熱能與動力工程中的節能技術

徐以昌，韓靜，張燕斌

(山東奧諾能源科技股份有限公司，山東 濟南 250101)

1 對熱能與動力工程的概述

熱能是物體燃燒時，釋放出來的化學能轉化的物理能量，熱能通過一些技術手段，可以轉化為機械能帶動機器運行，實現工業化生產，滿足工業生產中的需要。

進行熱能轉化的裝置，有最早出現的蒸汽機，這是由瓦特進行改造的，在資本主義世界的工業革命時期對當時的資本主義經濟產生了巨大的經濟效益，提高了生產效率。除了常見的蒸汽機，還有內燃機、蒸汽輪機和內燃機。這些機器的運行原理和蒸汽機大致上是一樣的。

動力工程在工業生產的過程中發揮著非常重要的作用，是能為各種工業設備提供動能的機械設備組成的非常重要的系統。在蒸汽機將熱能轉化為動能的時候，就創造出最早的動力工程，從而實現以往人類不能實現的工業生產，極大地提高了人類社會的生產力。但是，動力工程長期“野蠻生長”也對人類和自然產生負面的影響。在如今的時代，工業污染嚴重，環境破壞嚴重，天空的顏色是灰蒙蒙的，這些細微的變化都在彰顯著環境質量在不斷的下降，這些變化要求對動力工程進行改良。

眾所周知，人類只有一個地球，能源在地球上的存在是非常有限的，許多不可再生資源一旦用完，是不可能實現再生產的。為了保障資源的長期合理利用和周期循環得當，必須對動力工程進行改良，減少在工業生產過程中的損耗。節流只是保護資源的方法之一，從更大的方面來講，開源也是減少不可再生資源使用的更重要辦法。生產可再生資源，利用太陽能、風能等可再生和清潔能源生產，可以減少對環境的污染，從根本上實現綠色、可持續的發展[1]。

2 熱能與動力工程發展的現狀分析

2.1 熱能損耗

以電力企業為例，在進行設備選用中，電廠首先關注的往往就是熱能損耗的情況。由于外界因素的影響，導致熱能的生產總量出現下降，不但會導致有關企業自身的經濟效益受到不利影響，國民的供電質量也會隨之呈現下滑的趨勢。在進行設備管理的過程中，電廠要確保節流節能工作順利開展，就要進行額定功率的有效選擇與調整，并安裝相應的節流設備。當設備處于運行狀態時，自身的實際功率不滿足額定功率的需求，或者是出現超出的情況，那么節流設備便會對相關數值開展合理的調節處理，以此來確保其自身的負荷承載力能夠符合標準要求。由此可見，加強對設備的重視，明確節流環節的應用情況，明確熱能損失所帶來的不利影響，對確保供電系統順利運行是十分重要的環節。

2.2 節流調節方面存在的問題

汽輪機是電力企業和石油、化工企業自備電站中的主要動力設備，通過對該裝置開展控制工作，來確保電力系統的輸出質量與功率能夠滿足相關標準。不過，對于汽輪機而言，在工作狀態下，仍然會發生電力流失與能源泄漏的情況，運行功率無法得到有效保障，進而使得整個電廠的調節工作質量無法滿足相關標準，供電質量也就很難得到滿足。導致這一現象發生的原因是企業在設備運行過程中，沒有對整個動力系統進行科學統一的管理，調節工作存在不足，同時，對于各項數據資料的認知與理解也存在著相應的問題。不但缺乏全面性與可靠性，同時運作數據本身的誤差現象相當明顯，這也會使得節流調節工作無法滿足供電生產需要，二者之間產生較為明顯的矛盾[2]。

2.3 環境污染

由于電力生產的特殊性，所處的工作環境相對較差，不但會對員工的生命健康和安全產生不利影響，同時也會引發一定程度的污染情況，導致周邊環境的質量無法得到有效保障。我國所推出節能減排政策，其根本目的就是通過降低環境污染，加強生態建設，為國民營造一個健康、自然的生活環境。對于電廠而言，倘若在進行日常工作時以傳統的施工方式，很容易引發空氣污染，加上熱能泄漏的情況，會加大溫室效應所產生的危害。正因如此，電力企業應當嚴格遵守相關標準，制定較為完善的管理制度，合理安排能源處理工作，避免出現環境污染的情況。

3 熱能與動力工程在當今遇到的問題

在當今工業發展非常迅速的時代，能源消耗非常的巨大，這與當今工業發展中遇到的問題有密切的關系。在工業生產中遇到的損耗問題—熱能的損耗，熱能在轉化為機械能的過程中，能源浪費非常的大，造成了能量傳輸過程中大量能量的消失，導致了能源的浪費。

能源的消耗在工業生產中只是其中一個方面，這是對能源的使用的一種警醒。除了能源消耗過度這個問題，對環境的破壞方面也是必須正視的問題。環境是我們生活的家園，保護環境是我們每個人的責任。但當今隨著工業的快速發展，許多地方的環境不堪重負，多度的工業化，逐漸減少的綠植，土地荒漠化等，這些不堪入目的景象，時時刻刻在提醒著人們要去保護環境。

熱能與動力工程相關的對環境的影響主要體現在以下幾個方面：一是對水資源產生較大的消耗，必然產生較大規模的工業廢水。工業廢水的排放是一個世紀難題，有的工業廢水循環再利用需要較高的費用。因此對于廢水的處理是一個進退兩難的問題。把工業廢水直接排放到河里，會直接造成了河水的污染，河水污染會導致河水中生物的死亡，破壞生態系統，導致整體環境受到破壞。二是對環境產生嚴重噪音污染。工業噪聲干擾著居民的生活，對居民的健康危害非常大。噪音不僅會影響居民的健康生活，還會對周邊植物造成巨大的影響。例如：有的進行過工業生產的地方，在短時間內許多植物都不會再出現，這就是對環境破壞后的次生影響。三是鍋爐等熱力工程設備會對空氣質量造成巨大的影響，會加大CO2、SO2、NOx等溫室氣體排放，加重PM2.5排放。一方面嚴重危害人的身體健康，產生許多諸如呼吸道感染、慢阻肺、心血管疾病等，另一方面加劇全球變暖，不利于國家“雙碳”目標的實現。

