解析熱能動力聯產系統節能改革

吳 剛

（亞振家具股份有限公司，江蘇 如東 226400）

0 引言

我國目前熱能動力系統使用的能源都是不可再生的礦物燃料，為了實現能源的最大利用率和保護人類生態環境的目的，我們需要加大對熱能動力聯產系統節能改革的研究力度，從而實現人類社會的可持續發展，本文將對我國目前熱能動力聯產系統節能改革的主要內容進行詳細分析。

1 聯產系統相關理論

聯產系統理論的核心就是階梯型利用化學能和綜合能，主要作用在于控制二氧化碳的一體化，這也是熱能動力聯產系統的基礎。

1.1 階梯型利用化學能和物理能

熱力學的卡諾定量是傳統熱力循環系統中的中心理論，也是利用燃料品位降低為熱能品位的主要方式，但是這種理論并沒有利用燃料化學能源品位，所以在實際操作中會有一定局限性［1］。為解決這一局限性，研究者以這種傳統理論為基礎，在熱能品位、燃料化學能品位和自由能品位之間建立了聯系，并且以這種聯系為基礎對化學能可以控制盒轉換聯產的集成機理進行了解釋。通過大量實驗表明，這種組成轉換和能量轉換之間存在一定的相互耦合聯系，動力側和化工側的互相整合是這個聯系系統中的集成關鍵，能量的階梯利用就是其中的核心理論。

1.2 能量轉換利用和二氧化碳控制一體化

能量轉換利用和二氧化碳控制一體化主要是針對先污染后治理的現象，在目前常規的熱力系統中污染控制思路大多都是集中在流程尾部的脫除中，這也是一種先污染后治理的傳統方式，所以為了解決這一難題就要利用能量轉換和二氧化碳控制一體化。這種機理的主要工作原理在于利用化學能梯級和二氧化碳降低能耗分離相結合，從而實現能量利用水平提高和二氧化碳排放量減少的目的。這一機理的主要優勢在于從根本上改變了傳統的先污染后治理局面，對溫室氣體高能耗的問題也有一定的解決辦法，可以回收二氧化碳，并利用分離技術將清潔性燃料氫氣從中分離。能量轉換利用和二氧化碳控制一體化可以保證合成氣成分的比例更趨向科學化，也能保證化工合成更加優化利用，對降低排放二氧化碳能耗也有很大作用，從而成為二氧化碳集成方式的主要基礎。

2 熱能動力聯產系統節能改革的主要內容

2.1 鍋爐排煙余熱回收利用技術

隨著能源使用的日趨緊張，我國也在大力倡導節能工作，鍋爐方面的各種新型節能設備陸續出現，為可持續發展做出了很大貢獻。在民用鍋爐方面，由于排煙時溫度會達到200 多攝氏度以上，這樣就會在排煙的過程中損失大量的熱能，如果能對鍋爐進行改革就可以直接利用這些排放的熱量，保證這些余熱能在熱動循環中重復利用，這樣不僅可以實現節能的目的，還可以為企業節省大量開支，提高了經濟效益［2］。所以應該在民用鍋爐中安裝特制的節能器，從而保證這部分余熱可以重復利用，另外還可以在鍋爐的尾部安裝低壓省煤氣，并且和熱動系統相連接，位于最好的引水位置，這樣保證鍋爐排煙時所攜帶的余熱可以循環利用，從而實現節能的目的。

目前我國鍋爐煙氣對余熱的回收利用主要通過2 種方式展開：（1）預熱工件，預熱工件在起到有效節能的同時也含有很多缺點，比如預熱工件在使用時要耗費很大的體積來進行熱轉換工作，這時對于那些作業場地比較小的條件下就不是太適合；（2）預熱空氣中助燃，這種方法相對于第1 種有更加明顯的余熱利用效果，并且這種裝置都是配置在加熱爐上，所以不會占用太大的空間，主要通過強化燃燒來實現節能，同時在綜合節能上也有很明顯的效果［3］。

2.2 鍋爐排污水余熱回收利用技術

污水排放主要包括連續排污和定期排污2 種，而目前我國使用的鍋爐大部分在運行中都是采用單級排污系統對污水進行排放處理，這種排放技術在使用連續排放時只有通過排污擴容器擴容并且少量回收二次蒸汽后才能將排污的熱水直接排放處理，而在使用定期排放時可以利用擴容降壓處理后進行排放處理。單級排污系統在使用連續排污和定期排污時都會存在很大的熱量損失和水資源浪費，最終會對環境造成很大的污染。所以為了達到節約熱量和水資源，同時減少對自然環境破壞的目的，我們應該加大對鍋爐排污中所排放熱水的利用，主要方法是在鍋爐房的后半部分設置鍋爐疏水排污廢熱廢水回收器，這種設備可以加裝一個排污冷卻器，這樣就可以達到對擴容水的再利用，從而實現節約大量熱能和水資源的目的，進一步提高我國鍋爐能量的使用效率，對環保做出貢獻。

