論文關(guān)鍵詞：紡織車間；熱能轉(zhuǎn)移技術(shù)；節(jié)能技術(shù)；細(xì)紗車間

論文摘要：由于各車間熱量產(chǎn)生量不同，紡織企業(yè)在冬季能量浪費嚴(yán)重。本文提出了紡織車間熱能轉(zhuǎn)移技術(shù)，即通過各車間熱能相互轉(zhuǎn)移分配來達(dá)到熱能節(jié)約利用的目的。該技術(shù)可以達(dá)到十分良好的節(jié)能效果。本文詳細(xì)介紹了這項技術(shù)的原理及方法，并以工程實例來驗證該方法的節(jié)能效果，為該方法的大規(guī)模應(yīng)用和推廣提供技術(shù)參考。

紡織企業(yè)用電量很大，約和整個紡織企業(yè)的工人工資相當(dāng)。作為勞動密集型的紡織企業(yè)，在原料成本和人工成本已無潛力可挖的情況下，節(jié)能已成為紡織企業(yè)可持續(xù)發(fā)展、增加企業(yè)利潤、提高企業(yè)核心競爭力的最佳選擇。

目前很多紡織企業(yè)有的車間在冬季需要供熱，有的車間則在冬季把大量的熱量排出室外，能量比較浪費嚴(yán)重。如果能把排出室外的熱量轉(zhuǎn)移至需要供熱的車間，則可以節(jié)約大量的能量，該技術(shù)本文稱為紡織熱能轉(zhuǎn)移技術(shù)。紡織車間熱能轉(zhuǎn)移技術(shù)是紡織車間節(jié)能的有效途徑之一。合理使用熱能轉(zhuǎn)移技術(shù)，可使紡織車間冬季可不設(shè)供熱系統(tǒng)而達(dá)到工人熱感覺要求，節(jié)能減排效果十分明顯。

1紡織車間熱能轉(zhuǎn)移技術(shù)的原理

部分紡織車間如細(xì)紗車間由于機(jī)器發(fā)熱量大，在冬季車間熱量仍有剩余，需要大量排放到室外大氣中，大量熱能白白浪費；而部分紡織車間如絡(luò)筒車間和前紡車間在冬季則需要供熱。此時可采用熱能轉(zhuǎn)移、風(fēng)量平衡的方法，把熱量剩余車間的熱量轉(zhuǎn)移至需要供熱的車間。該技術(shù)稱為紡織車間熱能轉(zhuǎn)移技術(shù)。該技術(shù)的核心在于：不消耗或消耗很少的能量，將部分紡織車間的熱能轉(zhuǎn)移至另外的紡織車間。

筆者針對某大酒店的蒸汽冷凝水能源大多未被利用的情況，定量分析不同條件下的蒸汽冷凝水利用方案。利用廢水源全熱回收高溫?zé)崴畽C(jī)組在制冷季節(jié)提供生活熱水，供暖季節(jié)為空調(diào)系統(tǒng)提供熱源補充，并對其進(jìn)行節(jié)能計算與分析。

1系統(tǒng)簡介

洗衣廢水熱量回收系統(tǒng)，通過廢水源全熱回收高溫?zé)崴畽C(jī)組內(nèi)部的蒸發(fā)器和污水熱交換器的作用吸收污水熱量(降低污水的排放溫度)，回收原本從排水管排出的廢高溫?zé)崴臒崃?，通過熱泵和高溫冷凝器的作用加熱生活用水，達(dá)到能源循環(huán)回收利用的目的。利用板式熱交換器回收蒸汽冷凝水的熱量為空調(diào)系統(tǒng)回水進(jìn)行加溫。達(dá)到能源回收利用的目的。

2設(shè)計參數(shù)輸入

洗衣房每日耗能：冷水30~40t，熱水40~30t洗衣房日產(chǎn)廢水：70~80t(37~40℃)間歇排放蒸汽冷凝水：蒸汽冷凝水(80℃)量根據(jù)制冷和采暖季節(jié)蒸汽使用情況確定情況1——制冷季節(jié)蒸汽用量少，10t情況2——采暖季節(jié)蒸汽用量多，60t。

3設(shè)計說明

摘要：簡述熱能和動力工程的裝置，分析熱能與動力工程的發(fā)展現(xiàn)狀，提出促進(jìn)熱能與動力工程節(jié)能發(fā)展的措施，以期對相關(guān)工作有所借鑒。

關(guān)鍵詞：熱能工程；動力工程；節(jié)能技術(shù)

充足的能源供給是促進(jìn)國家發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)之一，就當(dāng)前的能源格局來看，天然氣、煤炭、石油等不可再生能源占據(jù)整個能源使用率的90％以上，但是這并不是長遠(yuǎn)之計，畢竟這些不可再生的資源總有被消耗完的一天。故而開發(fā)和利用新能源已成為當(dāng)前重要的節(jié)能措施，熱能與動力工程是當(dāng)前用得較多的方式，本文將對熱能和動力工程在開發(fā)與利用過程中采用的節(jié)能技術(shù)進(jìn)行分析，以期能夠促進(jìn)新能源得到更加充分的開發(fā)與利用，在滿足人們需求的同時也能為中國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

