能源與動力工程中節(jié)能技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用研究

摘要：我國經(jīng)濟建設(shè)最近幾年發(fā)展非常迅速，使得我國快速進入現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)發(fā)展階段。隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，能源與動力的作用得到進一步凸顯。在經(jīng)歷第三次工業(yè)革命之后，我國的工業(yè)發(fā)展速度比較快，對各種能源的需求量也不斷增加，而節(jié)能技術(shù)并沒有跟上工業(yè)社會的發(fā)展步伐，出現(xiàn)了很多環(huán)境污染問題。在這樣的情況下，加強對節(jié)能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用十分必要。

關(guān)鍵詞：能源與動力工程;節(jié)能技術(shù);發(fā)展與應(yīng)用

科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展使我國各行業(yè)有了新的發(fā)展機遇和發(fā)展空間，為我國基礎(chǔ)建設(shè)貢獻力量。能源和現(xiàn)代科技是社會發(fā)展的核心動力，因此，我國對能源與動力工程的建設(shè)和管理尤為重視。當(dāng)前，能源短缺已經(jīng)已經(jīng)成為世界性難題，且傳統(tǒng)能源利用率不高，污染物質(zhì)排放量過高，造成不可再生資源大量消耗和環(huán)境污染的雙重難題。因此，在能源與動力工程中研究和應(yīng)用節(jié)能技術(shù)，是降低能源消耗、維持可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

一、能源與動力工程與節(jié)能技術(shù)的基本概述

能源指的是自然環(huán)境中用來傳遞和轉(zhuǎn)化能量的媒介，它可以將大自然中存在的資源進行轉(zhuǎn)化，使這些資源直接被應(yīng)用于生產(chǎn)生活當(dāng)中，通過一系列的工業(yè)化生產(chǎn)將自然資源轉(zhuǎn)化成為對人類社會發(fā)展有益的能量。從這個角度來說，能源是人類社會發(fā)展過程中最基礎(chǔ)的物質(zhì)，同時，也是人類在長遠(yuǎn)發(fā)展過程必要的條件。目前，能源技術(shù)與信息技術(shù)、材料技術(shù)并列成為社會經(jīng)濟發(fā)展的三個重要領(lǐng)域。而在這其中，能源技術(shù)是最為重要的。動力工程的研究內(nèi)容與能源問題之間具有重要的聯(lián)系，研究本質(zhì)也是滲透在能源利用與轉(zhuǎn)換中的。它主要是通過對理論知識和技術(shù)的研究來最大程度地降低能源消耗、減少環(huán)境污染物的排放量，提高經(jīng)濟發(fā)展的環(huán)境效益。而推動動力工程的發(fā)展就是解決這一問題的重要途徑，這可以通過發(fā)展能源與動力的方式為節(jié)能技術(shù)提供更加廣闊的發(fā)展空間，同時使節(jié)能技術(shù)在發(fā)展過程中具有更多的發(fā)展機遇。目前所使用的能源主要包括傳統(tǒng)能源和新型能源這兩部分，傳統(tǒng)能源主要包括煤炭、石油、水資源等，而新型的能源則主要包括太陽能、風(fēng)能、潮汐能、地?zé)崮艿惹鍧嵞茉础Ｅc此同時，還需要解決動力不足的問題，尤其是在建設(shè)工程中，需要改善各種設(shè)備的運行狀況，提高能源的利用率。

二、能源與動力工程節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

（一）空氣壓縮機余熱回收技術(shù)

傳統(tǒng)的能源與動力工程能源系統(tǒng)中，空氣壓縮機是比較常見且關(guān)鍵的設(shè)備，其在系統(tǒng)中承擔(dān)轉(zhuǎn)化能源動力的關(guān)鍵任務(wù)。空氣壓縮機的工作原理是空氣通過進氣過濾器將大氣中的灰塵或雜質(zhì)濾除后，由進氣控制閥進入壓縮機主機，在壓縮過程中與噴入的冷卻潤滑油混合，經(jīng)壓縮后的混合氣體從壓縮腔排入油氣分離罐，此時壓縮排出的含油氣體通過碰撞、攔截、重力作用，絕大部分的油介質(zhì)被分離下來，然后進入油氣精分離器進行二次分離，得到含油量很少的壓縮空氣，當(dāng)空氣被壓縮到規(guī)定的壓力值時，最小壓力閥開啟，排出壓縮空氣到冷卻器進行冷卻，最后送入使用系統(tǒng)。在傳統(tǒng)空氣壓縮機中，所消耗的電能僅有10%轉(zhuǎn)換為壓縮空氣，而90%轉(zhuǎn)化為熱能，而這部分熱能中有一部分會隨著設(shè)備散發(fā)到空氣中，被直接浪費掉。目前，在行業(yè)內(nèi)出現(xiàn)了一種新型的節(jié)能技術(shù)，即空氣壓縮機余熱回收技術(shù)，通過相應(yīng)裝置，可以將部分被浪費的能量回收，然后通過回收系統(tǒng)在水箱中以約60℃左右熱水的形式儲存。通過該技術(shù)，可以收集傳統(tǒng)機械系統(tǒng)運行中浪費的熱能并進行二次利用，進一步提高了能源利用率。

