小型热力设备节能的潜力与方向

 当前能源短缺，已成为世界上亟待解决的重要课题。像石油、煤炭、天然气等，不仅是燃料动力的来源，而且也是重要的化工原料。它们的储量有限，不可再生，因此，能源问题会越来越紧张。解决能源的根本途径：一是开源，二是节流。也就是说，既要增加产量，又要节约使用。在我国节约能源的潜力是很大的。

 热力设备在人们的生活和生产中是到处可见的，它是提供能量包括机械功或热量的设备。它在提供有用的能量的同时，又在浪费能量。像人们常用的热力设备，如蒸汽机、内燃机、蒸汽轮机、燃气轮机、压缩机、制冷机、锅炉、化肥厂造气炉、倒烟窑、隧道窑、熔炉、锻造炉等等，就是这样的热力设备。它们的热效率越低，给人们提供的有用能量就越少，浪费的能量就越多。一般情况下，热力设备越是古老，它的热效率越低；设备越小，它的热效率越低。如上面提到的蒸汽机和各种小型窑炉及小型锅炉的热效率都比较低。例如燃气轮机动力装置的热效率，一般可以达到20%左右，蒸汽轮机动力装置的热效率，一般可以达到30%~ 35%，内燃机动力装置的热效率可以更高一些。但是，最古老的动力装置，蒸汽机的热效率目前最好的水平为10%，船用蒸汽机的热效率有的可达到10%，而蒸汽机车的热效率最好的才能达到8%，另外，像各种窑炉，如锻造炉的热效率，一般也就是5%~6%，热力设备热效率低是由它的构造型式和工作方式决定的。但从热能浪费的形式上来看，大部分是通过放气、散热和排烟等渠道把热能浪费掉了。这不仅浪费了能量，同时，还污染了环境。其中，通过排烟带走热量是最主要的。热力设备尾部的排烟温度越高，损失的能量就越多，其热效率就越低。如锅炉中排烟损失一般占锅炉总损失中的15%左右，有的高达20%。在锅炉中，如把排烟损失降低1%，就等于把锅炉的热效率提高1%，通过实验和初步计算得出，排烟温度每降低20℃，可以减少排烟损失1%，即使锅炉热效率提高1%这样，如使锅炉排烟温度由260℃降到180℃c，可使排烟气损失减少4%即可使锅炉的热效率提高4%，如能使一台小锅炉的热效率提高4%，那是相当可观的了。

 目前，我国像蒸汽机这样的动力设备，还有相当数量的存在，另外，像小型锅炉和各种小型窑炉的数量更是非常大的。这些热力设备在每时每刻为我国的建设提供必要的能量，但是，同时又在浪费着大量的能量。因此，对它们的节能，尤其要给以足够的重视。除了对这些热力设备进行改造、挖潜，同时，要大力进行节能、余热回收。在一般情况下，余热回收与其他措施相比，具有投资少、见效快、难度小、便于应用等特点。

 由于这样一些热力设备的热效率低，数量又特别大，因此，节能的潜力是很大的，效果也显著。如蒸汽机船的排烟温度，一般在300℃C左右，蒸汽机车的排烟温度为300 ~350℃C左右。小型锅炉的排烟温度为230 ~ 250℃左右，隧道密的排烟温度为250 ~300℃左右。倒烟窑的排烟温度为700 ~800℃左右。熔炉的排烟温度为800 ~900℃左右。化肥厂造气炉的排烟温度在900℃以上，一般在930℃这样高的排烟温度，相应带走的热量是相当可观的，浪费能量是相当惊人的，这与规定的排烟温度（180℃）相比差得太大了。由此可以看出，通过余热回收来节约能源的潜力是非常大的。以小型锅炉为例，一台常年运行的4工业锅炉，在其尾部加上一台热管换热器，一年可以节约煤约501，如1989年全国约有40万台小型锅炉都用上热管换热器，每年节煤共计约2000万吨，再加上其他一些热力设备的余热回收，总的节煤数量是相当可观的。

 由上述分析来看，在排烟温度高的热力设备尾部一般都应装上余热回收装置，如省煤器、空气预热器等。常规的换热器存在着体积大、重量大、不可拆卸、容易积灰、积垢又不容易清洗等缺点。目前，在我国已经开始应用的热管换热器，它是以新型高效传热元件-热管所组成换热设备。这种热管换热器具有体积小，重量轻，可拆卸，不容易积灰积垢，清洗又方便等优点，特别适合于在运输式动力设备上和小型锅炉以及各种小型窑炉尾部烟道中应用。这样设备，容易制造，维护简单方便。