热能动力联产系统的节能优化设计探析

杜希林

（中国能源建设集团西北电力建设甘肃工程有限公司，兰州 730070）

1 引言

近年来，随着技术的进步，工业领域面临着新的发展契机，热能动力联产系统在工业领域的应用日益普遍。热能动力联产系统具有极高的独立性，多为热力循环方式，要维持系统的高效运转，降低系统运行时的能源消耗，各个工业企业都需要结合自身的发展现状，进行热能动力联产系统的节能优化与改进，降低系统运行时的能源消耗与环境污染，带动工业现代化的发展步伐。

2 热能动力联产系统运转现状

2.1 阶梯型能源的利用

在传统的工业发展领域，热能动力联产系统运行时的理论基础是卡诺定量，在整个运行与转换过程中，由于对燃料化学能品位的利用十分有限，常常存在较大的技术与操作局限。在当前工业现代化的发展过程中，要实现热能动力联产系统的优势，需以传统理论为基础，加强各个品位之间的联系性，使得化学能品位可以与热能、自由能品位紧密联系，在关联品位的理论基础上，化学能可以通过对控制盒的转换联产，来达到集成性机理的目的【1】。相关实践表明，集成性转换与能量品位转换之间存在着紧密的联系，这种联系使得二者在一定条件下能够实现耦合，将动力一侧与化工一侧全面整合。

2.2 能源一体化利用

能量一体化利用同样是热能动力联产系统的核心理论，一体化利用主要是通过对能量与CO2的控制来实现的，采用的先污染后治理的理论。在热能动力联产系统的运行过程中，首先通过在热力系统中脱除流程尾部的方式，使得能量能够与CO2控制加以有效实现，达到良好的污染治理效果【2】。能源一体化利用原理下，化学能的阶梯级状态使得CO2能够处于能耗分离状态下，实现了二者的充分融合，大大提升了能量的利用效率，CO2的排放量有所降低，热能动力联产系统运行时具有节能减排效益。

3 热能动力联产系统节能优化设计的重要性

3.1 应用范围广

当前，各个工业企业生产规模日益扩大，为满足实际的生产需求，热能动力系统得到了有效的应用。热能动力联产系统的广泛应用虽然存在形式上的区别，但是，各个系统在运行过程中的工作原理大多相似，都是通过热能向机械能的转换来实现生产的。在热能动力联产系统的运行过程中，虽然实现了能量之间的相互转换，但在此过程中同样存在着部分能量的流失，整体的能量转化效率相对较低，难以保障较高的资源利用率。此外，热能动力联产系统在工业企业的广泛应用，使得能量的损耗非常大，增加了企业的生产成本，在未来的发展过程中同样需要加强节能改造，以提升其节能效益，减小热能动力联产系统的能量损失。

3.2 节能设计的优势

针对热能动力联产系统运行时存在的能源损耗问题，在当前的发展趋势下，相关人员必须加强热能动力联产系统的节能改造设计。节能改造设计可以优化热能动力联产系统的功能与性能，使其在运行的过程中能够降低能量损耗，在能量的转化过程中，使转化效率大大提升，各种资源得到了有效的利用。对工业企业而言，系统节能设计与优化可以大大提升热能动力联产系统的应用水平，可以发挥该系统对企业的作用，实现企业生产成本的控制，为企业创造更大的经济效益。

4 热能动力联产系统节能优化设计途径

4.1 锅炉余热回收再利用技术

针对一些工业企业而言，锅炉是关键的生产要素，尤其是在火电厂企业，锅炉是不可缺少的生产设备，作为热能动力联产系统，其在系统的运行过程中常常存在着严重的能源消耗，为满足工业现代化的发展需求，必须要进行相应的节能优化设计。在节能优化设计的过程中，最为关键的是要提高能源利用率，减少一些不必要的能源消耗，尽量对一些能量加以回收利用。一般情况下，可以通过锅炉余热回收技术加以实现：

1）排烟余热的回收利用。锅炉运行时必然伴随着大量烟气的产生，随着国家排放标准的日益提高，工业企业在锅炉运行过程中，往往需通过脱硫、脱硝等处理来降低烟气的污染程度。因此，各个工业企业往往需配备脱硫脱硝装置，并要加强新型技术与材料的应用，将进入脱硫塔内的高温烟气加以处理，通过加装脱盐水换热器，实现烟气中热能的回收与利用【3】。

2）排污水余热回收利用。在锅炉的运行过程中，必然伴随着大量污水的产生，污水在排放的过程中同样会带走大量的余热，如果在系统的节能设计过程中，能够通过对排污水的多级扩容，使得污水在进入排污水冷却器、除氧器以后，能够对余热加以有效处理，从而保障其良好的节能效果。

4.2 蒸汽凝结水回收利用

热能动力联产系统的运行过程中，低压蒸汽装置是系统中的关键配置，能够保障能量的有效转化。在系统运行时，低压蒸汽机起着重要的推动作用，可以使得系统中的相关装置能够稳步运行，维持正常的生产作业。低压蒸汽机的运行与使用过程必然伴随着大量的水汽，而水汽的产生往往是由机械余热所造成的，如果不能将余热加以有效利用，系统运行时的能量损耗非常大。因此，要实现热能动力联产系统的节能设计，需加强对这部分余热的利用，从细节加以控制，在蒸汽凝结水的回收方面，可以通过背压回水、加压回水来实现【4】。在具体的应用过程中，2 种回收措施具有一定的差异性，需结合系统的压力数值来选择回收利用的方式。

4.3 化学补充水的利用

工业生产系统中，汽轮机是其中的重要因素，在系统运行时，汽轮机机组运行中存在着严重的能量损耗问题，严重增加了工业企业的生产成本，且运行时存在着一定的污染。当前，很多工业企业逐步意识到了可持续发展的重要性，具有了更强的环保意识。为适应国家可持续发展、绿色发展的要求，必须结合其生产的具体要求，进行生产系统的优化与改进，促进生产方式的调整，推进产业结构的升级，适应工业现代化的发展趋势【5】。在节能设计过程中，汽轮机运行时需对余热加以回收利用，减少不必要的能源消耗。其工作原理为：将化学补充水通过设备换热，有效改善汽轮机的运行环境。在充分应用余热的同时，提升能量的转化效果，实现节能的目的。

5 结语

热能动力联产系统的节能优化设计是工业发展的必然趋势，可以充分实现资源与能源的利用。为了能够有效缓解我国的能源危机，更好地实现工业生产的可持续发展，需要加强热能动力联产系统的节能优化研究，坚持科学的设计原则和理念，增强热能的应用效果，在有效提高企业生产效率的同时，创造更大的经济效益和社会效益。