1熱能和動力工程的裝置

1.1熱能裝置。隨著中國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，熱能裝置不僅被利用于日常生活中，而且在生產(chǎn)中也得到了廣泛的作用，對生產(chǎn)和生活都有極其重要的推動作用。對熱能裝置進(jìn)行深入了解能夠明確其操作的具體流程，這有利于促進(jìn)熱能裝置的使用[1]。當(dāng)前的熱能裝置在使用時需要通過燃燒燃料來保證熱量供給，進(jìn)而通過熱能裝置和其他技術(shù)手段的共同作用將熱能轉(zhuǎn)化為有效的機(jī)械能，通過燃燒和其他技術(shù)一起工作的熱能裝置叫做熱能動力裝置，最為常見的熱能動力裝置有兩種：a)依靠燃料燃燒所產(chǎn)生的熱氣進(jìn)入發(fā)動機(jī)內(nèi)，進(jìn)而促進(jìn)了其他能量之間的相互轉(zhuǎn)化，并能夠進(jìn)行循環(huán)使用；b)將燃料在燃燒過程中所產(chǎn)生的熱量通過技術(shù)手段注入到相關(guān)液體中，并將液體汽化后所產(chǎn)生的蒸汽導(dǎo)入發(fā)動機(jī)，以此方法促進(jìn)熱量之間的傳遞和轉(zhuǎn)化，進(jìn)而達(dá)到熱能被轉(zhuǎn)化使用的目的。1.2動力工程裝置。動力工程是一項針對能源轉(zhuǎn)換、傳輸及利用的技術(shù)，在提高能源利用率方面有極其重要的作用，同時也能降低能源消耗及對環(huán)境的污染程度，進(jìn)而推動能源的可持續(xù)發(fā)展。能源與動力工程相結(jié)合，除了能夠推動煤炭、石油、天然氣等傳統(tǒng)能源的開發(fā)與使用外，還能更加高效地利用核能、風(fēng)能及太陽能等新能源，推動中國動力工程的發(fā)展[2]。當(dāng)前的動力工程大多應(yīng)用于火力發(fā)電廠，火力發(fā)電廠在生產(chǎn)電能時，需要遵循能量守恒定律，確保熱能能夠及時轉(zhuǎn)化為電能，在此基礎(chǔ)之上使熱能與動力工程能相互作用，進(jìn)而為輸送電能發(fā)揮出其該有的作用。

2熱能與動力工程的發(fā)展現(xiàn)狀

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，中國能源需求量不斷增加，但是部分能源屬于不可再生能源，過度的開采導(dǎo)致未來能源不足，因此尋求可再生的能源，成為當(dāng)今社會發(fā)展的最大問題。開發(fā)使用新動力成為節(jié)約不可再生能源的主要方式，其中熱能和動力工程具有廣闊的發(fā)展前景。文章通過分析節(jié)能技術(shù)的重要性，闡述了熱能與動力工程工作原理，分析了熱能與動力工程實際應(yīng)用中存在的問題，并提出了相應(yīng)的優(yōu)化措施。

關(guān)鍵詞：熱能；動力；節(jié)能

隨著國家高速發(fā)展帶來的能源大量消耗，不可再生能源已逐漸瀕臨臨界點，為了保護(hù)能源的存在，同時，滿足國家日益增長的能源需求，開發(fā)新能源成為當(dāng)前的主要發(fā)展趨勢。熱能和動力工程作為新的替代能源，已經(jīng)逐漸融入到我們的生活之中，其可以有效減少能源的損耗，從而促進(jìn)社會的發(fā)展，緩解人與生態(tài)之間的矛盾，同時為工業(yè)發(fā)展提供充足的能源保障[1]。

1節(jié)能技術(shù)重要性

從我國的熱能與動力工程構(gòu)成比例來看，通常采用不可再生能源作為主要能源使用方式，包括煤炭、石油等，而在不可再生能源大量消耗過程中，對環(huán)境所造成的危害也是巨大的，嚴(yán)重影響了人們的生活環(huán)境。因此，大力發(fā)展新能源，開展節(jié)能技術(shù)，具有推動國家發(fā)展的重要作用。新型能源是大自然賦予人類另一種寶藏，風(fēng)能、太陽能、熱能等自然能源的出現(xiàn)，為人類發(fā)展帶來了新的可能，有利于實現(xiàn)人與自然和諧相處的美好展望。同時，節(jié)能技術(shù)的推廣，可以保證國家在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的過程中，堅持可持續(xù)發(fā)展，從而緩解日益加重的環(huán)境問題，使得企業(yè)發(fā)展效益與經(jīng)濟(jì)環(huán)保效益得到雙重保障[2]。

2熱能與動力工程實際應(yīng)用存在的問題

1化工熱能動力聯(lián)合生產(chǎn)技術(shù)

