熱能綜合利用技術(shù)發(fā)展探索

劉傳明

摘 要：改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)迅猛發(fā)展，其對(duì)能源的需求量也是與日俱增。然而，隨著自然資源的不斷消耗，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)呈現(xiàn)了能源危機(jī)，這為工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)了嚴(yán)重地制約。隨著人們生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷加強(qiáng)，人們逐漸認(rèn)識(shí)到節(jié)能環(huán)保的重要性。熱能綜合利用技術(shù)在這個(gè)背景下蓬勃發(fā)展起來(lái)，并已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)中取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。本文結(jié)合當(dāng)前熱能綜合利用技術(shù)，對(duì)其應(yīng)用發(fā)展進(jìn)行探索。

關(guān)鍵詞：熱能綜合利用；技術(shù)發(fā)展；能源技術(shù)

能源是四個(gè)現(xiàn)代化實(shí)現(xiàn)和提高人們生活質(zhì)量的重要基礎(chǔ)。能源危機(jī)對(duì)國(guó)家的工業(yè)化發(fā)展起到了嚴(yán)重的制約作用。熱能是一類可再生資源，其不僅利用方便，而且，較為環(huán)保，所以被人們廣泛運(yùn)用。熱能綜合利用技術(shù)的不斷發(fā)展，能夠大幅度提高熱能的使用效率，從而更好地促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。文章重點(diǎn)探索熱能綜合利用技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。

1 熱能綜合利用

熱能的綜合利用可用實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、增效減排的效果。其主要應(yīng)用于三個(gè)方面。第一，工業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)以及熱電廠等多主體資源優(yōu)化利用網(wǎng)絡(luò)。第二，工業(yè)園區(qū)，企業(yè)以及園區(qū)內(nèi)的生活區(qū)多主體資源優(yōu)化利用網(wǎng)絡(luò)。第三，大型企業(yè)的子公司以及集團(tuán)內(nèi)部的多主體資源優(yōu)化利用網(wǎng)絡(luò)。在這些系統(tǒng)里，借助余熱回收以及能量階梯利用等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了熱能的綜合運(yùn)用。

2 熱能綜合利用技術(shù)發(fā)展

當(dāng)今，從世界范圍內(nèi)來(lái)看，熱能綜合利用效率最高的是日本。但是，即使其利用率高，也超不過(guò)50%，國(guó)內(nèi)的相關(guān)數(shù)據(jù)表示，僅有31%的熱能利用率，剩下的都作為廢熱排放到自然環(huán)境中，不僅造成了嚴(yán)重的熱能浪費(fèi)，還對(duì)大氣造成了嚴(yán)重的污染。余熱回收是熱能綜合利用程序中最為重要的環(huán)節(jié)，其能夠有效提高經(jīng)濟(jì)效益，降低產(chǎn)品成本以及空氣污染。當(dāng)今余熱利用技術(shù)主要包括三種。

2.1 熱輪

熱輪的結(jié)構(gòu)形式主要包括兩種，轉(zhuǎn)盤式和轉(zhuǎn)鼓式。其制作材料具有多孔和高比熱容量特征。當(dāng)熱輪的轉(zhuǎn)盤或者轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)速度降低時(shí)，熱氣體產(chǎn)生的熱量便會(huì)傳遞到熱輪。當(dāng)熱輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其將會(huì)將得到的熱量傳遞到冷空氣里。熱輪的應(yīng)用溫度接近900℃。其多應(yīng)用在中低溫廢熱回收以及取暖和養(yǎng)護(hù)爐的預(yù)熱器上。

2.2 熱管

熱管技術(shù)主要是利用熱管元件制成的換熱器，利用封閉于管內(nèi)物質(zhì)彼此間的熱量傳遞進(jìn)行高效熱能傳送。隨著二十幾年的不斷研究與推廣，其迅速的發(fā)展起來(lái)。當(dāng)前，熱管已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用到冶金、電力以及石化等行業(yè)領(lǐng)域，并為這些領(lǐng)域帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。熱管具有的特點(diǎn)主要包括：溫度適用范圍廣，可以根據(jù)不同溫度選擇不同工質(zhì)。傳熱能力強(qiáng)，有效防止冷熱流體間的污染與泄漏。傳熱能力以及低溫余熱回收能力強(qiáng)。壁溫高，避免低溫腐蝕。具有可調(diào)的熱流密度，不易發(fā)生露點(diǎn)腐蝕。工質(zhì)循序中不存在功率消耗。隨著節(jié)能減排口號(hào)的不斷提出，熱管技術(shù)是非常具有發(fā)展前景的。

