热能动力系统节能改造研究

摘要：在火力发电厂的运行过程中，经常会出现无法消除或纠正的重大热损失。因此，有必要不断优化和改进这一工艺，并采取有效的技术措施来节约能源，以达到节能的目的。因此，在未来火电厂的发展中，有必要加大节能技术在火电工程中的应用，例如在机组中安装干燥设备，以控制整个火电厂的损失，达到节能技术在热电工程中在火电厂的应用效果，从而达到节能降耗的目的。

关键词：热能；动力系统；节能改造

1热力工程

中国的火力发电涵盖了许多领域，包括火力发电系统的设计、运行、控制、应用和能源开发，这使得火力发电非常全面和系统。中国目前是世界上主要的煤炭生产国和消费国，煤炭在中国能源结构中发挥着重要作用。由于其快速的发展速度和对环境的一定影响，人们现在开始关注环境保护问题，因此对火电厂的建设和发展要求将更加严格。在社会经济压力下，火力发电行业面临着重大挑战，因为煤炭开采是污染的主要来源。随着经济结构的调整和现代化，特别是电力需求的增长，社会开始使用新能源。在这种新形势下，如果不改善煤炭资源开发，不提高开采率，污染将进一步加剧，对人类生存构成严重威胁。

2热能及动力工程中的节能技术

节能技术在热能和电力工程中的应用特点。热能和电气工程在节能降耗方面的应用涵盖了广泛的转换项目。随着当前我国节能降耗的发展，热能与电气工程的应用取得了显著成效，但在当前的发展过程中仍有许多领域需要特别关注。（1）经济。火电厂运营管理中节能降耗的主要目的是节约能源，以更有效地利用资源，降低火电厂的运营成本。这意味着应始终按照可持续发展的原则实施节能降耗措施。将热能技术应用于节能降耗措施时，首先要分析其成本效益，从评估经济分配周期到评估能源企业投资的实际价值。应认真研究热能技术的效益，避免火电厂在进一步利用和发展中出现节能降耗的僵局，推广科学合理的方法。（2）稳定性。使用热能技术节能降耗时，技术不稳定，停产频繁，故障率高，严重影响了使用节能降耗技术的实际效果。因此，在节能降耗方面，应监测和评估相关应用技术的稳定性，以提高节能降耗措施的稳定性，确保供暖和能源技术的应用能够支持节能降耗措施稳定发展。

3发电厂热能动力系统原理及优化和节能改造意义分析

3.1发电厂热能动力系统的原理分析

对于发电厂的火电系统来说，它主要使用人力设备来完成相应的生产和能量转换。通过这种设备，热能可以转化为机械能，产生的机械能可以应用于日常生产。发电厂可以从高热源获得大量热能，在高温高压条件下，高热源会发生相应的膨胀。在这个过程中，循环的废热可以被排出。热能主要来自天然气或煤炭等燃料的燃烧，而煤炭资源属于非可再生资源。在实际应用中，由于缺乏技术或相关工作人员的意识，生态环境受到污染和破坏。特别是对于高能耗的发电企业，相关实践表明，火电系统在将热能转化为机械能和排放余热的过程中具有巨大的节能潜力。

3.2电厂火电系统优化节能改造的意义

发电厂是高耗能企业，在其发展过程中将面临许多挑战。目前，资源储备非常紧张。到目前为止，还没有发现能够将热能完全转化为动能的装置。因此，很难避免大量的能源损失，不仅造成能源浪费，还会给企业带来经济损失。基于此，企业必须采取有效措施优化和节约能源，这具有重要意义：

3.2.1提高系统价值

通过先进的技术，优化节能的火电系统可以有效地减少能源损失，提高能源转化率。在优化火电系统的同时，可以达到节能效果，从而保证火电系统的应用价值。。

3.2.2提高企业经济效益

优化火电系统不仅可以达到节能的目的，还可以有效降低发电企业的成本支出，从根本上提高热能转化为机械能的效率。对企业来说，经济效益是追求的根本目标，降低成本支出可以有效促进企业发展，增强企业在市场上的核心竞争力。