2.3 蒸汽凝結水回收系統改造技術

蒸汽凝結水回收主要是蒸汽系統的節能改造技術，工作原理在于用蒸汽凝結水的余熱來代替低壓蒸汽，蒸汽凝結水回收系統改造技術能夠降低在低壓蒸汽能量方面的消耗，從而實現對凝結水余熱能量的充分利用，進一步提高節能的效果。蒸汽凝結水回收系統主要采用對凝結水管網的優化設計和前沿加熱回收的分散技術，這種對蒸汽凝結水的加壓輸送操作不僅可以保證位于疏水器前方的換熱器的正常運行，還對凝結水管網的高效工作有很大的保障作用。

蒸汽凝結水的回收方式主要包括背壓回水和加壓回水。背壓回水在使用時主要利用疏水閥背壓作為閃蒸汽輸送和蒸汽凝結水的固定回水點，這種回收方式主要適用于加壓熱蒸汽壓力比較高并且回水背壓相對比較低的加熱設備上，在使用時不僅可以利用回收蒸汽凝結水的價值，而且還充分利用了二次閃蒸汽，但是背壓回水也有一定的局限性，比如對疏水閥的要求比較高，疏水閥的完好率和性能都要特別好。加壓回水在使用時主要是利用氣動凝結水加壓泵裝置把蒸汽凝結水做加壓輸送處理，這種加壓回水方式主要適用于溫度相對較低、蒸汽凝結水比較分散、蒸汽凝結水余壓較小的場所，這種方式的主要優點在于：系統運行比較穩定，系統相對比較可靠。氣動加壓泵的主要優點在于：沒有氣蝕，防爆性能相對較好，使用時不需要配電，不需要花費太大的精力來維護處理。

2.4 化學補充水系統的節能技術

化學補充水系統的主要應用條件為：民用鍋爐安裝的抽凝式機組在進入熱動系統時需要打入除氧器和凝汽器，當打入凝汽器時，化學補充水系統就可以完成初步除氧的良好效果。為了進一步提高汽輪機真空的質量，并且使回熱的經濟性得到提高，可以在打入的凝汽器中安裝一套裝置，這套裝置可以實現化學補充水憑借霧態的主要方式進入凝汽器中，這樣就會對高位能蒸汽量產生很好的效果，進一步提高汽輪機真空的質量，對回熱的經濟性提高也會做出很大的貢獻。

2.5 供熱蒸汽過熱度的有效利用改革

噴水減溫是目前我國民用鍋爐經常采用的方式，這種方式可以將高熱能降低為低熱能，但是在將過熱蒸汽降為微過熱蒸汽，并將這種微過熱蒸汽傳輸給熱用戶時會產生很大的熱量浪費。供熱蒸汽過熱度可以提高能源的利用率，降低熱量浪費，主要工作原理是將供熱蒸汽過熱度中的熱量經過特殊裝置加入到熱力系統中，保證熱量在汽輪機中作業，這樣可以實現再利用和轉換過度熱量的目的。所以通過供熱蒸汽過熱度可以達到節約燃料使用、再利用過熱度的效果，這樣不僅保證凝氣機組的循環熱效率得到提高，而且對背壓機的高效率運轉也有重大意義，進一步提高企業的經濟效益。

3 熱力動能系統的未來發展趨勢

經過實驗和實際操作表明，熱能動力聯產技術在應用時實現了節能的目的，提高了企業的經濟效益。目前我國熱能動力系統的節能流程主要是先對目前正在使用的系統進行有效的診斷，分析這些設備在運行時節能的可能性，并采取有效辦法對其結構進行改造處理或者添加新的技術，從而達到設備運行效率提高、節約能源的目的。這種節能技術在給企業成本下降的同時，對城市環境的保護也有重要作用，特別是減少了二氧化碳的排放，降低了溫室效應的危害。但是改善設備具有很大的局限性，設備的改進需要一定的理論基礎，這樣就需要加大基礎理論的研究，用理論指導實踐，實現更好地技術改革，進一步提高經濟效益。

4 結論

通過以上分析可以看出，我國目前熱能動力聯產系統節能改革的主要內容包括鍋爐排煙余熱回收利用技術、鍋爐排污水余熱回收利用技術、蒸汽凝結水回收系統改造技術、化學補充水系統的節能技術、供熱蒸汽過熱度的有效利用改革等，但是目前我國熱能動力聯產系統節能改革還缺乏對基本理論的研究，所以在日后要加大對這方面的研究力度，實現進一步提高節能的目的。

［1］林江剛.熱能動力聯產系統節能優化分析［J］.科技創新與應用，2014（19）：130.

［2］華賁.熱能動力聯產及其系統優化［J］.石油化工設備，2013（3）:12-15.

［3］張曉暉，陳鐘頎.熱電冷聯產系統的能耗特性［J］.中國電機工程學報，2007（5）：93-98.