節(jié)能降耗中熱能與動(dòng)力工程的應(yīng)用分析

徐世澤

（武威市工業(yè)節(jié)能監(jiān)測(cè)中心，甘肅 武威 733000）

在我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)，對(duì)于能源的需求也在不斷地提高，我國(guó)的能源消耗已經(jīng)連續(xù)多年位居全球的前列，因此我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源供需、環(huán)境之間的矛盾越來(lái)越明顯。目前，煤炭、石油、天然氣等能源都是國(guó)家建設(shè)發(fā)展的重要能源，而且煤炭、石油、天然氣等也是我國(guó)目前的能源結(jié)構(gòu)中最重要的一種。因此，對(duì)新的潔凈能源的探索和進(jìn)一步的應(yīng)用已成了人們的共識(shí)，而地?zé)崮?、生物能和太?yáng)能等可再生資源的開(kāi)采和應(yīng)用技術(shù)還沒(méi)有在實(shí)踐中被廣泛應(yīng)用，熱能與動(dòng)力工程的節(jié)能降耗是一個(gè)需要進(jìn)行的問(wèn)題。

1 熱能與動(dòng)力工程概況

能源包含了傳統(tǒng)的能量，如水、煤、石油，還有新的能源，如核能、風(fēng)能、太陽(yáng)能、生物能，還有將來(lái)會(huì)被大量使用的氫能。熱能與電力工程可以進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換，在特定的設(shè)備的影響下，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?，再將電力轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎碗娏?，在進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，可以獲得日常生活所需要的電力。燃煤電廠在生產(chǎn)過(guò)程中，必須遵守能量守恒原則，保證其正常轉(zhuǎn)換，因此，熱力學(xué)在這一過(guò)程中起著重要的作用。盡管熱-電-力學(xué)技術(shù)的能量轉(zhuǎn)化表面上看起來(lái)很容易實(shí)現(xiàn)，但是其在常規(guī)產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用卻是非常困難的[1]。

2 我國(guó)傳統(tǒng)工業(yè)遇到的發(fā)展困境

2.1 重工業(yè)化產(chǎn)生的環(huán)境污染問(wèn)題

隨著我國(guó)的“重工業(yè)化”進(jìn)程的加快，在經(jīng)歷了一段時(shí)間的迅速發(fā)展之后，其對(duì)我國(guó)的生態(tài)系統(tǒng)造成了嚴(yán)重的影響。主要表現(xiàn)在：河北，山西，河南，湖北，遼寧，主要是一些重工業(yè)化的地區(qū)，這些地區(qū)的河流水質(zhì)較差；將近三億農(nóng)民生活用水不達(dá)標(biāo)，大量的工廠廢水積聚在一起。我國(guó)發(fā)生了大范圍、長(zhǎng)時(shí)程的灰霾現(xiàn)象。這一系列的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，向我國(guó)的發(fā)展問(wèn)題發(fā)出了嚴(yán)重的警示，在這些問(wèn)題之中，重工業(yè)化發(fā)展過(guò)程中所產(chǎn)生的高污染、高物耗、高能耗問(wèn)題是首要的、無(wú)法回避的問(wèn)題。所以，在新的發(fā)展階段，有關(guān)重工業(yè)一定要認(rèn)識(shí)到，既要提升建設(shè)效率，又要將節(jié)約能源作為發(fā)展的重點(diǎn)[2]。

2.2 技術(shù)創(chuàng)新力度不夠

目前，在我國(guó)的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中缺乏對(duì)雇員進(jìn)行創(chuàng)新的激勵(lì)和培養(yǎng)的制度。在進(jìn)行公司相關(guān)建設(shè)技術(shù)的創(chuàng)新過(guò)程中，一些傳統(tǒng)行業(yè)缺乏整體規(guī)劃，存在著盲目引進(jìn)以及對(duì)高新技術(shù)進(jìn)行反復(fù)引進(jìn)的問(wèn)題。因此，引進(jìn)技術(shù)在很大程度上轉(zhuǎn)化為對(duì)公司的生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行提升。傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)是技術(shù)引進(jìn)者，但其具有較低的戰(zhàn)略價(jià)值。從所引入的技術(shù)種類來(lái)看，具有國(guó)際領(lǐng)先水準(zhǔn)的生產(chǎn)制造的關(guān)鍵技術(shù)所占據(jù)的比例較低[3]。從對(duì)技術(shù)進(jìn)口的消化吸收狀況來(lái)觀察，大多數(shù)的傳統(tǒng)行業(yè)企業(yè)都僅僅是對(duì)先進(jìn)的高新技術(shù)進(jìn)行了靜止地引入，而沒(méi)有能夠產(chǎn)生出“引入-消化-吸收-創(chuàng)新”的一種動(dòng)態(tài)的新模式。

