能源与动力工程发展趋势展望

能源与动力工程发展趋势展望

蔡曜阳 陈晓梅

中北大学朔州校区

摘要：本文主要阐述了能源与能源技术在国民经济发展中的重要性及发展方向，提高煤炭、石油、天然气利用率，引进洁净煤技术，开发利用清洁能源与可再生能源。通过新能源技术的应用，为人们创造美丽、清洁、和谐的生态环境，为中国经济的可持续发展奠定坚实的物质基础。

关键词：能源动力工程；发展方向；清洁能源；新能源技术

引言

能量工程是各国经济社会发展的重要物质基础，也是实现四大现代化，提高人民生活水平的先决条件，随着现代社会生产的不断发展，机械化、电气化、自动化程度不断提高，中国对能源的需求日益增加，一般而言，一国国民生产总值与能源消费基本成比例，能源是主要的动力来源，能源消费越多，产品产量越高，经济发展越快，整个社会越富裕，国民生活水平也越高。并且，发达国家的人口总和占世界人口的五分之一，而能源消费却占世界能源消费总量的70%。

一、能源动力工程的重要意义

能量与能量技术包括服装、食物、住房和交通。要解决副食业的问题，就必须大力发展农业生产，实现农业机械化、电气化、节水化，提高能源利用率。为了进一步提高农产品的产量，大量的能源必须用于农业。所以我们可以这样说，谷物和棉花产量的大幅增长是为了获得能量。许多有颜色的塑料纤维产品，如尼龙、涤纶、人造毛等，也是用能源(煤，石油，天然气)作为原料和基础制造的。就房屋而言，木材也是一种能源，而砖、玻璃、钢、水泥等建筑材料，在生产过程中也必须大量消耗能源。为保持足够的室温，冬暖夏凉是当代建筑必备的，学习和工作所用的工具是一种消耗室内照明能源所需的现代家用电器，如电脑、空调、冰箱、洗衣机、电炉、电加热炉等。开启电视、电影、收听广播、录音、录音带等文化娱乐生活，是人们所需的精神动力。除以上提到的移动方式外，交通也是重要的工具。在没有能源的情况下，电车、火车、轮船、飞机等高新技术的产业化将很难实现与国防的紧密联系。在生产各种武器时，不仅需要消耗大量的能量，而且在使用飞机、陆上坦克、舰艇、潜水艇和中远程火箭等武器时，能量也是必不可少的。能源短缺，国家安全没有可靠的保障，经济结构不合理，运行不规范^[1]。

90年代以来，我国能源生产总量一直居世界首位，但由于人口众多，人均能源消费量只有工业化国家的5%，其中以煤为主，能源结构最为突出，环境污染严重。但是在工业化国家，煤炭的平均消耗量仅仅是能源消耗量。在过去的二三十年里，能源的开发利用虽然发展迅速，但煤、油、电却从生产到生活，从城市到农村，迁移时间很短。中国解决能源问题的办法有二种：一方面降低经济增长速度，另一方面加强能源开发，扩展节能环保礼品中心，当今时代，中国人均GDP增长太低，要达到近十年来GDP低增长的目标就够了。当然，只有加大能源开发力度，提供足够的能源，经济才能持续发展。煤层气是我国最经济、最丰富的能源资源。既要增加煤炭生产，又要注重节约煤炭，提高利用效率，加强环境治理与保护，绝不能从旧的污染环境的方法入手，再走发达国家同样的路。石油占中国能源的20%，是交通工具中最重要的能源，随着当下交通工具的大量使用，地球环境也随之变得越来越差。因此，要节约煤炭，提高利用效率，还必须节约石油，注重提高燃油利用率，减少汽车尾气污染排放^[2]。

二、能源动力工程技术未来的发展方向

1.提高能效和改善环境

煤炭占中国能源的70%，日常生活中，锅炉等会大量使用到煤炭，锅炉容量小、效率低、污染大、耗煤量高，平均热效率约60%，年消耗量约4亿吨。在我国，采用热电联供、集中供热或板式供热系统来替代分散式小锅炉，不仅有利于减少煤炭消耗，而且有利于改善环境卫生。积极研发煤气、蒸汽联合循环新技术，发电效率可达45%-50%，而长期计划可达55%-58%，可大大减少环境污染。国内自行设计制造的中小型循环流化床锅炉已投入大量生产，要快速发展200MW、300MW的流化床锅炉，尚有一定难度。与此同时，要积极发展加压流化床联合循环(PFBC)装置和整体燃烧气化联合循环(IGCC)装置。进一步提高汽气耦合循环中的汽轮机效率，最新研究使用了更长的钛末叶和先进的可控涡流动力学设计技术，当进口温度低于1450℃时，增压循环流化床的联合循环效率可以达到60%。

