀?
答:当没有压力信号输入时,阀门关闭,有压力信号输入时,阀门开始打开,压力信号越大,阀门开度越大的薄膜调节阀。
36、什么叫裸冷?
答:空分装置安装完毕或大修完毕,在进行全面加温吹除后,在保冷箱内尚未填充保冷材料的情况下进行的开车。
37、分子筛纯化器的切换时间是怎样选取的?
答:从理论上讲,切换时间最大只能等于分子筛吸附过程的转效时间,转效时间的长短是由分子筛对水分和二氧化碳的动吸附容量确定的。
38、空分设备中有哪些换热器?
答:使热量由热流体传给冷流体的设备叫换热设备或换热器。 空分中的主要换热器有:氮水预冷器、切换式换热器、主换热器、冷凝蒸发器、过冷器、液化器、气化器、加热器及空压机冷却器。
39、空分设备中的换热器按传热原理可分为哪三类?各有什么特点?
答:1、间壁式:特点是冷热流体被传热壁面(管壁或板壁)隔开,在传热过程中互不接触,热量由热流体通过壁面传给冷流体; 2、蓄热式:特点是冷热流体交替通过具有足够热容量的固体蓄热体,热流体流过时蓄热体吸收热量,冷流体流过时蓄热体放出热量,从而实现冷热流体的换热; 3、混合式:特点是冷热两种流体的换热是在直接混合的过程中实现的,在换热过程中伴随有物质的交换。
40、什么叫气动薄膜调节阀?
答:气动单元仪表的执行部分,用来改变输送管道上流体的流量,以达到调节液面、流量、压力或温度的目的。
41什么叫冷凝潜热和蒸发潜热?
答:饱和蒸汽放出热量可冷凝成饱和液体,温度保持不变,这部分热量称为冷凝潜热。 饱和液体吸收热量可蒸发为饱和蒸汽,温度保持不变,这部分热量称为蒸发潜热。
42、空分塔顶部为什么既有液氮又有气氮?
答:由于气氮与液氮是处于共存的饱和状态,具有相同的饱和温度。但是,相同温度下的饱和液体和饱和蒸汽属于不同的状态。饱和蒸汽放出热量可冷凝成饱和液体,温度保持不变,饱和液体吸收热量可蒸发为饱和蒸汽,温度保持不变。对于同种物质,在相同压力下,冷凝潜热和蒸发潜热在数值上相等。
43、为什么液氮过冷器中能用气氮来冷却液氮?
答:液氮过冷器是利用上塔引出的低温气氮来冷却下塔引出的液氮,以减少液氮节流汽化率。 气氮比液氮的温度低是由于对于同种物质来说,相变温度(饱和温度)与压力有关。压力越低对应的饱和温度也越低。所以从下塔引出的液氮要比上塔气氮的温度高16℃左右,因此,两股流体在流经液氮过冷器时,经过热交换,液氮放出热量而被冷却成过冷液体,气氮因吸热而成为过热蒸汽。
44、根据制冷方式不同,制冷量分为哪几种?
答:1、节流效应制冷量; 2、膨胀机制冷量; 3、冷冻机制冷量。
45、什么叫气闭式薄膜调节阀?
答:当没有压力信号输入时,阀门全开,有压力信号输入时阀门开始关闭,输入信号最大时阀门关死的薄膜调节阀。
46、什么叫膨胀机制冷量?
答:指工质在膨胀过程中对外做功的大小,等于工质在膨胀过程中减小的焓值。
47、什么叫切换损失?
答:蓄冷器(切换式换热器)由于均压时,造成一部分空气未能进入塔内参与精馏。 48、切换损失与那些因素有关?
答:污氮载进入原先的空气通道之前,必须把均压以后残留的空气先放空。所以切换损失的大小与换热器的容量大小、切换周期长短、切换前后的压差等因素有关。
49、蓄冷器、切换式换热器及分子筛纯化器的切换损失各是多少?
