熱能與動(dòng)力工程發(fā)展與環(huán)境保護(hù)相結(jié)合

文_溫忠鑫 中國(guó)船舶燃料河北有限公司

1 熱能與動(dòng)力概述

1.1 熱能裝置

熱能裝置的核心作用就是提供動(dòng)力能源，其是利用燃料燃燒過(guò)程中釋放出來(lái)的熱能，將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能?，F(xiàn)階段，我國(guó)的工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展工程使用較為頻繁的幾種熱能裝置如下。

1.1.1 蒸汽機(jī)

蒸汽機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，化石資源燃燒會(huì)產(chǎn)生大量的熱能，蒸汽機(jī)中裝有大量的水，借助特殊材質(zhì)的管線將熱能傳輸至水中，促使水在熱能的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)變?yōu)樗魵?。水蒸氣的體積在短時(shí)間內(nèi)膨脹，通過(guò)活塞運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。

1.1.2 內(nèi)燃機(jī)

內(nèi)燃機(jī)是通過(guò)燃料與空氣的充分燃燒產(chǎn)生高溫氣體。氣體膨脹以后會(huì)持續(xù)撞擊活塞，促使活塞被動(dòng)運(yùn)行，在連軸機(jī)構(gòu)的作用下形成機(jī)械功，由此實(shí)現(xiàn)將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。

1.1.3 蒸汽輪機(jī)與燃?xì)廨啓C(jī)

蒸汽輪機(jī)與燃?xì)廨啓C(jī)是利用高溫氣體驅(qū)動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，促使熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，其比較適合運(yùn)用在對(duì)于功率需求比較大的生產(chǎn)活動(dòng)中，例如，核電廠內(nèi)的機(jī)械設(shè)備等。

1.2 動(dòng)力工程系統(tǒng)

電力、熱能設(shè)備均是動(dòng)力系統(tǒng)中的關(guān)鍵性組成元素，同時(shí)也是工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)比較重要的基礎(chǔ)性設(shè)施?，F(xiàn)階段，為有效降低能源供應(yīng)壓力，必須加大對(duì)動(dòng)力工程的研究力度，并結(jié)合現(xiàn)階段的實(shí)際情況，制定出科學(xué)合理的優(yōu)化方案，以保證我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，同時(shí)推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步增長(zhǎng)。

2 熱能與動(dòng)力工程的應(yīng)用

2.1 余熱回收

余熱回收技術(shù)是現(xiàn)階段我國(guó)工業(yè)企業(yè)使用較為廣泛的一種科學(xué)技術(shù)。發(fā)電廠在使用能源產(chǎn)電的過(guò)程中，其核心任務(wù)是在最大程度上降低熱能的損失，強(qiáng)化熱能的轉(zhuǎn)化率。能源改造必然會(huì)導(dǎo)致大規(guī)模的熱能損失，為有效降低熱能損失規(guī)模，需要對(duì)發(fā)電廠的日常運(yùn)行狀況及熱能損失展開(kāi)調(diào)研，從而有針對(duì)性地采取應(yīng)對(duì)措施。具體情況可以參照?qǐng)D1中信息所示。

圖1 發(fā)電廠的廢棄熱能回收裝置工作流程

發(fā)電廠在日常運(yùn)營(yíng)的過(guò)程中，都會(huì)選擇提高生產(chǎn)效率的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)回收余熱。通過(guò)余熱回收技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)熱能資源回收，提升發(fā)電廠的生產(chǎn)效益、規(guī)避資源浪費(fèi)現(xiàn)象出現(xiàn)，降低環(huán)境污染的程度?？梢越Y(jié)合余熱的質(zhì)量、規(guī)模制定出合理的回收計(jì)劃。以現(xiàn)階段我國(guó)的電力系統(tǒng)及熱能運(yùn)轉(zhuǎn)狀況進(jìn)行分析，加熱冷凝是一種比較合適的回收方式，其在提升電力裝置運(yùn)行水平、運(yùn)行效率的同時(shí)，還可以降低燃料的用量，間接實(shí)現(xiàn)熱能回收。

近年來(lái)，我國(guó)的熱能與動(dòng)力工程獲得了良好的發(fā)展，學(xué)術(shù)界加大了對(duì)熱能與機(jī)械能的研究力度，工業(yè)企業(yè)對(duì)于熱能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)化率提升問(wèn)題非常重視，在這種嚴(yán)峻的背景下，必須通過(guò)深入的研究提高二者之間的轉(zhuǎn)化率，要求科研人員具備專業(yè)的理論知識(shí)。在實(shí)際研究的過(guò)程中，將理論與實(shí)踐進(jìn)行結(jié)合，將理論知識(shí)運(yùn)用在實(shí)踐活動(dòng)中，然后從實(shí)踐結(jié)果中總結(jié)出理論知識(shí)，有效提高熱能與動(dòng)力學(xué)的應(yīng)用價(jià)值。

2.2 回收循環(huán)再利用

熱電廠內(nèi)的設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中會(huì)釋放出大量的廢氣，如不對(duì)該部分廢氣進(jìn)行處理直接排放，則會(huì)對(duì)周圍的大氣環(huán)境造成嚴(yán)重的危害。鍋爐運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣溫度高達(dá)200℃,雖然不能直接使用在熔爐鍛造場(chǎng)景內(nèi)，但可以對(duì)即將生產(chǎn)的工件進(jìn)行余熱處理，實(shí)現(xiàn)熱能循環(huán)利用，達(dá)到降低資源消耗的目的。

