| 标题 | 试论能源与动力工程的节能技术 |
| 范文 | 摘 要：当代社会飞速发展，能源与动力工程功不可没，但在全新的发展理念下，传统工程能源消耗过高的问题逐渐暴露出来。能源与动力工程的节能技术研究，是从根本上降低社会运转过程中的能源消耗。本文首先阐述了能源及动力工程的相关概念，然后从煤炭资源和石油资源两个角度分析在节能方面存在的不足，最后对我国能源与动力工程节能技术的应用进行探究。 关键词：能源;动力工程;节能技术 中图分类号：TK018文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）13-0142-03 On Energy Saving Technology of Energy and Power Engineering YANG Shiming （Hebei Agricultural University，Baoding Hebei 071000） Abstract： With the rapid development of contemporary society， energy and power engineering have made great contributions， but under the new development concept， the problem of high energy consumption of traditional engineering gradually exposed. Energy saving technology research of energy and power engineering is to fundamentally reduce energy consumption in the process of social operation. In this paper， the related concepts of energy and power engineering were first described， then the shortcomings in energy conservation were analyzed from the perspectives of coal resources and oil resources. Finally， the application of energy conservation technology in energy and power engineering in China was explored. Keywords： energy;power engineering;energy saving technology 能源和现代科技是社会发展的核心动力，因此，我国对能源与动力工程的建设和管理尤为重视。当前，能源短缺已经已经成为世界性难题，且传统能源利用率不高，污染物质排放量过高，造成不可再生资源大量消耗和环境污染的双重难题。因此，在能源与动力工程中研究和应用节能技术，是降低能源消耗、维持可持续发展的关键。 1 能源与动力工程概述 1.1 能源 能源是向自然界提供能量转化的物质，是人类活动的物质基础。人类通过探测、开采、加工和使用能源，推动了社会生产力的进步，因此可以说能源是现代社会发展的基础。随着工业和科技社会发展到全新阶段，人们越来越意识到，传统的能源使用方式快要将地球的各类珍贵能源消耗殆尽，同时粗放式的能源开发模式，也对生态环境造成了巨大破坏。无论是从维持社会生产力的角度，还是从保护和拯救大自然的角度，研究节能技术都十分有必要。 1.2 动力工程 简单来说，动力工程就是将开采和加工出来的能源通过能源转换，产生人类工业活动所需动力的相关技术。在新的历史时期，动力工程除了要推动生产力进一步发展，还承担着提高能源利用率、减少污染物质排放的重要任务[1]。近几十年来，我国经濟发展迅速，但也付出了自然生态遭到破坏的代价，积极推动动力工程研究和发展，是降低社会发展能源消耗、促进生态环境恢复的关键，也是构建可持续社会发展体系的必然途径。 1.3 能源与动力工程 具体来讲，能源与动力工程的研究，一方面是对传统能源利用方式进行优化，另一方面是寻求新能源。对煤、石油等传统能源，主要研究方向是提高利用率，降低能源消耗，降低有害物质排放;在新能源研究方面，目前在风能、核能等能源的利用方面取得了一定的成就，在太阳能、生物能源方面的研究和实践也在逐步进行[2]。