解析熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化途徑

潘立洪

解析熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化途徑

潘立洪

（廣西廣投桂中工業(yè)電網(wǎng)有限責(zé)任公司，廣西 來(lái)賓 546100）

熱能是熱耦合系統(tǒng)的主要?jiǎng)幽埽刹豢稍偕幕瘜W(xué)能產(chǎn)生，通過(guò)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能進(jìn)行做功。在這個(gè)過(guò)程中由于化石能源的不完全燃燒造成熱能轉(zhuǎn)換不完全，使熱量存在一定程度的浪費(fèi)，從而降低了能源的使用效率，因此為滿足節(jié)能減排的要求，有必要進(jìn)行能量回收和重新利用。通過(guò)對(duì)熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)分析，并預(yù)測(cè)熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展方向，希望對(duì)促進(jìn)熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的高效運(yùn)行作出積極貢獻(xiàn)。

熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)；回收再利用；節(jié)能優(yōu)化；優(yōu)化方法

只有提高自然資源的開(kāi)發(fā)和利用率，才能達(dá)到節(jié)能的目的。中國(guó)的不可再生資源的儲(chǔ)備短缺現(xiàn)象已經(jīng)顯現(xiàn)，資源的匱乏已成為社會(huì)發(fā)展中一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題。在工業(yè)生產(chǎn)中，熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)將能源轉(zhuǎn)化為電力。在這個(gè)過(guò)程中，能量轉(zhuǎn)換存在不完全的現(xiàn)象，熱能的損失使能量的使用效率不高，導(dǎo)致能量浪費(fèi)。

1 熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化的意義

1.1 提高系統(tǒng)價(jià)值

熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)在一定程度上通過(guò)技術(shù)手段減少不必要的能源消耗，從而提高運(yùn)行期間的能源轉(zhuǎn)換效率，優(yōu)化能源生產(chǎn)系統(tǒng)能源水平，確保在節(jié)能的基礎(chǔ)上提高使用價(jià)值。

1.2 提高公司的經(jīng)濟(jì)效益

熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)采用充分的技術(shù)手段，減少能源損失，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的，可以在一定程度上降低工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)的成本，提高生產(chǎn)效率。提高盈利能力是企業(yè)的根本追求，削減成本可以推動(dòng)業(yè)務(wù)增長(zhǎng)，提高公司在市場(chǎng)和類似業(yè)務(wù)中的競(jìng)爭(zhēng)力。

1.3 減少資源消耗

低能耗是發(fā)展的重點(diǎn)，中國(guó)不可再生資源短缺已成為一個(gè)重大問(wèn)題和社會(huì)發(fā)展的障礙，工業(yè)生產(chǎn)與能源消耗分開(kāi)，突出了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源治理之間的矛盾。由于能源消耗是系統(tǒng)優(yōu)化的重要組成部分，因此熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)可提高能源使用效率，并降低生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)能源需求的壓力。

2 熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)

在進(jìn)行熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)之前，必須對(duì)每項(xiàng)工作進(jìn)行有效規(guī)劃和設(shè)計(jì)。規(guī)劃和設(shè)計(jì)是熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化的重要先決條件，確保設(shè)備在未來(lái)能夠?qū)崿F(xiàn)其預(yù)期目標(biāo)，但很容易被員工所忽視。在總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)之后，必須在規(guī)劃和設(shè)計(jì)過(guò)程中執(zhí)行分析用戶需求、啟動(dòng)計(jì)劃和設(shè)計(jì)計(jì)劃、實(shí)施可行性研究三個(gè)步驟。

2.1 用戶需求分析

在對(duì)用戶進(jìn)行分析時(shí)，首先要了解對(duì)方的需求，并結(jié)合他們對(duì)這項(xiàng)工作的熟練程度進(jìn)行有效決策。了解設(shè)計(jì)師的需求，通過(guò)討論、分析和決策等，系統(tǒng)了解需求方的需求，有效解決有關(guān)功率和熱量方面的困難。為了滿足需求方的進(jìn)一步需求，要將總體目標(biāo)制定為可量化的運(yùn)營(yíng)目標(biāo)，最終使系統(tǒng)在功能、性能、成本等方面的目標(biāo)與當(dāng)前的產(chǎn)品和相關(guān)技術(shù)相結(jié)合。

2.2 初步規(guī)劃和設(shè)計(jì)方案

基于以上對(duì)用戶需求的分析，設(shè)計(jì)者必須提出初步計(jì)劃和設(shè)計(jì)，了解相應(yīng)的總體情況制訂和主要設(shè)計(jì)，包括熱能系統(tǒng)、整體結(jié)構(gòu)、描述子系統(tǒng)，即尺寸和性能指標(biāo)的子系統(tǒng)，技術(shù)和選項(xiàng)的選擇，如系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)施計(jì)劃、預(yù)算等。在編制計(jì)劃時(shí)，需要文字和圖形共同展示，兩者的結(jié)合更具視覺(jué)性和可理解性。如果有一個(gè)初步計(jì)劃，就可知道未來(lái)的工作安排，并為后續(xù)階段的分析和反思提供重要信息。

