熱能動力聯產系統的節能優化設計探析

杜希林

（中國能源建設集團西北電力建設甘肅工程有限公司，蘭州 730070）

1 引言

近年來，隨著技術的進步，工業領域面臨著新的發展契機，熱能動力聯產系統在工業領域的應用日益普遍。熱能動力聯產系統具有極高的獨立性，多為熱力循環方式，要維持系統的高效運轉，降低系統運行時的能源消耗，各個工業企業都需要結合自身的發展現狀，進行熱能動力聯產系統的節能優化與改進，降低系統運行時的能源消耗與環境污染，帶動工業現代化的發展步伐。

2 熱能動力聯產系統運轉現狀

2.1 階梯型能源的利用

在傳統的工業發展領域，熱能動力聯產系統運行時的理論基礎是卡諾定量，在整個運行與轉換過程中，由于對燃料化學能品位的利用十分有限，常常存在較大的技術與操作局限。在當前工業現代化的發展過程中，要實現熱能動力聯產系統的優勢，需以傳統理論為基礎，加強各個品位之間的聯系性，使得化學能品位可以與熱能、自由能品位緊密聯系，在關聯品位的理論基礎上，化學能可以通過對控制盒的轉換聯產，來達到集成性機理的目的【1】。相關實踐表明，集成性轉換與能量品位轉換之間存在著緊密的聯系，這種聯系使得二者在一定條件下能夠實現耦合，將動力一側與化工一側全面整合。

2.2 能源一體化利用

能量一體化利用同樣是熱能動力聯產系統的核心理論，一體化利用主要是通過對能量與CO2的控制來實現的，采用的先污染后治理的理論。在熱能動力聯產系統的運行過程中，首先通過在熱力系統中脫除流程尾部的方式，使得能量能夠與CO2控制加以有效實現，達到良好的污染治理效果【2】。能源一體化利用原理下，化學能的階梯級狀態使得CO2能夠處于能耗分離狀態下，實現了二者的充分融合，大大提升了能量的利用效率，CO2的排放量有所降低，熱能動力聯產系統運行時具有節能減排效益。

3 熱能動力聯產系統節能優化設計的重要性

3.1 應用范圍廣

當前，各個工業企業生產規模日益擴大，為滿足實際的生產需求，熱能動力系統得到了有效的應用。熱能動力聯產系統的廣泛應用雖然存在形式上的區別，但是，各個系統在運行過程中的工作原理大多相似，都是通過熱能向機械能的轉換來實現生產的。在熱能動力聯產系統的運行過程中，雖然實現了能量之間的相互轉換，但在此過程中同樣存在著部分能量的流失，整體的能量轉化效率相對較低，難以保障較高的資源利用率。此外，熱能動力聯產系統在工業企業的廣泛應用，使得能量的損耗非常大，增加了企業的生產成本，在未來的發展過程中同樣需要加強節能改造，以提升其節能效益，減小熱能動力聯產系統的能量損失。

3.2 節能設計的優勢

針對熱能動力聯產系統運行時存在的能源損耗問題，在當前的發展趨勢下，相關人員必須加強熱能動力聯產系統的節能改造設計。節能改造設計可以優化熱能動力聯產系統的功能與性能，使其在運行的過程中能夠降低能量損耗，在能量的轉化過程中，使轉化效率大大提升，各種資源得到了有效的利用。對工業企業而言，系統節能設計與優化可以大大提升熱能動力聯產系統的應用水平，可以發揮該系統對企業的作用，實現企業生產成本的控制，為企業創造更大的經濟效益。

4 熱能動力聯產系統節能優化設計途徑

4.1 鍋爐余熱回收再利用技術

針對一些工業企業而言，鍋爐是關鍵的生產要素，尤其是在火電廠企業，鍋爐是不可缺少的生產設備，作為熱能動力聯產系統，其在系統的運行過程中常常存在著嚴重的能源消耗，為滿足工業現代化的發展需求，必須要進行相應的節能優化設計。在節能優化設計的過程中，最為關鍵的是要提高能源利用率，減少一些不必要的能源消耗，盡量對一些能量加以回收利用。一般情況下，可以通過鍋爐余熱回收技術加以實現：

1）排煙余熱的回收利用。鍋爐運行時必然伴隨著大量煙氣的產生，隨著國家排放標準的日益提高，工業企業在鍋爐運行過程中，往往需通過脫硫、脫硝等處理來降低煙氣的污染程度。因此，各個工業企業往往需配備脫硫脫硝裝置，并要加強新型技術與材料的應用，將進入脫硫塔內的高溫煙氣加以處理，通過加裝脫鹽水換熱器，實現煙氣中熱能的回收與利用【3】。

2）排污水余熱回收利用。在鍋爐的運行過程中，必然伴隨著大量污水的產生，污水在排放的過程中同樣會帶走大量的余熱，如果在系統的節能設計過程中，能夠通過對排污水的多級擴容，使得污水在進入排污水冷卻器、除氧器以后，能夠對余熱加以有效處理，從而保障其良好的節能效果。

4.2 蒸汽凝結水回收利用

熱能動力聯產系統的運行過程中，低壓蒸汽裝置是系統中的關鍵配置，能夠保障能量的有效轉化。在系統運行時，低壓蒸汽機起著重要的推動作用，可以使得系統中的相關裝置能夠穩步運行，維持正常的生產作業。低壓蒸汽機的運行與使用過程必然伴隨著大量的水汽，而水汽的產生往往是由機械余熱所造成的，如果不能將余熱加以有效利用，系統運行時的能量損耗非常大。因此，要實現熱能動力聯產系統的節能設計，需加強對這部分余熱的利用，從細節加以控制，在蒸汽凝結水的回收方面，可以通過背壓回水、加壓回水來實現【4】。在具體的應用過程中，2 種回收措施具有一定的差異性，需結合系統的壓力數值來選擇回收利用的方式。

4.3 化學補充水的利用

工業生產系統中，汽輪機是其中的重要因素，在系統運行時，汽輪機機組運行中存在著嚴重的能量損耗問題，嚴重增加了工業企業的生產成本，且運行時存在著一定的污染。當前，很多工業企業逐步意識到了可持續發展的重要性，具有了更強的環保意識。為適應國家可持續發展、綠色發展的要求，必須結合其生產的具體要求，進行生產系統的優化與改進，促進生產方式的調整，推進產業結構的升級，適應工業現代化的發展趨勢【5】。在節能設計過程中，汽輪機運行時需對余熱加以回收利用，減少不必要的能源消耗。其工作原理為：將化學補充水通過設備換熱，有效改善汽輪機的運行環境。在充分應用余熱的同時，提升能量的轉化效果，實現節能的目的。

5 結語

熱能動力聯產系統的節能優化設計是工業發展的必然趨勢，可以充分實現資源與能源的利用。為了能夠有效緩解我國的能源危機，更好地實現工業生產的可持續發展，需要加強熱能動力聯產系統的節能優化研究，堅持科學的設計原則和理念，增強熱能的應用效果，在有效提高企業生產效率的同時，創造更大的經濟效益和社會效益。