為此，加強(qiáng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新，構(gòu)建以“大”為核心的“大”的技術(shù)創(chuàng)新系統(tǒng)，已成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然選擇[4]。

2.3 新型技術(shù)在傳統(tǒng)工業(yè)中應(yīng)用的不足

熱能與動(dòng)力工程專注于對(duì)能量的更有效的使用，對(duì)其進(jìn)行了大量的研究，然而，在現(xiàn)實(shí)生活中，卻沒(méi)有將有關(guān)技術(shù)應(yīng)用到生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)中。而傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)是實(shí)施產(chǎn)業(yè)提升的主要對(duì)象，也是產(chǎn)業(yè)提升的出發(fā)點(diǎn)，所以要加強(qiáng)在產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中對(duì)新技術(shù)的運(yùn)用[5]。

3 熱能與動(dòng)力在傳統(tǒng)工業(yè)中的應(yīng)用

3.1 利用多級(jí)汽輪機(jī)的重?zé)岈F(xiàn)象提高電能

在多級(jí)透平的運(yùn)轉(zhuǎn)中，會(huì)產(chǎn)生較大的熱量，而上一次透平損耗的熱量可以為下一次透平所使用，因此，對(duì)這種熱量的高效使用，將是對(duì)火力發(fā)電技術(shù)的一種合理應(yīng)用。在機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，要使機(jī)組的重?zé)嶂当３衷谝粋€(gè)較優(yōu)的值，調(diào)整機(jī)組的重?zé)嶂?，使機(jī)組的發(fā)電效果更好。因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)上，各種機(jī)組之間存在著很大的差別，因此，它們的重?zé)嵯禂?shù)也并不十分一致，因此將其最優(yōu)的重?zé)嵯禂?shù)控制在0.04～0.08 之間，這樣就可以充分地發(fā)揮出多級(jí)蒸汽透平的重?zé)嵝?yīng)，并使機(jī)組處于最佳的工作狀況[6]。

因此，在火力發(fā)電廠中，對(duì)火力發(fā)電廠進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪\(yùn)用，可以有效地改善火力發(fā)電廠的運(yùn)行效果，進(jìn)而增加火力發(fā)電廠的總發(fā)電量。

3.2 提高汽輪機(jī)的射水抽氣器系統(tǒng)

在燃煤發(fā)電方面，我國(guó)是為數(shù)不多的以燃煤發(fā)電為主要?jiǎng)恿Φ囊淮文茉创髧?guó)，但是燃煤發(fā)電的能耗巨大，并且對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了很大的污染。所以，需要對(duì)整個(gè)火電站的運(yùn)行進(jìn)行全面的計(jì)劃和設(shè)計(jì)，而在這些計(jì)劃之中，熱力技術(shù)的運(yùn)用是降低火電站能耗的關(guān)鍵。在中小規(guī)模的電站中，由于其對(duì)冷凝系統(tǒng)的真空度和運(yùn)行效果有著重要的作用，因此應(yīng)選擇射流式冷凝系統(tǒng)作為冷凝系統(tǒng)的首選。與射水抽氣相比，射水抽氣不僅可以降低消耗在射水抽氣中的蒸發(fā)量，而且不需使用制冷機(jī)，大大增加了熱電廠的效益和生產(chǎn)效率[7]。

3.3 優(yōu)化強(qiáng)化傳熱在實(shí)踐中的應(yīng)用

進(jìn)入21 世紀(jì)后，我國(guó)所面對(duì)的是一種新的、日益嚴(yán)重的、由能量轉(zhuǎn)換引起的過(guò)度消耗，使這種狀況在某種意義上進(jìn)一步惡化。提高能量轉(zhuǎn)換效率對(duì)國(guó)家的節(jié)能減排具有重要意義。換熱器是一種傳熱裝置，它在能量的產(chǎn)生中扮演著至關(guān)重要的角色。強(qiáng)化傳熱是使換熱器高效、連續(xù)工作的重要手段?？傊?，它可以提升已有的換熱器的傳熱能力，改善工作條件，降低工作阻力，這在能量的高效輸送和強(qiáng)化方面具有重要的意義。所以，運(yùn)用熱力學(xué)和熱力學(xué)技術(shù)，改造已有的換熱管，并將其用于能量產(chǎn)出，將是節(jié)約能耗的一大利器。

4 節(jié)能降耗中熱能與動(dòng)力工程在實(shí)際運(yùn)用中的注意事項(xiàng)