［1］長期以來，不同功能系統(tǒng)多是相互獨立的。常規(guī)熱能動力系統(tǒng)的核心為熱力循環(huán)，側(cè)重于熱與功的轉(zhuǎn)換利用，局限于物理能范疇，受制于卡諾理論框架。而傳統(tǒng)化工生產(chǎn)則側(cè)重于化工工藝，想方設(shè)法把原料中的有效成分最大程度地轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品。它們追求單一功能目標(biāo)的思路無法破解能耗高、化學(xué)能損失大及環(huán)境污染嚴(yán)重等難題。因此，系統(tǒng)整合思想受到重視，多能源互補和多產(chǎn)品聯(lián)產(chǎn)已成為當(dāng)今世界能源動力系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢與特征。多聯(lián)產(chǎn)是指通過系統(tǒng)集成把化工過程和熱能動力系統(tǒng)整合，在完成發(fā)電、供熱等熱工功能的同時生產(chǎn)化工產(chǎn)品，實現(xiàn)多領(lǐng)域的多功能綜合，其本質(zhì)特征是系統(tǒng)集成，更合理的物質(zhì)與能量綜合梯級轉(zhuǎn)換利用。圖1為某化工熱能動力多聯(lián)產(chǎn)示意圖。根據(jù)圖1，化工生產(chǎn)過程為原料的加工和轉(zhuǎn)換過程。在此過程中，需要與熱能動力系統(tǒng)發(fā)生諸多聯(lián)系，包括由熱能動力系統(tǒng)供給反應(yīng)所需的蒸汽和動力裝置所需的電力等，而化工過程副產(chǎn)的部分蒸汽可進(jìn)入熱能動力系統(tǒng)中，進(jìn)行全廠的平衡?，F(xiàn)代化工生產(chǎn)在探求分產(chǎn)能效提高的同時，越來越趨向于追求總體效能的提高。例如，通過對某煤制烯烴項目的驗收，發(fā)現(xiàn)全廠熱能動力系統(tǒng)約占總耗能的28%，工藝裝置能耗占總耗能的72%。工藝系統(tǒng)的能源效率很難進(jìn)一步提高，但是熱電的爐機(jī)配置和供電模式對全廠綜合能效影響較大，進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化后可較大程度提高全廠綜合能效水平。圖2為煤氣化熱能動力多聯(lián)產(chǎn)在化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用。圖2所示項目以最大限度地優(yōu)化利用煤氣化產(chǎn)生的合成氣組分為基礎(chǔ)，向化工生產(chǎn)裝置（如，醋酸、醋酐裝置）提供CO氣體，向化工生產(chǎn)裝置（如，合成氨裝置）提供H2，同時充分利用合成氣中的CO2生產(chǎn)尿素等，從源頭上減少溫室氣體的排放，并進(jìn)行酸性氣體的處理，實現(xiàn)脫硫；部分合成氣經(jīng)過處理后進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)，燃機(jī)排氣進(jìn)入余熱鍋爐，余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽部分直接用于供熱，其余進(jìn)入汽輪發(fā)電機(jī)組，從而實現(xiàn)熱能、動力多聯(lián)產(chǎn)。傳統(tǒng)煤化工產(chǎn)業(yè)存在能耗高、污染重、規(guī)模小、工藝技術(shù)落后等局限，其發(fā)展正面臨著原料供應(yīng)、環(huán)保、新興產(chǎn)業(yè)沖擊等三個方面的挑戰(zhàn)，而燃煤電廠在發(fā)展過程中也遇到能源利用效率沒有實質(zhì)性突破和環(huán)保壓力越來越大的困境。煤化工和發(fā)電兩個系統(tǒng)單獨運行時，對能源和資源的利用并不是最充分的。如果把發(fā)電和煤化工結(jié)合起來，可以使得溫度、壓力、物質(zhì)的梯級利用達(dá)到最佳，實現(xiàn)效率最高、排放最小，兩者相互結(jié)合和促進(jìn)。煤氣化熱能動力多聯(lián)產(chǎn)是將煤氣化產(chǎn)生的合成氣經(jīng)過處理后，用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電和用于化工產(chǎn)品的生產(chǎn)，其比例可以調(diào)節(jié)，并且生產(chǎn)化工產(chǎn)品的弛放氣可以進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電。它是煤氣化、氣體處理、氣體分離、化工品的合成與精制和聯(lián)合循環(huán)發(fā)電五部分有機(jī)耦合的一種技術(shù)。通過整體優(yōu)化，相對于獨立分產(chǎn)系統(tǒng)，其總能利用率提高，污染物排放降低，經(jīng)濟(jì)效益提高，勢必成為未來能源化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向［2］。目前，煤化工熱能動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)集成和設(shè)計優(yōu)化尚未形成完整的理論體系，優(yōu)化方法、評價準(zhǔn)則等基礎(chǔ)問題亟待突破。對多聯(lián)產(chǎn)認(rèn)識還存在許多誤區(qū)，如把多聯(lián)產(chǎn)看作是相應(yīng)的化工與動力的簡單聯(lián)合，各自保持與分產(chǎn)時的相同流程；把多聯(lián)產(chǎn)簡單地理解為多產(chǎn)品系統(tǒng)等。煤化工熱能動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，化工動力側(cè)多是希望運行在設(shè)計工況，而通常把熱力系統(tǒng)的運行工況分為設(shè)計工況和變工況。設(shè)計工況是在給定的設(shè)計參數(shù)與要求下的基準(zhǔn)工況，隨著環(huán)境大氣條件、外界負(fù)荷或系統(tǒng)本身等變動，熱力系統(tǒng)總是處于非設(shè)計工況運行。為了避免變工況給系統(tǒng)分析帶來的困難，本文中采用全年運行工況，突破設(shè)計工況點的舊框架，全面考慮全部可能運行區(qū)域的特性，以及相應(yīng)的評價準(zhǔn)則與設(shè)計優(yōu)化方法等。分析化工熱能動力系統(tǒng)的所有可能運行工作狀況（穩(wěn)定工況和過渡態(tài)工況）的總和，科學(xué)地描述與評估總能系統(tǒng)的性能特性，對煤化工熱能動力多聯(lián)產(chǎn)項目的選擇具有一定的指導(dǎo)意義。

