能源與動(dòng)力工程的節(jié)能技術(shù)概述

楊濤，樊澤國(guó)，王景炎

（1.蘭州理工大學(xué)，甘肅 蘭州 730050；2.華北電力大學(xué)，北京 100000）

能源和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)是社會(huì)發(fā)展的核心力量，因此，中國(guó)十分重視能源與動(dòng)力工程的建設(shè)與管理。當(dāng)前，能源短缺是一個(gè)全球性問(wèn)題，常規(guī)能源利用率不高，污染物排放量過(guò)大，造成了不可再生資源消耗大和環(huán)境污染的雙重問(wèn)題。因此，節(jié)能技術(shù)在能源與動(dòng)力工程中的研究與應(yīng)用是降低能耗，保持可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

1 能源與動(dòng)力工程概述

1.1 能量

人類通過(guò)發(fā)現(xiàn)、開(kāi)采、加工和使用能源來(lái)促進(jìn)社會(huì)生產(chǎn)力的提高，而能源是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)。隨著工業(yè)和技術(shù)社會(huì)發(fā)展到新的水平，人們?cè)絹?lái)越意識(shí)到，傳統(tǒng)的能源使用方式正在嘗試消耗地球上各種有價(jià)值的能源，與此同時(shí)，各種各樣的能源發(fā)展模式對(duì)環(huán)境也有很大的影響。無(wú)論是從維護(hù)社會(huì)生產(chǎn)力的角度還是從保護(hù)自然的角度來(lái)看，節(jié)能技術(shù)的研究都是必要的。

1.2 動(dòng)力工程

簡(jiǎn)而言之，電力工程是一項(xiàng)相關(guān)技術(shù)，可轉(zhuǎn)換開(kāi)采和加工后的能源以產(chǎn)生人類工業(yè)活動(dòng)所需的電力。在新的歷史時(shí)期，電力工程不僅促進(jìn)生產(chǎn)力的進(jìn)一步發(fā)展，而且承擔(dān)著提高能源效率和減少污染物排放的重要任務(wù)。近幾十年來(lái)，中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，但對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)造成了破壞，積極推動(dòng)動(dòng)力工程的研發(fā)是減少社會(huì)發(fā)展能耗，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)，這也是社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的建設(shè)的必然方式。

1.3 能源與動(dòng)力工程

具體而言，能源和動(dòng)力工程方面的研究一方面正在優(yōu)化傳統(tǒng)能源的使用，另一方面正在尋求新的能源。對(duì)于傳統(tǒng)能源，如煤和石油，主要研究方向是提高利用率，減少能耗和減少有害排放，通過(guò)使用風(fēng)能和核能，新能源研究取得了一些成功，生物能源的研究和實(shí)踐也正在逐步進(jìn)行。從動(dòng)力工程的角度，研究方向主要是對(duì)傳統(tǒng)和新能源以及內(nèi)燃機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、鍋爐的深入分析，以提高能源利用率，減少能源消耗和減少污染，以及其他電力設(shè)備的轉(zhuǎn)換。能源與動(dòng)力工程是與國(guó)民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)運(yùn)行和生態(tài)保護(hù)密切相關(guān)的綜合工程系統(tǒng)。

2 能源與動(dòng)力工程中的能源種類

2.1 煤炭資源

在中國(guó)的能源和動(dòng)力工程中，煤炭資源是中國(guó)資源系統(tǒng)中的主要能源類型，可以用作動(dòng)力工程建設(shè)和各行各業(yè)發(fā)展的能源支持。然而，煤炭資源是一種消耗性能源，其特殊使用會(huì)引起更加嚴(yán)重的污染問(wèn)題，而這并沒(méi)有促進(jìn)中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)文明的可持續(xù)發(fā)展。因此，當(dāng)節(jié)能技術(shù)滲透到能源和電力工程時(shí)，我們還將集中精力改革煤炭資源利用技術(shù)，抑制煤炭資源燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的硫化物數(shù)量，并減少空氣中的氧氣和水，有必要防止由于分子的結(jié)合而產(chǎn)生這些物質(zhì)，其中，酸雨影響人們的健康生活和農(nóng)業(yè)發(fā)展。在這種情況下，在中國(guó)開(kāi)采煤炭資源后，利益相關(guān)者需要在能源使用的早期對(duì)其進(jìn)行脫硫，以減少煤炭資源燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的有機(jī)硫化物的數(shù)量。

