热能动力联产及其系统优化探讨

陈东伟 祁海祥 赵显达

摘要：就当前来讲，热力系统方面对于污染问题依旧沿用的是“治理为主”的方式。此种方式属于事后控制，是在污染产生后的一种补救措施，防治效率是比较低的。在工业污染问题日渐突出的现在，此种治污模式很显然已经不适应时代的要求。出于环保和高效的考虑，有必要对当下的热能动力联产系统进行合理优化。本文在对多联产系统和热能动力系统设计进行详细分析的基础上，探讨了热能动力联产系统的优化。

关键词：热能动力系统；多联产系统；优化

中图分类号：TK11 文献标识码：A 文章编号：1674—3024（2016）05—159—02

前言

在科技持续进步的同时，工业生产也得到了大发展。以往生产中的热系统往往是独立的循环系统，对于此种系统来讲，组分配比是需要格外重视的问题。此种模式的弊端在于能耗高、污染严重，与当今的环保节能理念相违背。因此，为了促进工业的健康发展，有必要开发新的联产系统，以实现产品联合与能源互补。多联产系统可结合生产流程与动力系统，在实际应用中，该系统能够在完成生产的同时进行供电发热，对于提高能源利用率具有重要意义。

1多联产系统分析

1.1集成理论

通过“阶梯法”实现综合能与化学能的有效利用，并对CO₂一体化进行控制，就是该系统的原理，也是其理论支撑。（1）物理、化学能的利用。以往应用的热力循环系统以卡诺定理为基础，侧重于燃料品味向热能品味的转化，忽视了化学能的合理利用。对于这种情况，相关专家和资深学者在慎重分析、仔细研究后，提出了一种新的集成机理，即化学能可控转换联产，明确了组成转化与动力能量转化之间存在相互作用、二者能够实现相互整合、阶梯能量共用是可行的。（2）CO₂控制一体化。以往采用的热力系统基本上都是以治理为主，也就是在污染发生后再采取行动。此种处理方式会造成不必要的能量浪费，且除污效果也经常达不到预期，存在很大的弊端。为了弥补这个缺陷，现实中可考虑以能量转化的方式降低能耗。对CO₂进行一体化控制，能够通过将CO₂能耗分离与能量利用的有效结合，起到两方面的积极作用：①使能量被更充分的利用。②减少CO₂排量，保护生态环境。此种分离理念与传统思想存在很大差异，不仅促进了联产系统的创新，还使得CO₂排量过多问题得到了缓解。但其最大优点还是在于能够从CO₂中分离出清洁燃料，有助于资源的充分利用。

1.2系统类型

该系统囊括的过程有很多个，但不同进程的实现方式是存在差别的。也正是因为如此，该系统的类型与分类方式均比较多。当前，对其的分类中，比较常用的分类依据为流程结构以及系统特征。以此为据，可将该系统分为下述几个种类：（1）并联系统。并联系统实际上包括简单并联与综合并联两种。其中，前者能够借助并联结合动力系统与化工流程，较为独立，对原有结构的保留程度较高，故经常用于循环流程，通常以合成气为原料，在能源节约方面具有显著优势；后者是在前者的基础上改进和发展而来的，能量系统实现了优化，生产耗能可由对口热能供给，但热能需求的满足需要进行废气回收，故此种系统具有较好的节能效果，可显著降低能耗。（2）串联系统。与并联系统一样，此种系统也同样分为简单串联与综合串联两种。前者能够借助串联结合生产系统与动力系统，二者的组合方式为上、下串联，无需合成气，可有效防止耗能过高的情况出现，具有不错的节能效果；后者由前者优化而来，可将组分转化与能量转化有效结合起来，有助于降低合成气的不必要消耗、提高能量转化的效率，在节能方面表现十分出色。（3）串并联联合系统。此种系统是上述两种系统的结合形式，属于新型系统。该系统可将上述两种系统各自的优势综合起来，因而也就具有更明显的优越性。其优势体现在：①能源转化效率高。②化工与动力系统的结合更充分和紧密。③负荷承担能力更强。此种系统集合了上述两种系统的所有优势，在应用中无论是节能表现，还是效率表现，都会更杰出。此种系统的不足在于灵活度不太高、不太稳定，但整体来讲，这些不足产生的影响并不算太大。2热能动力系统的优化