2傳統(tǒng)熱力性能評價準(zhǔn)則

長期以來，熱力學(xué)第一定律被廣泛應(yīng)用。對于單一能源輸入和單一供能輸出（如單純供熱或純發(fā)電等）的能源動力系統(tǒng)來說，熱效率能夠比較好地描述系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換利用的有效性與優(yōu)劣，也比較簡單易懂。但對于功、熱并供與化工、動力聯(lián)產(chǎn)等復(fù)雜的系統(tǒng)，由于沒有區(qū)分功與熱、化工與電力等品位差異及其在價值上的不等價性，就不適用了。最初，功、熱并供系統(tǒng)常采用兩個指標(biāo)（熱效率和功熱比）來綜合評估。若對比的某個系統(tǒng)的兩個性能指標(biāo)都好，才能得出明確的結(jié)論；如果出現(xiàn)“一好一差”的情況，就很難評說哪一個系統(tǒng)更好了。有關(guān)研究相繼拓展到冷-熱-電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)和熱、電分?jǐn)偫碚搯栴}。盡管許多研究有了重要進(jìn)展，但至今沒有解決問題，且化工-熱能-動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)集成優(yōu)化比熱-電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)還要復(fù)雜得多，所以越來越多的人認(rèn)識到單純從熱力學(xué)第一定律的角度，無法合理評價化工-熱能-動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)劣。后來，有些學(xué)者采用熱力學(xué)第二定律?；鹩帽硎疽欢▍?shù)工質(zhì)在基準(zhǔn)環(huán)境下所能做功的最大可能性，將“質(zhì)”與“量”結(jié)合起來去評價能量的價值，改變了人們對能的性質(zhì)、能的損失和能的轉(zhuǎn)換效率等問題的傳統(tǒng)看法，開拓了一個新的熱工分析理念。熱力學(xué)第一定律效率（簡稱熱效率，又稱總能利用效率）是聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)各種形式的能量輸出的總量Qout（包括化工產(chǎn)品、發(fā)電量、制冷量與供熱量）與輸入能源總能量Qin（所消耗的一次能源總量）的比值。該值越高，表明系統(tǒng)的熱力性能越好。熱效率把化工產(chǎn)品與熱工產(chǎn)品（功、制冷量供熱量）等不同品質(zhì)與品位的能量等同看待，直接相加。因此，基于熱力學(xué)第一定律的系統(tǒng)熱力性能評價準(zhǔn)則，只是反映系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換利用的數(shù)量關(guān)系。既沒有對不同有效輸出的品質(zhì)與品位加以區(qū)分，又沒有合理反映產(chǎn)生有效輸出所消耗能量的分?jǐn)偳闆r［4］。雖然熱效率應(yīng)用得最早，而且至今還得到應(yīng)用，但它通常只適用于單一功能系統(tǒng)，而對于化工－動力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)等多功能系統(tǒng)來說，則是不科學(xué)與不合理的。［5］在聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)和參照的分產(chǎn)系統(tǒng)輸出相同的產(chǎn)品（化工產(chǎn)品種類和量與熱工產(chǎn)品種類和量）條件下，兩者總能耗之差的相對比值即聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)相對節(jié)能率Esr（或Est），Esr＝Qd-QcogQd（1）式（1）中：Qd———參照的分產(chǎn)系統(tǒng)總能耗；Qcog———聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)總能耗。相對節(jié)能率體現(xiàn)的是聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)與參照的分產(chǎn)系統(tǒng)的對比。關(guān)注聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)與參照分產(chǎn)系統(tǒng)相比時能源消耗的節(jié)約情況。鑒于聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)與分產(chǎn)系統(tǒng)中化工原料、產(chǎn)品與熱動原料、產(chǎn)品的類型和數(shù)量存在不一致的情況，需要界定邊界條件。例如，相同的能源輸入量或相同的產(chǎn)品輸出量等。此外，聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)和與其比較的參照分產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)的化工產(chǎn)品和熱工產(chǎn)品的類型和量以及它們之間比例（如化／動比等）應(yīng)該有個合理的界定。不同的化／動比，計算出來的節(jié)能率并不相同，有時也會出現(xiàn)“化／動比越大，節(jié)能率就越高”的結(jié)論。有的學(xué)者通過建立多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)化、電分?jǐn)偫碚撃Ｐ?，分析化工生產(chǎn)過程和熱-功轉(zhuǎn)換過程的性能特性、能耗分?jǐn)偳闆r，使得計算結(jié)果更具有針對性。應(yīng)用相對節(jié)能率作為聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)評價準(zhǔn)則時，正確選擇相應(yīng)的參照分產(chǎn)系統(tǒng)性能基準(zhǔn)（簡稱參照基準(zhǔn)）非常重要。通常采用定折合性能基準(zhǔn)法和當(dāng)量折比系數(shù)法等。定折合性能基準(zhǔn)法是假定參照的分產(chǎn)系統(tǒng)中相關(guān)的性能均為一個定值時計算出的性能基準(zhǔn)，如某焦?fàn)t煤氣聯(lián)合循環(huán)效率為52%，某焦?fàn)t煤氣制甲醇能耗44.9MJ／kg等。當(dāng)量折比系數(shù)法是通過規(guī)定不同燃料之間熱值比值的一個當(dāng)量折比系數(shù)來計算聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的參照基準(zhǔn)。如假定1kg焦炭的熱值與0.9714kg標(biāo)準(zhǔn)煤相當(dāng)，表達(dá)不同能源之間關(guān)系。采用不同參照性能基準(zhǔn)進(jìn)行分析時，在數(shù)量變化率上有較大的差異，但總的變化趨勢大致相同。事實上，相對節(jié)能率與熱效率一樣，都把不同的有效輸出等同對待，沒有區(qū)分它們在品質(zhì)與品位上的不等價性，仍局限于熱力學(xué)第一定律概念；且應(yīng)用范圍較窄，特別是多能源輸入時，出現(xiàn)太多的參照分產(chǎn)系統(tǒng)（如雙能源輸入和雙產(chǎn)品輸出的系統(tǒng)就需4個），不但使得性能指標(biāo)量的計算變得復(fù)雜，而且使系統(tǒng)性能定性比較模糊不清。許多學(xué)者嘗試應(yīng)用熱力學(xué)第二定律來處理不同能量在品質(zhì)與品位上的不等價性問題，它以各種能量的火用（最大理論做功能力）來進(jìn)行統(tǒng)一評價，并由此推出基于熱力學(xué)第二定律的火用效率。火用效率是將功與熱合并到一個合理的綜合指標(biāo)中來統(tǒng)一評價的準(zhǔn)則，定義為能源動力系統(tǒng)輸出的總火用（Eout）與輸入的總火用（Ein）之比值，即所產(chǎn)功及輸出熱量中最大轉(zhuǎn)化功與輸入總火用之比值：ηex=Eout／Ein=（P+BQ）／Ein。（2）式（2）中，B為折扣系數(shù)，它指代由熱轉(zhuǎn)化為功的最大可能性，由卡諾循環(huán)效率確定，用熱力學(xué)第二定律來定量評價?；鹩眯时葻嵝矢侠碇幵谟冢夯跓崃W(xué)第一定律的評價只考慮了化工產(chǎn)品與熱工產(chǎn)品的熱性能，且忽略熱工產(chǎn)品中電、冷、熱之間的差別；火用效率對它們的品位或價值有不同的評價?？梢?，火用效率的確在熱力學(xué)上更加正確地看待不同能量的差異，注意到了不同輸出在熱力學(xué)方面的不等價性。但是，火用的概念是從熱轉(zhuǎn)功的最大可能性出發(fā)，并不適合于用來描述化工生產(chǎn)過程和制冷過程等能量轉(zhuǎn)換利用問題。另外，化工產(chǎn)品的火用與熱工產(chǎn)品的火用以及冷火用與熱火用等都難以選擇同一的基準(zhǔn)環(huán)境。為此，作為評價準(zhǔn)則同樣存在一定的不合理性。對于功－熱聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)來說，火用效率在熱力學(xué)上把能量的量與質(zhì)相結(jié)合起來，將功與熱合并到一個綜合指標(biāo)中來統(tǒng)一評價的準(zhǔn)則。根據(jù)熱力學(xué)第二定律，功能夠全化為熱，而熱是不能全化為功的。兩者雖然可用同一量綱表達(dá)，但存在明顯的品位差別，功的品位比熱高得多，且功與熱在經(jīng)濟(jì)上的價格也不是等價的。許多工程技術(shù)人員對經(jīng)典的火用概念多限于理論上理解，與實踐應(yīng)用相距甚遠(yuǎn)，因此，至今未能得到普遍使用。如果從其它角度來定量評定不同能量的價值，就可以得出另一種不同能量價值比和定義出另一種評價準(zhǔn)則，或者稱之為廣義的火用效率。經(jīng)濟(jì)火用效率ηEC提出另一種規(guī)定價值比B的方法，即系統(tǒng)供熱與供電（功）的售價之比：B=CR／CW。（3）式（3）中，價值比B聯(lián)系實際的經(jīng)濟(jì)效益，一定程度上更實際地反映功、熱并供裝置的性能，從而反映出熱力系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換利用的優(yōu)劣。經(jīng)濟(jì)火用效率只考慮了熱與電（功）的售價比，沒有考慮不同燃料的價格不同。這在比較使用不同燃料（其價格可能差別很大，如汽油與原煤）的裝置時就不夠全面。為了改進(jìn)這一點，可在經(jīng)濟(jì)火用效率的基礎(chǔ)上再加上燃料價格的考慮，從而提出經(jīng)濟(jì)火用系數(shù)XEC，XEC=ηEC×Cw／Cf。（4）式（4）中，Cw／Cf是單位能量電（功）與燃料的價格比，反映了燃料投入所獲得的經(jīng)濟(jì)增值比例（未考慮初投資等成本）。當(dāng)然，經(jīng)濟(jì)火用效率和經(jīng)濟(jì)火用系數(shù)是否合理，與熱／電（功）售價比、電（功）與燃料的價格比等定得正確與否有關(guān)。實際上，影響熱、電（功）售價的因素很多，經(jīng)濟(jì)火用效率和經(jīng)濟(jì)火用系數(shù)用來進(jìn)行化工熱能動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計優(yōu)化，存在一定的不確定性。

