熱能與動力工程中節(jié)能減排的應(yīng)用與措施分析,職稱論文

熱能與動力工程中節(jié)能減排的應(yīng)用與措施分析,職稱論文內(nèi)容摘要：熱能與動力工程廣泛應(yīng)用于能源開發(fā)利用、電能生產(chǎn)以及民生等領(lǐng)域，探尋求索有效的節(jié)能減排措施對提升能源轉(zhuǎn)換和利用效率至關(guān)重要。本文首先分析了熱能與動力工程中節(jié)能途徑，進而討論了怎樣基于自動控制、人工智能和儲能等技術(shù)的應(yīng)用，通過優(yōu)化能源轉(zhuǎn)換設(shè)備和系統(tǒng)的設(shè)計并精到準(zhǔn)確控制其運行，推動新能源及相關(guān)技術(shù)的利用，到達(dá)提高能量轉(zhuǎn)換效率、降低能耗和控制排放的目的。本文關(guān)鍵詞語：節(jié)能減排途徑;技術(shù)應(yīng)用;熱能與動力工程;在火力、水力發(fā)電和制造業(yè)等生產(chǎn)領(lǐng)域，熱能轉(zhuǎn)換與動力設(shè)備和系統(tǒng)是完成機械能、熱能和電能等能量形式轉(zhuǎn)換并服務(wù)于生產(chǎn)、生活需要的關(guān)鍵。而電能生產(chǎn)是能源開發(fā)與利用的核心環(huán)節(jié)，不僅要保障能量得到有效利用，而且其生產(chǎn)工藝設(shè)計、管理技術(shù)的應(yīng)用還關(guān)系到排放指標(biāo)的控制問題。所以，基于信息技術(shù)、能源科技和自動控制技術(shù)的應(yīng)用，探尋求索發(fā)電廠的熱能轉(zhuǎn)換與動力設(shè)備及系統(tǒng)的節(jié)能減排措施，有助于提升資源利用效率和能源開發(fā)利用的環(huán)境效益。一、熱能與動力工程及其應(yīng)用〔一〕概述熱能與動力工程牽涉到多個學(xué)科專業(yè)技術(shù)的研究和應(yīng)用，而且在各個生產(chǎn)領(lǐng)域都不可或缺，所有牽涉到機械能與熱能轉(zhuǎn)換的場景，都需基于熱能與動力轉(zhuǎn)換設(shè)備和系統(tǒng)的設(shè)計與運行，知足電能供給、工業(yè)生產(chǎn)等社會生產(chǎn)生活需求。所以，在實踐中圍繞能源的轉(zhuǎn)換要求進行發(fā)電廠等熱能與動力工程的建設(shè)和運行管理，對保障經(jīng)濟與社會發(fā)展有著及其重要的作用。而保障能量轉(zhuǎn)換和利用效率并有效控制排放，是熱能與動力工程項目設(shè)計和運行管理的重要目的之一，所以，近年來節(jié)能減排成為了業(yè)界研究的重點。〔二〕熱能與動力工程的應(yīng)用由于電能是自然界燃料、風(fēng)力等資源為人類所利用的最主要形式，工業(yè)生產(chǎn)所需機械能、建筑暖通空調(diào)等系統(tǒng)設(shè)備和各類生活電器的驅(qū)動，絕大部分都依靠電能的供給，而火力發(fā)電在將來相當(dāng)長的時期仍然會是最主要的電能生產(chǎn)方式。所以熱電廠是應(yīng)用最廣、影響最大的熱能與電力工程，在討論節(jié)能減排技術(shù)及其應(yīng)用時，火力發(fā)電廠的規(guī)劃設(shè)計和機組運行經(jīng)過的調(diào)控是最主要的研究課題。在線監(jiān)測、智能化控制和新能源相關(guān)技術(shù)的運用，則是優(yōu)化火力發(fā)電廠機組運行、提升燃料的熱能轉(zhuǎn)換和利用效率的關(guān)鍵。二、熱能與動力工程中的節(jié)能減排途徑在將燃料的熱能轉(zhuǎn)換為電能并加以利用的經(jīng)過中，能量利用率一方面取決于燃料中的熱能釋放能否充分、熱能傳遞和最終轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿男矢叩?；另一方面則具體表現(xiàn)出為火力發(fā)電廠整個工藝流程中熱能的散失、驅(qū)動機組及其輔助設(shè)備運行的電能消耗量。