靳世武

（上海市機(jī)電設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200040）

隨著社會的飛速發(fā)展，各行業(yè)內(nèi)的競爭壓力不斷增強(qiáng)。在這種情況下，人們對電力生產(chǎn)提出了更高的要求。為進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，降低能源消耗，為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益，需要對傳統(tǒng)生產(chǎn)系統(tǒng)展開優(yōu)化升級。因此，加強(qiáng)對于熱能動力系統(tǒng)優(yōu)化方式的研究和探討十分必要。

1 熱能動力系統(tǒng)

熱能動力系統(tǒng)是眾多工業(yè)生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要作用是將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，以供后續(xù)生產(chǎn)流程的順利推進(jìn)。熱能動力系統(tǒng)主要采用熱脹冷縮原理，通過高溫環(huán)境產(chǎn)生熱能，然后將其轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，從而產(chǎn)生原動力，為后續(xù)生產(chǎn)作業(yè)提供支持和保障。例如，火電廠熱能動力系統(tǒng)主要由燃燒系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)3個(gè)部分組成。通常情況下，熱能動力系統(tǒng)的主要燃料為煤炭等可燃物，為不可再成能源。然而，在熱能動力系統(tǒng)中，經(jīng)常存在燃燒不充分等問題，導(dǎo)致熱能轉(zhuǎn)化率相對較低。這不僅會導(dǎo)致企業(yè)生產(chǎn)能力無法提高，企業(yè)經(jīng)濟(jì)收益低下，而且對于生態(tài)環(huán)境也有著一定的負(fù)面影響[1]。

2 熱能動力系統(tǒng)優(yōu)化的意義

就目前我國工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際情況而言，無論是提升轉(zhuǎn)化效率、節(jié)約資源的需求，還是環(huán)境保護(hù)要求，都要求對熱能動力系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造。熱能動力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整在發(fā)電廠中的實(shí)際應(yīng)用主要包括以下兩個(gè)方面：一方面，降低調(diào)壓調(diào)節(jié)損失，從而提升相關(guān)機(jī)組的穩(wěn)定性和使用性能；另一方面，要科學(xué)應(yīng)用重?zé)岈F(xiàn)象，以進(jìn)一步提升相應(yīng)操作的技術(shù)水平，確保機(jī)組的運(yùn)行效率。這對于提高電廠經(jīng)濟(jì)效益有著積極作用。

該系統(tǒng)優(yōu)化改造的意義主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面：第一，由于系統(tǒng)運(yùn)行過程中煤炭等燃料燃燒不充分，給生態(tài)環(huán)境帶來了極大影響，因此為減少環(huán)境污染，提高工業(yè)生產(chǎn)的環(huán)保性，需要對熱能動力系統(tǒng)進(jìn)行環(huán)保排放優(yōu)化；第二，熱能動力系統(tǒng)的優(yōu)化有助于提高資源利用率，減少資源浪費(fèi)，降低生產(chǎn)成本，對于提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益以及社會效益有著積極作用；第三，熱能動力系統(tǒng)節(jié)能方面的優(yōu)化改造，能夠有效提升企業(yè)的生產(chǎn)能力，對于促進(jìn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

3 熱能動力系統(tǒng)的優(yōu)化措施

3.1 余熱回收利用技術(shù)

3.1.1 鍋爐廢煙余熱回收

在熱能動力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的過程中，高溫高壓鍋爐的燃燒溫度可高達(dá)1 000 ℃。一般情況下燃燒溫度在400 ℃以上時(shí)，燃料燃燒會產(chǎn)生大量廢煙，并且產(chǎn)生的廢煙也有著較高的溫度。若是將鍋爐燃燒所產(chǎn)生的廢煙直接排放，不僅會對環(huán)境造成一定污染，而且會浪費(fèi)大量的熱能。廢煙余熱是一種可回收利用的二次能源。科學(xué)有效的廢煙余熱回收技術(shù)，是降低熱能動力系統(tǒng)資源消耗的重要措施。

煙氣余熱的回收通常包括以下兩種方式。第一，預(yù)熱工件。此方法需要占用較大的體積進(jìn)行熱交換，因此對于作業(yè)場地空間有著較高的需求。第二，預(yù)熱空氣助燃。該方法通常配置在加熱爐上，不僅能夠強(qiáng)化燃燒，使燃料燃燒更加充分，而且能夠提高鍋爐的升溫速度，有效保障鍋爐的熱工性能，有著較好的節(jié)能效果。空氣預(yù)熱器包括多種類型，若按照傳熱方式進(jìn)行劃分，則可將其劃分為間壁換熱式和蓄熱換熱式兩種，其中間壁換熱式包括管式和版式預(yù)熱器，蓄熱換熱器包括回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。若按照構(gòu)造形式進(jìn)行劃分，則能夠?qū)⑵鋭澐譃楣苁筋A(yù)熱器和板式預(yù)熱器。以回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器為例，其工作原理如圖1所示。