3能量綜合梯級利用率

［6］20世紀(jì)80年代初，我國著名科學(xué)家吳仲華先生提出各種不同品質(zhì)的能源要合理分配、對口供應(yīng)，做到各得其所，并從能量轉(zhuǎn)化的基本定律出發(fā)，闡述了熱能綜合梯級利用與品位概念，倡導(dǎo)按照“溫度對口、梯級利用”能源高效利用的原則。近期，相關(guān)研究從物理能（熱能）的梯級利用擴(kuò)展到化學(xué)能與物理能綜合梯級利用，提出冷－熱－電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)能量梯級利用率與化工熱能動力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)能量梯級利用率等新準(zhǔn)則。在能源動力系統(tǒng)中，物質(zhì)化學(xué)能通過化學(xué)反應(yīng)實現(xiàn)其能量轉(zhuǎn)化。因此，物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化勢必與其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的做功能力（吉布斯自由能變化△G）和物理能的最大做功能力（物理火用）緊密相關(guān)。對于一個化學(xué)反應(yīng)的微分過程，存在如下關(guān)系：dE=dG+TdSηc。（5）式（5）中，dE———過程物質(zhì)能的最大做功能力變化；dG———吉布斯自由能變化；TdS———過程中以熱形式出現(xiàn)的能量；T———反應(yīng)溫度，K；dS———過程熵變化；ηc———卡諾循環(huán)效率，ηc=1-T0／T；T0———環(huán)境溫度，K。上式描述物質(zhì)火用、化學(xué)反應(yīng)吉布斯自由能和物理火用的普遍關(guān)系。從而揭示如何分別通過化學(xué)反應(yīng)過程和物理過程實現(xiàn)物質(zhì)dE的逐級有效轉(zhuǎn)化與利用。在此基礎(chǔ)上，定義表征聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)化學(xué)能梯級利用特征的化學(xué)能梯級利用收益率，如式（6）：Rgain=ΔEthnetEs-（Ep+Ethnet）。（6）式（6）中，Rgain———聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)化學(xué)能梯級利用收益率；ΔEthnet———聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)熱轉(zhuǎn)功循環(huán)所得熱火用相對于分產(chǎn)系統(tǒng)的增長量；Es-（Ep+Ethnet）———從分產(chǎn)系統(tǒng)看，進(jìn)入系統(tǒng)的化學(xué)火用（Es）除部分轉(zhuǎn)移到產(chǎn)品中（Ep）、部分轉(zhuǎn)化為熱轉(zhuǎn)功循環(huán)的有效凈熱火用（Ethnet），其余均消耗或損失于系統(tǒng)內(nèi)部。這部分化學(xué)火用損失即為聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)化學(xué)火用梯級利用的最大潛力。因此，Rgain代表了多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)化學(xué)能梯級利用的收益占分產(chǎn)系統(tǒng)的化學(xué)火用損失（化學(xué)火用利用潛力）的比例，即聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)通過集成整合成的化學(xué)能梯級利用收益率。它是量化描述聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中化學(xué)能品位梯級利用水平的一個最重要指標(biāo)。若在化工動力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)集成時，以化學(xué)能收益率Rgain作為優(yōu)化目標(biāo)，把化學(xué)能梯級利用水平與系統(tǒng)集成特征變量和獨立設(shè)計變量以及聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)性能特性等關(guān)聯(lián)起來，就可構(gòu)建基于化學(xué)能梯級利用準(zhǔn)則的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化方法。

