热能与动力工程特点与问题研究

热能与动力工程特点与问题研究

郭小亮

中煤大同能源有限责任公司     山西大同   037000

摘要：经济发展速度加快加剧了能源过渡消耗，如:如煤炭、石油、天然气、有色金属等，针对工业发展过程中的电力、煤炭等能源供应紧张问题，需采取一系列措施加强能源供应保障。以热能与动力工程为例，已在多个行业得到了广泛应用，热能与动力工程对于促进行业发展具有重要作用，大大缓解了目前社会发展面临的能源短缺问题。本文在简析热能与动力工程概述及特点的基础上，将重点放在了其发展目前存在的问题上，并探寻可应对措施。

关键词：动力工程；热能；能源

0前言

在社会进一步发展的现在，结合发展热能与动力工程，在其基础上进行创新，对于促进社会发展具有重要作用。资源的开发利用是社会发展的基础，面对工业的多样化发展，为应对快速发展的工业的资源所需，必须进一步加快对于能源的开发，将其作为进一步发展的重点方向之一。

1热能与动力工程概述

在对于热能与动力工程进行分析之前，首先要了解热能与动力工程的内容及概述。热能与动力工程研究的方向包括新能源开发、能源环境、制冷低温工程、水利水电、火力火电、热能动力、热力发动机流体机械等，最主要的研究目标是借助科学合理的办法进行热能与动力的有效转化。在进行热能与动力工程分析的过程中，还应该注意系统化与自动化，进一步简化能量转化方式，从而提升能源利用效率，促进企业的发展。

1.1热能装置

热能装置在进行热力能源提供的过程中主要借助了燃料燃烧过程当中产生的能源，热能装置也可以发挥动力装置的作用，即把燃烧燃料产生的热能转化成为机械能。在进行具体运转的过程中，热能装置主要有三种形式，分别是蒸汽轮机与燃气轮机、蒸汽机装置以及内燃机装置。汽轮机叶轮的旋转运动主要依赖于燃气或蒸汽进行发动机叶片的驱动；蒸汽机装置内部有储存水，在燃烧燃料的过程中出现的热量可将水转化成水蒸气，然后将水蒸气转化形成机械能；内燃机在具体运行的过程中可发挥发动机的作用进行动力来源的提供，燃烧燃料操作位于气缸内，燃气在燃烧的过程中逐渐的膨胀，引发发动机活塞进行反复运动，进一步促进发动机运转，最终将热能转化成为机械能。

1.2动力工程装置

在正常运转的情况下，工业动力系统包含电力装置、动力工程装置以及热能装置三个部分，其中运用最为广泛的就是动力工程装置，在工业生产过程中，动力工程装置也是最重要的部分。动力工程装置首先将热能转化成为机械能，然后根据需要进行其他能量的转化，如电能。动力工程装置主要运用于火电发电厂，最主要的功能就是能源的利用与转化，传统动力工程装置在具体运行的过程中存在一定的工业污染，在进行能源转换的过程中也存在一定的损耗。

2热能动力工程中不同能量转换形式及其特点

2.1生物能角度

站在生物学的角度，热能的主要来源为太阳能，在将太阳能与其他能源转化后可以得到热能，而这种太阳能通常情况下可从植物中存在的叶绿素在太阳的照射下产生，植物在光合作用下会产生太阳能，同时在植物的光合作用下太阳能可以转化为生物质能，在时间的作用下，生物质可以转化为天然能源，如石油。天然气等。因此，太阳能在转化之后可成为日常生产生活所需能源。

2.2化学能角度

站在化学的角度，在进行含有化学能燃料的燃烧时，燃料当中的化学能会在反应之后形成热能，在对于热能进行实际运用的过程中，可依据实际情况先将部分热能进行保存，之后借助于加工技术将其余热能进行能源形式的转变，使其成为其他形式的能源，再进行具体运用。

2.3能量转换角度

站在能量转化的角度，热能转换的基本方式包括两种，分别是电能与机械能，在将热能转化为电能的过程中，最常使用的方式就是热电发电机，在将热能转化为机械能的过程中，最常使用的方式就是内燃机。

3热能与动力工程常见问题分析

热能与动力工程在具体运用的过程当中，常见的问题分为两大类，其一能源的利用不充分与浪费问题，另外就是环境污染问题。在能源利用相关问题当中，最严重的问题就是湿气的损耗。

3.1化学燃料燃烧不充分

在具体运用热能与动力工程的过程中，目前比较常见的一种方式就是化学能转化，利用燃烧化学燃料进行相应热能的产生，这种方式实际运用确实能够产生一定的热量，但是，在实际进行燃烧的过程中，不能够保证化学燃料燃烧的充分性，在这种情况下，就很难保证热量供给的充分性，如遇突发事件导致热量供应不足，将严重影响正常生产生活活动。

