热能与动力工程中的节能技术探讨赵旭

热能与动力工程中的节能技术探讨赵旭

赵旭

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摘要：工业化革命给人类社会带来了巨大的物质财富，但随着对不可再生能源的巨大开采和利用，对我们赖以生存的环境造成了巨大破坏和污染。作为最大的发展中国家，虽然我国已经取得了较快的经济增长，但持续增长离不开能源的持续供应。近年来，我国已经对高能耗低产出型企业进行了限制和清理，对生产过程中的节能要求也逐年提高。本文基于火力发电厂的热能与动力设备工作原理，对其节能技术的问题进行总结，探讨提出了对策和发展方向。

关键词：热动；工程；节能；探讨

引言

稳定的电力供应是我国经济发展的重要保障，直接影响着我们的工作和生活，影响着社会的稳定和发展。近年来，太阳能发电技术已经实现了批量化、低成本生产，风能发电设备也实现了大型化、高效能推广，我国的水力发电和核能发电项目也逐年增多，然而，火力发电以其稳定性、成熟性和适应性仍然占比最大。随着能源短缺和环境污染问题的日益突出，在国家政策和经济效益的多重压力下，火力发电厂的节能减排压力与日俱增。热能与动力设备是火力发电厂的主要耗能设备，虽然目前其技术已经较为成熟，但从一味追求经济效益转而兼顾节能低碳环保要求，还存在较大的节能空间。

1热能与动力工程

热能与动力工程始于瓦特根据热水壶原理对蒸汽机进行实用性改造，最终引领人类文明进入了蒸汽机时代。随着时代的发展，热能与动力工程技术已经不仅限于蒸汽机，还包括小型化、高能效的内燃机。蒸汽机主要是依靠燃料在锅炉内燃烧，加热锅炉内的水，产生蒸汽推动机械设备对外做功。内燃机的工作原理与蒸汽机不同，虽然都是动力机械，但内燃机直接利用燃料燃烧产生的高温、高压的燃气做功，效率更高。

火力发电厂的源头是燃料的燃烧，产品是电力，中间实现设备主要是热能与动力及其附属设备。热能设备的核心是锅炉。锅炉是热能的产生设备。锅炉这个词来源于生活中的炉灶和锅具，应用于工业后仍然分为锅和炉两部分。比如大型煤粉发电锅炉，炉膛内布设煤粉喷嘴和鼓风口，炉膛壁密布水管。煤开采出来后，依靠铁路、船舶或货车运送到电厂煤厂。煤经磨煤机设备后变为更容易燃烧的粉状，由传送设备从封闭煤厂运送到锅炉，经炉膛内设置的喷嘴连同预热后的空气一起，均匀喷洒至锅炉内部燃烧。随着鼓风从炉膛一边燃烧一边运动，燃尽后进入除尘系统。自来水经处理后，自下而上经由锅炉下联箱、水冷壁进入汽水分离器。汽包内的高温、高压蒸汽经过喷嘴进入动力设备利用其潜热做功后进入冷凝器冷凝为水，冷凝水经补水泵返回锅炉。冷凝器是带走乏汽余热的重要设备，也是余热利用的重要设备。目前冷凝器的余热主要有两种途径排放，分别是排放到大气和大海中去，第一种设备是晾却塔，第二种是靠近大海利用水泵和明渠直接抽排海水进行直流换热冷却。电厂动力设备为蒸汽轮机，其为密闭空间内的一根主轴，周身均匀布满叶片。蒸汽喷射推动主轴旋转，带动发电机发电。电流经调压稳流后通过高压输电线进行远距离输送，用户侧经调压后使用。热能与动力设备的规格、型号都是根据规划负荷经过计算确的定，只有在额定负荷区间内工作才能产生最经济的运行效果。但用电单位却有千千万万个，其用电负荷也在进行着实时变化。

2电厂存在的能源问题

问题的发现和总结有利于解决办法的提出，电厂节能需要首先面对的问题有以下两个方面：（1）用户侧需求不稳定性造成电厂产品浪费。电力作为发电厂的产品，受到其控制系统、规模和连续运行等多方面限制，无法实现大幅度调整。电力经过长输高压电网进行输配，未经使用就白白损失掉。无形之中提高了电力成本，浪费了珍贵的能源。（2）蒸汽乏汽虽然无法继续高效的用于发电，但其数量大、供应稳定，排放过程成本较高。虽然经过可行性研究论证，其对环境的影响范围在可接受范围内。但冷凝器的热量排放仍将改变电厂周边大气和局部海洋的温湿度，对环境内的植物影响较大。大量、稳定的低品位热能白白散失到环境中去，直接提高了发电成本。

3热能与动力工程中的节能技术

随着科技的进步，电厂节能技术也有了长足的发展。针对用电侧的峰谷效应造成电力资源浪费的情况，主要有以下对策：（1）在适宜的地质位置，修建蓄水电站。蓄水电站选址较为苛刻，对环境也有较多影响，但也不失为一种有效的节能技术。（2）推广峰谷电价。促进工厂错峰生产，鼓励发展蓄能供热供冷。通过蓄能设备，夜晚空调机组满负荷运转，将热能贮存到蓄能设备。白天空调机组作为调峰使用，优先使用蓄能热量实现供冷供热。对于冷凝器余热利用技术，近年来有较多的工程实践。因为冷凝器余热品位较低，直接利用经济效益较低、难度较大。主要通过热泵技术实现余热利用，一方面可以通过热泵机组在用户侧降低供热回水温度，另一方面可以通过热泵机组在电厂侧实现冷凝热的温度提升。回水温度低，可以在电厂直接参与乏汽冷凝吸热。提高冷凝水温度，可以用于加热电厂给水或减少抽汽量。

4总结和展望

本文通过热能与动力工程原理细分发电厂的能源问题，结合当前已经较为成熟的技术，有针对性的提出了节能策略。能源是我们生活和生产的基础，合理利用能源能给我们带来持续发展，浪费能源不仅损失了经济效益，还将破坏我们赖以生存的环境。当代社会，从国内到国际，从家庭到企业，无不重视节能减排和低碳环保。作为热能与动力工程专业的工作人员，我们有义务、也有能力为节能减排和低碳环保贡献自己的力量。

目前，我国热能与动力工程的节能技术已经有了较为充足的理论储备，在国家高压政策和经济手段的双重压力下，企业也加大了节能技术应用和推广力度。比如热电联产技术、冷热联供技术、分布式能源技术等，还有热电联产耦合太阳能、风电就地消纳、LNG和钢厂余热等，呈现出丰富多样的新组合、新技术和新方案。项目设计、实施投产后，仍然需要继续重视。重视运维过程中数据搜集工作，在其全寿命周期范围内进行统计分析。只有不断总结和回顾才能发现问题，只有在不断的改进问题中才能实现突破性进步。热能与动力设备依靠能源产生动力，热能动力设备的节能技术是节能的重点课题。随着我们对热能动力设备节能技术的不断探索、实践和改进，将实现企业增收和节能环保的多重效益。

参考文献：

[1]热能与动力工程中的节能技术探讨[J].韩振.山东工业技术.2018（19）

[2]热能与动力工程中的节能技术探讨[J].张海荣.科学技术创新.2018（28）

[3]热能与动力工程中的节能技术探讨[J].张洪博.能源与节能.2018（03）