工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，不但需要對(duì)傳統(tǒng)的技術(shù)方法進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)還需要提高熱能與機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)化率，這是我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)一步發(fā)展所面臨的主要問(wèn)題。熱電廠運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，需要不斷地對(duì)熱電聯(lián)產(chǎn)模式進(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本的目的。但是，結(jié)合實(shí)際情況而言，因多元化的影響因素存在，工業(yè)企業(yè)想要尋求可持續(xù)發(fā)展，必須從本質(zhì)方面解決根源問(wèn)題，提高能源的利用率，降低污染物對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染，結(jié)合實(shí)際情況制定出科學(xué)合理的應(yīng)對(duì)措施。

2.3 強(qiáng)化傳熱

傳統(tǒng)性的熱能技術(shù)是借助轉(zhuǎn)換器來(lái)提高熱能的利用率，傳熱技術(shù)作為輔助性技術(shù)，可以大幅度提高轉(zhuǎn)換器的工作性能。在實(shí)踐過(guò)程中，可以借助傳熱構(gòu)件改變既有的支撐結(jié)構(gòu)，從而提高設(shè)備的傳熱效能，降低能源損失，提高設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的安全性。

2.4 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

在熱能動(dòng)力工程中，可以通過(guò)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)能源消耗減低的目的。需要對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的能源消耗結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，持續(xù)性學(xué)習(xí)現(xiàn)代化先進(jìn)的節(jié)能方法及應(yīng)用技術(shù)，引進(jìn)各種先進(jìn)的節(jié)能設(shè)備，結(jié)合實(shí)際情況對(duì)生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)程序進(jìn)行調(diào)整，創(chuàng)造出無(wú)污染的生產(chǎn)模式。并結(jié)合地區(qū)優(yōu)勢(shì)對(duì)技術(shù)進(jìn)行革新，發(fā)揮出地方水資源的優(yōu)勢(shì)，合理應(yīng)用熱能。還需對(duì)傳統(tǒng)性的工藝及設(shè)備進(jìn)行更新，提高熱能設(shè)備的工作效率。

3 熱能與動(dòng)力工程的技術(shù)創(chuàng)新與環(huán)境保護(hù)

3.1 熱能與動(dòng)力工程損耗及對(duì)環(huán)境的影響

3.1.1 熱能損耗

不管是熱能裝置，還是動(dòng)力工程，二者都是將“熱能”作為介質(zhì)，將燃料通過(guò)一定的手段轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。然而，在實(shí)踐過(guò)程中往往會(huì)受到諸多因素的限制，機(jī)械能無(wú)法實(shí)現(xiàn)100%轉(zhuǎn)換，促使部分熱能在轉(zhuǎn)化的過(guò)程中損失。這種現(xiàn)象顯然不具備經(jīng)濟(jì)性，不但會(huì)增大工業(yè)企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本，還會(huì)對(duì)附近的環(huán)境造成污染。

3.1.2 濕氣損耗

對(duì)于電力產(chǎn)業(yè)而言，熱能生產(chǎn)過(guò)程中往往會(huì)附帶有濕氣出現(xiàn)。在這種情況下，濕氣會(huì)吸收部分的熱能，這是機(jī)械能無(wú)法實(shí)現(xiàn)完全轉(zhuǎn)化的影響因素之一。鑒于此，本文認(rèn)為工業(yè)企業(yè)應(yīng)該加裝除濕、防潮設(shè)備，提高熱能的轉(zhuǎn)化率。

3.1.3 環(huán)境影響

社會(huì)發(fā)展過(guò)程中，能源的大規(guī)模消耗促使熱能排放量增大，但是這種現(xiàn)象是熱能與動(dòng)力工程發(fā)展過(guò)程中不可避免的，熱能及動(dòng)力工程的發(fā)展必然會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的影響。

首先，現(xiàn)階段大部分工業(yè)企業(yè)仍然是將煤炭作為主要燃料，發(fā)展熱能與動(dòng)力工程。需要清晰地認(rèn)識(shí)到，煤炭燃燒的過(guò)程中必然會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳，而二氧化碳排放會(huì)對(duì)環(huán)境造成巨大的污染，全球變暖正是如此。其次，諸多工業(yè)企業(yè)使用的加工設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生高分貝的噪聲，即便是操作人員佩戴耳塞，也無(wú)法完全阻隔噪音。最后，核電站、煉鋼廠等大型企業(yè)運(yùn)行過(guò)程中，為冷卻水溫、設(shè)備溫度，會(huì)直接使用大量的冷卻水，當(dāng)水溫升高以后，水中的溶解氧含量必然會(huì)減少，促使水中的富氧生物死亡率大幅度提高，同時(shí)水體自凈的能力降低，促使水質(zhì)持續(xù)惡化。

3.2 熱能動(dòng)力與環(huán)境保護(hù)

熱能及動(dòng)力工程傳統(tǒng)的生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)代化社會(huì)進(jìn)一步發(fā)展的需求，需要對(duì)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，加大對(duì)環(huán)境污染問(wèn)題的重視度，根據(jù)實(shí)際問(wèn)題采取合理的優(yōu)化措施，避免有毒物質(zhì)產(chǎn)生。此外，企業(yè)還應(yīng)該利用現(xiàn)代化先進(jìn)的節(jié)能減排技術(shù)降低自身的碳排放量，結(jié)合熱能與動(dòng)力工程的實(shí)踐情況，摸索新的燃燒技術(shù)，將傳統(tǒng)性資源與新型能源進(jìn)行融合，提高能源利用率，降低時(shí)生態(tài)環(huán)境的影響。

4 結(jié)語(yǔ)

熱能與動(dòng)力工程持續(xù)性的革新，對(duì)傳統(tǒng)性生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，推動(dòng)其功能趨向于全面化、便捷化、透明化，利用先進(jìn)的高科技產(chǎn)品對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)管，以保證生產(chǎn)過(guò)程中機(jī)械設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，在降低能源消耗量的同時(shí)，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。