3.2热能损耗

    截止到目前为止，热能与动能工程的实际应用主要集中在发电厂当中，尤其是火力发电厂。在企业相关设备运行的过程中，热能可能会在企业自身设备的影响下出现故障，反过来又会对于设备造成不良影响，致使企业总体效益降低。另外，设备受损还会造成企业发电量减少，影响发电质量。在实际运用热能与动力工程的过程中，如出现损耗超过实际设备需求的情况，则设备传输电力的质量很大程度上无法满足国家标准，严重时会对于相关联的供电系统的安全性造成影响，不利于节约型社会的建设。

3.3能源流失

在具体使用热能与动力工程的过程中，如出现因操作失误而导致的热能损耗过高，通常情况下可借助节流调节来对于设备参数进行调整，使得设备的负荷承载降低。但是，目前大多数企业选择使用汽轮机来进行功率的控制，将其作为电力输出调节的主要方法，但是这种方式将损坏电力质量、流失大量能源，无法有效的实现节流调节的目的。根据对热能与电力工程实际运用情况进行分析可知，其缺乏对节流调节所涉领域的科学整合，致使在具体进行能量转化的过程中无法精确指标参数与运行数据，从而导致实际运行的热能与动力工程全面性不足，在具体结合作用时，存在冲突，最终造成能源流失，设备运行效率受到影响。

3.4湿气损耗

在具体运用热能与动力工程的过程中，最为严重的问题就是湿气损耗问题。企业设备在运行的过程中为了进行能量的转化会产生大量的热量，在热量与长时间运行的情况下，会出现水分蒸发的情况，在相关设备的关节位置以及表面形成凝结的水滴，在时间的作用下，水滴会逐渐聚集，渗透到设备内部，损伤设备，致使设备出现故障，影响企业的生产运行。针对于这一问题，部分企业可能会选择使用人工擦拭的方式进行解决，但是由于蒸汽运行速度和水滴运行速度之间存在较大差异，水滴行程速度远小于蒸汽速度，蒸汽问题无法利用人工清理方式得到实际缓解。另外，设备在高速运转的情况下会受到蒸汽的熏陶出现湿气，影响设备运行速度，造成设备损坏。除此之外，大量的湿气还会引发热胀冷缩问题，湿气运行的速度与方向会严重影响设备的运行，进而引发热能损耗问题，造成设备运行动力不足，生产效率无法得到实质性提升，最终对于热能与动力工程的实际应用产生不良影响。

3.5环境污染

在进一步推行热能与动力工程的过程中，最为广泛引起关注的就是环境污染问题，特别是对于污染严重的传统企业来说，引进还未完善的热能与动力工程，更是雪上加霜。热能与动力工程引发的污染问题种类繁多，包括热污染放性物质污染、运行设备引发的噪音污染、排放废气造成的空气污染等。尤其需要注意的事在进行热能与动能转化的过程中会产生放射性物质，该物质严重损害人体健康，同时再进一步生产的过程中，还会对与周边居民的生活质量造成影响。除此之外，在生产运行过程中还会出现由于设备老化造成的热量泄露或流失，加重温室效应，损害附近居民与周围企业的生活生产。

4热能与动力工程相关问题的主要措施

近年来，热能与动力工程在各个领域均得到了较为广泛的运用，产业结构得到了进一步完善，但是其实际运用仍存在大量问题，部分运用不仅不能够促进企业发展，而且会严重损害企业设备，影响企业综合收益，必须予以重视，加快对热能与动力工程的完善。

4.1不断优化相关产业结构

在对于热能与动力工程进行完善的过程中，首先要解决的就是相关产业的产业结构问题。在进一步优化热能与动力工程相关产业的过程中，重点工作是进行相关设备的优化。相关企业应加强对设备的重视，及时进行设备的更新换代，保持技术的先进性，保证设备定期维修检查制度的落实，对于老化、损伤的设备及时进行更换，有效提升设备运行效率，从而使得能源的利用效率得到提升。

4.2做好相关技术的创新以及研发工作

在对于企业发展状况进行研究时可以发现，企业发展过程中面临的大多数问题都可以通过技术创新进行解决，如目前大多数传统企业面临的能源短缺与浪费问题、环境污染问题等。在热能与动力工程快速发展的现在，企业也应加强对相关技术及设备的研发，鼓励科技创新、加大科研投入力度，促进相关技术水平的提升。企业在发展的过程中还应该结合自身实际情况，根据相关设备运行参数，适当引进先进技术，提升整体技术含量，促进热能与动力工程的长效发展。