2.3 熱泵

熱泵主要是將熱能由低溫物轉(zhuǎn)移到高溫物，是利用低沸點(diǎn)工質(zhì)通過(guò)節(jié)流閥減壓減溫后，在蒸發(fā)器中從低溫物體吸取熱量，然后將工壓縮而使溫度和壓力有所提高，最后經(jīng)冷凝器放出熱能，如此不斷循環(huán)，把熱能由低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體。我國(guó)的熱泵技術(shù)明顯的滯后。近幾年來(lái)，我國(guó)熱泵技術(shù)發(fā)展迅猛，1997年銷售的漢化及吸收式制冷機(jī)約4000多臺(tái)。2000年我國(guó)首例城市污水源熱泵系統(tǒng)在北京高碑店污水處理廠示范成功，論證了污水源熱泵的實(shí)用性和應(yīng)用前景。2002年哈爾濱工業(yè)大學(xué)孫德興教授提出了間接式城市原生污水源熱泵系統(tǒng)，隨后該課題組針對(duì)污水源熱泵直接式系統(tǒng)和間接式系統(tǒng)進(jìn)行了比較，提出了對(duì)直接式污水源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)計(jì)算的方法，哈工大姚楊教授提出了使用污水處理廠二級(jí)出水的淋激式換熱器污水源熱泵系統(tǒng)。隨后，又完成了淋激式換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法研究，進(jìn)行了污垢熱阻變化對(duì)熱泵系統(tǒng)性能影響的仿真分析。國(guó)內(nèi)主要以天津大學(xué)熱能工程研究所的馬一太教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組為中心，對(duì)CO2熱泵系統(tǒng)進(jìn)行了廣泛而深入的實(shí)驗(yàn)室研究。由于起步較晚，加之技術(shù)上的難題，因此，國(guó)內(nèi)尚無(wú)獨(dú)立將CO2熱泵系統(tǒng)推向市場(chǎng)的能力。總體來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)主要集中于實(shí)驗(yàn)研究方面，針對(duì)CO2的熱力性質(zhì)以及在熱泵系統(tǒng)中出現(xiàn)的不同工況，與常規(guī)工質(zhì)進(jìn)行對(duì)比，揚(yáng)長(zhǎng)避短，從不同部分進(jìn)行深入對(duì)比研究。特別是在高壓循環(huán)方面，由于節(jié)流損失嚴(yán)重，用膨脹機(jī)代替節(jié)流閥可以回收一大部分膨脹功，再與壓縮機(jī)進(jìn)行同軸相聯(lián)，把這部分膨脹功用來(lái)壓縮氣體，可以極大的提高CO2熱泵系統(tǒng)的性能系數(shù)。在此基礎(chǔ)上，馬一太教授帶領(lǐng)的研究小組自行設(shè)計(jì)出了一種CO2壓縮膨脹機(jī)，并且，其中的設(shè)計(jì)工況以及參數(shù)非常合理，是該領(lǐng)域的重要嘗試性研究。郭貴林關(guān)于氣體冷卻器進(jìn)行了深入研究，其結(jié)合分布參數(shù)進(jìn)行的系統(tǒng)仿真，為CO2系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了很多重要的參考依據(jù)。范曉偉在CO2熱泵系統(tǒng)諸如換熱器等部件上進(jìn)行了系統(tǒng)而全面的技術(shù)說(shuō)明，并認(rèn)同校企合作模式推行相關(guān)技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，這大幅度推動(dòng)了相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。

3 結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，隨著中國(guó)構(gòu)建人與自然和諧社會(huì)理念的不斷推進(jìn)，加之能源危機(jī)的不斷加劇，社會(huì)各界逐漸認(rèn)識(shí)到保護(hù)生態(tài)環(huán)境，推行節(jié)能減排，促進(jìn)生態(tài)發(fā)展平衡的重要意義。熱能的綜合利用，不僅能夠大幅度降低能源的過(guò)度消耗，還能夠有效地提高熱能的使用效率，降低空氣污染。因此，其得到了社會(huì)的廣泛關(guān)注。熱能綜合利用技術(shù)的不斷發(fā)展，有效地推動(dòng)了熱能的綜合利用效率，盡管，其在發(fā)展過(guò)程中還存在一定的問(wèn)題有待進(jìn)一步解決，但是，其終將取得輝煌的發(fā)展成效，進(jìn)而大幅度地推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。

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