热能动力系统优化节能改造

热能动力系统优化节能改造

白浩东

淮北国安电力有限公司 安徽省淮北市235000

摘要：热效率是衡量热能动力系统性能的最重要指标之一，它表示系统在转换过程中有效利用热能的程度，热效率可以通过输出功率与输入热量之比来计算，高热效率意味着系统能更有效地利用热能，从而提高能源利用率。负荷率是指系统实际负荷与系统设计负荷的比值，它反映了系统在实际运行中的负荷水平，负荷率过高或过低都会影响系统的运行效率和设备的使用寿命。

关键词：热能；热能动力系统；节能

引言

对于热能动力系统性能的评估需要收集系统运行的各项数据，包括温度、压力、流量、功率等。然后，通过数据分析了解系统的运行状态，找出系统的弱点和问题，数据分析可以使用统计方法，也可以使用更复杂的数据挖掘和机器学习方法。模拟模型是通过建立系统的数学模型，模拟系统的运行过程，预测系统的性能。故障诊断与预测是通过对系统的故障数据进行分析，可以识别系统的故障模式，预测系统的故障发生时间，从而提高系统的可靠性。

1热能工程技术

1.1高效清洁燃烧技术

高效清洁燃烧技术是热能工程的关键。目的在于生产最大的能量，同时减少对环境的污染。例如，现代电厂中使用了先进的燃烧系统，以高效清洁地燃烧燃料，实现大气中二氧化碳和其他温室气体的最小化排放。

1.2锅炉热量回收

锅炉热量回收利用工业过程和电厂中生成的废热。这些热量可以用来生产额外的电力或者提供加热。例如，许多电厂使用热回收系统，捕获燃烧过程中产生的热量，并将其转移到水中，再用这些热水生成蒸汽驱动涡轮机产生额外的电力。

1.3热能动力装置研究技术

热能动力装置研究技术的目的在于有效地将热转化为可用的能量。这些系统包括广泛的热能转换技术，例如热力机械、热电和热燃料电池。热能工程技术是一门不断发展的科学，在提高能源利用效率、减少环境影响以及改善生活质量方面发挥着重要作用（图1）。其中，高效清洁燃烧技术是未来能源生产的关键。随着能源需求的不断增长，对环境清洁的要求也在不断提高。为了满足这些需求，热能工程技术的研究与发展将是一个非常重要的领域。

图 １　 热能工程

2热能动力工程中节能降耗的影响因素

2.1湿气损失过高

湿气损失过高的原因主要有以下几点：首先，蒸汽系统中的管道、阀门、连接件等存在漏气和泄漏问题，导致湿气从系统中逸出。这些漏气和泄漏可能由于密封不良、老化、磨损或损坏等问题引起。高湿气损失会导致能量浪费，降低系统的能源利用效率。其次，中的锅炉烟气在排出后，应通过烟囱抽风系统将烟气排出，保持压力平衡。如果烟囱抽风不畅，可能会导致烟气回流到锅炉内部，造成湿气增加。这会影响燃烧效率、增加锅炉积灰和腐蚀的风险。最后，锅炉管道和设备未进行足够的绝热处理或冷却不当，烟气中的水蒸气会在管道和设备表面冷凝，导致湿气损失。高湿气损失意味着热能的丧失，导致能源的浪费。这会增加的能源消耗和运营成本，降低能源效率。

2.2吹灰技术有待调整

吹灰技术是在锅炉中清除烟气侧积灰的常用方法之一，可以确保锅炉的高效运行。然而，吹灰技术在实际应用中存在一些问题和潜在危害，具体体现在以下几点：首先，传统的时间间隔吹灰技术通常是按照固定的时间间隔进行，无法根据实际的灰积累情况进行调整。这导致了在某些情况下进行了不必要的吹灰操作，浪费了大量的能源，增加了运行成本。其次，吹灰操作可能导致锅炉内部温度的波动，特别是在大型锅炉中。这些温度波动会对锅炉的热应力造成负面影响，可能导致热胀冷缩、裂纹甚至设备失效。最后，吹灰过程中产生的烟气和粉尘会排放到大气中，对环境造成污染。特别是对于老旧的，其吹灰系统可能无法有效控制排放的污染物，导致大气中的颗粒物浓度升高。