4.3加大对于环境污染的防治

环境污染是热能与动力工程应用过程中最为广泛引起关注的问题，在对其进行利用的同时，必须加大企业的环境污染防治力度。首先，需要根据热能与动力工程的实际情况与相关数据标准学习国家在相关方面制定的环境治理标准，在标准范围内进行企业自身环境污染防治措施的制定，并确保相关制度的落实。通过技术创新与产业结构升级，借助现代化技术有效降低污染。加快对新型清洁能源的研发，适当引用清洁能源，在实际运用热能与动力工程进行能量转化的过程中，在保证能源的基础上，尽可能使用现代新型清洁能源，切实降低环境污染，提升能源可持续利用水平。

4.4选择调频技术，保障健康发电

作为一种新型能源转化技术，热能与动力工程在具体运用的过程中能够起到降低对不可再生资源的需求的作用，以此来保障能源量。但是，根据上述对于热能与动力工程目前存在的问题进行分析可知，目前热能与动力工程在运用过程中存在非常严重的能源流失问题。在实际运用的过程中，为进一步保证热能的充分发挥，实现节能减排，相关技术人员应充分利用调频技术，选择恰当的方式进行调节。新型调频技术不仅能够提升能源的利用效率，保证相关设备的正常运转，还能够降低环境污染，进而提升生产质量。另外，由于企业设备参数存在差异，在具体运行的过程中各部分负荷不同，为保证相关设备的正产运转，在使用热能与动力工程的过程中，相关技术人员应根据不同设备的具体要求进行多项节能调频技术方案的设置，按照企业实际情况，进行电量调节度的设置，降低能源损耗，保证能源消耗在合理范围。为进一步简化调节手续，可在一定的调频段进行特定调频方法的设置，以提升相关工作人员操作的效率。

企业还可以借助热重现象，合理运算热重系数，实现能源的节约。从调频的角度来说，为提升精确度，可使用二次调频，在电网频率恒定的情况下，借助智能调节进行方程式的预先设置，实现机组重分配，强化控制。负荷-频率静态特征曲线如下图所示:

4.5完善能源回收处理技术

虽然在进行热能与动力工程运用的过程中为降低环境污染尽可能的使用新型清洁能源，但是目前大多数依旧使用的是不可再生能源，为降低能源消耗，提升能源利用率，可适当引入能源回收处理技术，进行能源的二次利用，实现能源的节约。在这一过程中，应注意最终目的是保障生产的质量，因此，应进一步完善锅炉回收处理技术。一方面可回收李勇余热，根据上述对于热能与动力工程的分析可知，其在运用过程中会产生大量的尾气，而为其当中通常存在余热，温度一般能够达到200摄氏度左右，这一部分热能是可以被再次利用的。另外，在对于尾气进行回收利用时，需对尾气进行预处理，这一程序可在一定程度上减少尾气中的污染物含量，起到保护环境的作用。余热的回收利用范围比较广，可以使用的设备也比较多，包括低温汽轮机、余热锅炉、窖炉蓄热室以及空气余热其等，常使用的技术包括余热制冷制热技术、热功转换技术以及热交换技术等。企业在进行具体使用时，可根据自身情况进行选择。另一方面，可回收利用污水，污水的排放不仅浪费水资源，而且影响环境，回收利用污水，可再次利用水蒸气，生产热量，提升资源利用率。污水回收处理技术的种类比较多，但基本原理均为分离、转化与利用。分离即净化污水，分离污水当中的胶体微粒和悬浮物，转化即采用电化学、化学与生物化学的方式溶解污水当中无法取出以及不需要取出的污染物，使其转化为无害物质。回收二次利用技术不仅能够提升能源利用效率，而且能够改善环境，但是前期技术资金投入较大，企业应结合自身情况适当选择，保障健康发展。

4.6安装去湿设备，避免电能损耗

热能与动力工程的应用主要利用的是热传递原理，在具体进行热能转化的过程中，会产生大量蒸汽与水珠，根据上述对湿气的分析可知，这种水珠与蒸汽严重时会损害设备，影响生产质量，因此必须加强对其处理。在引用新型去湿设备时，相关的防潮、再热、除湿设备均可以达到去除湿气的作用。值得注意的是工厂使用的热能与动力工程通常都是大型设备，配备的去湿设备应能够满足其所需，及时清除湿气，防止形成水珠。其次，采用增加中间再循环的方式也能够起到去湿气的作用。除此之外，针对于湿气过重引发的相关设备受损，可以借助于强化抗冲蚀能力来降低设备损伤，保障设备的正常运转。

总结：在经济快速发展的现在，环境保护与能源利用的矛盾进一步加深，经济发展不应该以能源短缺与环境污染为代价，在利用热能与动力工程进行能源节约的过程中，应借助发展模式的创新与新技术的研发加强环境保护，降低企业生产对环境的污染。在新时代背景下，应结合市场经济发展现状，深入探究热能与动力工程的应用，促进能源动力工程的发展。

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