能源與動力工程中節(jié)能技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用研究

摘要：我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)最近幾年發(fā)展非常迅速，使得我國快速進(jìn)入現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)發(fā)展階段。隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，能源與動力的作用得到進(jìn)一步凸顯。在經(jīng)歷第三次工業(yè)革命之后，我國的工業(yè)發(fā)展速度比較快，對各種能源的需求量也不斷增加，而節(jié)能技術(shù)并沒有跟上工業(yè)社會的發(fā)展步伐，出現(xiàn)了很多環(huán)境污染問題。在這樣的情況下，加強(qiáng)對節(jié)能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用十分必要。

關(guān)鍵詞：能源與動力工程;節(jié)能技術(shù);發(fā)展與應(yīng)用

科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展使我國各行業(yè)有了新的發(fā)展機(jī)遇和發(fā)展空間，為我國基礎(chǔ)建設(shè)貢獻(xiàn)力量。能源和現(xiàn)代科技是社會發(fā)展的核心動力，因此，我國對能源與動力工程的建設(shè)和管理尤為重視。當(dāng)前，能源短缺已經(jīng)已經(jīng)成為世界性難題，且傳統(tǒng)能源利用率不高，污染物質(zhì)排放量過高，造成不可再生資源大量消耗和環(huán)境污染的雙重難題。因此，在能源與動力工程中研究和應(yīng)用節(jié)能技術(shù)，是降低能源消耗、維持可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

一、能源與動力工程與節(jié)能技術(shù)的基本概述

能源指的是自然環(huán)境中用來傳遞和轉(zhuǎn)化能量的媒介，它可以將大自然中存在的資源進(jìn)行轉(zhuǎn)化，使這些資源直接被應(yīng)用于生產(chǎn)生活當(dāng)中，通過一系列的工業(yè)化生產(chǎn)將自然資源轉(zhuǎn)化成為對人類社會發(fā)展有益的能量。從這個角度來說，能源是人類社會發(fā)展過程中最基礎(chǔ)的物質(zhì)，同時，也是人類在長遠(yuǎn)發(fā)展過程必要的條件。目前，能源技術(shù)與信息技術(shù)、材料技術(shù)并列成為社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的三個重要領(lǐng)域。而在這其中，能源技術(shù)是最為重要的。動力工程的研究內(nèi)容與能源問題之間具有重要的聯(lián)系，研究本質(zhì)也是滲透在能源利用與轉(zhuǎn)換中的。它主要是通過對理論知識和技術(shù)的研究來最大程度地降低能源消耗、減少環(huán)境污染物的排放量，提高經(jīng)濟(jì)發(fā)展的環(huán)境效益。而推動動力工程的發(fā)展就是解決這一問題的重要途徑，這可以通過發(fā)展能源與動力的方式為節(jié)能技術(shù)提供更加廣闊的發(fā)展空間，同時使節(jié)能技術(shù)在發(fā)展過程中具有更多的發(fā)展機(jī)遇。目前所使用的能源主要包括傳統(tǒng)能源和新型能源這兩部分，傳統(tǒng)能源主要包括煤炭、石油、水資源等，而新型的能源則主要包括太陽能、風(fēng)能、潮汐能、地?zé)崮艿惹鍧嵞茉?。與此同時，還需要解決動力不足的問題，尤其是在建設(shè)工程中，需要改善各種設(shè)備的運(yùn)行狀況，提高能源的利用率。

二、能源與動力工程節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

（一）空氣壓縮機(jī)余熱回收技術(shù)

傳統(tǒng)的能源與動力工程能源系統(tǒng)中，空氣壓縮機(jī)是比較常見且關(guān)鍵的設(shè)備，其在系統(tǒng)中承擔(dān)轉(zhuǎn)化能源動力的關(guān)鍵任務(wù)?？諝鈮嚎s機(jī)的工作原理是空氣通過進(jìn)氣過濾器將大氣中的灰塵或雜質(zhì)濾除后，由進(jìn)氣控制閥進(jìn)入壓縮機(jī)主機(jī)，在壓縮過程中與噴入的冷卻潤滑油混合，經(jīng)壓縮后的混合氣體從壓縮腔排入油氣分離罐，此時壓縮排出的含油氣體通過碰撞、攔截、重力作用，絕大部分的油介質(zhì)被分離下來，然后進(jìn)入油氣精分離器進(jìn)行二次分離，得到含油量很少的壓縮空氣，當(dāng)空氣被壓縮到規(guī)定的壓力值時，最小壓力閥開啟，排出壓縮空氣到冷卻器進(jìn)行冷卻，最后送入使用系統(tǒng)。在傳統(tǒng)空氣壓縮機(jī)中，所消耗的電能僅有10%轉(zhuǎn)換為壓縮空氣，而90%轉(zhuǎn)化為熱能，而這部分熱能中有一部分會隨著設(shè)備散發(fā)到空氣中，被直接浪費(fèi)掉。目前，在行業(yè)內(nèi)出現(xiàn)了一種新型的節(jié)能技術(shù)，即空氣壓縮機(jī)余熱回收技術(shù)，通過相應(yīng)裝置，可以將部分被浪費(fèi)的能量回收，然后通過回收系統(tǒng)在水箱中以約60℃左右熱水的形式儲存。通過該技術(shù)，可以收集傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)行中浪費(fèi)的熱能并進(jìn)行二次利用，進(jìn)一步提高了能源利用率。