答:蓄冷器可达7—8%;切换式换热器在4%左右;分子筛的切换损失发生在切换纯化器时,由于它的切换周期长,所以切换损失要小得多,约0.4%。 工艺流程的概述: 原料空气自吸入塔吸入,经空气过滤器除去灰尘及其它机械杂质。空气经过滤后在离心式空压机中经压缩至0.52Mpa左右,经空气冷却塔,冷却水 分段进入冷却塔内,下段为循环冷却水,上段为低温冷冻水,空气自下而上穿过空气冷却塔,在冷却的同时,又得到清洗。空气经空气冷却塔冷却后,温度降至~10℃ ,然后进入切换使用的分子筛吸附器,空气中的二氧化碳,碳氢化合物及残留的水蒸气被吸附.分子筛吸附器为两只使用,其中一只工作时,另一只再生.纯化器的切换周期为240分钟,定时自动切换. 空气经净化后,分为两路:大部分空气直接进入分馏塔,另一路去增压膨胀机增压后进入分馏塔。大部分空气在主换热器中与返流气体(纯氧、纯氮、污氮等)换热达到接近空气液化温度约-173℃进入下塔。增压空气在主换热内被返流冷气体冷却至-105℃时抽出进入膨胀机膨胀制冷,膨胀空气经热虹吸蒸发器后进入上塔参加精馏。 在下塔中,空气被初不分离成氮和富氧液空,顶部氮气在冷凝蒸发器中被冷凝为液体,同时主冷的低压侧液氧被汽化。部分液氮作为下塔回流液,另一部分液氮从下塔顶部引出,经过冷器被氮气和污氮气过冷并节流后送入上塔顶部和精氩塔冷凝器冷凝侧。液空在过冷器中过冷后经节流送入上塔中部作回流液和粗氩塔I冷凝器侧的冷源。 氧气从上塔底部引出,并在主换热器中复热后出冷箱进入氧气压缩机加压至3.0Mpa(G)送往用户。 污氮气从上塔上部引出,并在过冷器及主换热器中复热后送出分馏塔外,部分作为分子筛吸附器的再生气体。氮气从上塔顶部引出,在过冷器及主换热器中复热后出冷箱,一部分作为产品氮气送出,去氮气压缩机加压后送往用户,其余氮气进入水冷塔中作为冷源冷却外界水。产品液氧从主冷中排出送往液氧储槽保存。从液氧储槽排出液氧,利用液氧泵加压到15Mpa,加压后的液氧进入汽化器,蒸发成氧气,然后送入充瓶间充瓶,同时该设备预留有液氧产品出口。
2.空分设备的启动 2.1启动应具备的条件: 2.1.1空分设备的所属管道、机械、电器等安装完毕,效验合格。 2.1.2所有运转机械设备,如空压机、氧压机、膨胀机、水泵、液氩泵等均具备启动的条件,有的应先进行单车试车。 2.1.3所有安全阀调试完毕,并投入使用。 2.1.4所有手动,气动阀门开关灵活,各调节阀需经调试效验。 2.1.5所有机械、仪表性能良好、并具备使用条件。 2.1.6分子筛吸附器程序控制调试完毕,运转正常,具备使用条件。 2.1.7冷箱内低温设备的管道加热,吹刷完毕,并检验合格。 2.1.8出v457、v458阀门打开外,空分设备所有阀门应处于关闭状态,特别要检查膨胀机喷嘴调节阀门必须处于关闭状态。 2.1.9供电系统正常工作。 2.1.10供水系统正常工作。 2.2起动准备启动前应对保冷箱内的管道和容器进行彻底加温和吹刷(具体步骤参阅6.停车和加温)。对于低温下的各个部分都不能有液态水分和机械杂质存在。除分析仪表和计量仪表外,所有通向指示仪表的阀必须开启,接通温度测量仪表,并进行一下各操作步骤: (1)起动冷却水系统 (2)起动用户仪表空气系统及分子筛纯化器系统的切换系统 (3)起动空气压缩机 (4)起动空气预冷系统 (5)吹扫空气管路 下面将以上各步骤加以叙述, 2.2.1启动冷却水系统 (1通知作好供冷却水的准备工作 (2)打开冷却水的进、出口阀 2.2.2启动仪表空气系统和纯化系统切换程序 (1)开启各空气切换管路 (2)将备用仪表空气(由用户提供)接通 (3)接通程序控制器 (4)接通切换阀,并检查切换程序 (5)按仪控说明书和仪表制造厂的说明,将除分析和计量仪表以外的全部仪表投入 2.2.3启动空气透平压缩机 详细参阅“空气透平压缩机使用维护说明书” 启动空气过滤器(按过滤器使用说明书操作) 接通冷却水系统 作好电机的启动准备 按说明启动空气压缩机 逐步增加压缩机的压力 2.2.4启动空气预冷系统 (1)检查全部指示仪表 (2)检查空气预冷系统的仪电系统 (3)检查冷水机组的冷凝器 (4)打开冷却水进、出口阀,通过常温水泵流路向空冷塔注水。 (5)慢慢增加空压机出口空气压力。并导入空气冷却塔中,待压力稳定并大于0.4Mpa时,启动水泵和冷水机组,WP1(或WP2)、水泵WP3(或WP4)。 (6)调节冷却水泵的压力和流量 (7)接通液面控制器 (8)慢慢增加空气压缩机排出压力 2.2.5启动分子筛纯化系统 (1)切换程序的运行(手动) (2)检查、调节、确定各控制阀门阀位正常 (3)打开V1253,让空气中游离水通过V1257疏水阀排掉。 (4)手动打开V1203(V1204),并V1254(V1255),缓慢打开V1251(V1252)后,缓慢关闭V1254(1255)向分子筛吸附器充气至压力与空冷塔平衡后,保持压力稳定。手动打开V1201(V1202),关V1251(V1252)。 (5)手动打开未工作的分子筛吸附器再生流路阀门V1208(V1207)、V1206(V1205)和V1212。 (6)微开V1239,严格控制PI-1205压力小于0.04Mpa,FIS-123 1流量指示大于20%加工空气量。 注意导入再生气后才能通电加热器 接通切换程序,调整均压时间、泄压时间。 分子筛吸附器的起动(包括吸附和再生),至少正常运行一 周期后,才能向分馏塔送气。 注意:电加热器开启时必须先送气后通电,关闭时,必须先断电后停止送气。 2.2.6吹刷空气管路 吹刷的目的是除去杂志和灰尘等,并检查有没有水滴存在。吹刷用的气体是出分子筛吸附器的常温干燥空气。每一只吹除阀均打开进行吹除,一直到没有灰尘和水汽为止。 空气导入空气管线操作 全开吹除阀V301,缓慢打开V1220、V1221时,注意分子筛吸附器前后压差不超过8Kpa,阀门操作应缓慢,避免分子筛床层激烈波动。 接通各空气流路 A 第一流路:吹刷主换热器、下塔V1221→ V101(V102、V103)→ V302→大气 B 第二回路:吹刷上塔C2及相应的管路吹除阀 下塔C1 (3)注意事项: A.用露点仪检查各吹除阀出口气体的含水量,当各吹除阀出口气体的露点≤-60℃时,才能关闭吹除阀,转而吹扫别的管道. B.在吹除各流程中,要逐渐开大v101,V102,V103,既要避免压力下降又要保证足够的量的吹刷用气. C.严格控制上塔压力PI-2<0.05MPa,避免上塔超压. D.在接通各系统时,必须先开吹除阀,再开入口阀,停止吹刷时应先关入口阀,再关入口阀. E.在吹口过程中,空压机应在主厂房保压操作,不能用主控室自动操作。
不同类型的可再生能源
通过使用以下类型的可再生能源,我们可以帮助减少对化石燃料的依赖。这不仅将有助于保存不可再生资源,还将有助于减少污染。
1.太阳能
当我们想到可再生能源时,太阳能通常是想到的最早的自然能源之一。每天,太阳以太阳辐射的形式散发出大量的能量。最终,其中一些到达了地球,我们可以以各种不同的方式利用它。
尽管太阳能是最受欢迎的可再生能源之一,但目前在全球可再生能源容量中排名第三。根据IRENA的2019年报告,该报告研究了2018年底的可再生能源发电能力。
太阳能光伏
太阳能光伏(PV)是我们可以用来将太阳能转化为电能的技术。在这里,太阳能电池板被放置成吸收来自太阳的能量。然后,他们能够使用太阳能光伏工艺产生电流。
这样的太阳能光伏板可以发电。
我们可以在家庭或工业规模上使用太阳能。屋顶太阳能电池板是世界上许多家庭的常见景象。它们有助于发电,供家庭使用。太阳能农场是工业规模使用太阳能的一个例子。在这里,大量太阳能电池共同工作以产生大量电能。
太阳能热
太阳能热是太阳能使用的另一种类型。在这里,我们可以利用来自太阳的能量来加热流体(例如水)。该技术可以在家用太阳能热水系统中找到。太阳能集热器是可用于此目的的设备。有两种主要类型,称为“平板”和“真空管”收集器。
太阳能热真空管集热器。
太阳能热电厂也存在,可以利用太阳能热发电。通过集中太阳热能来加热特殊的流体。流体的热量然后转移到水中,然后沸腾并产生蒸汽。然后,蒸汽能够为涡轮机提供动力,涡轮机使发电机转动,从而产生电能。
2.风能
风能是另一种流行的可再生能源。几个世纪以来,我们一直以风船和风车的形式利用风。如今,我们主要利用风力在风力涡轮机的帮助下发电。
许多国家使用风力涡轮机来满足其能源需求。根据它们的位置,它们可以是一种非常有效的发电方式。风电场是风力涡轮机的集合,可以在陆地(陆上风电场)和海上(海上风电场)中找到。
风能的总容量在2018年略高于太阳能。风能占可再生能源总发电量的24%,太阳能达到20%。
这样的风力涡轮机可以发电。
3.地热能