圖1 回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器工作流程示意圖

3.1.2 鍋爐廢水余熱回收

在熱能動力系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，所產(chǎn)生的熱能非常大，由此所產(chǎn)生的廢水也攜帶有大量的熱能。若能夠?qū)⒋祟悷崮苓M(jìn)行充分回收利用，不僅能夠極大地減少能量損耗，而且能夠有效降低廢物排放量，減少對環(huán)境的污染。

在實(shí)際鍋爐運(yùn)行的過程中，為保障運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，需要做好排污工作。鍋爐的燃燒會產(chǎn)生一定廢水，因此熱能動力系統(tǒng)通常會采用連續(xù)排污和定期排污方式排放其產(chǎn)生的廢水。由于鍋爐廢水本身帶有一定余熱，而且存在污染性，若直接進(jìn)行排放，不僅會造成環(huán)境污染，還會浪費(fèi)大量的熱能和水源。針對這種情況，可通過在鍋爐后方加設(shè)廢水廢熱回收器，或者使用排污冷卻器，對高熱廢水進(jìn)行二次回收。這樣不僅能夠?qū)崿F(xiàn)回收擴(kuò)容，還能夠提高能量利用率，起到節(jié)能減排的效果[2]。

3.2 熱能動力聯(lián)產(chǎn)技術(shù)

3.2.1 蒸汽凝結(jié)水回收系統(tǒng)

企業(yè)在進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)的過程中，必然會應(yīng)用到大量工業(yè)用水來幫助生產(chǎn)熱能，并將其轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，使熱能動力系統(tǒng)運(yùn)行過程中產(chǎn)生大量的水蒸氣。水蒸氣中的熱能釋放完之后會產(chǎn)生凝結(jié)水，這些凝結(jié)水的熱量占水蒸氣總熱量的1/4左右，因此加強(qiáng)對于此類凝結(jié)水的二次回收利用，不僅能夠減少工業(yè)用水量，還能夠提高熱能動力系統(tǒng)的資源利用率，從而進(jìn)一步降低能源消耗。蒸汽凝結(jié)水回收是熱能動力系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化的重要措施，常見回收裝置如圖2所示。通過對蒸氣凝結(jié)水的回收利用，能夠?qū)⒄魵庥酂嶙鳛榈蛪赫羝褂?，以此達(dá)到節(jié)能效果。在實(shí)際回收利用蒸汽凝結(jié)水的過程中，應(yīng)先對相應(yīng)蒸汽系統(tǒng)進(jìn)行研究和分析，并結(jié)合實(shí)際情況合理進(jìn)行相應(yīng)設(shè)備的優(yōu)化改造。其主要回收改造原理是借助蒸汽凝結(jié)水的余熱取代低壓蒸汽，從而實(shí)現(xiàn)對蒸汽凝結(jié)水余熱的利用，達(dá)到減少低壓蒸汽能耗的目的，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

圖2 凝結(jié)水回收裝置

凝結(jié)水的回收利用主要包括以下兩種方式：第一，加壓回水，即通過相應(yīng)設(shè)備對凝結(jié)水進(jìn)行加傳輸壓，以此實(shí)現(xiàn)替代低壓蒸汽的功能，主要應(yīng)用的設(shè)備是氣動凝結(jié)水加壓泵；第二，背壓回水，主要?jiǎng)恿碓丛谟谑杷y的背壓，在此壓力的作用下能夠?qū)崿F(xiàn)水蒸氣以及凝結(jié)水的傳輸，從而將其運(yùn)輸?shù)街付ɑ厥瘴恢茫瑢?shí)現(xiàn)凝結(jié)水的回收。背壓回水方法有著更好的水蒸氣以及凝結(jié)水的回收效果，并且具有節(jié)能環(huán)保的作用。這兩種蒸汽凝結(jié)水回收方法均能夠有效提高蒸汽凝結(jié)水的利用效果，極大地減少了熱能動力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過程中的能源消耗，而且降低了污水、廢氣的排放量，有著較好的節(jié)能減排效果，對于降低系統(tǒng)運(yùn)行成本和提高工業(yè)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益有著積極作用[3]。