所以，探尋求索節(jié)能和減排途徑應(yīng)從提高能量轉(zhuǎn)換、傳遞效率和降低熱量散失、設(shè)備能耗兩方面著手。〔一〕余熱的回收及利用在熱能與動力工程設(shè)備及系統(tǒng)的運行經(jīng)過中，熱能的產(chǎn)生、傳遞和轉(zhuǎn)換依靠燃料燃燒、水蒸氣驅(qū)動汽輪機和發(fā)動機的運行完成，各個環(huán)節(jié)沒有能完成轉(zhuǎn)換的熱能存在于鍋爐煙氣、冷凝水和爐渣當(dāng)中，在不采取回收利用措施的情況下，這部分熱能會被排放至外界。而據(jù)相關(guān)研究和統(tǒng)計結(jié)果顯示，在現(xiàn)有的節(jié)能技術(shù)支持下，工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中的余熱有60%能夠得到有效利用。首先，火力發(fā)電廠汽輪機組的蒸汽余熱能夠通過熱電聯(lián)產(chǎn)等多種形式進行回收，用于城鎮(zhèn)供暖或進入汽輪機組回?zé)嵯到y(tǒng)二次利用；其次運用節(jié)能技術(shù)還能夠優(yōu)化對燃料燃燒、熱量傳遞經(jīng)過的控制，減少鍋爐通過煙氣、爐渣散失的熱量，進而提升熱能轉(zhuǎn)化和利用的效率，并且優(yōu)化電能生產(chǎn)經(jīng)過中的排放指標(biāo)。除此之外，設(shè)備運行經(jīng)過中的冷卻用水也會帶來熱能散失，通過優(yōu)化工藝道路同樣能夠加以利用?！捕程嵘芰哭D(zhuǎn)換率和降低能耗通過優(yōu)化熱能與動力工程設(shè)備和系統(tǒng)的運行或者改良生產(chǎn)工藝，能夠直接提高能量轉(zhuǎn)換效率和降低能耗，到達(dá)節(jié)能減排的目的。首先，鍋爐、汽輪機及其輔助設(shè)備的運行均需依靠電力驅(qū)動，基于熱能與動力工程學(xué)相關(guān)原理，通過改良自動化控制系統(tǒng)或優(yōu)化生產(chǎn)工藝、機組構(gòu)成，根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷變化精到準(zhǔn)確控制各個環(huán)節(jié)的設(shè)備工況，能夠使之在高效狀態(tài)下運行，進而降低機組運行中的能量損耗；其次，對汽輪機和鍋爐等核心設(shè)備的構(gòu)造進行改良，通過提升其性能和減少燃料燃燒、熱能傳遞等關(guān)鍵流程的能量損失，可以以有效提高燃料、蒸汽中能量的轉(zhuǎn)換效率，到達(dá)節(jié)約能源并優(yōu)化各項排放指標(biāo)的目的。〔三〕過剩能量的存儲和利用電能的生產(chǎn)和利用是人類消耗自然資源與能源的最主要方式，在其不間斷的生產(chǎn)和分配經(jīng)過中，由于電力負(fù)荷處于動態(tài)變化之中。所以，為了保障電能供給的穩(wěn)定性，必須對發(fā)電廠的機組運行狀態(tài)進行相應(yīng)的調(diào)控，通過改變?nèi)剂瞎┙o量、蒸汽壓力等方式，讓電能輸出與終端用電負(fù)荷相匹配。而這一經(jīng)過勢必導(dǎo)致汽輪機等設(shè)備的有功概率下降，而且由于系統(tǒng)響應(yīng)時間問題，無法避免電力負(fù)荷變化對電力系統(tǒng)的沖擊。所以電能存儲與利用是熱電廠節(jié)能技術(shù)研究和應(yīng)用的主要方向之一?！菜摹郴谛录夹g(shù)應(yīng)用優(yōu)化火力發(fā)電廠的運營形式在火力發(fā)電廠的生產(chǎn)經(jīng)過中，燃料燃燒產(chǎn)生的熱能只要成功轉(zhuǎn)化為汽輪機動能的部分才有時機被轉(zhuǎn)換為電能和有效利用，而其余部分的利用則遭到蓄熱和導(dǎo)熱技術(shù)的制約，在其回收和利用的經(jīng)過中，能夠被有效利用的比例不高。而近年來興起的熱泵技術(shù)與蓄冷、蓄熱技術(shù)，則給優(yōu)化熱電廠的運營形式、提高熱能的利用效率帶來了新的思路。依靠這幾項技術(shù)實現(xiàn)熱能、電能以及冷量的聯(lián)產(chǎn)，是將來熱電廠生產(chǎn)運營的發(fā)展方向。