1紡織車間熱能轉(zhuǎn)移技術(shù)的原理

部分紡織車間如細(xì)紗車間由于機(jī)器發(fā)熱量大，在冬季車間熱量仍有剩余，需要大量排放到室外大氣中，大量熱能白白浪費；而部分紡織車間如絡(luò)筒車間和前紡車間在冬季則需要供熱。此時可采用熱能轉(zhuǎn)移、風(fēng)量平衡的方法，把熱量剩余車間的熱量轉(zhuǎn)移至需要供熱的車間。該技術(shù)稱為紡織車間熱能轉(zhuǎn)移技術(shù)。該技術(shù)的核心在于：不消耗或消耗很少的能量，將部分紡織車間的熱能轉(zhuǎn)移至另外的紡織車間。

發(fā)熱量較大的車間主要是指細(xì)紗車間。細(xì)紗車間用電一般占全廠噸紗基本生產(chǎn)用電的60%～70%，除一部分轉(zhuǎn)化為加工產(chǎn)品的機(jī)械能外，絕大部分電功率轉(zhuǎn)化為熱能散發(fā)到車間中。細(xì)紗機(jī)的主要產(chǎn)熱部件是電機(jī)，電機(jī)表面溫度甚至高達(dá)60℃[1]，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于車間的溫度。因此為節(jié)約能源，目前細(xì)紗車間的電機(jī)基本上都單獨進(jìn)行排風(fēng)，稱為工藝排風(fēng)。由于細(xì)紗車間熱量過剩[2]，無論冬季還是夏季，工藝排風(fēng)都排至室外大氣中。除工藝排風(fēng)外，細(xì)紗車間的車間回風(fēng)[3]稱為地排風(fēng)。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，細(xì)紗車間的溫度一般也高于其他車間的溫度。實際紡織車間中，冬季細(xì)紗車間的溫度甚至比前紡并粗等車間的車間溫度高10℃以上。

發(fā)熱量較小的車間包括有后紡的絡(luò)筒車間、前紡的并粗車間等。這些車間的機(jī)器數(shù)量較少，機(jī)器排布較稀，整個車間總體發(fā)熱量較低。在冬季，僅靠機(jī)器發(fā)熱量不足以保證車間的溫度。為達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)要求的溫度，需要從外界輸入熱量。

紡織車間熱能轉(zhuǎn)移技術(shù)是指在冬季，把細(xì)紗車間的熱量轉(zhuǎn)移至后紡的絡(luò)筒車間、前紡的并粗車間等產(chǎn)熱量較小的車間。通過這種車間熱能的相互轉(zhuǎn)移分配，來節(jié)約能源。

2紡織車間熱能轉(zhuǎn)移技術(shù)的應(yīng)用

【摘要】近年來，能源問題備受人們的關(guān)注，為了緩解能源危機(jī)，更多的能源工程逐步開始實施，尤其是熱能動力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用，雖然實現(xiàn)了能量形式的轉(zhuǎn)變，但其在系統(tǒng)的運行過程中卻存在著極大的能量消耗與損失。為了適應(yīng)當(dāng)前可持續(xù)發(fā)展的要求，熱能動力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)必須加以節(jié)能優(yōu)化與改造?；诖耍撐姆治隽藷崮軇恿β?lián)產(chǎn)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計路徑，對于提升熱能動力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠運行具有重要的意義。

【關(guān)鍵詞】熱能動力聯(lián)產(chǎn)；能源節(jié)能；優(yōu)化設(shè)計

1引言

近年來，隨著技術(shù)的進(jìn)步，工業(yè)領(lǐng)域面臨著新的發(fā)展契機(jī)，熱能動力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用日益普遍。熱能動力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)具有極高的獨立性，多為熱力循環(huán)方式，要維持系統(tǒng)的高效運轉(zhuǎn)，降低系統(tǒng)運行時的能源消耗，各個工業(yè)企業(yè)都需要結(jié)合自身的發(fā)展現(xiàn)狀，進(jìn)行熱能動力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化與改進(jìn)，降低系統(tǒng)運行時的能源消耗與環(huán)境污染，帶動工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展步伐。

2熱能動力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)運轉(zhuǎn)現(xiàn)狀

2.1階梯型能源的利用。在傳統(tǒng)的工業(yè)發(fā)展領(lǐng)域，熱能動力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)運行時的理論基礎(chǔ)是卡諾定量，在整個運行與轉(zhuǎn)換過程中，由于對燃料化學(xué)能品位的利用十分有限，常常存在較大的技術(shù)與操作局限。在當(dāng)前工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展過程中，要實現(xiàn)熱能動力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)勢，需以傳統(tǒng)理論為基礎(chǔ)，加強(qiáng)各個品位之間的聯(lián)系性，使得化學(xué)能品位可以與熱能、自由能品位緊密聯(lián)系，在關(guān)聯(lián)品位的理論基礎(chǔ)上，化學(xué)能可以通過對控制盒的轉(zhuǎn)換聯(lián)產(chǎn)，來達(dá)到集成性機(jī)理的目的【1】。相關(guān)實踐表明，集成性轉(zhuǎn)換與能量品位轉(zhuǎn)換之間存在著緊密的聯(lián)系，這種聯(lián)系使得二者在一定條件下能夠?qū)崿F(xiàn)耦合，將動力一側(cè)與化工一側(cè)全面整合。2.2能源一體化利用。能量一體化利用同樣是熱能動力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的核心理論，一體化利用主要是通過對能量與CO2的控制來實現(xiàn)的，采用的先污染后治理的理論。在熱能動力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的運行過程中，首先通過在熱力系統(tǒng)中脫除流程尾部的方式，使得能量能夠與CO2控制加以有效實現(xiàn)，達(dá)到良好的污染治理效果【2】。能源一體化利用原理下，化學(xué)能的階梯級狀態(tài)使得CO2能夠處于能耗分離狀態(tài)下，實現(xiàn)了二者的充分融合，大大提升了能量的利用效率，CO2的排放量有所降低，熱能動力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)運行時具有節(jié)能減排效益。

