解析热能动力联产系统节能改革

吴 刚

（亚振家具股份有限公司，江苏 如东 226400）

0 引言

我国目前热能动力系统使用的能源都是不可再生的矿物燃料，为了实现能源的最大利用率和保护人类生态环境的目的，我们需要加大对热能动力联产系统节能改革的研究力度，从而实现人类社会的可持续发展，本文将对我国目前热能动力联产系统节能改革的主要内容进行详细分析。

1 联产系统相关理论

联产系统理论的核心就是阶梯型利用化学能和综合能，主要作用在于控制二氧化碳的一体化，这也是热能动力联产系统的基础。

1.1 阶梯型利用化学能和物理能

热力学的卡诺定量是传统热力循环系统中的中心理论，也是利用燃料品位降低为热能品位的主要方式，但是这种理论并没有利用燃料化学能源品位，所以在实际操作中会有一定局限性［1］。为解决这一局限性，研究者以这种传统理论为基础，在热能品位、燃料化学能品位和自由能品位之间建立了联系，并且以这种联系为基础对化学能可以控制盒转换联产的集成机理进行了解释。通过大量实验表明，这种组成转换和能量转换之间存在一定的相互耦合联系，动力侧和化工侧的互相整合是这个联系系统中的集成关键，能量的阶梯利用就是其中的核心理论。

1.2 能量转换利用和二氧化碳控制一体化

能量转换利用和二氧化碳控制一体化主要是针对先污染后治理的现象，在目前常规的热力系统中污染控制思路大多都是集中在流程尾部的脱除中，这也是一种先污染后治理的传统方式，所以为了解决这一难题就要利用能量转换和二氧化碳控制一体化。这种机理的主要工作原理在于利用化学能梯级和二氧化碳降低能耗分离相结合，从而实现能量利用水平提高和二氧化碳排放量减少的目的。这一机理的主要优势在于从根本上改变了传统的先污染后治理局面，对温室气体高能耗的问题也有一定的解决办法，可以回收二氧化碳，并利用分离技术将清洁性燃料氢气从中分离。能量转换利用和二氧化碳控制一体化可以保证合成气成分的比例更趋向科学化，也能保证化工合成更加优化利用，对降低排放二氧化碳能耗也有很大作用，从而成为二氧化碳集成方式的主要基础。

2 热能动力联产系统节能改革的主要内容

2.1 锅炉排烟余热回收利用技术

随着能源使用的日趋紧张，我国也在大力倡导节能工作，锅炉方面的各种新型节能设备陆续出现，为可持续发展做出了很大贡献。在民用锅炉方面，由于排烟时温度会达到200 多摄氏度以上，这样就会在排烟的过程中损失大量的热能，如果能对锅炉进行改革就可以直接利用这些排放的热量，保证这些余热能在热动循环中重复利用，这样不仅可以实现节能的目的，还可以为企业节省大量开支，提高了经济效益［2］。所以应该在民用锅炉中安装特制的节能器，从而保证这部分余热可以重复利用，另外还可以在锅炉的尾部安装低压省煤气，并且和热动系统相连接，位于最好的引水位置，这样保证锅炉排烟时所携带的余热可以循环利用，从而实现节能的目的。

目前我国锅炉烟气对余热的回收利用主要通过2 种方式展开：（1）预热工件，预热工件在起到有效节能的同时也含有很多缺点，比如预热工件在使用时要耗费很大的体积来进行热转换工作，这时对于那些作业场地比较小的条件下就不是太适合；（2）预热空气中助燃，这种方法相对于第1 种有更加明显的余热利用效果，并且这种装置都是配置在加热炉上，所以不会占用太大的空间，主要通过强化燃烧来实现节能，同时在综合节能上也有很明显的效果［3］。

2.2 锅炉排污水余热回收利用技术

污水排放主要包括连续排污和定期排污2 种，而目前我国使用的锅炉大部分在运行中都是采用单级排污系统对污水进行排放处理，这种排放技术在使用连续排放时只有通过排污扩容器扩容并且少量回收二次蒸汽后才能将排污的热水直接排放处理，而在使用定期排放时可以利用扩容降压处理后进行排放处理。单级排污系统在使用连续排污和定期排污时都会存在很大的热量损失和水资源浪费，最终会对环境造成很大的污染。所以为了达到节约热量和水资源，同时减少对自然环境破坏的目的，我们应该加大对锅炉排污中所排放热水的利用，主要方法是在锅炉房的后半部分设置锅炉疏水排污废热废水回收器，这种设备可以加装一个排污冷却器，这样就可以达到对扩容水的再利用，从而实现节约大量热能和水资源的目的，进一步提高我国锅炉能量的使用效率，对环保做出贡献。