热能动力系统是炼油厂的必要设备，应用在生产中能够起到供给所需动力的作用。由于该系统的热量源于蒸汽，在原油冶炼中，此种系统经常被叫做“蒸汽系统”。借助热能系统，可对能量进行有效转换和高效传输。得益于此项优势，该系统在石化工业领域有着较高的应用价值，也为相关产业的迅速发展做出过巨大贡献。但在新时期的发展中，此种系统已经开始显现出一些不足，对其的完善和改进很有必要。

2.1制约因素

我国石油总储量大，再加上对其的开发一直备受重视，炼油厂数量比较多。但在以往的发展中，由于技术因素和经济因素的影响，这些企业使用的蒸汽机大多能耗比较高。在国家和政府大力倡导节能环保的当前，蒸汽系统亟待改革。该系统的改革关乎企业利益，需要以现代化技术为支撑，以低耗、高效为目标。但现实中，该系统的优化依旧受制于一些因素，其中包括：①现有系统的特点是用户分散、压力使用等级各不相同、燃料来源渠道广，因此，影响系统运转的因素比较多。在这样的情况下，生产流程本就较为复杂，再加上动力系统，复杂性非常高。②企业管理工作没有做到位。管理者通常以经验为工作指导，忽视了技术的更新和变化，导致调度精度长期处于较低水平，生产节能很难实现。③部分设备已经较为陈旧，老化问题也非常严重，不仅生产效率无法满足现实需求，还限制了规模扩展。因此，设备更新是个亟待落实的问题。

2.2优化建议

2.2.1管网以及热源厂方面

对于炼油厂来讲，热电厂的功能在于转化能量。一般而言，企业的热源厂往往不止一个，热用户也比较多，管道在二者之间起着重要的连接作用。因此，要想将能耗降至最低，就必须重视优化管网以及热源厂的布局效率。另外，这样做也是减少投资的要求。

具体的优化措施为：①对于热源厂的优化，需要以其分布规律为依据，结合容量情况进行科学配置。②对于管网的优化，需要对其供气量进行调节，以保障供应与需求能够维持在平衡状态。③对于运行工程的优化，需要以生产情况分析为依据，采取相应的优化措施，以达到降低能耗的目的。

2.2.2积极引入热能动力联产技术

尽管目前多数炼油厂已经在能源节约方面采取了一些措施，但实际效果尚未达到预期。造成此种情况的原因主要在于改进措施针对的只是某个设备，却没有重视流程的联合改造。设备改造起到的效果比较有限，无法满足流程优化的要求。热能动力联产可以实现更充分的资源利用，其逐级利用的能力将使得整个系统都得到优化，不仅在能源节约方面可以起到非常积极的作用，对企业效益的提升也非常有利。当前，此种技术在现实中的应用，主要体现在蒸汽动力联产以及燃气轮机联产方面，前者在应用中可以在不烧煤的情况下进行生产，后者在节能方面的表现也非常突出。此类工业炉可以发挥出助燃作用，除了有利排气之外，还可以助燃，使得加热效率更高。

2.2.3加大新技术的开发力度

对于炼油厂来讲，热能动力联产系统无论是在改造之前还是优化之后，都有较高的复杂性，其中以优化之后为甚。这是因为在经过优化之后，系统受环境影响的可能性更高，仅靠人力控制是很难取得预期效果的。因此，为了提高管理的有效性，现实中就要重视加大对新技术的研究和开发力度，将计算机系统作为管理辅助，以实现高效的协调管理。

3结语

综上所述，对热能动力联产进行系统优化具有较高的必要性，此项举措不仅关系到企业的效益，还影响着社会和环境。所以，企业在追求经济利益之外，还要积极承担起社会责任，加大投入，对系统进行有效的优化，为节能环保尽一份力。