（二）植入計算機仿真技術(shù)

在設(shè)計計算階段，根據(jù)獲得更新版的設(shè)計參數(shù)開展理論計算，計算出建筑物熱系統(tǒng)的熱負(fù)荷，其中包括基本耗熱量、冷風(fēng)滲透耗熱量、冷風(fēng)入侵耗熱量等。根據(jù)得到的系統(tǒng)熱負(fù)荷，估算散熱面積，綜合考慮材質(zhì)、放置位置、結(jié)構(gòu)形狀、資金成本等因素后選擇合適的散熱器。散熱器與城市熱網(wǎng)之間的連接是通過管道連接，對于機械循環(huán)水利系統(tǒng)，管道水力計算的內(nèi)容主要分為：最不利環(huán)路比摩阻、不同熱負(fù)荷對應(yīng)管段的流量、總的水力阻力損失（沿程阻力與局部阻力之和）、立管管徑及資用壓力。該階段中增設(shè)了數(shù)學(xué)模型構(gòu)建環(huán)節(jié)，主要聯(lián)立能量方程（傳熱學(xué)）和納維-斯托克斯方程（工程流體力學(xué)）的方程組，并補充對應(yīng)的定解條件。利用仿真技術(shù)的創(chuàng)新實踐教學(xué)方式，實現(xiàn)建筑物供熱系統(tǒng)的整體圖像化表達，采用計算機模擬軟件對水力管網(wǎng)進行數(shù)值計算得到的部分管路速度場和溫度場分布圖，可以直觀看到管內(nèi)熱水流動的方向，根據(jù)顏色的變化反映了溫度的變化。

（三）系統(tǒng)智能化

系統(tǒng)智能化方面，重點強調(diào)的是智慧能源。我們現(xiàn)在是無序充電，國家電網(wǎng)正在推有序充電，最后實現(xiàn)車網(wǎng)互動。也就是說，車也可以作為儲能裝置可以給電網(wǎng)放電，兩邊是雙向互動的。這有多大的容量？如果2035年有1億輛電動汽車，我們至少50億度電儲在車上，車子一天只有10%的時間在行駛，90%都可以用做儲能。儲能可以共享，通過區(qū)塊鏈完全可以共享，這將有助于突破儲能瓶頸，帶動可再生能源的革命。未來智慧能源生態(tài)將有兩個組合：一個是黃金組合，即分布式光伏+電池+電動汽車+物聯(lián)網(wǎng)+區(qū)塊鏈;還有一個是白銀組合，即集中式風(fēng)電與光伏+氫能+燃料電池汽車+物聯(lián)網(wǎng)+區(qū)塊鏈。綜上所述，我認(rèn)為氫能是新能源技術(shù)體系的重要組成部分。用氫氣、電池儲存間歇式能源，發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng)，讓純電動、燃料電池汽車成為用能、儲能、回饋能源的終端，這就是新能源汽車愿景。

（四）變頻調(diào)速技術(shù)

作為電能消耗量巨大的設(shè)備，電機在工作過程中也會浪費大量的能源。一方面受傳統(tǒng)工藝制約，設(shè)備在運行中存在摩擦力過大的問題，導(dǎo)致電能消耗量過大;另一方面，多數(shù)電機運行速度可調(diào)控的幅度小，無法根據(jù)相應(yīng)的生產(chǎn)需求靈活調(diào)整能源消耗量。為此，業(yè)界專門開發(fā)了一款變頻調(diào)速技術(shù)，通過靈活調(diào)整電源輸出頻率，不僅能有效降低電機運行過程中的能源消耗，而且有助于降低電機損耗，提高電機使用壽命。目前，我國工業(yè)工程及民用系統(tǒng)中都在逐步普及變頻調(diào)速技術(shù)，提高了電機運行智能化水平，優(yōu)化了能源消耗機制，提高了能源利用率。同時，為了適應(yīng)交流驅(qū)動機在機器人、自動化處理、加工工具、傳輸設(shè)備等方面的綜合運用，變頻調(diào)速技術(shù)不斷發(fā)展，針對復(fù)雜的觀測和算法的綜合性控制，持續(xù)優(yōu)化系統(tǒng)，提高對復(fù)雜任務(wù)的同時性處理和對簡單任務(wù)的快速控制。

三、結(jié)語

總的來說，在能源與動力工程中，節(jié)能技術(shù)是建設(shè)的重點，這對經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展起到了重要作用。在能源應(yīng)用的過程中，不可再生能源數(shù)量越來越少，但是，經(jīng)濟發(fā)展對能源數(shù)量的需求越來越多。為了解決這一矛盾，除了要開發(fā)新的能源外，將能源與動力工程中的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用于煤炭資源、石油資源和新能源中也是十分有必要的。

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作者簡介：

鄧太（1999—6），男，漢族，河南省鄭州市金水區(qū)華北水利水電大學(xué)，能源與動力工程（水動）專業(yè)本科生。