熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)探析

杜希林

（中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)西北電力建設(shè)甘肅工程有限公司，蘭州 730070）

1 引言

近年來(lái)，隨著技術(shù)的進(jìn)步，工業(yè)領(lǐng)域面臨著新的發(fā)展契機(jī)，熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用日益普遍。熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)具有極高的獨(dú)立性，多為熱力循環(huán)方式，要維持系統(tǒng)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，降低系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的能源消耗，各個(gè)工業(yè)企業(yè)都需要結(jié)合自身的發(fā)展現(xiàn)狀，進(jìn)行熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化與改進(jìn)，降低系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的能源消耗與環(huán)境污染，帶動(dòng)工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展步伐。

2 熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)現(xiàn)狀

2.1 階梯型能源的利用

在傳統(tǒng)的工業(yè)發(fā)展領(lǐng)域，熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的理論基礎(chǔ)是卡諾定量，在整個(gè)運(yùn)行與轉(zhuǎn)換過(guò)程中，由于對(duì)燃料化學(xué)能品位的利用十分有限，常常存在較大的技術(shù)與操作局限。在當(dāng)前工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展過(guò)程中，要實(shí)現(xiàn)熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，需以傳統(tǒng)理論為基礎(chǔ)，加強(qiáng)各個(gè)品位之間的聯(lián)系性，使得化學(xué)能品位可以與熱能、自由能品位緊密聯(lián)系，在關(guān)聯(lián)品位的理論基礎(chǔ)上，化學(xué)能可以通過(guò)對(duì)控制盒的轉(zhuǎn)換聯(lián)產(chǎn)，來(lái)達(dá)到集成性機(jī)理的目的【1】。相關(guān)實(shí)踐表明，集成性轉(zhuǎn)換與能量品位轉(zhuǎn)換之間存在著緊密的聯(lián)系，這種聯(lián)系使得二者在一定條件下能夠?qū)崿F(xiàn)耦合，將動(dòng)力一側(cè)與化工一側(cè)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(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的核心理論，一體化利用主要是通過(guò)對(duì)能量與CO2的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的，采用的先污染后治理的理論。在熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，首先通過(guò)在熱力系統(tǒng)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(shí)現(xiàn)，達(dá)到良好的污染治理效果【2】。能源一體化利用原理下，化學(xué)能的階梯級(jí)狀態(tài)使得CO2能夠處于能耗分離狀態(tài)下，實(shí)現(xiàn)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(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)具有節(jié)能減排效益。

3 熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要性

3.1 應(yīng)用范圍廣

當(dāng)前，各個(gè)工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模日益擴(kuò)大，為滿足實(shí)際的生產(chǎn)需求，熱能動(dòng)力系統(tǒng)得到了有效的應(yīng)用。熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用雖然存在形式上的區(qū)別，但是，各個(gè)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中的工作原理大多相似，都是通過(guò)熱能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的。在熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，雖然實(shí)現(xiàn)了能量之間的相互轉(zhuǎn)換，但在此過(guò)程中同樣存在著部分能量的流失，整體的能量轉(zhuǎn)化效率相對(duì)較低，難以保障較高的資源利用率。此外，熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)在工業(yè)企業(yè)的廣泛應(yīng)用，使得能量的損耗非常大，增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本，在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中同樣需要加強(qiáng)節(jié)能改造，以提升其節(jié)能效益，減小熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的能量損失。

3.2 節(jié)能設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)

針對(duì)熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)存在的能源損耗問(wèn)題，在當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)下，相關(guān)人員必須加強(qiáng)熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的節(jié)能改造設(shè)計(jì)。節(jié)能改造設(shè)計(jì)可以優(yōu)化熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的功能與性能，使其在運(yùn)行的過(guò)程中能夠降低能量損耗，在能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程中，使轉(zhuǎn)化效率大大提升，各種資源得到了有效的利用。對(duì)工業(yè)企業(yè)而言，系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)與優(yōu)化可以大大提升熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用水平，可以發(fā)揮該系統(tǒng)對(duì)企業(yè)的作用，實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)成本的控制，為企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。

4 熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)途徑

4.1 鍋爐余熱回收再利用技術(shù)