2.3 進(jìn)行可行性研究

雖然熱能動(dòng)力系統(tǒng)具有很高的優(yōu)越性，但并非所有部門都需要安裝該系統(tǒng)。它只需要安裝技術(shù)，意味著提出的方案的先進(jìn)性是必要的，以滿足國(guó)家要求的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，但也要滿足需求方的要求，最好是達(dá)到更近的國(guó)際領(lǐng)先水平，但在追求先進(jìn)技術(shù)時(shí)不能忽視設(shè)備經(jīng)濟(jì)性的合理需求。經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)是折舊和維護(hù)成本的總和，因?yàn)檫@種系統(tǒng)在提高生產(chǎn)率方面的使用更頻繁，能夠有效提高工作質(zhì)量、維修和備件來(lái)源，同時(shí)避免外觀對(duì)經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生的不利影響。只有在確認(rèn)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)滿足上述條件時(shí)，才能進(jìn)入下一個(gè)設(shè)計(jì)階段。

3 熱能聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化措施

3.1 鍋爐余熱回收和再利用技術(shù)

通常，當(dāng)煙氣直接排放時(shí)不僅造成熱能浪費(fèi)，還會(huì)影響空氣溫度、空氣質(zhì)量，導(dǎo)致周圍空氣污濁。因此在鍋爐余熱回收利用這個(gè)階段要更加重視這個(gè)問(wèn)題，大量的預(yù)熱工件進(jìn)行熱交換，并在鍋爐設(shè)計(jì)方面提高設(shè)計(jì)水平，保證鍋爐余熱可以及時(shí)有效回收。

3.2 鍋爐余熱轉(zhuǎn)換利用

鍋爐余熱水冷效果由于可提前確定，溫度較高，當(dāng)廢水直接排放時(shí)，不僅會(huì)導(dǎo)致大量熱量流失，還會(huì)影響廢水進(jìn)入河流的溫度，對(duì)河流造成污染，同時(shí)也會(huì)對(duì)生物和岸上植物造成破壞，導(dǎo)致資源浪費(fèi)和環(huán)境破壞。因此應(yīng)研究如何將鍋爐余熱進(jìn)行合理轉(zhuǎn)換利用，比如可以為溫室大棚進(jìn)行供熱，以提高溫室大棚的溫度，為農(nóng)作物的生長(zhǎng)創(chuàng)造良好的生活條件；鍋爐余熱為發(fā)動(dòng)機(jī)提供持續(xù)的動(dòng)能輸出，可為工業(yè)生產(chǎn)提供充足的能源供應(yīng)。

3.3 冷凝水回收的集中應(yīng)用技術(shù)

在確定熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的過(guò)程中，有必要生產(chǎn)低壓蒸汽驅(qū)動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換，當(dāng)蒸汽冷凝水的熱量可用于自給式而不是低壓蒸汽式時(shí)，只需要將能耗低壓蒸汽進(jìn)行冷凝。廢水再利用不僅節(jié)約了資源，而且最大限度地利用了資源，符合節(jié)能減排的要求，同時(shí)必須通過(guò)技術(shù)手段來(lái)實(shí)現(xiàn)。目前，背壓應(yīng)用更為普遍。背壓水主要應(yīng)用于熱蒸汽壓力，背壓相對(duì)不足。如果使用加壓蒸汽，性能、可行性以及背壓會(huì)降低。

3.4 化學(xué)供水系統(tǒng)節(jié)能應(yīng)用技術(shù)

化學(xué)添加劑節(jié)能水系統(tǒng)充分發(fā)揮其在化學(xué)補(bǔ)給水中的作用，提供化學(xué)補(bǔ)給水。同時(shí)要使汽輪機(jī)在真空環(huán)境中運(yùn)行，不僅為汽輪機(jī)創(chuàng)造更好的運(yùn)行環(huán)境，還保證了其他設(shè)備協(xié)調(diào)工作在再循環(huán)條件下制造熱量，而且當(dāng)某些設(shè)備或通過(guò)冷凝器中的化學(xué)物質(zhì)補(bǔ)充水霧時(shí)，霧狀化學(xué)補(bǔ)給水在廢熱回收過(guò)程中冷凝水更多將完成其使用的熱量損失，但補(bǔ)給水仍然是化學(xué)水處理系統(tǒng)的技術(shù)瓶頸。