2.3 蒸汽凝结水回收系统改造技术

蒸汽凝结水回收主要是蒸汽系统的节能改造技术，工作原理在于用蒸汽凝结水的余热来代替低压蒸汽，蒸汽凝结水回收系统改造技术能够降低在低压蒸汽能量方面的消耗，从而实现对凝结水余热能量的充分利用，进一步提高节能的效果。蒸汽凝结水回收系统主要采用对凝结水管网的优化设计和前沿加热回收的分散技术，这种对蒸汽凝结水的加压输送操作不仅可以保证位于疏水器前方的换热器的正常运行，还对凝结水管网的高效工作有很大的保障作用。

蒸汽凝结水的回收方式主要包括背压回水和加压回水。背压回水在使用时主要利用疏水阀背压作为闪蒸汽输送和蒸汽凝结水的固定回水点，这种回收方式主要适用于加压热蒸汽压力比较高并且回水背压相对比较低的加热设备上，在使用时不仅可以利用回收蒸汽凝结水的价值，而且还充分利用了二次闪蒸汽，但是背压回水也有一定的局限性，比如对疏水阀的要求比较高，疏水阀的完好率和性能都要特别好。加压回水在使用时主要是利用气动凝结水加压泵装置把蒸汽凝结水做加压输送处理，这种加压回水方式主要适用于温度相对较低、蒸汽凝结水比较分散、蒸汽凝结水余压较小的场所，这种方式的主要优点在于：系统运行比较稳定，系统相对比较可靠。气动加压泵的主要优点在于：没有气蚀，防爆性能相对较好，使用时不需要配电，不需要花费太大的精力来维护处理。

2.4 化学补充水系统的节能技术

化学补充水系统的主要应用条件为：民用锅炉安装的抽凝式机组在进入热动系统时需要打入除氧器和凝汽器，当打入凝汽器时，化学补充水系统就可以完成初步除氧的良好效果。为了进一步提高汽轮机真空的质量，并且使回热的经济性得到提高，可以在打入的凝汽器中安装一套装置，这套装置可以实现化学补充水凭借雾态的主要方式进入凝汽器中，这样就会对高位能蒸汽量产生很好的效果，进一步提高汽轮机真空的质量，对回热的经济性提高也会做出很大的贡献。

2.5 供热蒸汽过热度的有效利用改革

喷水减温是目前我国民用锅炉经常采用的方式，这种方式可以将高热能降低为低热能，但是在将过热蒸汽降为微过热蒸汽，并将这种微过热蒸汽传输给热用户时会产生很大的热量浪费。供热蒸汽过热度可以提高能源的利用率，降低热量浪费，主要工作原理是将供热蒸汽过热度中的热量经过特殊装置加入到热力系统中，保证热量在汽轮机中作业，这样可以实现再利用和转换过度热量的目的。所以通过供热蒸汽过热度可以达到节约燃料使用、再利用过热度的效果，这样不仅保证凝气机组的循环热效率得到提高，而且对背压机的高效率运转也有重大意义，进一步提高企业的经济效益。

3 热力动能系统的未来发展趋势

经过实验和实际操作表明，热能动力联产技术在应用时实现了节能的目的，提高了企业的经济效益。目前我国热能动力系统的节能流程主要是先对目前正在使用的系统进行有效的诊断，分析这些设备在运行时节能的可能性，并采取有效办法对其结构进行改造处理或者添加新的技术，从而达到设备运行效率提高、节约能源的目的。这种节能技术在给企业成本下降的同时，对城市环境的保护也有重要作用，特别是减少了二氧化碳的排放，降低了温室效应的危害。但是改善设备具有很大的局限性，设备的改进需要一定的理论基础，这样就需要加大基础理论的研究，用理论指导实践，实现更好地技术改革，进一步提高经济效益。

4 结论

通过以上分析可以看出，我国目前热能动力联产系统节能改革的主要内容包括锅炉排烟余热回收利用技术、锅炉排污水余热回收利用技术、蒸汽凝结水回收系统改造技术、化学补充水系统的节能技术、供热蒸汽过热度的有效利用改革等，但是目前我国热能动力联产系统节能改革还缺乏对基本理论的研究，所以在日后要加大对这方面的研究力度，实现进一步提高节能的目的。

［1］林江刚.热能动力联产系统节能优化分析［J］.科技创新与应用，2014（19）：130.

［2］华贲.热能动力联产及其系统优化［J］.石油化工设备，2013（3）:12-15.

［3］张晓晖，陈钟颀.热电冷联产系统的能耗特性［J］.中国电机工程学报，2007（5）：93-98.