从动力工程角度来讲，研究方向主要是基于对传统能源及新能源的深入分析，对内燃机、发动机、锅炉等动力设备进行改造，以便提升能源利用率，减少能源消耗，降低污染。能源与动力工程是一个综合工程体系，与国家经济、社会运转和生态保护息息相关。 2 传统能源与动力工程相关技术存在的不足 2.1 煤炭资源的应用 煤炭是一种经典的传统能源，在我国储量极高，我国各个地区都有悠久的煤炭资源利用历史。在我国近年来的工业发展过程中，煤炭成为主要应用资源之一，也是我国能源与动力工程的核心资源。但是，煤炭资源的一大弊端就是污染性极强，其硫含量极高。而传统动力工程对煤炭的使用普遍采用比较粗放的燃烧方式，在能源转化过程中，会产生大量的有毒物质，对空气造成严重污染，酸雨就是因煤炭能源的大量使用而产生的典型的不正常的自然现象[3]。 2.2 石油资源的应用 石油资源是目前全球最为重要的能源。通过对石油资源的开发和使用，人类社会在第二次科技革命之后飞速发展。我国对石油资源的研究和使用十分重视，其推动了工业和现代科技的发展。但是，随着人类社会对石油资源的依赖性越来越强，这种不可再生资源的消耗量不断增加。随着石油资源储量越来越少，人们开始对传统能源与动力工程的运行方式进行反思，急需改善工艺，研究新能源，以应对将来石油资源枯竭的难题。 3 能源与动力工程节能技术的应用 能源与动力工程节能技术的关键在于提升煤炭、石油等传统能源的利用率，减少因为工艺和管理问题导致的能源浪费问题，同时还需要对可再生、污染性较低的新能源進行研究。能源与动力工程节能技术的研究，实际上是为了逐步构建一个兼顾社会经济发展、自然生态保护的可持续发展体系[4]。目前，在我国能源与动力工程研究中，主要有以下几种典型的节能技术。 3.1 空气压缩机余热回收技术 传统的能源与动力工程能源系统中，空气压缩机是比较常见且关键的设备，其在系统中承担转化能源动力的关键任务。空气压缩机的工作原理是空气通过进气过滤器将大气中的灰尘或杂质滤除后，由进气控制阀进入压缩机主机，在压缩过程中与喷入的冷却润滑油混合，经压缩后的混合气体从压缩腔排入油气分离罐，此时压缩排出的含油气体通过碰撞、拦截、重力作用，绝大部分的油介质被分离下来，然后进入油气精分离器进行二次分离，得到含油量很少的压缩空气，当空气被压缩到规定的压力值时，最小压力阀开启，排出压缩空气到冷却器进行冷却，最后送入使用系统。在传统空气压缩机中，所消耗的电能仅有10%转换为压缩空气，而90%转化为热能，而这部分热能中有一部分会随着设备散发到空气中，被直接浪费掉。目前，在行业内出现了一种新型的节能技术，即空气压缩机余热回收技术，通过相应装置，可以将部分被浪费的能量回收，然后通过回收系统在水箱中以约60 ℃左右热水的形式储存。通过该技术，可以收集传统机械系统运行中浪费的热能并进行二次利用，进一步提高了能源利用率。 3.2 变频调速技术 变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系，通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。作为电能消耗量巨大的设备，电机在工作过程中也会浪费大量的能源。一方面受传统工艺制约，设备在运行中存在摩擦力过大的问题，导致电能消耗量过大;另一方面，多数电机运行速度可调控的幅度小，无法根据相应的生产需求灵活调整能源消耗量。为此，业界专门开发了一款变频调速技术，通过灵活调整电源输出频率，不仅能有效降低电机运行过程中的能源消耗，而且有助于降低电机损耗，提高电机使用寿命。目前，我国工业工程及民用系统中都在逐步普及变频调速技术，提高了电机运行智能化水平，优化了能源消耗机制，提高了能源利用率。同时，为了适应交流驱动机在机器人、自动化处理、加工工具、传输设备等方面的综合运用，变频调速技术不断发展，针对复杂的观测和算法的综合性控制，持续优化系统，提高对复杂任务的同时性处理和对简单任务的快速控制。 3.3 流体机械与动力机械的结合 目前，动力机械是将自然界中的能量转换为机械能而做功的机械装置;而流体机械是指以流体为工质进行能量转换的机械。以流体动力学设计航空发动机诸部件为例，采用三维黏性作为设计的基本原则，尤其是在叶轮机械设计方面，在二维、准三维设计以及其他设计过渡方面学科研究不断深入，未来的燃气轮机不仅要结合热机动力学的相关理论和技术，而且要在能源转化过程中，结合气动热力学对设计方案进行调整，使大型设备及工程的动力需求得到满足。