針對(duì)一些工業(yè)企業(yè)而言，鍋爐是關(guān)鍵的生產(chǎn)要素，尤其是在火電廠企業(yè)，鍋爐是不可缺少的生產(chǎn)設(shè)備，作為熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其在系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中常常存在著嚴(yán)重的能源消耗，為滿足工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展需求，必須要進(jìn)行相應(yīng)的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)。在節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)的過(guò)程中，最為關(guān)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(duì)一些能量加以回收利用。一般情況下，可以通過(guò)鍋爐余熱回收技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)：

1）排煙余熱的回收利用。鍋爐運(yùn)行時(shí)必然伴隨著大量煙氣的產(chǎn)生，隨著國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)的日益提高，工業(yè)企業(yè)在鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，往往需通過(guò)脫硫、脫硝等處理來(lái)降低煙氣的污染程度。因此，各個(gè)工業(yè)企業(yè)往往需配備脫硫脫硝裝置，并要加強(qiáng)新型技術(shù)與材料的應(yīng)用，將進(jìn)入脫硫塔內(nèi)的高溫?zé)煔饧右蕴幚恚ㄟ^(guò)加裝脫鹽水換熱器，實(shí)現(xiàn)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(yùn)行過(guò)程中，必然伴隨著大量污水的產(chǎn)生，污水在排放的過(guò)程中同樣會(huì)帶走大量的余熱，如果在系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)過(guò)程中，能夠通過(guò)對(duì)排污水的多級(jí)擴(kuò)容，使得污水在進(jìn)入排污水冷卻器、除氧器以后，能夠?qū)τ酂峒右杂行幚恚瑥亩Ｕ掀淞己玫墓?jié)能效果。

4.2 蒸汽凝結(jié)水回收利用

熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，低壓蒸汽裝置是系統(tǒng)中的關(guān)鍵配置，能夠保障能量的有效轉(zhuǎn)化。在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，低壓蒸汽機(jī)起著重要的推動(dòng)作用，可以使得系統(tǒng)中的相關(guān)裝置能夠穩(wěn)步運(yùn)行，維持正常的生產(chǎn)作業(yè)。低壓蒸汽機(jī)的運(yùn)行與使用過(guò)程必然伴隨著大量的水汽，而水汽的產(chǎn)生往往是由機(jī)械余熱所造成的，如果不能將余熱加以有效利用，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的能量損耗非常大。因此，要實(shí)現(xiàn)熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)，需加強(qiáng)對(duì)這部分余熱的利用，從細(xì)節(jié)加以控制，在蒸汽凝結(jié)水的回收方面，可以通過(guò)背壓回水、加壓回水來(lái)實(shí)現(xiàn)【4】。在具體的應(yīng)用過(guò)程中，2 種回收措施具有一定的差異性，需結(jié)合系統(tǒng)的壓力數(shù)值來(lái)選擇回收利用的方式。

4.3 化學(xué)補(bǔ)充水的利用

工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中，汽輪機(jī)是其中的重要因素，在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，汽輪機(jī)機(jī)組運(yùn)行中存在著嚴(yán)重的能量損耗問(wèn)題，嚴(yán)重增加了工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)成本，且運(yùn)行時(shí)存在著一定的污染。當(dāng)前，很多工業(yè)企業(yè)逐步意識(shí)到了可持續(xù)發(fā)展的重要性，具有了更強(qiáng)的環(huán)保意識(shí)。為適應(yīng)國(guó)家可持續(xù)發(fā)展、綠色發(fā)展的要求，必須結(jié)合其生產(chǎn)的具體要求，進(jìn)行生產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)化與改進(jìn)，促進(jìn)生產(chǎn)方式的調(diào)整，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級(jí)，適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展趨勢(shì)【5】。在節(jié)能設(shè)計(jì)過(guò)程中，汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)需對(duì)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(xué)補(bǔ)充水通過(guò)設(shè)備換熱，有效改善汽輪機(jī)的運(yùn)行環(huán)境。在充分應(yīng)用余熱的同時(shí)，提升能量的轉(zhuǎn)化效果，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。

5 結(jié)語(yǔ)

熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)是工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，可以充分實(shí)現(xiàn)資源與能源的利用。為了能夠有效緩解我國(guó)的能源危機(jī)，更好地實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展，需要加強(qiáng)熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化研究，堅(jiān)持科學(xué)的設(shè)計(jì)原則和理念，增強(qiáng)熱能的應(yīng)用效果，在有效提高企業(yè)生產(chǎn)效率的同時(shí)，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。