3热能动力系统优化节能改造的主要方案

3.1合理运用重热现象，提高供热效率

在实际应用中，合理利用重热现象可以提高供热效率。重热是指在热动力过程中，较高温度的物质向较低温度的物质转移热量的现象。利用这一现象，可以在加热过程中提高热效率，减少能源消耗。例如，在火力发电厂中，可以利用蒸汽进行重热，在充分利用蒸汽的温度和压力优势的前提下，提高发电效率。另外，在热水供暖系统中，可以采用太阳能集热器，利用太阳辐射的热量，对水进行加热，从而提高热水供暖系统的效率。因此，合理运用重热现象，可以大大提高供热效率，是供热领域推动技术创新和提高效率的重要手段（图2）。

图３ 热能回收装置

3.2系统级节能技术

3.2.1系统热能平衡优化

通过对热能动力系统的热能平衡进行优化，实现热能在不同热源、热载体和热负荷之间的合理分配和利用，在优化过程中需要考虑热能的供需匹配，以减少能源的浪费，通过优化设计热能流动路径和加强管道的绝热措施，可以降低系统的热能损失和能耗。

3.2.2热能回收与利用

收集利用系统中产生的余热和废热，可提高热能的回收利用效率，减少对额外能源的需求。常见的热能回收技术包括余热锅炉、热泵、热交换器等，这些技术可以将废热转化为有用的热能，用于供热、供蒸汽或驱动其他热能设备，从而实现能源的再利用。

3.2.3系统运行优化

通过优化系统的运行参数和控制策略，提高系统的能效，包括调整设备的运行模式、优化负荷分配、改进供热供冷水温度等。同时，采用智能控制算法和先进的监测技术，也可以实现对系统运行状态的实时监测和调整，以最大程度地提高能源利用效率。

3.3节能改造的经济性分析

节能改造的关键在于通过降低能源消耗来实现成本的节约，因此需要评估节能措施的预期节能效益。投资回收期表示从投资开始到节能效益能够覆盖投资成本所需的时间，较短的投资回收期意味着更快的资金回收和节能效益的实现。成本效益比是指节能效益与投资成本之间的比值，当成本效益比大于1时，意味着节能改造方案具有经济效益。一般来说，成本效益比越大，节能改造方案的经济效益越明显。

3.4改造方案的选择和实施

在热能动力系统的优化节能改造中，需要对不同节能技术的优缺点、适用范围和经济性进行评估，同时还应考虑与现有设备和系统的兼容性、可行性以及未来的可扩展性。在方案设计中，应充分考虑能源的综合利用、系统的稳定性和安全性，并与相关技术标准和法规相符合。在实施改造方案之前需要进行充分的准备工作，在改造实施过程中需要严格按照设计方案进行施工和安装，并确保工程质量和进度的控制。改造方案实施后应进行监测和评估以验证改造效果，并根据评估结果进行调整和优化，以确保改造方案的长期稳定和持续效益。

4未来研究方向和挑战

未来的研究将致力于开发更高效的能源转换技术和低温余热回收技术，通过提高能源转换效率进一步降低系统的能耗和碳排放，通过余热回收更全面地利用废热资源提高系统的能源利用效率。此外，多能源系统的互联与集成也将成为未来的研究重点，包括将电力、热能、气体等多种能源进行整合和优化利用。

结束语

优化节能改造是提高热能动力系统能效和可持续性的关键措施，通过设备级和系统级节能技术的应用，可以显著提升系统的能源利用效率和整体性能。经济性评估为改造方案提供了经济可行性的依据，而基于效益评估的持续优化则确保改造方案的效果持久且可持续。未来可通过不断的创新，推动热能动力系统向更加高效、可持续和环保的方向发展，实现能源的可持续利用。

参考文献

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[2]马金海.热能动力系统节能改造研究[J].光源与照明,2023(04):225-227.

[3]靳世武.热能动力系统优化探讨[J].现代制造技术与装备,2021,57(12):147-149.