熱能動力聯產及其系統優化探討

陳東偉 祁海祥 趙顯達

摘要：就當前來講，熱力系統方面對于污染問題依舊沿用的是“治理為主”的方式。此種方式屬于事后控制，是在污染產生后的一種補救措施，防治效率是比較低的。在工業污染問題日漸突出的現在，此種治污模式很顯然已經不適應時代的要求。出于環保和高效的考慮，有必要對當下的熱能動力聯產系統進行合理優化。本文在對多聯產系統和熱能動力系統設計進行詳細分析的基礎上，探討了熱能動力聯產系統的優化。

關鍵詞：熱能動力系統；多聯產系統；優化

中圖分類號：TK11 文獻標識碼：A 文章編號：1674—3024（2016）05—159—02

前言

在科技持續進步的同時，工業生產也得到了大發展。以往生產中的熱系統往往是獨立的循環系統，對于此種系統來講，組分配比是需要格外重視的問題。此種模式的弊端在于能耗高、污染嚴重，與當今的環保節能理念相違背。因此，為了促進工業的健康發展，有必要開發新的聯產系統，以實現產品聯合與能源互補。多聯產系統可結合生產流程與動力系統，在實際應用中，該系統能夠在完成生產的同時進行供電發熱，對于提高能源利用率具有重要意義。

1多聯產系統分析

1.1集成理論

通過“階梯法”實現綜合能與化學能的有效利用，并對CO₂一體化進行控制，就是該系統的原理，也是其理論支撐。（1）物理、化學能的利用。以往應用的熱力循環系統以卡諾定理為基礎，側重于燃料品味向熱能品味的轉化，忽視了化學能的合理利用。對于這種情況，相關專家和資深學者在慎重分析、仔細研究后，提出了一種新的集成機理，即化學能可控轉換聯產，明確了組成轉化與動力能量轉化之間存在相互作用、二者能夠實現相互整合、階梯能量共用是可行的。（2）CO₂控制一體化。以往采用的熱力系統基本上都是以治理為主，也就是在污染發生后再采取行動。此種處理方式會造成不必要的能量浪費，且除污效果也經常達不到預期，存在很大的弊端。為了彌補這個缺陷，現實中可考慮以能量轉化的方式降低能耗。對CO₂進行一體化控制，能夠通過將CO₂能耗分離與能量利用的有效結合，起到兩方面的積極作用：①使能量被更充分的利用。②減少CO₂排量，保護生態環境。此種分離理念與傳統思想存在很大差異，不僅促進了聯產系統的創新，還使得CO₂排量過多問題得到了緩解。但其最大優點還是在于能夠從CO₂中分離出清潔燃料，有助于資源的充分利用。

1.2系統類型

該系統囊括的過程有很多個，但不同進程的實現方式是存在差別的。也正是因為如此，該系統的類型與分類方式均比較多。當前，對其的分類中，比較常用的分類依據為流程結構以及系統特征。以此為據，可將該系統分為下述幾個種類：（1）并聯系統。并聯系統實際上包括簡單并聯與綜合并聯兩種。其中，前者能夠借助并聯結合動力系統與化工流程，較為獨立，對原有結構的保留程度較高，故經常用于循環流程，通常以合成氣為原料，在能源節約方面具有顯著優勢；后者是在前者的基礎上改進和發展而來的，能量系統實現了優化，生產耗能可由對口熱能供給，但熱能需求的滿足需要進行廢氣回收，故此種系統具有較好的節能效果，可顯著降低能耗。（2）串聯系統。與并聯系統一樣，此種系統也同樣分為簡單串聯與綜合串聯兩種。前者能夠借助串聯結合生產系統與動力系統，二者的組合方式為上、下串聯，無需合成氣，可有效防止耗能過高的情況出現，具有不錯的節能效果；后者由前者優化而來，可將組分轉化與能量轉化有效結合起來，有助于降低合成氣的不必要消耗、提高能量轉化的效率，在節能方面表現十分出色。（3）串并聯聯合系統。此種系統是上述兩種系統的結合形式，屬于新型系統。該系統可將上述兩種系統各自的優勢綜合起來，因而也就具有更明顯的優越性。其優勢體現在：①能源轉化效率高。②化工與動力系統的結合更充分和緊密。③負荷承擔能力更強。此種系統集合了上述兩種系統的所有優勢，在應用中無論是節能表現，還是效率表現，都會更杰出。此種系統的不足在于靈活度不太高、不太穩定，但整體來講，這些不足產生的影響并不算太大。2熱能動力系統的優化