摘要：在建設(shè)工程的實際過程中，對節(jié)能技術(shù)進(jìn)行探索和研究以及合理化的運用，使熱能和動力形成的損耗能夠有效降低，從而提升生產(chǎn)的實際質(zhì)量和基本效率，節(jié)省能源資源。本文就此展開探討和分析，提出了相關(guān)的建議和措施，為促進(jìn)資源節(jié)約型社會的建設(shè)和發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：熱能；動力工程；節(jié)能技術(shù)；發(fā)展措施

能源是生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，能夠提供強(qiáng)大的動力支持。從世界范圍來看，石油、煤炭和天然氣都屬于不可再生能源，但對于這類能源的運用程度比較高，占能源總量的70%以上。而對于清潔性能源，如風(fēng)能、水能、太陽能的運用就比較少。不可再生能源的總量有限，我們不僅要節(jié)省能源，對于新能源也要進(jìn)行一定程度的開發(fā)和利用，這是時代進(jìn)步和發(fā)展的需求。在這之中，熱能和動力工程的發(fā)展前景廣闊，對于行業(yè)的發(fā)展和研究已經(jīng)取得了一定的成果，但在運用節(jié)能技術(shù)方面還需要加大研究的力度。

1工程發(fā)展的實際狀況

1.1熱能損耗。一般來說，在運行設(shè)備的過程中，發(fā)電廠在熱能方面會產(chǎn)生損耗。產(chǎn)生的熱能損耗會使發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)效益降低，同時影響實際的發(fā)電質(zhì)量。對于熱能額定功率較小的設(shè)備來說，進(jìn)行節(jié)流節(jié)能起到一定的作用。在設(shè)備的運行功率超過額定功率的情況下，節(jié)流設(shè)備通過提前設(shè)定的數(shù)值和信息對于運行設(shè)備能夠進(jìn)行基礎(chǔ)性的調(diào)節(jié)，降低負(fù)荷承載[1]。但運行設(shè)備的實際生產(chǎn)過程中，在節(jié)流環(huán)節(jié)會產(chǎn)生一定的問題，損失熱能，以至于輸送的能量不符合相關(guān)要求，對于供電系統(tǒng)運行的安全和穩(wěn)定形成了阻礙。1.2濕氣損耗。發(fā)展工程供應(yīng)系統(tǒng)的過程中，濕氣損耗是比較嚴(yán)重的問題。主要體現(xiàn)在以下3個方面。1）在蒸發(fā)和膨脹的過程中，水蒸氣會逐漸形成小水滴，如果產(chǎn)生聚集，對于系統(tǒng)的實際工作就會產(chǎn)生一定的影響。2）水滴運行的速度和蒸汽運行速度不一致，通常蒸汽要比水滴的運行速度快，就會損失濕氣。3）產(chǎn)生聚集的水滴過多，對于濕氣的運行方向和速度會產(chǎn)生一定的影響，直接導(dǎo)致?lián)p失熱能。1.3環(huán)境污染。運用熱能和動力的實際過程中，對于環(huán)境造成的污染比較嚴(yán)重。主要體現(xiàn)在以下幾個方面：空氣、噪音、放射性物質(zhì)、熱能污染等。空氣污染的形成是因為在傳統(tǒng)能源支撐下的重工業(yè)以及汽車尾氣、居民取暖產(chǎn)生了污染。形成噪音污染是因為發(fā)電廠和相關(guān)工業(yè)工作中運用的機(jī)械設(shè)備的噪音過大。形成放射性物質(zhì)污染是因為對于核能源進(jìn)行實際使用的過程中出現(xiàn)的泄露和爆炸問題引發(fā)了污染[2]。造成熱能污染主要是因為相關(guān)企業(yè)、工業(yè)和人們在生產(chǎn)生活的過程中，對于熱能運用時的流失和浪費。

2發(fā)展節(jié)能技術(shù)的措施

一、教學(xué)設(shè)計

能源與人類的生存和發(fā)展息息相關(guān)。本章通過對化學(xué)反應(yīng)中能量變化的探討，使學(xué)生感悟到過去化學(xué)反應(yīng)在人類利用能源中所充當(dāng)?shù)慕巧谖磥砣祟惤鉀Q能源危機(jī)、提高能源利用率和開發(fā)新能源等方面中的關(guān)鍵作用，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，教育學(xué)生關(guān)心能源、環(huán)境等與現(xiàn)代社會有關(guān)的化學(xué)問題。

本節(jié)課的教學(xué)是圍繞化學(xué)能與熱能的關(guān)系而展開的。教學(xué)分為三個部分：

在第一部分中教材先從化學(xué)鍵知識入手，說明化學(xué)鍵與能量之間的密切聯(lián)系，揭示了化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因。然后分析了化學(xué)反應(yīng)過程中反應(yīng)物和生成物的能量儲存與化學(xué)反應(yīng)吸收還是放出能量的關(guān)系，為后面強(qiáng)調(diào)“與質(zhì)量守恒一樣，能量也是守恒的”的觀點奠定了基礎(chǔ)。

