淺談節(jié)能降耗中熱能與動力工程的實際應用

薛峰 甘肅省特種設備檢驗檢測研究院（集團）

我國經(jīng)濟持續(xù)中高速增長，與此同時對能源的需求亦急劇增加，能源消費總量連年位于世界前列，經(jīng)濟增長與能源供需、環(huán)境的矛盾日益突出。在當前社會能源體系中，煤炭、石油和天然氣等是其主要組成部分，但這些資源具有不可再生的特點且使用后對環(huán)境污染程度較高。于是，尋找開發(fā)以及進一步利用新型清潔能源已經(jīng)成為共識，而地熱能、生物能和太陽能等可再生資源開采利用技術并未在實際中得到普遍運用，熱能與動力工程節(jié)能降耗值得深入研究分析。

一、熱能與動力工程應用中節(jié)能概述分析

熱能動力系統(tǒng)發(fā)電是指利用化石燃料等可燃物燃燒產(chǎn)生熱能，然后經(jīng)過發(fā)電動力裝置轉(zhuǎn)換為電能。從系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化過程來看，最初為生物化學能，之后依次轉(zhuǎn)化為熱能、機械能和電能。在系統(tǒng)運行過程中，受燃燒不充分因素影響，化石能源遭到大量浪費，能量轉(zhuǎn)化程度較低。與此同時，燃燒將產(chǎn)生大量二氧化碳和二氧化硫，如果未經(jīng)有效處理就排放至空氣中，會引發(fā)嚴重環(huán)境污染。在建設熱能動力系統(tǒng)時，電廠需要綜合考量各類技術，參照國家、行業(yè)技術標準，對各種機械設備進行合理選用和組合，完成系統(tǒng)性能綜合分析，在保證系統(tǒng)可靠運行的同時，盡可能提升能量轉(zhuǎn)化率。此外，技術應用方面，要綜合考慮技術水平，在保證系統(tǒng)先進性的同時，為日后維護提供便利，使系統(tǒng)建設帶來可觀經(jīng)濟效益。在系統(tǒng)建設過程中，除了保證設備投資不超預算，還要保證后期產(chǎn)生的損耗費和維修費低于經(jīng)濟效益。近年來，伴隨國家節(jié)能環(huán)保政策推行，電廠因能源過度損耗和污染治理承擔的成本逐漸增加。但目前建設的系統(tǒng)大多關注經(jīng)濟效益，缺少對社會效益的足夠考量，最終影響系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性。因此，要對系統(tǒng)進行優(yōu)化和節(jié)能改造，提升系統(tǒng)工作質(zhì)量，為電廠的可持續(xù)發(fā)展提供保障。

二、熱能與動力工程在節(jié)能降耗中的運用措施

（一）余熱回收技術運用

在電能生產(chǎn)和能源利用過程中，為了實現(xiàn)有效的能源輸送和科學轉(zhuǎn)化，整個能源改造中會有熱量散失的問題。因此，為了減少熱損失，應根據(jù)電廠的運行狀況分析容量損失現(xiàn)象，并具體分析余熱恢復過程。在余熱回收中，需要改變以前的工藝，通過處理余熱回收資源來減少余熱排放，然后根據(jù)余熱的數(shù)量和質(zhì)量的基本特征來確定余熱回收的方法。結合目前的熱能和電力系統(tǒng)的運行狀況，應用加熱冷凝裝置可以有效提高電力裝置的運行效率，節(jié)約燃料，有效減少熱損失現(xiàn)象。此外，在電廠運行過程中，由于生產(chǎn)需求會限制整個系統(tǒng)的運行，通常會產(chǎn)生大量廢水等，需要對這些廢水資源進行科學、系統(tǒng)的處理，從而實現(xiàn)余熱回收技術的節(jié)能價值。