例如，在我国西气东输、南水北调、三峡工程等国家重大工程中，热机气动热力学和流体机械的结合，能够进一步降低系统能耗。同时，结合动热力学的能源动力补充能力，在水电动力工程设计、制造、运营、实验的过程中，为高级工程技术提供先进的理论支撑和研究创新。 3.4 新能源技术 目前，我国新能源技术的研究和实践应用取得了一定的成就，逐步形成了以风能、潮汐能、太阳能为主体的新能源动力工程体系。其中，风能发电即利用风力带动风车转动，通过风车系统中的增速机，提高风车转速，带动发电机组产生电能。在我国风力资源比较丰富的内蒙古、吉林等地，已经建成了多个风力发电厂，尤其是东北部分地区，通过风力发电所产生的电能，替代了大量来自火力发电厂的电能，在较大程度上降低了煤炭资源消耗，减少了碳排放。数据表明，随着东北地区风力发电产业逐步形成规模，该地区冬季供暖系统所需能源正逐步向清洁化的方向发展，对持续改善东北地区空气污染问题具有至关重要的积极意义，但仅仅依靠东北地区部分风力发电还难以实现整体技术水平的发展，在保证产创结合的动力探索时，还需要对技术落后和实验设备落后等方面的问题进行研究，保证整体研究水平和产业建设的同步性。 4 推动能源与动力技术的持续性发展 4.1 接力国家和社会支持 近年来，随着能源与动力技术的不断发展，在产能转换技术方面，动力工程技术持续发展。为了提高能源与动力技术的应用价值，国家和社会各界需要通力合作。首先，国家要为推动能源动力技术的更新换代提供政策支持，并逐步将能源产业废物排放、环境污染等相关管理内容纳入国家环境保护法律体系中;同时，国家要对动力能源产业的健康发展提供指导，不断敦促企业进行新型能源技术研发，逐步向清洁能源方向发展。其次，鼓励民间的企业团体和科学研究所等单位进行通力合作，结合跨国境、跨地区的技术资源合作，加速研究成果的市场化发展。例如，华科的能源与动力工程学院，与欧美、日本、澳大利亚等国家和地区的科研机构都建立起了长期合作关系，在机构的支持下，学者和专家进行境外的访学交流，不断联合培养学生，推动了动力能源技术在国际上交流与合作[5]。为此，国家要对实验室研究成果及相关技术技术进行奖励，帮助提高研究和生产之间产能转换的效率。 4.2 推动动力工程被其他行业借鉴 动力工程与工程热物理的研究成果，不仅能在能源清洁化方面得到应用，还能在热力发电、发动机制造及换热设备的制造中进行运用。在研究过程中，能源及动力工程技术和信息化技术进行结合，将会进一步提高应用水平。例如，动力工程和电子研究技术能作为电子技术进行发展，在动力工程实验数据的基础上，电子研究技术能提供数据支撑和模拟实验。尤其是在热力学技术研究方面，热力学和分子模拟领域离不开“热身理论”的电子化模拟和设备支持。目前在华东理工大学化学系的研究过程中，已经有专门的动力学模型被学术界广泛认可，“分子溶液的计算机模拟和分子热力学模型”重点研究了固液界面区不同吸附构型密度分布、大小和数量等微观信息，帮助专项研究取得了较大的条件基础。除此之外，可再生能源与温室气体控制演示等主题能够为太阳能发电形式的技术研究提供支持，并且能为我国和世界都面临的温室气体控制问题提供真实动态的数据参考。 5 结语 能源和动力工程是维持当代国家经济、社会工业发展的基础，但该类工程本身对自然资源消耗较大，加上传统工艺在污染物排放方面存在的不足，导致能源短缺、生态污染成为一个抑制社会持续发展的重要难题。为此，有必要对传统能源与动力工程应用和发展中存在的不足进行全面分析，通过优化传统能源技术、开发新能源的节能技术，降低能源消耗、提高能源利用率、减少环境污染。只有这样，才能构建科学的能源技术体系，维持社会可持续发展。 参考文献： [1]于宏智，杨杰，刘鑫炎， 等.浅谈能源与动力工程的节能技术[J].数码设计（下），2019（12）：211. [2]陶松哲.关于浅谈能源与动力工程节能技术的探讨[J].商情，2019（6）：199. [3]刘丹琳.探析能源与动力工程的节能技术[J].建材与装饰，2018（50）：151-152. [4]程军轶，高靖添，于灏.关于能源与动力工程的节能技术分析[J].信息记录材料，2018（9）：34-35. [5]韩雨冲.探讨节能技术在能源与动力工程中的应用研究[J].中国战略新兴产业，2019（8）：155. 收稿日期：2020-04-05 作者简介：杨世明（1997—），男，本科，研究方向：工程热物理。 |
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