在第二部分中教材通過三個實驗，說明化學(xué)反應(yīng)中能量變化主要表現(xiàn)為熱量的形式，提出吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的概念。這部分內(nèi)容強(qiáng)調(diào)了科學(xué)探究和學(xué)生活動，讓學(xué)生在實驗探究中認(rèn)識和感受化學(xué)能與熱能之間相互轉(zhuǎn)化及其研究過程，學(xué)會定性和定量的研究化學(xué)反應(yīng)中熱量變化的科學(xué)方法。

在第三部分中教材為了拓寬學(xué)生的科學(xué)視野，圖文并茂地說明了生物體內(nèi)生命活動過程中的能量轉(zhuǎn)化、能源與人類社會發(fā)展的密切關(guān)系，使學(xué)生建立正確的能量觀。

摘要：地?zé)崮茏鳛橐环N綠色清潔能源，在建筑建設(shè)中將發(fā)揮重要作用。研究介紹不同種類的地?zé)崮茉诮ㄖh(huán)境、建筑節(jié)能中的應(yīng)用形式，探究淺層地?zé)崮堋⑺疅嵝偷責(zé)崮?、干熱巖型地?zé)崮艿榷喾N形式地?zé)崮艿膬?yōu)勢與潛力，討論建筑環(huán)境中地?zé)崮艿睦碚撆c實際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：地?zé)崮埽粶\層地?zé)崮?；水熱型地?zé)崮?；干熱巖型地?zé)崮埽唤ㄖh(huán)境

隨著城市化建設(shè)的不斷發(fā)展，供熱供暖、生活熱水等能源消耗占整個建筑能耗的50%左右[1]。地?zé)崮茏鳛橐环N綠色環(huán)保、可再生的能源，在建筑節(jié)能方面具有應(yīng)用潛力。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展更新，在一些環(huán)境友好城市已經(jīng)實現(xiàn)對淺層地?zé)崮艿拈_發(fā)與利用，達(dá)到保護(hù)環(huán)境、提高人們生活水平的效果。對地?zé)豳Y源的合理開發(fā)利用已受到各界的重視，對地?zé)崮艿拈_采研究已成為當(dāng)下的研究熱點。地?zé)崮艿哪芰縼碜缘厍騼?nèi)部的熔巖，并以熱力形式存在，并且地?zé)崮艿膬α恳卜浅？捎^。地層深處的地?zé)崮芙?jīng)由高溫熔漿、地下水傳遞到地表附近，然后利用一系列設(shè)施設(shè)備對被地下水傳遞到地表的熱力進(jìn)行捕獲利用。綜合考慮熱流體傳輸方式、溫度范圍以及開發(fā)利用方式等因素，地?zé)豳Y源可分為淺層地?zé)崮堋⑺疅嵝偷責(zé)崮芎透蔁釒r型地?zé)崮堋?/p>

1不同地?zé)崮茉诮ㄖh(huán)境中的概述

1.1淺層地?zé)崮艿膬?yōu)勢與應(yīng)用

淺層地?zé)崮苜Y源指蘊藏在淺層巖土體、地下水或地表水中可利用的熱能資源。淺層地?zé)崮艿哪芰恳话銉Υ嬖诰嚯x地表200m深的巖土體、地下水中；有的直接存儲在地表水中。淺層地?zé)崮軠囟纫话愕陀?5℃，且較為恒定，可用于供暖、供水。由于淺層地?zé)崮懿划a(chǎn)生任何其他污染物，因此是一種清潔環(huán)保、安全性高、不易受氣溫影響、來源穩(wěn)定可靠的可再生能源。目前對淺層地?zé)崮艿拈_發(fā)利用方式主要以熱泵技術(shù)為主，采用地源熱泵技術(shù)開發(fā)淺層地?zé)崮?。熱泵技術(shù)進(jìn)而發(fā)展出4個分支技術(shù)包括：地下水源地源熱泵技術(shù)、土壤源地源熱泵技術(shù)、地表水水源熱泵技術(shù)和污水水源熱泵技術(shù)[2]。通過鋪設(shè)在地下的管道網(wǎng)絡(luò)以及地表對應(yīng)設(shè)備，可以在冬季寒冷時節(jié)為建筑捕獲熱量，夏季炎熱時節(jié)為建筑釋放熱量，從而使建筑物減少對其他能源的依賴，達(dá)到提高建筑周遭環(huán)境的潔凈程度。已有淺層地?zé)崮芗夹g(shù)被用于現(xiàn)代化建筑中，如淺層地?zé)崮芘c地下結(jié)構(gòu)的協(xié)同利用技術(shù)，主要應(yīng)用在樁埋換熱器中，此項技術(shù)在日本札幌城市大學(xué)建筑、南京朗詩國際街區(qū)等建筑中都有應(yīng)用[3]。合肥市綠色節(jié)能建筑示范項目中，科學(xué)園小區(qū)內(nèi)有720個深入地下的雙“U”型地?zé)峁?，通過管網(wǎng)水循環(huán)將恒溫地?zé)崮茌斔椭粮髯魞?nèi)，讓室內(nèi)達(dá)到冬暖夏涼的效果。淺層地?zé)崮芗夹g(shù)的應(yīng)用為建筑物供給相當(dāng)一部分的清潔能源，根據(jù)中國地質(zhì)調(diào)查局的研究資料顯示，我國每年可以開采利用的淺層地?zé)崮苜Y源，折合約為7億噸標(biāo)準(zhǔn)煤[4]。淺層地?zé)崮茏鳛橐环N分布廣泛、優(yōu)勢明顯的可再生能源，通過熱泵技術(shù)主要應(yīng)用于調(diào)節(jié)室內(nèi)居住環(huán)境，創(chuàng)造舒適的室內(nèi)溫度環(huán)境。隨著淺層地?zé)崮芗夹g(shù)的發(fā)展，使室內(nèi)環(huán)境達(dá)到一種全面舒適的最終效果[5]。