热能与动力工程中的节能措施探讨

吴臣

摘 要："十三五"以来我国城市化建设速度不断提升，城市空间中人口密度也在不断增加，直接导致电力需求持续旺盛。对比而言，我国电力系统建设速度远落后于城市化发展速度，一旦出现用电高峰就会容易出现电力中断、跳闸等现象。本文中笔者结合热电厂为案例展开分析，探讨热能与动力工程中节能措施的必要性，分析其能源浪费的原因，并进一步针对热能与动力工程的发展方向、节能措施提出可行性方案。

关键词：热能与动力工程，原因分析，节能措施，热电厂

21世纪以来我国逐渐进入了信息化时代，社会各行业、各机构的正常运转都离不开电力资源，同时作为热能与动力工程的主导产业领域，加强其节能措施的研究具有重要现实价值。从学科角度分析，“热能与动力工程”是一个典型的综合型、应用型学科，其主体要素是涉及热能动能设备、系统的设计、运行、控制、信息处理、环境保护、能源高效清洁利用等方面，就国内而言，主要面向热力发电和电力公司、电力设计机构、大中型企业电力管理等；当前，中国经济高速发展、城市化水平不断提高、互联网经济体系日益完善，从电力满足角度而言，热能与动力工程节能研究至关重要，它是解决我国电能短缺、传统发电生态环境污染和资源浪费的有效途径。

一、热能与动力工程中节能必要性

狭义上的“热能与动力工程”探讨，主要是从一门应用学科角度展开的，热能以“能源”为对象实现清洁、高效的开发利用，其中能源类型既包括传统的煤炭、石油、水能等，也包括风能、核能、光伏、生物能等新型能源；而“动力”则主要针对锅炉、内燃机、制冷、发动机等机械系统而言；就目前来说，热能与动力工程技术最主要的应用领域是电力行业，既要求提供充足、稳定和安全的电能，又强调绿色、环保和节约。

一方面，我国电厂生产主要以煤炭为主，客观上这与我国的能源结构有直接关系。煤炭资源丰富，导致分布在全国各地的电厂中大量消耗煤炭的过程中，形成了巨大的资源浪费和环境污染。基于此，科学地利用热能和动力工程技术，用以指导火力发电生产，是解决我国电力短缺、生态破坏和环境污染的有效途径。其中，最为重要的是利用热能和动力工程知识制定节能措施，实现电厂生产模式的优化。另一方面，我国当前的城市化战略布局现状要求必须合理地使用热能与动力工程技术。“能源短缺”不仅仅作用于电力方面，更为广泛地影响到社会各类产业的生产，进而阻碍经济进步。因此，节能减排与高效利用的双重约束下，利用热能和动力工程符合国家发展战略的要求。

同时，热能与动力工程在电力产业层面的必要性，还表现在煤炭和石油两大能源的平衡性层面。众所周知，我国是一个“富煤贫油”的国家，一方面，煤炭为主的能源应用模式造成大气质量严重的影响，如近年来备受关注的“雾霾”天气，与燃煤有直接的关系。另一方面，当前我国是世界上最大的石油进口国，石油资源的匮乏也必然要求能源转化效率的提高。

基于以上分析，热能与动力工程中的节能措施直接关系到国民经济健康稳定发展。

二、热能与动力损耗主要原因分析

以发电厂为例分析，热能与动力损耗的主要原因是能量转化过程中的损失，先从热能转化为动能，再从动能转化为电能；物理学的一个基本理论是，能量不会凭空消失也不会凭空产生，它只是不同形式之间的转化，而这就涉及到一个转化率的问题。很显然，从热能到电能的转化不会毫无损耗。

具体原因相对复杂，通过分析包括三个方面的原因：（1）重热现象。这种现象用来描述及其的第二次运转中所消耗的热能，即要维持机器设备运转，本身就要消耗一部分能量，客观上说电力生产设备越落后、管理手段越落后，所导致的无用功也就越多。它直接影响了电厂的生产效率和质量，并进一步造成电力生成的稳定性，降低电力品质。（2）节流调节不合理。发电作业中发电机组状态不是一成不变的，动态变化的过程必然存在能量消耗，因此，能否实现发电机系统的稳定运转，也是影响损耗的主要原因。（3）外部环境影响。如水蒸气、杂质等会造成能量损失。