地热是另一种可再生能源。我们脚下的地面包含大量热能。地面靠近地面,从太阳吸收热量。在地球深处,岩浆可以帮助加热岩石。我们可以以不同的方式利用这种能量。
家用地热能系统使用地源热泵来帮助加热房屋的水。这可能涉及将几百米的水管放置在离地面几英尺的地方。当水流过管道时,它吸收了地面的热量,并且另一端的热量要比开始时的温度略高。然后可以重复该过程以增强效果。
地热热泵使用类似的管道来加热水。
地热发电厂是工业用途的一个例子。这些装置中的一些可以挖掘到地下深处的过热岩石中。可以将水泵入井中,然后再产生蒸汽,然后将其抽出以驱动涡轮机。这类发电厂仅在岩浆最接近地壳的区域有效,例如火环。由于这一地理限制,地热发电不如太阳能,风能和水力发电受到欢迎。
4.水能
水能包括利用流动的水来发电。数百年来,我们一直以水车的形式使用该技术。如今,我们主要将其用于发电。
水源可能来自不同的地方。一些最常见的水力发电技术类型包括:
水力发电大坝–这些利用水坝围墙捕获大量的水。然后可以通过水坝的结构释放水,在此过程中旋转涡轮机。
潮汐能–利用水下涡轮机来利用潮汐能。随着潮汐的进出,涡轮机旋转,然后借助发电机发电。
波浪动力–比上面的动力少,但具有利用波浪动能的潜力。在这里,大的管状容器被放置在靠近海岸的地方。当它们在波浪中摇摆时,它们能够将波浪能转化为电能。
在考虑可再生能源时,我们经常忽略水力发电。但是,根据IRENA的2019年报告,到2018年底,水能占可再生能源发电能力的50%。这不仅仅是太阳能和风能的总和!
截至2018年底,水力发电容量最高的三个国家是中国,巴西和美国。中国的装机容量为352,261兆瓦,领先于巴西的104,195兆瓦和美国的103,109兆瓦。
这样的水力发电大坝可以产生大量的电力。
5.生物质能
生物质是另一种可再生资源。它使用有机物来满足各种不同的能源需求。有机物可以包括以下任何一种:
木材–就发电而言,主要来自柳树和杨树。其他来源包括木屑,锯末,原木和树皮。
作物-包括小麦,玉米,甘蔗和土豆等淀粉类作物。它还可以包括油菜作物,例如油菜籽,油菜籽,大豆和向日葵。
动物与人类废物–包括肥料,污水,泥浆和动物垫料。
园林垃圾–尚未完全分解的鲜草屑。
就生物能源而言,我们可以以不同的方式利用以上内容。
生物质能
在这里,木材被燃烧以加热水。然后产生蒸汽,该蒸汽可以驱动涡轮以发电。这与使用煤,石油或天然气的传统发电厂的过程类似。
生物燃料
我们可以使用传统的粮食作物来生产生物燃料,例如生物乙醇和生物柴油。然后可以将它们用于兼容的发动机中,以替代汽油和柴油。
沼气
这使用了称为“厌氧消化”的过程,该过程涉及在密闭腔室内加热动物或人类废物。随着加热,它分解得更快并产生甲烷。然后,我们可以捕获它并存储以备后用。它可以在炉子上燃烧以做饭或取暖,有时用于运输。
像这样的厌氧消化池可以产生沼气。
生物能源问题
关于生物质是否可再生存在一些争论。但是,通常认为它是可再生能源。这是因为只要地球上有生命支持,它所使用的有机物就会一直存在。
当然,生物质确实会带来一些环境影响,应予以考虑。尽管农作物在生长过程中会吸收二氧化碳,但燃烧时会释放到大气中。这可能对空气质量和我们的健康有害。
回顾
随着全球能源需求逐年增加,寻找可持续的能源生产方式现在比以往任何时候都更加重要。利用太阳能,风能,地热能,水能和生物质能可以帮助实现这一目标。
可再生能源与不可再生能源相比具有关键优势,因为它们永远不会耗尽。它们通常对环境也更好。您可以在此处更深入地了解可再生能源的优缺点。
物质、能量与信息。
因此,能源的发展史直接影响人类的发展史。
我们人类生存与发展中最具有决定性意义的要素是三个:¾¾ 物质、能量和信息。
组成我们的世界是物质;人类生存活动决定于对信息的认知和反应;而维持生命,从事发展的活动又地要通过消耗能量来进行。
一切能量来自能源,人类离不开能源。能源是人类生存、生活与发展的主要基础。能源科学与技术,能源利用的发展在人类社会进步中一直扮演着及其重要的角色。
能源发展的里程碑可以这么说,每一次能源利用的里程碑式发展,都伴随着人类生存与社会进步的巨大飞跃。几千年来,在人类的能源利用史上,大致经历了这样四个里程碑式的发展阶段:原始社会火的使用,先祖们在火的照耀下迎来了文明社会的曙光;18世纪蒸汽机的发明与利用,大大提高了生产力,导致了欧洲的工业革命;19世纪电能的使用,极大地促进了社会经济的发展,改变了人类生活的面貌;20世纪以核能为代表的新能源的利用,使人类进入原子的微观世界,开始利用原子内部的能量。