在節(jié)能降耗中，對(duì)熱能與動(dòng)力工程的具體使用，所牽涉的改革應(yīng)用項(xiàng)目比較多，從目前技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)情況和技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)結(jié)果來(lái)看，在節(jié)能降耗中，對(duì)熱能與動(dòng)力工程的應(yīng)用，總體上的使用結(jié)果是比較理想的。但是，在現(xiàn)實(shí)發(fā)展的時(shí)候，因?yàn)樵陔娬镜氖褂弥校泻芏嗟母脑煲约昂芏嗟目刂撇呗詢?yōu)化，所以在現(xiàn)實(shí)發(fā)展中，還有很多的經(jīng)濟(jì)性、安全性和穩(wěn)定性等需要考慮的問(wèn)題[8]。

4.1 經(jīng)濟(jì)性

從電廠節(jié)能降耗技術(shù)及概念應(yīng)用的具體目標(biāo)來(lái)看，其主要目標(biāo)是：節(jié)省資源，提高資源利用率，減少經(jīng)營(yíng)費(fèi)用，提高企業(yè)的現(xiàn)實(shí)利潤(rùn)。根據(jù)這一類型目標(biāo)的背景，在使用節(jié)電技術(shù)時(shí)，經(jīng)濟(jì)是最重要的考量因素。保證在發(fā)電廠企業(yè)發(fā)展過(guò)程中，在節(jié)能降耗的概念及技術(shù)的運(yùn)用上具有一定的科學(xué)性和可行性，降低由于盲目地采用節(jié)能降耗技術(shù)而沒(méi)有對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)研究和仿真評(píng)價(jià)，從而導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失等不利的情況。

4.2 安全性

電能生產(chǎn)的流程具有很大的風(fēng)險(xiǎn)，所以對(duì)節(jié)能降耗在熱能及動(dòng)力工程中的具體運(yùn)用進(jìn)行剖析，并將安全性貫徹到技術(shù)概念的應(yīng)用中，成為需要考慮的重要問(wèn)題。在對(duì)安全防范措施的執(zhí)行與管理進(jìn)行分析的過(guò)程中，電站企業(yè)應(yīng)該從技術(shù)模擬分析評(píng)估、人員管理以及可靠性評(píng)估等幾個(gè)角度展開(kāi)對(duì)技術(shù)應(yīng)用安全性的評(píng)估。在需要的時(shí)候，可以采用地區(qū)壓力測(cè)試的方法，對(duì)在該技術(shù)的使用下電力系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況進(jìn)行檢測(cè)，從而能夠?qū)υ摷夹g(shù)的使用下的電力系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)品質(zhì)進(jìn)行合理的評(píng)價(jià)。

4.3 穩(wěn)定性

在熱、電、氣等領(lǐng)域，如果技術(shù)應(yīng)用不穩(wěn)定，故障率高，停機(jī)頻繁，將極大地降低技術(shù)應(yīng)用的效率，從而降低技術(shù)應(yīng)用的效率。以此類現(xiàn)象為基礎(chǔ)對(duì)其進(jìn)行了深入的研究，可以切實(shí)、高效地提高技術(shù)適用的效果，對(duì)技術(shù)適用中的穩(wěn)定性進(jìn)行了強(qiáng)化，并對(duì)其進(jìn)行了評(píng)價(jià)，同時(shí)也是技術(shù)適用中需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。在實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制的過(guò)程中，發(fā)電廠公司應(yīng)該從智能控制系統(tǒng)的操作品質(zhì)、操作可靠性、實(shí)際控制效果、使用者反饋等多個(gè)角度來(lái)評(píng)價(jià)它的控制系統(tǒng)操作品質(zhì)，并適時(shí)地對(duì)其操作體系進(jìn)行改進(jìn)，從而保證技術(shù)在使用過(guò)程中的安全和穩(wěn)定，提高公司利潤(rùn)，保證技術(shù)的正確使用。

5 節(jié)能降耗中熱能與動(dòng)力工程的實(shí)際應(yīng)用

5.1 采用強(qiáng)化傳熱技術(shù)

國(guó)家對(duì)環(huán)保與資源的合理使用，以及在產(chǎn)業(yè)中推行的各種節(jié)能技術(shù)，都是從戰(zhàn)略性的角度來(lái)考慮的。以熱交換為主要手段的轉(zhuǎn)換技術(shù)，提高了能量的使用效率，極大地提高了熱能和電力工程學(xué)在工業(yè)上的發(fā)展成效。作為第二代換熱技術(shù)，作為一種新型的換熱技術(shù)，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行增強(qiáng)和改進(jìn)來(lái)提升其換熱效果，從而達(dá)到最大限度地改善其換熱效果。通過(guò)對(duì)換熱過(guò)程中的換熱，可以有效地改善換熱效果，減少對(duì)液體的輸運(yùn)能耗，從而確保了裝置的正常運(yùn)行。通過(guò)對(duì)換熱特性的改進(jìn)，可以大大地提升能量的利用率，進(jìn)一步推動(dòng)能量的有效利用。