4火电系统节能改造措施

4.1化学补水系统设计

发电机组是发电厂的主要设备，为了保证机组的正常运行，必须使用化学补水系统。在设备运行过程中，必须向电容器或除氧器补充冷凝水，并严格控制水温。如果水温较低，则需要使用设备来提高水温，以确保冷凝水快速流入。化学补水系统一般采用喷淋补水的方式，可以回收部分废气和热量，从而改善冷凝器的真空状态。为了增加补充的水量，还可以使用低压加热器来逐渐提高冷凝物的温度，从而实现对高能蒸汽的控制。

在化学补水系统的设计中，可以使用水泵来辅助冷凝器的热井进行补水。如果需要向锅炉供水，可以启动水泵、管道等进行补水。在正常工作条件下，可以打开辅助泵的旁通阀，通过切断辅助泵，可以利用补给箱和冷凝器之间的压差来实现自流补给效果。

冷凝器的热井水位可以通过安装冷凝器供水管和主、辅助控制阀来调节。在正常工作条件下，需要根据热井位置的信息，通过主调节阀自动控制水位。当水位较低时，应打开主调节阀；在水位持续下降和水位信号报警的情况下，应迅速打开中控室的旁路辅助阀，以增加供水量。当热井水位高时，关闭阀门；当水位持续上升时，打开高压排水调节阀，冷凝液通过冷凝泵、脱盐装置和增压泵输送至补给罐，完成补给操作。

4.2余热回收利用

在室外排烟管道上增设烟水换热装置，实现废烟余热的回收利用。通过生产高温热水（88-98℃）和降低排烟温度，可以提供主要的驱动能量。随后，可以使用两台废热冰箱来代替原来的冰箱来生产制冷剂。通过这样的优化改造，既可以保证环境质量，又可以大大降低系统的能耗。具体操作如下。

（1）夏季：利用余热冰箱生产用于空调、工艺和烟气冷却的制冷剂（保留）。

（2）过渡期：根据不同的制冷量自动启动相应的余热制冷系统及辅助设备，保证系统的正常运行。同时，剩余的热水也可以用于预热、加热和加热。

（3）冬季：利用热水经烟气换热后代替传统锅炉作为热源。当室外温度达到特定值时，可以使用“自由”冷却塔生产制冷剂，用于工艺冷却和烟道再冷却处理。

4.3废水余热回收利用

现有自然循环锅炉本体的高温污水经膨胀池后分两级排放。高温蒸汽通过管道排放到大气中，沿途膨胀罐中产生的蒸汽-水混合物被排放到积水井中，无法再利用。因此，为了防止热浪费问题，合理提高能源利用率，有必要设计一种新型的废水余热回收利用系统。该系统采用DCS控制、电机联锁、水流自动控制，结构简单，可在原有排放水箱的基础上开发。它不仅可以解决高温污水的热回收和再利用问题，还可以避免资源浪费。

4.3.1系统构成

余热回收利用系统由固定排放膨胀罐、汽包、灰斗、第一个室外集水井和一个室内集水井组成。固定排放膨胀容器与蒸发器相连，固定排放膨胀器上有一条旁通管路。旁路管道的一端连接到固定排放膨胀容器，另一端连接到第一电动阀。第一电动门的另一端连接到直空气管道，该直空气管道具有第二电动门。第二电动阀与定排扩压器之间的间隙连接有余热利用主管路，第三电动阀安装在余热利用主管路上。第三电动门通过第一管道连接到第二室外集水井，第二室外集水井通过第二管道连接到室内集水井，室内集水井通过第三管道连接到第一室外集水井，连接室外第一集水井上的余热利用回水主管，余热利用回水总管与四台灰斗设备并联连接。灰斗设备的组成包括一个蒸汽供应手动阀、一个灰斗加热器、一个灰斗本体和一个手动回水阀。供汽手动阀一端接余热利用主管路，另一端接安装在电除尘器灰斗本体外壁上的灰斗加热器保温。回流阀的一端与灰斗加热器相连，另一端与余热回流主管相连。