未来对能源的要求
有足够满足人类生存和发展所需要的储量,并且不会造成影响人类生存的环境污染问题。
未来对能源的需求 未来的人类社会依然要依赖于能源,依赖于能源的可持续发展。因此,我们须现在就很清楚地了解地球上的能源结构和储量,发展必须开发的能源利用技术,才能使人类的生存得于永久维持。
而我们赖于生存的能源是取之不尽用之不完的吗?回答是:不是,也是。事实上,进入21世纪后,人类目前技术可开发的能源资源已将面临严重不足的危机,当今煤、石油和天然气等矿石燃料资源日益枯竭,甚至不能维持几十年。因此,必须寻找可持续的替代能源。而近半世纪的核能和平利用,已使核能已成为新能源家属中迄今为止能替代有限矿石燃料的唯一现实的大规模能源。而且,未来如能实现核能的彻底利用,人类的能源将是无穷的。
除了物质、能量和信息三大因素外,人类对安全的要求也越来越重要了。安全包括社会安全、健康安全和环境安全等。它们同能源的关系也是非常密切的。现在利用的能源已造成了大量的环境污染问题,严重影响了人类的生存。因此,未来对能源的要求将不仅是储量充足,而且还必须是清洁的能源。相对其它化石能源而言,核能的和平利用已充分证明了核能是清洁的能源之一。
u 能源的定义与源头
究竟什么是“能源”呢?《科学技术百科全书》是这样说的:“能源是可从其获得热、光和动力之类能量的资源”;《大英百科全书》说:“能源是一个包括着所有燃料、流水、阳光和风的术语,人类用适当的转换手段便可让它为自己提供所需的能量”。可见,能源是呈多种形式的、可以相互转换的能量的源泉。简而言之,能源是自然界中能为人类提供能量的物质资源。
能源的源头
来自地球以外天体的能源(如太阳能)、地球本身蕴藏的能源(如地热、核能)、地球与其它天体相互作用产生的能源(如潮汐)。
而能源是产生能量的源头。
人们通常按形态与应用方式对能源进行分类。一般分为:固体燃料、液体燃料、气体燃料、水能、电能、太阳能、生物质能、风能、核能、海洋能和地热能。其中,前三类统称化石燃料或化石能源。已被人类认识的这些能源,在一定条件下可以转换为人们所需的各种形式的能量。比如薪柴和煤炭,加热到一定温度,能和氧气化合并放出大量热能,可以直接用来取暖,也可用来产生蒸汽推动汽轮机,再带动发电机,使热能变成机械能,再变成电能。把电送到工厂、机关和住户,又可以转换成机械能、光能或热能。
在我们生活的地球上,能源形形色色。总起来说有三个初始来源。
太阳能
地球
来自地球外部天体的能源(主要是太阳能)人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。正是各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的。它们实质上是由古代生物固定下来的太阳能。此外,水能、风能、波浪能、海流能等也都是由太阳能转换来的。
地球本身蕴藏的能量 通常指与地球内部的热能有关的能源和与原子核反应有关的能源。
与地球内部的热能有关的能源,我们称之为地热能。温泉和火山爆发喷出的岩浆就是地热的表现。地球可分为地壳、地幔和地核三层,它是一个大热库。地壳就是地球表面的一层,一般厚度为几公里至70公里不等。地壳下面是地幔,它大部分是熔融状的岩浆,厚度为2900公里。火山爆发一般是这部分岩浆喷出。地球内部为地核,地核中心温度为2000度。可见,地球上的地热资源贮量也很大。
与原子核反应有关的能源正是本书要介绍的核能。原子核的结构发生变化时能释放出大量的能量,称为原子核能,简称核能,俗称原子能。它则来自于地壳中储存的铀、钚等发生裂变反应时的核裂变能资源,以及海洋中贮藏的氘、氚、锂等发生聚变反应时的核聚变能资源。这些物质在发生原子核反应时释放出能量。目前核能最大的用途是发电。此外,还可以用作其它类型的动力源、热源等。
来自星球引力的能量指由于地球与月球、太阳等天体相互作用的形成的能源。地球、月亮、太阳之间有规律的运动,造成相对位置周期性的变化,它们之间的引力随之变化使海水涨落而形成潮汐能。与上述二类能源相比,潮汐能的数量很小。全世界的潮汐能折合成煤约为每年30亿吨,而实际可用的只是浅海区那一部分,每年约可折合为6000 万吨煤。
u 能源结构与储量
地球上有哪些能量资源可供我们使用?它们还能维持多久?我们该怎么办?