3.5 熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化方法

聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)由許多部分組成，如環(huán)保、化學(xué)、熱工等，整個(gè)系統(tǒng)非常復(fù)雜。根據(jù)目前的情況，聯(lián)產(chǎn)系系統(tǒng)的設(shè)計(jì)依據(jù)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，并應(yīng)用了傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。其中評(píng)標(biāo)的不同選擇標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)致不同的結(jié)論。因此，不容易客觀地評(píng)估整個(gè)系統(tǒng)的整個(gè)過(guò)程，并且在整個(gè)過(guò)程中不可能優(yōu)化各種參數(shù)，使整個(gè)系統(tǒng)的科學(xué)性不高。第二種方法基于優(yōu)化的聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。當(dāng)參比分產(chǎn)系統(tǒng)和聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的輸出一樣時(shí)，兩者能耗總量要滿足以下條件：

=

=

=（－）/=/+/（1）

式（1）中：為功率；為質(zhì)量；為能量；為效率。

從基本方程和熱力學(xué)定義中找到了新的參考標(biāo)準(zhǔn)。大量實(shí)踐表明，新參考標(biāo)準(zhǔn)比傳統(tǒng)計(jì)算方法更方便、更準(zhǔn)確，因?yàn)樗浞挚紤]了各種參數(shù)的變化。在生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)，合成焦?fàn)t煤氣和煤氣的技能率具體如下：

=+=+

=/+）

=[（/+））－

（+）]/（/+） （2）

式（2）中：為分產(chǎn)中聯(lián)合循環(huán)工具；為分產(chǎn)聯(lián)合循環(huán)小功率；為分產(chǎn)化工生產(chǎn)質(zhì)量；為分產(chǎn)化工生產(chǎn)效率。

根據(jù)參考值的用途不同，節(jié)能率具有不同的變換規(guī)則，等效系數(shù)法和固定功率參考法具有不同的誤差程度。

3.6 蒸汽過(guò)熱的科學(xué)應(yīng)用技術(shù)

工廠生產(chǎn)時(shí)允許加熱溫度與用戶的熱量需求一致，采用水冷方式，不僅直接造成了大量的熱量損失，也造成了大量的環(huán)境污染。能源轉(zhuǎn)換效用將大幅度減少能源的使用，減輕資源和環(huán)境受到的損害。不僅滿足用戶能源需求，而且還提高整個(gè)循環(huán)的熱效率，防止能源浪費(fèi)，充分利用熱能，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量能量轉(zhuǎn)換。

4 熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展方向

分析上述發(fā)電系統(tǒng)資源浪費(fèi)的原因和解決方案發(fā)現(xiàn)，通過(guò)能源優(yōu)化設(shè)計(jì)可以更充分地發(fā)現(xiàn)其采礦和能源轉(zhuǎn)換，并有效降低熱能浪費(fèi)，大大降低了資源的浪費(fèi)。同時(shí)公司既降低了生產(chǎn)成本，又降低了廢水成本，企業(yè)的盈利能力得到明顯提高，因此節(jié)能系統(tǒng)的熱能減少是必然的。在熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行能源優(yōu)化過(guò)程中，為提高企業(yè)的盈利能力，在減少二氧化碳排放的同時(shí)，有效地保護(hù)了環(huán)境。通過(guò)上述節(jié)能技術(shù)為原有系統(tǒng)增加一些輔助設(shè)備，實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源的目的。

5 結(jié)論

綜上所述，優(yōu)化節(jié)能減排要求也是時(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì)，它不僅有效解決能源浪費(fèi)的問(wèn)題，而且專為熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)而設(shè)計(jì)，可以充分利用資源，減少對(duì)環(huán)境的破壞。節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)不僅適用于熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)工廠，也適用于其他生產(chǎn)工廠。本文分析了能源余熱發(fā)電系統(tǒng)，并找到了一些解決方案，提高了化石能源的使用效率。此外還可以減少能源浪費(fèi)，有效提高使用效率，達(dá)到環(huán)境保護(hù)的目標(biāo)。同時(shí)，還可以降低公司生產(chǎn)的成本，并確保熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的有效運(yùn)行。但是，在熱能生產(chǎn)系統(tǒng)中，節(jié)能設(shè)計(jì)還有很多地方需要加以糾正，只有加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，全面分析節(jié)能設(shè)計(jì)要求，才能使節(jié)能工作走向更遠(yuǎn)的未來(lái)。當(dāng)然，本文的技術(shù)內(nèi)容仍有發(fā)展空間，相關(guān)人員的理論和使用技能必須結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行有效提高。

［1］田躍宗.關(guān)于熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化的分析與探討［J］.黑龍江科技信息，2016（23）：20.

［2］林江剛.熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化分析［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（19）：130.

TK018

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.16.056

2095－6835（2019）16－0128－02

潘立洪（1988—），男，廣西都安人，本科，助理工程師（熱動(dòng)專業(yè)）。

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