2.2 水資源

水資源也是能源和電力工程中的主要能源類型，其應(yīng)用中的問(wèn)題主要體現(xiàn)在水污染和缺水問(wèn)題上。從全球的角度來(lái)看，我國(guó)是一個(gè)缺水的干旱國(guó)家，許多城市在電力工程和城市供水方面存在水資源不足的問(wèn)題。為有效解決水資源問(wèn)題，改革開(kāi)放以來(lái)，有關(guān)部門起草了有針對(duì)性的水污染管理和水資源利用管理計(jì)劃，要求社會(huì)公眾和有關(guān)企業(yè)積極實(shí)施 節(jié)水，治污，排污 和 多渠道水資源開(kāi)發(fā) 工作，同時(shí)，利用節(jié)能技術(shù)深入探索水的循環(huán)利用技術(shù)，與此同時(shí)，我國(guó)進(jìn)一步加強(qiáng)了大氣中水分子、工業(yè)再生廢水的利用、海水、雨水等水資源，以解決我國(guó)水資源短缺問(wèn)題。在電力工程中，有關(guān)人員在通過(guò)多種渠道收集水資源的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了多種類型的水資源，冷卻工業(yè)用水等技術(shù)開(kāi)發(fā)水資源節(jié)能設(shè)備和淡化海水處理。

2.3 石油資源

在世界范圍內(nèi)，石油資源非常缺乏，因此，石油資源的利用效率仍在提高，但是，由于石油資源是不可再生資源，社會(huì)部門限制了石油資源的利用。然而，由于在社會(huì)工業(yè)的發(fā)展中使用各種工藝和設(shè)備時(shí)資源要求的復(fù)雜性，對(duì)石油資源需求增加的問(wèn)題也造成了能源和動(dòng)力工程中能量利用的沖突。因此，相關(guān)公司必須合理調(diào)整石油資源利用率，積極尋求石油資源替代產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。例如，乙醇，油砂和甲醇都是石油資源的替代品，其中，最突出的替代優(yōu)勢(shì)是乙醇，一種生物燃料。

3 能源與動(dòng)力工程中的節(jié)能技術(shù)實(shí)踐

3.1 能源與動(dòng)力工程中的節(jié)能技術(shù)

（1）空壓機(jī)余熱回收技術(shù)。空氣壓縮機(jī)是一種在能源和電力工程中能耗高、能源利用率低的設(shè)備，在實(shí)際運(yùn)行中，可以使用輸入電流來(lái)產(chǎn)生熱量和壓縮空氣能量。設(shè)施產(chǎn)生電力資源并將其轉(zhuǎn)換成熱能后，設(shè)施中的剩余能量將以廢氣和廢熱的形式釋放到大氣中，最終造成能量損失和浪費(fèi)。但是，由于使用從空氣壓縮機(jī)回收廢熱的節(jié)能技術(shù)，因此，在能源和動(dòng)力工程中已經(jīng)有效地使用了大量能量。關(guān)聯(lián)方結(jié)合了能源與動(dòng)力工程的節(jié)能需求，介紹了節(jié)能技術(shù)，設(shè)計(jì)了空壓機(jī)的余熱回收裝置，并根據(jù) 冷熱交換 原理，其余空壓機(jī)也投入使用，熱能可以回收并用于水中。例如，公司需要利用空氣壓縮機(jī)的內(nèi)部熱量來(lái)幫助制造產(chǎn)品，但是，在使用空氣壓縮機(jī)時(shí)能量損失的問(wèn)題很嚴(yán)重，這導(dǎo)致消耗更多的電能，其余的電能被分配了。為了節(jié)省電能和熱能的損失，利益相關(guān)者使用這種節(jié)能技術(shù)來(lái)回收處理設(shè)備的廢熱，并將其引入熱水器，以防止企業(yè)生產(chǎn)中的用電。在空壓機(jī)余熱回收技術(shù)的應(yīng)用中，在合理控制能量損失的同時(shí)，減少常規(guī)生產(chǎn)過(guò)程中因水加熱引起的功率損失，并控制空壓機(jī)的功率損失以節(jié)約能源。