能源的种类
一次能源:煤炭、石油、核能等自然界天然能量资源;
二次能源:汽油、电力、蒸汽等人工制造的能量资源,
一次能源和二次能源能源按其生成方式,分为天然能源(一次能源)和人工能源(二次能源)两大类。天然能源是指自然界中以天然形式存在并没有经过加工或转换的能量资源,如煤炭、石油、天然气、核燃料、风能、水能、太阳能、地热能、海洋能、潮汐能等;人工能源则是指由一次能源直接或间接转换成其他种类和形式的能量资源,如煤气、汽油、煤油、柴油、电力、蒸汽、热水、氢气、激光等。
常规能源和新能源其中,已被人类广泛利用并在人类生活和生产中起过重要作用的能源,称为常规能源,通常是指煤炭、石油、天然气、水能等四种。而新近才被人类开发利用、有待于进一步研究发展的能量资源称为新能源,相对于常规能源而言,在不同的历史时期和科技水平情况下,新能源有不同的内容。当今社会,新能源通常指核能、太阳能、风能、地热能、氢气等。
煤的时代
能源结构的变迁历史上,伴随着新的化石资源的发现和大规模开采与应用,世界的能源消费结构经历了数次变革。18世纪的以煤炭替代柴薪,到19世纪中叶煤炭已经逐渐占主导地位。20世纪20年代,随着石油资源的发现与石油工业的发展,世界能源结构发生了第二次转变,即从煤炭转向石油与天然气,到20世纪60年代,石油与天然气已逐渐称为主导能源,动摇了煤炭的主宰地位。但是,20世纪70年代以来两次石油危机的爆发,开始动摇了石油在能源中的支配地位。以此同时,大部分化学能源的储量日益减少,并伴随着许多环境污染问题。
而人类对能源的需求却在与日俱增。例如主要能源形式 地球能源的储量估计
煤炭:~200年
石油、天然气:~50年
核能:无穷多
之一的电力消耗逐年增加。根据统计,人口若每30年增加一倍,电力的需求量每八年就要增加一倍。
于是,20世纪末,能源结构开始经历第三次转变,即从以石油为中心的能源系统开始向以煤、核能和其它再生能源等多元化的能源结构转变。特别是随着时间的推移,核能的比例将不断增长,并将逐步替代石油和天然气而成为主要的大规模能源之一。
化学能的储存量煤炭、石油、天然气还有多少年可以让人类开采利用?据世界能源会议统计,世界已探明可采煤炭储量共计15980亿吨,预计还可开采200年。探明可采石油储量共计1211亿吨,预计还可开采30~40年。探明可采天然气储量共计119万亿立方米,预计还可开采60年。必须指出的是,煤炭、石油等直接燃烧用来生产电能与热能实在太可惜了,且不说可能带来的环境污染,它们还是很好的化工原料呢!
