节能减排技术在能源与动力工程中的应用

引言

在当今这个全球都在面对能源短缺挑战的新时代，大力推行并运用各种节能技术于能源和动力工程领域，无疑是一种能够显著降低原有能源消耗和浪费现象，进而显著提升能源使用效率的有效手段。积极推广并实际执行节能减排理念的做法，无论是从理论层面还是实践角度来看，都具有相当重要的参考价值和借鉴意义。本文分析和探讨了节能减排技术在动力工程中的实际应用问题，期望能够为相关行业的生产与研究工作开展提供一些可行的借鉴经验。其节能减排技术的创新应用成为实现战略目标的关键。

1.1 能源与动力工程概述

能源与动力工程作为现代工业的核心支柱，融合化学能、核能等转换为机械能、电能或其他可用能量形式的关键技术。其研究方向覆盖能源开发、高效转换、动力系统设计与优化等领域，在满足社会经济发展对能源的多元需求。能源系统依来源可分为化石能源与可再生能源，前者目前仍是全球能源供应的主力，但存在资源有限、污染排放高等问题；后者因清洁可持续的特性，成为未来能源转型的重点。动力转换原理则基于热力学定律，通过蒸汽循环、燃气循环等热力过程，实现能源向动力的高效转化，为工业生产、交通运输及日常生活提供动力支持。1.2 节能减排相关理论

节能减排依托热力学与环境科学理论，形成系统性技术支撑。热力学第二定律揭示了能量转换的不可逆性与效率极限，为节能技术研发指明方向，通过优化热力循环、减少能量损失，可提升能源利用效率。减排控制理论则聚焦污染物生成机理，通过化学吸附、催化反应等手段，降低废气、废水及固体废弃物排放。以燃煤电厂为例，利用选择性催化还原（SCR）技术，在催化剂作用下将氮氧化物还原为无害氮气。碳捕集技术（CCUS）则通过物理或化学方法捕获工业排放的二氧化碳，实现温室气体减排，助力“双碳” 目标达成。

1.3 节能减排与能源动力工程的关联性

节能减排目标驱动能源动力工程技术革新与产业升级。节能减排倒逼能源动力工程突破技术瓶颈，促使行业研发高效能源转换设备、推广清洁能源利用，并优化动力系统运行管理，从而降低能耗与污染排放。能源动力工程为节能减排提供实践载体，通过技术迭代实现能源的清洁化、高效化利用。可再生能源发电技术的规模化应用，有效替代化石能源，从源头上减少碳排放。二者相互促进，共同推动能源动力工程向绿色低碳、可持续方向发展。

二、能源与动力工程中的节能技术应用

2.1 高效能源转换技术

提高能效比是高效利用能源的基本方向，对热力循环、设备性能的改良，大幅度降低损失。以燃气轮机与蒸汽轮机结合，高效利用能源的联合循环技术，先由燃气轮机利用天然气燃烧而得到的高温的气体膨胀做功，推动蒸汽轮机再发电，卡琳娜循环技术针对低品位热能开发，利用氨水混合工质，可利用低于 150^∘C 的低温热资源发电，更加提高了能级利用的温度区间。

2.2 能源回收与再利用技术

废热、余压利用技术是针对生产中的废热、余压进行能量回收再利用，在钢铁、化工等高能耗企业中，大量采用余热余压发电技术，例如烧结工序高温烟气经余热锅炉产生蒸汽带动蒸汽透平机发电，高炉煤气余压发电（TRT）装置利用高压煤气减压的过程中产生的能量带动透平机发电，单高炉年发电能力可达数千万千瓦时。在制冷方面采用吸收式制冷技术以工业废热、太阳能等低温品位热为能源，通过溴化锂、氨水的吸收—解吸循环来制冷，相对于电制冷系统，采用该技术具有节能效果，特别适应于拥有余热资源的企业及酒店建筑。

2.3 节能设备与材料应用

节电设备及节能材料是能源节约技术的硬件保障。在传动系统方面，永磁同步电动机电流密度大，线损小，较异步电动机更节能，在风机、泵类设备中普遍采用；变频器通过调整电动机转速与负载相适应，在工业流程、中央空调系统中可降低能耗的10%～40% 。超导材料在负温度梯度作用下电阻近似为零，用于输电线可避免焦耳热量耗散而提高输电效率；相变材料在温度的变化下吸收或放出潜热，应用在建筑物室内调控温度，降低空调的能耗，促使节能建筑走向智囊化和材料化。

三、能源与动力工程中的减排技术应用

3.1 污染物减排技术

对于能源与动力工程行业的排放物减少技术，主要是指污染物减排技术，即采用某种工艺或设备，降低污染物的废气、废水以及固体废弃物的排放量。燃煤电厂烟气中二氧化硫、氮氧化物、颗粒物的减排主要依靠脱硫脱硝除尘一体化技术，石灰石-石膏脱硫技术的二氧化硫减排是依靠喷淋石灰石浆液，将二氧化硫转化成硫酸钙，选择性催化还原（SCR）技术的氮氧化物脱除是利用氨做还原剂，在催化剂下将氮氧化物还原为氮气，机动车尾气的治理主要依靠三元催化器的治理，利用贵金属催化剂，将一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物催化成无毒气，使尾气达标排放，机动车尾气中的黑碳排放，则依靠柴油车安装颗粒捕集器（DPF），能够截留 90% 以上的颗粒物，有效减少黑碳的排放。

3.2 温室气体减排技术

温室气体减排技术聚焦二氧化碳等气体的控制与利用，助力 “双碳” 目标实现。碳捕集、利用与封存（CCUS）技术是当前核心手段，化学吸收法通过醇胺溶液与二氧化碳发生化学反应实现捕获，物理吸附法则利用多孔材料的吸附特性分离二氧化碳，捕获效率均可达 90% 以上。捕获的二氧化碳可用于驱油增产（EOR），在提高油田采收率的同时实现永久封存。也可作为原料合成甲醇、碳酸酯等化工产品，实现资源化利用。

3.3 清洁生产工艺

清洁生产工艺从源头减少污染产生，推动能源与动力工程向绿色化转型。在燃料替代方面，天然气以其低硫、低氮特性，逐渐替代煤炭用于工业锅炉与燃气轮机发电，使氮氧化物排放降低，二氧化碳排放减少；生物质能作为可再生燃料，通过气化技术转化为生物燃气，应用于供热、发电领域，实现碳的循环利用。动力设备革新方面，氢燃料电池以氢气和氧气为原料，发电过程仅产生水，无污染排放，已在公交、物流车辆中试点应用。生物燃气发动机通过优化燃烧过程，降低颗粒物与氮氧化物生成，适用于分布式能源系统。

结语

节能减排技术的深度应用为能源与动力工程领域带来显著效益，有效提升能源利用效率，大幅降低污染物与温室气体排放。但当前仍面临技术成本高、系统集成度不足等问题。随着氢能储能、智能控制等技术突破，以及政策标准的持续完善，节能减排技术将向更高效、智能、协同方向发展，为能源行业绿色转型与可持续发展注入强劲动力。

参考文献

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