（二）植入計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)

在設(shè)計(jì)計(jì)算階段，根據(jù)獲得更新版的設(shè)計(jì)參數(shù)開展理論計(jì)算，計(jì)算出建筑物熱系統(tǒng)的熱負(fù)荷，其中包括基本耗熱量、冷風(fēng)滲透耗熱量、冷風(fēng)入侵耗熱量等。根據(jù)得到的系統(tǒng)熱負(fù)荷，估算散熱面積，綜合考慮材質(zhì)、放置位置、結(jié)構(gòu)形狀、資金成本等因素后選擇合適的散熱器。散熱器與城市熱網(wǎng)之間的連接是通過管道連接，對于機(jī)械循環(huán)水利系統(tǒng)，管道水力計(jì)算的內(nèi)容主要分為：最不利環(huán)路比摩阻、不同熱負(fù)荷對應(yīng)管段的流量、總的水力阻力損失（沿程阻力與局部阻力之和）、立管管徑及資用壓力。該階段中增設(shè)了數(shù)學(xué)模型構(gòu)建環(huán)節(jié)，主要聯(lián)立能量方程（傳熱學(xué)）和納維-斯托克斯方程（工程流體力學(xué)）的方程組，并補(bǔ)充對應(yīng)的定解條件。利用仿真技術(shù)的創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)方式，實(shí)現(xiàn)建筑物供熱系統(tǒng)的整體圖像化表達(dá)，采用計(jì)算機(jī)模擬軟件對水力管網(wǎng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算得到的部分管路速度場和溫度場分布圖，可以直觀看到管內(nèi)熱水流動的方向，根據(jù)顏色的變化反映了溫度的變化。

（三）系統(tǒng)智能化

系統(tǒng)智能化方面，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的是智慧能源。我們現(xiàn)在是無序充電，國家電網(wǎng)正在推有序充電，最后實(shí)現(xiàn)車網(wǎng)互動。也就是說，車也可以作為儲能裝置可以給電網(wǎng)放電，兩邊是雙向互動的。這有多大的容量？如果2035年有1億輛電動汽車，我們至少50億度電儲在車上，車子一天只有10%的時間在行駛，90%都可以用做儲能。儲能可以共享，通過區(qū)塊鏈完全可以共享，這將有助于突破儲能瓶頸，帶動可再生能源的革命。未來智慧能源生態(tài)將有兩個組合：一個是黃金組合，即分布式光伏+電池+電動汽車+物聯(lián)網(wǎng)+區(qū)塊鏈;還有一個是白銀組合，即集中式風(fēng)電與光伏+氫能+燃料電池汽車+物聯(lián)網(wǎng)+區(qū)塊鏈。綜上所述，我認(rèn)為氫能是新能源技術(shù)體系的重要組成部分。用氫氣、電池儲存間歇式能源，發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng)，讓純電動、燃料電池汽車成為用能、儲能、回饋能源的終端，這就是新能源汽車愿景。

（四）變頻調(diào)速技術(shù)

作為電能消耗量巨大的設(shè)備，電機(jī)在工作過程中也會浪費(fèi)大量的能源。一方面受傳統(tǒng)工藝制約，設(shè)備在運(yùn)行中存在摩擦力過大的問題，導(dǎo)致電能消耗量過大;另一方面，多數(shù)電機(jī)運(yùn)行速度可調(diào)控的幅度小，無法根據(jù)相應(yīng)的生產(chǎn)需求靈活調(diào)整能源消耗量。為此，業(yè)界專門開發(fā)了一款變頻調(diào)速技術(shù)，通過靈活調(diào)整電源輸出頻率，不僅能有效降低電機(jī)運(yùn)行過程中的能源消耗，而且有助于降低電機(jī)損耗，提高電機(jī)使用壽命。目前，我國工業(yè)工程及民用系統(tǒng)中都在逐步普及變頻調(diào)速技術(shù)，提高了電機(jī)運(yùn)行智能化水平，優(yōu)化了能源消耗機(jī)制，提高了能源利用率。同時，為了適應(yīng)交流驅(qū)動機(jī)在機(jī)器人、自動化處理、加工工具、傳輸設(shè)備等方面的綜合運(yùn)用，變頻調(diào)速技術(shù)不斷發(fā)展，針對復(fù)雜的觀測和算法的綜合性控制，持續(xù)優(yōu)化系統(tǒng)，提高對復(fù)雜任務(wù)的同時性處理和對簡單任務(wù)的快速控制。

三、結(jié)語

總的來說，在能源與動力工程中，節(jié)能技術(shù)是建設(shè)的重點(diǎn)，這對經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展起到了重要作用。在能源應(yīng)用的過程中，不可再生能源數(shù)量越來越少，但是，經(jīng)濟(jì)發(fā)展對能源數(shù)量的需求越來越多。為了解決這一矛盾，除了要開發(fā)新的能源外，將能源與動力工程中的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用于煤炭資源、石油資源和新能源中也是十分有必要的。

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作者簡介：

鄧太（1999—6），男，漢族，河南省鄭州市金水區(qū)華北水利水電大學(xué)，能源與動力工程（水動）專業(yè)本科生。