三、節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)用策略〔一〕發(fā)電機組的優(yōu)化設(shè)計優(yōu)化發(fā)電機組的設(shè)計對能量轉(zhuǎn)換效率具有根本性影響，所以，結(jié)合流體力學(xué)、熱工設(shè)備運行原理，優(yōu)化汽輪機組的配置方式，或者改造燃煤、燃?xì)忮仩t的燃燒和熱量傳遞系統(tǒng)構(gòu)造，能夠顯著提高燃料能量的利用率，并且減少排放物中的有害成分。首先，基于對系統(tǒng)重?zé)嵯禂?shù)的精到準(zhǔn)確計算優(yōu)化汽輪機組的設(shè)計，能夠提高蒸汽中熱能的利用率，實踐中應(yīng)將重?zé)嵯禂?shù)控制在0.60.2的范圍；其次，改良鍋爐的燃燒和熱量傳遞系統(tǒng)，通過優(yōu)化燃料供應(yīng)方式和使用高性能的保溫、導(dǎo)熱材料，確保燃料能夠完全燃燒，同時提高熱量傳遞到下一生產(chǎn)流程的效率?！捕郴鹆Πl(fā)電廠的余熱回收利用火力發(fā)電廠煙氣等中間產(chǎn)物中余熱的回收利用能夠確保排放達(dá)標(biāo)，還能夠提高燃料能量的利用率。首先，能夠基于工藝道路的優(yōu)化和改造，收集余熱并使之再重回生產(chǎn)流程。利用煙氣、爐渣余熱加熱鍋爐中的循環(huán)水，或者將汽輪機中完成做工的蒸汽導(dǎo)入多級汽輪機的再熱系統(tǒng)，使之在鍋爐中再度加熱后繼續(xù)驅(qū)動下一級汽輪機的運轉(zhuǎn)；其次，以熱電聯(lián)產(chǎn)形式運行的熱電廠，能夠運用熱泵技術(shù)提升余熱的收集效率，并將之用于市政供熱，有效減少電能生產(chǎn)經(jīng)過中熱能損失的同時，還能夠基于對煙氣、廢水的深度處理降低污染物排放。〔三〕優(yōu)化控制系統(tǒng)并提升熱能轉(zhuǎn)換和傳輸效率對熱能與動力系統(tǒng)的設(shè)備運行和能量轉(zhuǎn)換工藝流程進行精到準(zhǔn)確調(diào)控，是節(jié)能減排的最佳技術(shù)手段。首先，通過完善在線實時監(jiān)控系統(tǒng)，運用大數(shù)據(jù)技術(shù)等技術(shù)實時分析、預(yù)測電網(wǎng)的負(fù)荷變化規(guī)律，提升發(fā)電機組調(diào)頻控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度，改良對鍋爐燃燒、汽輪機組運行等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的控制，讓設(shè)備的運行更為高效；其次，基于對詳細(xì)設(shè)備運行歷史數(shù)據(jù)的分析，不斷優(yōu)化其控制形式并探尋求索改良途徑，通過調(diào)整設(shè)定參數(shù)或改良汽輪機葉片、風(fēng)道形狀等形式，降低生產(chǎn)設(shè)備的能耗和提升其運行效率。四、結(jié)束語熱能與動力工程是資源和能源轉(zhuǎn)化和利用的關(guān)鍵，針對熱電廠的運行分析其節(jié)能減排途徑，通過優(yōu)化機組配置、改良設(shè)備關(guān)鍵零部件的設(shè)計，并且運用自動控制、人工智能等技術(shù)對能量轉(zhuǎn)換、傳輸和利用經(jīng)過進行精到準(zhǔn)確控制，加之蓄熱、導(dǎo)熱和新能源相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效提升能源的利用率并減少煙氣等廢棄物中的污染物濃度，減少生產(chǎn)活動對自然環(huán)境的不利影響，實現(xiàn)資源環(huán)境效益的最大化。以下為參考文獻[1]高世臣.淺談熱能與動力工程的應(yīng)用及其對環(huán)境的影響[J].工程技術(shù)(引文版),2021,000(004):P.17-17.[2]歐丹.熱能與動力工程中的節(jié)