水能及新能源的潜力那么水能呢?我们知道,水力是可以长期开发利用的。但是,在那些大面积缺水、水力资源不丰富的国家和地区怎么办?再说,水能还有个季节性的问题。这些都使水能无法成为世界能源结构中唯一的主力军。新能源中,太阳能虽然用之不竭,但代价太高,并且就目前的技术发展情况来看,在一代人的时间里不可能迅速发展和广泛使用。其它新能源也是如此。其它一些能源与水能相似,它们的规模受到环境、季节、地理位置等条件的限制,如风能、潮汐能、地热能等等。
易裂变核素
易发生裂变的原子只有铀-235(U235)、钚-239(Pu239)、铀-233(U233)三种。而天然存在的易裂变元素只有铀-235,钚-239可由铀-238生成,铀-233可由钍-232(Th232)生成。
易聚变核反应
氘(D2)-氚(D3)反应。氘和氚都是氢原子的同位素。氘天然存在,而氚极少,必须由人工生成(如由锂制造)。
核能--无穷的能源 核能分为裂变能和聚变能两种。目前人类能正在用于和平利用的只有裂变能。可控聚变能利用技术正在攻克。
天然铀的成份
天然铀中占99.3%为难裂变的铀-238,仅有0.714%为易裂变的铀-235。铀-238可通过吸收一个中子变成易裂变的钚-239。
作为发展核裂变能的主要原料之一的铀,世界上已探明的铀储量约490万吨,钍储量约275万吨。如果利用得好,可用2400~2800年。
聚变反应主要来源于氘-氚的核反应,氘来可大量自海水,氚可来自锂。因此聚变燃料主要是氘和锂,海水中氘的含量为0.03克/升,据估计地球上的海水量约为138亿亿米3,所以世界上氘的储量约40亿万吨;地球上的锂储量虽比氘少得多,也有2000多亿吨,用它来制造氚,足够满足人类对聚变能的需求。这些聚变燃料所释放的能量比全世界现有能源总量放出的能量大千万倍。按目前世界能源消费的水平,地球上可供原子核聚变的氘和氚,能供人类使用上千亿年。如果人类实现了氘-氚的可控核聚变,核燃料就可谓“取之不尽,用之不竭了”,人类就将从根本上解决能源问题,这正是当前核科学家们孜孜以求的所以。聚变能源不仅丰富,而且安全、清洁。聚变产生的放射性比裂变小的多。
专家们预测,核能在未来将成为人类取之不尽的持久能源。
1.2 变脏的地球与干净的核电
本节要点:回答的问题以下问题:现有的能源还能维持多久?能源利用可以不污染环境吗?核能真是可持续能源吗?
u 能源的可持续发展
必须寻找一些既能保证有长期足够的供应量又不会造成环境污染的能源。
而目前人类面临的问题正是:能源资源枯竭;环境污染严重。
能源利用与环境的可持续发展
能源危机
目前世界上常规能源的储量有的只能维持半个世纪(如石油),最多的也能维持一、二百年(如煤)人类生存的需求。
今天,几乎所有的工业化国家都面临着两个关系到可持续发展的紧密相连的挑战:保证令人满意的长期能源供应和减少人类活动带给环境的影响。能源利用与环境的可持续发展已成为关系到人类未来生存与文明延续的一个重要问题。
能源供应危机今天的世界人口已经突破60亿,比上个世纪末期增加了2倍多,而能源消费据统计却增加了16倍多。无论多少人谈论“节约”和“利用太阳能”或“打更多的油井或气井”或者“发现更多更大的煤田”,能源的供应却始终跟不上人类对能源的需求。当前世界能源消费以化石资源为主,其中中国等少数国家是以煤炭为主,其它国家大部分则是以石油与天然气为主。按目前的消耗量,专家预测石油、天然气最多只能维持不到半个世纪,煤炭也只能维持一二百年。所以不管是哪一种常规能源结构,人类面临的能源危机都日趋严重。
浓烟滚滚的火电厂
能源对环境的污染 另一方面,特别是利用化石能源的过程也直接影响地球的环境,使大气和水资源遭受严重污染。大气中主要的五种污染物是:氮氧化物(如NO与NO2)、二氧化硫(SO2)、各种悬浮颗粒物、一氧化碳(CO) 大气污染的主要源头
目前世界上最严重的大气污染来自化石能源燃烧造成的大气中二氧化碳量的增加。带来的主要后果是:酸雨、温室效应和臭氧层破坏。
和碳氢化合物(如CH4、C2H6、C2H4等)。其来源主要有三个方面:① 煤、石油等化石燃料的燃烧;② 汽车排放的废气;③ 工业生产(如各种化工厂、炼焦厂等)产生的废气。而其中燃烧化石燃料的火力发电厂是最大的固定污染源。
1. 多元化