（2）變頻調(diào)速技術(shù)。變頻器在使用過(guò)程中可以調(diào)節(jié)電源的輸出頻率，從而在能源和電力工程中全面控制電動(dòng)機(jī)的性能。但是，能源和動(dòng)力工程需要更多的風(fēng)扇和泵，因此，經(jīng)常使用變頻器。如果關(guān)聯(lián)公司有效地使用此類設(shè)備來(lái)支持船舶和飛機(jī)等電力項(xiàng)目，則在滿足工業(yè)生產(chǎn)需求時(shí)，他們還應(yīng)注意生產(chǎn)中的功率損耗。變頻調(diào)速技術(shù)在控制變頻設(shè)備中可以降低能耗和設(shè)備運(yùn)行的生產(chǎn)成本，并確保能源和動(dòng)力工程的最大經(jīng)濟(jì)效益。

（3）熱管技術(shù)。在能源和動(dòng)力工程中，熱管技術(shù)可在項(xiàng)目建設(shè)期間可以優(yōu)化內(nèi)部設(shè)備的蒸發(fā)和冷凝結(jié)構(gòu)，蒸發(fā)管產(chǎn)生熱量并促進(jìn)冷凝管中塑料的流動(dòng)。然后，當(dāng)物質(zhì)在物理作用的影響下進(jìn)入冷凝器管，然后，再次進(jìn)入蒸發(fā)區(qū)時(shí)，蒸汽流就可以被液化。這種節(jié)能技術(shù)的節(jié)能核心在于能源和電力工程中電力管道中的能量回收。

3.2 節(jié)能技術(shù)在能源與動(dòng)力工程中的具體應(yīng)用

在本報(bào)告所述期間，節(jié)能技術(shù)在能源和動(dòng)力工程中的某些應(yīng)用主要體現(xiàn)在煤炭和石油資源中。具體而言，一方面，它是一種煤炭資源。盡管中國(guó)的礦產(chǎn)資源相對(duì)豐富，但節(jié)能技術(shù)在礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用中的滲透對(duì)于中國(guó)電力工程建設(shè)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展非常重要。因此，在電力工程中，相關(guān)人員可以結(jié)合煤炭資源使用中存在的問(wèn)題制定針對(duì)性的節(jié)能措施。首先，煤炭資源轉(zhuǎn)化為電能時(shí)，進(jìn)入高溫燃燒階段，但在能量燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生硫化物、碳化物等污染物，影響自然環(huán)境以及人體健康。

節(jié)能技術(shù)應(yīng)用后，可以在節(jié)約煤炭資源的過(guò)程中對(duì)煤炭資源進(jìn)行預(yù)先處理，以減少環(huán)境污染。其次，在煤炭資源轉(zhuǎn)化中，有關(guān)方面應(yīng)遵循節(jié)能的理念，設(shè)計(jì)有害氣體排放和回收裝置，將其轉(zhuǎn)化為可用于工業(yè)生產(chǎn)的電力裝置。例如，相關(guān)公司可以在制造過(guò)程中設(shè)計(jì)廢水和氣體回收與精煉系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)能源和電力工程的節(jié)能減排構(gòu)造目標(biāo)。另一方面，在日本，石油資源被廣泛地用于各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)它們的需求很大，并且隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展石油資源的儲(chǔ)量越來(lái)越少了。因此，在節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用中，相關(guān)各方在尋找替代能源的假設(shè)下，繼續(xù)在電力工程電力系統(tǒng)燃料裝置的設(shè)計(jì)中尋找裝置功能的優(yōu)化方法。通過(guò)增加內(nèi)部損失或在能源和電力工程中利用石油資源來(lái)避免能源浪費(fèi)。

4 結(jié)語(yǔ)

能源和動(dòng)力工程是維持現(xiàn)代國(guó)家經(jīng)濟(jì)和社會(huì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，但這種工程本身消耗大量自然資源，污染物排放，能源短缺和能源消耗，這是一個(gè)制約因素，加上傳統(tǒng)技術(shù)對(duì)生態(tài)污染的缺點(diǎn)，也是社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要課題。因此，通過(guò)綜合分析傳統(tǒng)能源與動(dòng)力工程的應(yīng)用與發(fā)展中的不足，優(yōu)化傳統(tǒng)能源技術(shù)，開(kāi)發(fā)新的節(jié)能技術(shù)，可以減少能源消耗，提高能源利用率，減少環(huán)境污染。只有這樣，才能建立科學(xué)的能源技術(shù)體系，保持社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。