熱能動力系統是煉油廠的必要設備，應用在生產中能夠起到供給所需動力的作用。由于該系統的熱量源于蒸汽，在原油冶煉中，此種系統經常被叫做“蒸汽系統”。借助熱能系統，可對能量進行有效轉換和高效傳輸。得益于此項優勢，該系統在石化工業領域有著較高的應用價值，也為相關產業的迅速發展做出過巨大貢獻。但在新時期的發展中，此種系統已經開始顯現出一些不足，對其的完善和改進很有必要。

2.1制約因素

我國石油總儲量大，再加上對其的開發一直備受重視，煉油廠數量比較多。但在以往的發展中，由于技術因素和經濟因素的影響，這些企業使用的蒸汽機大多能耗比較高。在國家和政府大力倡導節能環保的當前，蒸汽系統亟待改革。該系統的改革關乎企業利益，需要以現代化技術為支撐，以低耗、高效為目標。但現實中，該系統的優化依舊受制于一些因素，其中包括：①現有系統的特點是用戶分散、壓力使用等級各不相同、燃料來源渠道廣，因此，影響系統運轉的因素比較多。在這樣的情況下，生產流程本就較為復雜，再加上動力系統，復雜性非常高。②企業管理工作沒有做到位。管理者通常以經驗為工作指導，忽視了技術的更新和變化，導致調度精度長期處于較低水平，生產節能很難實現。③部分設備已經較為陳舊，老化問題也非常嚴重，不僅生產效率無法滿足現實需求，還限制了規模擴展。因此，設備更新是個亟待落實的問題。

2.2優化建議

2.2.1管網以及熱源廠方面

對于煉油廠來講，熱電廠的功能在于轉化能量。一般而言，企業的熱源廠往往不止一個，熱用戶也比較多，管道在二者之間起著重要的連接作用。因此，要想將能耗降至最低，就必須重視優化管網以及熱源廠的布局效率。另外，這樣做也是減少投資的要求。

具體的優化措施為：①對于熱源廠的優化，需要以其分布規律為依據，結合容量情況進行科學配置。②對于管網的優化，需要對其供氣量進行調節，以保障供應與需求能夠維持在平衡狀態。③對于運行工程的優化，需要以生產情況分析為依據，采取相應的優化措施，以達到降低能耗的目的。

2.2.2積極引入熱能動力聯產技術

盡管目前多數煉油廠已經在能源節約方面采取了一些措施，但實際效果尚未達到預期。造成此種情況的原因主要在于改進措施針對的只是某個設備，卻沒有重視流程的聯合改造。設備改造起到的效果比較有限，無法滿足流程優化的要求。熱能動力聯產可以實現更充分的資源利用，其逐級利用的能力將使得整個系統都得到優化，不僅在能源節約方面可以起到非常積極的作用，對企業效益的提升也非常有利。當前，此種技術在現實中的應用，主要體現在蒸汽動力聯產以及燃氣輪機聯產方面，前者在應用中可以在不燒煤的情況下進行生產，后者在節能方面的表現也非常突出。此類工業爐可以發揮出助燃作用，除了有利排氣之外，還可以助燃，使得加熱效率更高。

2.2.3加大新技術的開發力度

對于煉油廠來講，熱能動力聯產系統無論是在改造之前還是優化之后，都有較高的復雜性，其中以優化之后為甚。這是因為在經過優化之后，系統受環境影響的可能性更高，僅靠人力控制是很難取得預期效果的。因此，為了提高管理的有效性，現實中就要重視加大對新技術的研究和開發力度，將計算機系統作為管理輔助，以實現高效的協調管理。

3結語

綜上所述，對熱能動力聯產進行系統優化具有較高的必要性，此項舉措不僅關系到企業的效益，還影響著社會和環境。所以，企業在追求經濟利益之外，還要積極承擔起社會責任，加大投入，對系統進行有效的優化，為節能環保盡一份力。