2.使用洁净煤技术

（1）煤燃烧前的处理与净化，主要包括对原煤进行洗选处理，把原煤中的其余杂质尽可能地清洗干净，洗涤效率要求达95%以上，在民用型煤加工过程中，用机械方法将煤粉和低级煤加工成一定形状和粒度的煤产品，形成高硫煤时，可加入适量固硫剂。

（2）通过煤在燃烧过程后产生的物质，研制出一种新的燃烧工具，如燃烧器，用来组装混合燃料和空气，或用来调节燃料和空气的混合比，以降低火焰温度和产生氮类物质。为了减少二氧化硫的排放，降低燃烧温度，将煤和吸附剂加入燃料床进行沸腾燃烧，从而大大减少氮氧化物的产生。二代燃烧技术能进一步减少氮氧化物的排放，提高脱硫率，提高燃烧效率。

（3）燃烧后的煤被净化，湿法或干法脱硫效率达到90%以上，烟气经催化剂在(300-400)℃下进行加氨，可脱除50%-80%的氮氧化物，大型电厂采用电除尘器，除尘效果非常好，经检验发现灰尘只占1%不到的空间。

（4）煤的气化是把经过适当处理的煤送入反应器，并通过气化剂(空气和蒸气或氧气和蒸气)，在一定的温度和压力下，将其转化为气体，在燃烧之前，除去气体中的硫和氮成分。煤层地下气化技术也是值得研究开发的，煤液化可分为直接液化和间接液化两类。煤制油是煤炭直接转化为液态产品的过程，在煤制油领域，我国在煤制油方面做了大量的工作，有待进一步深入研究^[3]。

三、开发和利用清洁可再生能源，改善环境质量

目前，有3.78亿辆汽车可利用的水力发电资源只有20%。加速水力发电的发展，有利于优化能源结构，降低煤炭消耗。水能作为一种可再生的清洁能源，具有运行费用低，对空气污染小等优点。根据水电发展需要，采取因地制宜的政策，发展大、中、小水电，实施滚动项目；水力发电是与电网建设紧密结合的一种新能源，水力发电规模非常小，低于1000kW即可发电。这种方法可以建造(1-2)m水坝，用于排水和发电。由于这种电厂也可以建在小河中，因此可以在许多地方建造。

四、积极探索新的能源技术

为更好地解决和改善能源供应与生态环境，必须加强新能源技术的长期规划与研究。先进压水堆又称固有安全堆，采用被动(即利用自然作用力、重力、自然循环等)的概念设计，反应堆寿命长，利用率高，安全性和经济性也有很大改善。我国已经推出与中国ap600先进AC600相似的研发项目，压水堆核电站是一个热堆，它只能利用天然铀的2%左右。从上个世纪50年代开始，快中子增殖堆(简称快堆)的研究在国外得到了广泛的应用。从理论上说，它可以利用所有的铀资源，并且考虑到各种损失，铀资源的实际利用率超过60%。高温气冷堆是用石墨作慢化剂，氦气作冷却剂的热中子反应堆。反应堆出口氦气温度高达950℃，既能提供高温热能，又能有效发电，具有良好的内在安全性能。清华大学核能研究所对高温气冷堆进行了运行试验，加速器驱动次临界系统是在现有的核反应堆技术和加速器技术基础上发展起来的，发展前景广阔，这是当今国际研究的热点。

五、结束语

能源与能源技术可以有效地促进国民经济的发展，提高人类的生活质量，对人类的健康与可持续发展起着重要作用。在今后的发展中，应以可再生能源开发利用为目标，制定科学的发展战略，加大环境保护力度，切实推进社会可持续发展。

参考文献

[1]徐桂梅.浅谈热能与动力工程发展方向[J].科技展望,2014,000(004):88-88,92.

[2]谢欣,冯孟瑶,唐娇.浅谈能源与动力工程专业的现状与发展前景[J].小作家选刊(教学交流),2018,000(002):257.

[3]李红喆,孟欣,张彦美.能源与动力工程的发展前景[J].中文信息,2018,000(002):248.