4.3.2应用效果

（1）该系统采用DCS控制模式，通过增加管道和阀门，实现锅炉高温废水的在线利用。

（2）该系统具有结构简单的优点，其中电气和机械联锁依赖于热控制信号，以确保系统的安全性和可靠性。

4.4蒸汽冷凝水的回收利用

冷凝液回收的回报率很高，但也存在一些问题：

（1）冷凝点的压力不均匀导致冷凝水回收系统无法正常工作，导致前端设备的疏水性和热交换不足；

（2）冷凝水的质量有问题。当冷凝水中含有大量铁离子时，不仅容易生锈，还会加剧锅炉的腐蚀，从而影响锅炉的正常使用效果。

在锅炉蒸汽系统中添加药物可以将凝结水的铁含量降低到0.1mg/L。此外，如果凝结水的酸度、硬度、氯离子等指标满足供水要求，可以使水质达到回用前的水质或更高。

在锅炉供水系统中，大部分水是冷凝水，水处理装置产生的软水只能作为锅炉的补充水。锅炉蒸汽冷凝水保护剂是一种液体，主要通过活塞泵注入汽缸的输水管或输油管道，流入管网。锅炉用户应确保冷凝水管道充满（冷凝水水位必须低于水箱水位），以避免任何气体进入管道，如氧气。凝结水中溶解氧含量高会引起腐蚀，从而缩短凝结水管道的使用寿命。冷凝水在进入供水池或冷凝池之前，将通过旁通排水阀和取样点。定期对凝结水进行取样和检测，及时发现系统泄漏，并采取相应措施防止对供水的污染，达到安全、节能、降耗的运行效果。

4.5热电联产

一部分热量可以通过热再生系统转化为水和蒸汽，并通过吸收式制冷机冷却。这个过程被称为“冷、热、电”，即系统可以在冬天加热，在夏天冷却[16]。在热电联产中，一台发电机可以提供电力、空间或工艺加热、空间或过程冷却、二氧化碳，这就是所谓的“四连供”。热电联产系统可用于发电和热能生产，帮助许多发电项目提高经济效益，提高能源利用率。

4.5.1加热

使用热交换器处理蒸汽或热水，产生干热气体，并为窑炉和干燥器等设备提供热气。同时，热空气可以与来自外部的新鲜空气混合，以增加其体积，并实现更精确的温度控制。

4.5.2制冷

吸收式冰箱用于生产制冷剂，吸收式冰箱使用热能而不是电能。它的效率是通过效率因子（COP）来衡量的。吸收式制冷机结构简单，成本低。其启动温度可达93℃（200℉），其COP一般为0.7～0.9。更复杂的双效冰箱可以在175℃下激活（347℉）具有更高的COP但更高的成本。

4.5.3电力生产

发动机可以利用发动机排气的热量来增加功率输出。通常，多台发动机将废气输送到锅炉，将工作流体转化为蒸汽，然后通过涡轮机将其膨胀以驱动发电机。这种结构类似于联合循环发电厂，可以将发电量提高10%，并将电力利用率提高5-6%。

4.5.4二氧化碳回收利用

除了热回收，废气中的二氧化碳也是一种副产品，可用于各种用途。在催化反应器中，富含二氧化碳的发动机排气可以被清洁、冷却并进入生产过程。例如，在温室中使用二氧化碳可以帮助作物快速生长，使收成增加10%至20%；二氧化碳也可以用于生产碳酸饮料和其他产品。

结束语

对于我国目前的发电厂来说，在实际生产过程中，作用在锅炉上的热能主要来自煤或天然气等燃料燃烧释放的热量。锅炉中的水被转化为蒸汽，蒸汽产生动能并增加一定的热能。在此期间，热能和动能相互转化。基于能量转换的电厂火电系统优化和节能改进不仅可以节省大量能源，还可以提高电厂的运行效率。它在电厂的创新发展过程中逐步得到推广和应用。纵观近年来我国火电厂火电系统的发展现状，它已逐渐成为工业生产中最重要的基础部分。为了有效提高工业生产效率，相应的企业必须加强对环境保护的重视。

参考文献

[1]热能动力联产及系统优化分析[J].毛明春;刘勇.信息记录材料，2017（08）

[2]热能动力系统设计探讨[J].陈伟.科技展望，2016（07）

[3]基于内燃机热能动力系统优化分析[J].韩德康;孙振昌.内燃机与配件，2021（01）

[4]论热能动力装置的检修与维护[J].吴素芬.应用能源技术，2021（06）