5.2 提高鍋爐風(fēng)機(jī)效率

在火力發(fā)電機(jī)組中，鼓風(fēng)機(jī)是最主要的部件之一，對(duì)火力發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著舉足輕重的影響。它的工作機(jī)理是利用轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片獲得風(fēng)力，并將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成空氣壓力，使氣體流入鍋爐中，氣體向外擴(kuò)散，使燃油充分地燃燒。然而，在目前的情況下，國(guó)內(nèi)很多電站的鍋爐中，因其廠房?jī)?nèi)的工作條件較差，導(dǎo)致了機(jī)組在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中工作時(shí)間較長(zhǎng)，工作強(qiáng)度較大。為此，需通過(guò)引進(jìn)熱力學(xué)，增加其負(fù)荷，從而達(dá)到改善其運(yùn)轉(zhuǎn)性能的目的。

5.3 蒸汽凝結(jié)水回收利用

在熱力聯(lián)合生產(chǎn)中，低壓水蒸氣機(jī)組是保證能源高效轉(zhuǎn)換的重要設(shè)備。在整個(gè)過(guò)程中，低壓蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)是一個(gè)主要的動(dòng)力，它可以保證有關(guān)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，從而保證整個(gè)過(guò)程的順利進(jìn)行。在低壓蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和應(yīng)用中，不可避免地會(huì)產(chǎn)生許多蒸汽，這些蒸汽通常來(lái)自機(jī)械廢熱，若得不到充分的利用，則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的能耗損失。所以，為了達(dá)到熱能和電力聯(lián)合生產(chǎn)的高效節(jié)能，必須強(qiáng)化對(duì)這一段廢熱的使用，并從各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行管理，對(duì)于蒸氣冷凝水的循環(huán)，可以采用反壓回水和加壓回水兩種方式進(jìn)行。兩種再生方法在實(shí)際使用時(shí)各不相同，要根據(jù)實(shí)際情況，根據(jù)不同的再生方法進(jìn)行再生。

5.4 鍋爐余熱回收再利用技術(shù)

為了適應(yīng)工業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展需要，就需要對(duì)鍋爐進(jìn)行適當(dāng)?shù)墓?jié)能優(yōu)化。在進(jìn)行節(jié)能的最佳設(shè)計(jì)時(shí)，最重要的就是增加能耗，降低某些無(wú)謂的能耗，盡可能地將其進(jìn)行循環(huán)再利用。通常，可以采用鍋爐余熱循環(huán)技術(shù)：（1）煙氣和熱量的循環(huán)和再循環(huán)。在燃煤電廠中，由于燃煤過(guò)程中要進(jìn)行脫硫脫硝，所以，每一家工業(yè)公司都需要安裝一套脫硫和脫氮設(shè)備，并且要加大對(duì)新技術(shù)和新材質(zhì)的運(yùn)用，對(duì)流入脫硫塔中的高溫?zé)熿F進(jìn)行有效的控制，并在煙霧中安裝脫鹽水換熱器，從而達(dá)到對(duì)煙霧中熱量的循環(huán)使用。（2）下水道排出的熱量的再循環(huán)。在鍋爐的運(yùn)轉(zhuǎn)中，不可避免地會(huì)產(chǎn)生很多污水，污水在排出時(shí)也會(huì)攜帶很多的廢熱，若在進(jìn)行系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，可以對(duì)排污水進(jìn)行多階段的增容，讓污水流入排污水冷卻器、除氧器之后，可以對(duì)廢熱進(jìn)行高效的處置，保證了其較好的節(jié)能效果。

6 結(jié)語(yǔ)

總而言之，熱能與動(dòng)力工程屬于一種建立在熱物理學(xué)科之上的工程，它也屬于與國(guó)家的防務(wù)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展有關(guān)的一個(gè)關(guān)鍵行業(yè)，它可以對(duì)整個(gè)社會(huì)的發(fā)展產(chǎn)生積極的影響。隨著我國(guó)的快速發(fā)展，各個(gè)行業(yè)對(duì)于能量的要求越來(lái)越高，導(dǎo)致了我們國(guó)家的能量短缺，這也是目前我國(guó)人民所關(guān)心的一個(gè)問(wèn)題。為此，相關(guān)人員應(yīng)就熱能電力工程的發(fā)展趨勢(shì)做好謀略，為減少能耗、提升相關(guān)的效益、最大限度地利用其為社會(huì)價(jià)值打下一個(gè)好的基礎(chǔ)。