因此可見，實現熱能與動力工程的節能減排和綠色發展，是當今工業領域的重大課題。發展經濟固然重要，但保護環境是更重要的，沒有了環境這個生命的底線，再大的工業效益對社會也失去意義。

4 熱能與動力工程的節能技術分析

4.1 對產業結構進行優化調整

在新時代背景下，推進熱能與動力工程得到更好的發展，必須要應用多項節能技術，注重對工業企業的產業結構進行優化和調整，想要真正實現節能則必須要根據工業企業的實際發展情況對原有的結構進行合理化的整改。在進行優化和調整時，可以從以下三方面入手。

首先需要對能源結構進行調整，對于現有的生產服務進行合理規劃，購進一些先進的能源轉化設備，對老舊的設備進行及時淘汰，通過引進新技術的方式來提高生產效率和質量，其次則是要根據當前人們的實際需求來對相關產業進行優化和調整，進一步對不可再生資源進行高效利用，最后則是要引進先進的生產技術，結合企業的產業結構來提高整體能源利用率，當利用率得到有效提高后才能有效減少能源浪費問題的出現，進而促進企業得到可持續性的發展。

4.2 重視改善調頻方式

動力工程在運行過程中需要以熱能所提供的物質基礎為重要前提，熱能和動力工程之間有著十分緊密的聯系，在對二者進行研究過程中能夠發現其呈現出一種能量互換的模式，二者在相互促進相互運行時形成了一個能量動力系統。熱能和動力系統能夠滿足人們的生活和工作需求，為社會的發展奠定良好的基礎，但是熱能和動能在轉換運行過程中無法避免會造成一些污染問題，想要解決污染問題，則必須要做好調頻方式的改善和優化，通過這樣的方式能夠有效減少能源浪費的情況，通過對一次調頻和二次調頻的有效利用，能夠從根本上提高動力工程系統的整體穩定性，使得兩次調頻的積極作用得到充分發揮，這樣能有效實現能量的高效轉換。

4.3 選擇適宜的調頻技術

熱動工程可利用調頻技術進行能量轉換，基于該種效能，實現節能降耗的效果。與此同時，該類系統應用于熱能設備具有環保特點，有利于緩解當下生態環境問題。過多消耗不可再生能源對環境的破壞比較嚴重。所以，不可再生能源必將逐漸被取代，可再生能源將成為人們主要應用的能源方式。結合調頻方法，可以與發電機組相互結合，以裝置的不同內部構造為基礎，有助于電力裝置的正常運行。相關設備需要進行調頻，比如，水泵的閉環調頻，需要對外界的溫度等信息進行收集，結合實際變化情況，調節變頻器的實際頻率，可以進一步適應外界的條件變化情況，保證水泵穩定運行。

4.4 重視新型能源的使用

現階段，石油和天然氣等不可再生能源成為人們應用的主流能源體系。該類能源來源于大自然，比較珍貴。但是，該類能源應用過度，會造成生態環境的破壞，抑制社會發展。對此，世界各國越來越追求新型、綠色、清潔型能源，太陽能和風能等能源受到各界的關注。該類新型能源對人類社會和環境的破壞極小，并且可以再生，能有效改善現階段能源緊缺的現象。在國家大力倡導環境保護和科學利用能源的背景下，有必要應用新型能源，有助于人與自然的和諧發展。

4.5 重視補水技術的應用

蒸汽機等設備運行期間，需要通過補充連續供水，以確保設備正常運行，系統冷卻器保持真空，并提高蒸汽機的性能。在冷凝器位置安裝補充劑可最大限度地利用排氣溫度，降低集料發熱成本，同時降低冷卻液損耗，通過節能改造系統節省能源。當充水不足時，利用剩余熱量提高水溫，迅速將水帶入冷凝器。利用低壓處理器逐步加熱蒸餾水，從而提高補充水分的效果，更有效地控制高能量流量，滿足能量轉換的要求。

4.6 應用廢熱的回收利用技術

在發電廠產生電能的過程中，在實際的運行中，實質就是能量與能量之間的相互轉換，主要是將熱能轉化成生活中所需要的其他能量形式，比如：動能和電能。在能量的轉化中還會遇到一些問題，比如散熱。如果能量的轉化散熱效果比較大，就會影響能量的產出，能量也就不能被高效的利用，損失會比較大，很多能量都流失在了散熱中。所以為了解決這個問題，提高熱量的利用效率，在對動力工程開展設計過程中，還需重視對相關工藝技術進行不斷地改善和優化，從而制定科學合理的熱回收方法，盡可能將散失的能量進行回收和再次利用，這樣可以節約大量的能量資源。所以，還需對廢熱的回收技術進行不斷的創新改革，完善合理的技術，研究相應的應對措施，從而可以讓資源利用的最大化得到實現。

5 結語

綜上所述，熱能和動力工程節能技術的應用，能夠有效提高工業企業的生產效率，使得工業企業在發展過程中能夠獲得更多的經濟效益。在進行節能優化時，需要充分認識到當前熱能與電力工程發展過程中存在的問題，根據工業企業的實際發展情況，采用具有針對性的節能技術，以此來取得更好的發展效果。