（二）及時優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構

在熱能與動力工程領域中，為改變該產(chǎn)業(yè)能耗大的運行方式及發(fā)展現(xiàn)狀，產(chǎn)業(yè)結構優(yōu)化是其產(chǎn)業(yè)革命不可或缺的環(huán)節(jié)。產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整切入點可以從如下幾個方面進行：第一，調(diào)整產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需的能源結構，走出去學習節(jié)能技術，引進來高效節(jié)能設備，完善工藝流程，建立輕污染乃至無污染生產(chǎn)方式，提高行業(yè)經(jīng)營發(fā)展效率。第二，在技術厘革中，要堅持因地制宜的準則，把地方的水資源貯藏轉(zhuǎn)化為能源動力優(yōu)勢，綜合運用熱能資源。例如，應用空氣單元熱回收技術回收熱能，可以實現(xiàn)熱能和電力工程資源的節(jié)能應用。第三，通過更新工業(yè)生產(chǎn)設施，提高熱能機組和動力工程機組的功用和運用效率，是實現(xiàn)能源高效循環(huán)使用的重要途徑。

（三）全面強化濕氣損耗控制

濕氣損失是熱電廠能耗損失的重要組成部分，有效降低濕氣損失，可提高熱能動力工程使用效率，確保熱電廠正常運行。為防止?jié)駳鈸p失，降低危害，在熱電廠運行過程中，需采取科學可行措施加以彌補，即利用去濕裝置或附帶吸水縫的噴灌，改進優(yōu)化機組，提高抗沖蝕能力，引進中間再熱循環(huán)等等。在汽輪機正常工作時，不僅要克服支持軸承與推力軸承的摩擦力，還需及時啟動主油泵與調(diào)速器，但是這些操作環(huán)節(jié)也會導致一定能量損失，即機械損失，對此可采用軸流式汽輪機，一側(cè)引進高壓蒸汽，一側(cè)排除低壓蒸汽，如此便可在無形中形成高壓指向低壓的閉環(huán)，這樣一來，就可有效降低能耗，提高熱能動力工程使用效率。

（四）選擇合理的調(diào)頻方案

調(diào)壓調(diào)節(jié)可保障機組的負荷適應能力，促使機組穩(wěn)定運行，還可帶來良好經(jīng)濟效益，進而提高熱能動力工程具體運行效率。但是調(diào)壓調(diào)節(jié)性能依然存在一定局限性，即在高負荷區(qū)域內(nèi)，滑壓調(diào)節(jié)的經(jīng)濟性不足，且動葉柵內(nèi)大機組蒸汽工作之后發(fā)生機械能轉(zhuǎn)化現(xiàn)象，導致蒸汽余速嚴重損失。在熱能動力工程實踐應用過程中，因為機組運行機理不正確，時常會導致調(diào)壓調(diào)節(jié)損失，為防止這種問題出現(xiàn)，需引進先進科學技術與工藝，同時詳細分析調(diào)壓調(diào)節(jié)損失問題。

（五）采用強化傳熱技術

我國已經(jīng)在戰(zhàn)略高度上重視環(huán)境保護和能源利用并在工業(yè)生產(chǎn)領域大力推廣節(jié)能技術。傳熱應用技術通過換熱器提升能源利用率，從而使熱能與動力工程的產(chǎn)業(yè)發(fā)展效果得到大幅改善。第二代傳熱技術之稱的強化傳熱技術，可以顯著提高換熱器的傳熱性能，采用強化傳熱元件和改變殼程的支撐結構，以提高換熱效率，實現(xiàn)換熱過程的最優(yōu)化。強化傳熱不僅可以提高熱效率，降低流體輸送功消耗，還能保證生產(chǎn)設備的安全使用。換熱器傳熱性能的改善會使能源利用率顯著提高，促進能源高效利用。

三、結束語

隨著我國社會經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，社會各界對電力資源的需求量與日俱增，熱能與動力工程在工業(yè)生產(chǎn)領域應用廣泛，但其消耗能源與對環(huán)境的影響要給予重視。中國經(jīng)濟發(fā)展與能源供需、環(huán)境的矛盾仍是主要矛盾之一，節(jié)能減排勢在必行。