世界能源结构先后经历了以薪柴为主、以煤为主和以石油为主的时代,现在正在向以天然气为主转变,同时,水能、核能、风能、太阳能也正得到更广泛的利用。可持续发展、环境保护、能源供应成本和可供应能源的结构变化决定了全球能源多样化发展的格局。天然气消费量将稳步增加,在某些地区,燃气电站有取代燃煤电站的趋势。未来,在发展常规能源的同时,新能源和可再生能源将受到重视。在欧盟2010年可再生能源发展规划中,风电要达到4000万千瓦,水电要达到1.05亿千瓦。2003年初英国政府公布的《能源白皮书》确定了新能源战略,到2010年,英国的可再生能源发电量占英国发电总量的比例要从目前的 3%提高到10%,到2020年达到20%。
2. 清洁化
随着世界能源新技术的进步及环保标准的日益严格,未来世界能源将进一步向清洁化的方向发展,不仅能源的生产过程要实现清洁化,而且能源工业要不断生产出更多、更好的清洁能源,清洁能源在能源总消费中的比例也将逐步增大。在世界消费能源结构中,煤炭所占的比例将由目前的26.47%下降到2025年的21.72%,而天然气将由目前的23.94%上升到2025年的28.40%,石油的比例将维持在37.60%~37.90%的水平。同时,过去被认为是“脏”能源的煤炭和传统能源薪柴、秸杆、粪便的利用将向清洁化方面发展,洁净煤技术(如煤液化技术、煤气化技术、煤脱硫脱尘技术)、沼气技术、生物柴油技术等等将取得突破并得到广泛应用。一些国家,如法国、奥地利、比利时、荷兰等国家已经关闭其国内的所有煤矿而发展核电,它们认为核电就是高效、清洁的能源,能够解决温室气体的排放问题。
3. 高效化
世界能源加工和消费的效率差别较大,能源利用效率提高的潜力巨大。随着世界能源新技术的进步,未来世界能源利用效率将日趋提高,能源强度将逐步降低。例如,以1997年美元不变价计,1990年世界的能源强度为0.3541吨油当量/千美元,2001年已降低到0.3121吨油当量/千美元,预计 2010年为0.2759吨油当量/千美元,2025年为0.2375吨油当量/千美元。
但是,世界各地区能源强度差异较大,例如,2001年世界发达国家的能源强度仅为0.2109吨油当量/千美元,2001~2025年发展中国家的能源强度预计是发达国家的2.3~3.2倍,可见世界的节能潜力巨大。
4. 全球化
由于世界能源资源分布及需求分布的不均衡性,世界各个国家和地区已经越来越难以依靠本国的资源来满足其国内的需求,越来越需要依靠世界其他国家或地区的资源供应,世界贸易量将越来越大,贸易额呈逐渐增加的趋势。以石油贸易为例,世界石油贸易量由1985年的12.2亿吨增加到2000年的21.2 亿吨和2002年的21.8亿吨,年均增长率约为3.46%,超过同期世界石油消费1.82%的年均增长率。在可预见的未来,世界石油净进口量将逐渐增加,年均增长率达到2.96%。预计2010年将达到2930万桶/日,2020年将达到4080万桶/日,2025年达到4850万桶/。世界能源供应与消费的全球化进程将加快,世界主要能源生产国和能源消费国将积极加入到能源供需市场的全球化进程中。
5. 市场化
由于市场化是实现国际能源资源优化配置和利用的最佳手段,故随着世界经济的发展,特别是世界各国市场化改革进程的加快,世界能源利用的市场化程度越来越高,世界各国政府直接干涉能源利用的行为将越来越少,而政府为能源市场服务的作用则相应增大,特别是在完善各国、各地区的能源法律法规并提供良好的能源市场环境方面,政府将更好地发挥作用。当前,俄罗斯、哈萨克斯坦、利比亚等能源资源丰富的国家,正在不断完善其国家能源投资政策和行政管理措施,这些国家能源生产的市场化程度和规范化程度将得到提高,有利于境外投资者进行投资。
三、启示与建议
1. 依靠科技进步和政策引导,提高能源效率,走高效、清洁化的能源利用道路
中国有自己的国情,中国能源资源储量结构的特点及中国经济结构的特色,决定在可预见的未来,我国以煤炭为主的能源结构将不大可能改变,我国能源消费结构与世界能源消费结构的差异将继续存在,这就要求中国的能源政策,包括在能源基础设施建设、能源勘探生产、能源利用、环境污染控制和利用海外能源等方面的政策应有别于其他国家。鉴于我国人口多、能源资源特别是优质能源资源有限,以及正处于工业化进程中等情况,应特别注意依靠科技进步和政策引导,提高能源效率,寻求能源的清洁化利用,积极倡导能源、环境和经济的可持续发展。
2. 积极借鉴国际先进经验,建立和完善我国能源安全体系
为保障能源安全,我国一方面应借鉴国际先进经验,完善能源法律法规,建立能源市场信息统计体系,建立我国能源安全的预警机制、能源储备机制和能源危机应急机制,积极倡导能源供应在来源、品种、贸易、运输等方式的多元化,提高市场化程度;另一方面应加强与主要能源生产国和消费国的对话,扩大能源供应网络,实现能源生产、运输、采购、贸易及利用的全球化.