三、热能与动力工程中的节能措施

结合前面提到的提到的“重热现象”，根据相关的数据显示，我国发电厂的重热系数大概在4%-8%之间，重热系数与发电厂的热能重复利用的程度是成正比的，与热能消耗的情况成反比。那么加强热能与动力工程中的节能措旋的具体措施是什么呢？以下我们进一步展开分析。

第一，降低发电过程中出现的湿气。值得一提的是，发电厂供电中相对于发电机组在运行的过程，主要遵循的是热传递的原理，不仅产生大量热能，同时还会产生大量的湿气；而湿气在挥发的过程中必然会带走热量，造成热量的损失，直接导致发电机组发电效率的降低。加強对湿气的处理是热能与动力工程中的一项有效节能措施，从源头上避免水蒸气的形成。随着时间的累积，发电机组的动叶上存留着一定的湿气，会对动叶造成腐蚀的现象，因此，在发电系统中安装一个去湿的装置具有很大的必要性，另外还可以加装一个循环的装置，让发动机组运转过程中产生的湿气得到有效的解决，在外界措施的影响下加快挥发的速率，减少热能的损坏。

第二，加强对节流调节工作的控制。热能与动力工程的节能措施还可以通过加强对气流调节的控制工作来实现。在发电厂的运行过程中，会产生一定的节流损耗，要想提高发电厂的供电效率就必须加强发电厂对节流调节的控制工作，合理的利用弗留格尔公式，然后根据变工况的临界状态开展调节工作，使得级组的流量与级组前后的压力平方差的平方根比成正比。为了更好的增强热能与动力工程在发电厂的运用效果，立足发电厂的实际情况，结合弗留格尔公式所需要的条件，对外力条件和工作效率等进行计算，加强对汽轮机的监视工作和对流量的确认工作，结合所有的因素，推算出流动部分面积的变化情况，从而提高发电厂的效率。

第三，减少调压调节的损失。减少调压调节的损失，也是一项重要的节能措施，调压调节的工作可以有效的增强发电厂发电机组的稳定性，另外还可以增强其负荷的承载压力，提高供电的效率。但是就调压调节的不足之处来看，在不符合经济要求的条件下，很难实现在高负荷的运转条件下的调压调节工作，在发电的过程中，难免会产生蒸汽，导致热能的损耗情况出现，因此加强对发电厂的施工技术和工艺的完善与改进工作具有重要意义，在时代的发展条件下，创新科技，研发新的产品，有效的减少调压调节过程中出现的损失问题，从而实现对发电厂热能与动力工程的技术应用效率的提高。

第四，注意一次调频和二次调频。所谓的一次调频是一种被动的调频措施，是通过调节发动机的转速来实现调节的，但是这种调频措施并不能对外界的数值进行准确的调节。而二次调频是一种相对可靠准确的调频措施，主要是在电网频率的控制下，形成一定的数值，利用先对智能的调节预先设定的方程式，对发电厂的发电机组进行重组和分配，实现对数据的有效控制，从而实现发电厂用电效率的提高，节约能源。

四、结束语

总体而言，我国乃至全世界在未来的发展中对于电力需求越来越迫切，能源需求量也在不断上升，通过热能和动力工程技术的应用，可以有效地提高能源利用率，实现节能减排和环境保护。本文中笔者分析了热能与动力工程中能量损耗的一半原因，也针对节能提出了相应的措施，主要是针对现阶段的需求而言。在未来还需要进一步创新相关技术、设备和管理模式，才能发挥更好的节能环保作用。

参考文献：

[1]许玉成.热能与动力工程中的节能措施探讨[J].内燃机与配件，2017（23）：132-133.

[2]刘勇，王志勇.浅析热能与动力工程中的节能措施[J].信息记录材料，2017，18（09）：55-56.

[3]毛明春，刘勇.简析热能与动力工程中的节能措施[J].信息记录材料，2017，18（09）：163-164.

[4]王韬.论热能与动力工程中的节能措施[J].科技展望，2016，26（33）：50.