3.2.2 供熱蒸汽過熱度利用

在當(dāng)前資源緊缺、節(jié)能環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的背景下，能源和資源的高效利用成為了工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)升級優(yōu)化的主要方向。在此情況之下，為進(jìn)一步提高能源利用率，提出了熱能動力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的概念。通過對不同性質(zhì)和形式的能量進(jìn)行梯級配置，構(gòu)建了總能量體系，其中供熱蒸汽過熱度利用是該體系的重點(diǎn)內(nèi)容和方向。對于熱量較高的能源，可將其轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或者用于提供熱量，以此進(jìn)一步提高能量利用率和裝置使用的合理性，從而減少能量損耗，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

熱能動力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)常會有一些降溫需求，此時(shí)通常會采用噴水的方式利用水蒸發(fā)吸熱的原理達(dá)到降溫目的。通過這種方式能夠?qū)⒏邿崮苻D(zhuǎn)化為低熱能。雖然這種方式有著較好的降溫效果，但是浪費(fèi)了較多的能量。因此，需要采取相應(yīng)優(yōu)化措施，以進(jìn)一步提升熱能利用率，加強(qiáng)對于供熱蒸汽過熱度的利用。在供熱蒸汽過熱度工作的過程中，借助相應(yīng)裝置將其中的過熱量進(jìn)行回收并注入熱力系統(tǒng)，不僅能夠提升循環(huán)熱效率，還能夠促使過熱量充分發(fā)揮其自身作用，從而提高熱量利用率。加強(qiáng)對于過熱度的利用，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對熱量的合理利用，降低能量損耗和浪費(fèi)，而且能夠進(jìn)一步提高凝氣機(jī)組的循環(huán)熱效率，在提升系統(tǒng)節(jié)能性的同時(shí)，提高熱能動力系統(tǒng)的運(yùn)行效率，從而保障企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。在實(shí)際使用上述技術(shù)措施的過程中，可通過在原系統(tǒng)中增設(shè)相應(yīng)裝置的方式達(dá)到優(yōu)化系統(tǒng)的目的。經(jīng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可知，這種改造方法和措施的成本相對較低，有著極高的經(jīng)濟(jì)性。供熱蒸汽過熱度的利用和系統(tǒng)改造優(yōu)化，不僅能夠在一定程度上減少用水量，實(shí)現(xiàn)能源的二次利用，有著極大的節(jié)能效果，而且具有保護(hù)環(huán)境的作用，因此加強(qiáng)對于此方面的應(yīng)用和研究十分必要。

3.2.3 化學(xué)補(bǔ)水系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)

實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過程中會有較大的能量損耗，不僅降低了生產(chǎn)效率和能源利用率，而且提高了工業(yè)生產(chǎn)的成本，給企業(yè)帶來了一定的經(jīng)濟(jì)壓力。同時(shí)，各種廢棄物的排放還給環(huán)境造成了污染。在當(dāng)前可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的指導(dǎo)下，無論是出于國家發(fā)展要求還是企業(yè)自身經(jīng)濟(jì)效益考慮，都需要加強(qiáng)對系統(tǒng)的優(yōu)化改造，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級。化學(xué)補(bǔ)水系統(tǒng)的優(yōu)化應(yīng)用是當(dāng)前節(jié)能減排背景下企業(yè)進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化的重要方向之一。在實(shí)際應(yīng)用該技術(shù)的過程中，需要注意相關(guān)程序和操作流程的標(biāo)準(zhǔn)性以及規(guī)范性。在熱能動力系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，動力設(shè)備是最為主要的裝置。為確保能夠發(fā)揮聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的功能和作用，需要加強(qiáng)關(guān)注程序和設(shè)備之間的配合度，以避免在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)操作失靈等問題。另外，對于化學(xué)補(bǔ)水系統(tǒng)而言，需要加強(qiáng)對除氧性能的關(guān)注，同時(shí)結(jié)合噴霧式方法提升加熱器利用率，強(qiáng)化對于熱能蒸汽量的控制[4]。

4 結(jié)語

本文結(jié)合熱能動力系統(tǒng)的優(yōu)化意義，就其系統(tǒng)優(yōu)化問題展開探討，從余熱回收利用以及熱能動力聯(lián)產(chǎn)兩個(gè)方面對系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化進(jìn)行分析，總結(jié)提升鍋爐廢煙、廢水、廢氣余熱回收利用效率的措施，以及鍋爐廢水回收利用、供熱蒸汽過熱度利用、化學(xué)補(bǔ)水系統(tǒng)和蒸汽凝結(jié)水回收系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)。本文所研究的熱能動力系統(tǒng)優(yōu)化對于減少資源浪費(fèi)和促進(jìn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展有著重要意義。在今后的發(fā)展過程中，隨著對熱能動力系統(tǒng)優(yōu)化策略的深入研究和探討，我國工業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益將會得到進(jìn)一步提升。