书城童书科普知识百科全书——《能源知识篇》(上)
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第19章 开源节流(2)

现代联产技术,就是将发电机、配电站、热交换器紧密结合在一起,以充分利用回收的热水循环使用,就可使能源利用率提高15%~30%。这种联产技术效率高、能耗低,可大量节约燃料。因而受到人们的青睐。目前,现代联产技术几乎已在全世界所有工业发达国家不同程度地推广起来,收到了很好的效果。

美国在发展联产技术上也是走在前面的。在世界能源危机爆发之后,美国公众深感节能的紧迫性,促使美国国会于1978年11月通过了《公用事业调控政策法案》,极力支持和推动热电联产和生产替代能源技术的发展,使联产技术在美国引起了一场电力工业革命,出现了使传统的公用事业中心发电与非公用事业发电并存的局面。简单地说,就是大型电站与非专门生产电能的民用、机关、商业、服务、工业企业、交通运输等部门进行热电联产同时存在,大、中、小相结合,“官办”与“民办”并存,并实行联网通用,这样就可以把各用电部门所产生的余热充分利用起来,加上补充一些煤、电、油、气等能源自行供热发电。这样就更加充分合理地利用了所有能量而不浪费。

美国近年来发展的一种“预装式联产机组”很受欢迎,其特点是功率小、适于快速安装,能为小型分散的用户服务,适用于需要多种能源形式的单位和部门,且初投资低、总体效率高。据1989年美国《联产技术》杂志载文估计,今后数年医院、餐馆、超级市场、民用住宅、宾馆、教育单位等将需要15900台“预装式联产机组”,以生产出热、电、冷、机械能等适合自己需要的多种能源形式。

正由于这种节能、高效、灵活、便利的现代联产技术所具有的诸多优点,引起了各国关注,除美国之外,许多欧洲国家、日本、“亚洲四小龙”等国家和地区,近10年来已有了蓬勃发展,其联产技术也是各具特色,各有千秋。

在我国,需用大量蒸汽热量的工业部门,用蒸汽余热发电、排汽供热,则可节煤35%~60%。1978年一些专家在沪、宁、杭一带调查结果表明,采用联产技术,经济效果和社会效益十分明显。例如,常州东风印染厂用两台750千瓦的汽轮发电机组一年的发电经济效益达51万元。上海金山石化总厂的“三伦厂”使用联产技术,一年的发电收益高竟达445万元。可见装备联产发电机组,对蒸汽余热充分利用、增加发电、节约燃煤、降低成本,具有重大的经济意义和社会效益。

各具特色的节能技术不能涌现

随着世人节能意识的增强,各国都在采取多种措施,积极研究开发节能技术,殚精竭虑寻求节能途径。大至工业生产,小至家用能源,多层次、多形式、多渠道地精打细算,厉行节约,各国、各个领域采取的节能技术,不胜枚举。现仅撷摘点滴,虽挂一漏万,也可略见一斑。

非晶形铁芯空压器即将全面推广

采用这种铁芯,比传统变压器所用硅钢片做铁芯的无功损耗要小得多,只有原来的25%左右。

这种技术最早是由美国加州大学波尔·杜维茨教授为首的科研小组于1967年开始研究的非晶形金属。这种金属的突出优点就是无功损耗特别小。80年代开始,美国一家钢铁公司率先批量生产这种金属片,美国电力公司即将数万台新型铁芯变压器投入各地试用,证明效果良好。因此,日本决定大力推广使用这种新技术产品。

据日本专家说,目前日本各地使用的变压器都是硅钢片铁芯,每年产生的电力损耗多达58亿度,其中无功损耗占36亿度。如果将它们换成非晶形铁芯变压器,就可使无功损耗减少到10亿度,由此节省26亿度电,足可满足100万户家庭用电。预计这项新技术将于90年代全面推向国际市场。

大容量煤粉燃烧器研制成功

为了减少烧油发电,而能多使用煤炭火力发电,日本电力研究所经5年努力,于1991年研制出火力发电厂“大容量煤粉燃烧器”,成功地解决了燃煤锅炉在低功率运行时不能稳定燃烧的难题,从而扩大了燃煤发电厂或煤—油并用发电厂变负荷的调整能力,并可大幅度地节省石油。

传统的燃煤发电在低负荷时必须用石油助燃,才能进行稳定燃烧。所谓“低负荷”是指燃煤火力发电厂锅炉设备的最低功率为满功率的30%~50%左右。而新型大容量煤粉燃烧器是利用吹进燃烧锅炉的煤粉浓度高时容易燃烧的特点,将浓度稀薄的煤粉流利用输送空气的旋转角度进行浓缩,从而达到在低负荷下不用石油助燃也保证稳定燃烧的目的。

这套新装置已在功率低于20%时进行试验,结果证明在不影响整个燃料发电系统正常工作的条件下,约在16%的极低功率下也可达到稳定燃烧。这套新型节油装置技术将于1992年达到实用化。

就我国而言,近年来,也不断在节能技术中取得新进展。

下水道淤泥也能提取燃料

下水道淤泥也能燃烧吗?加拿大专家们回答了这个问题。加拿大人现在能把下水道淤泥变成类似柴油的燃料,可供低速发动机、锅炉甚至发电厂发电使用。他们首先把干燥了的淤泥,在无氧条件下加热到450℃,使50%的淤泥变成气体;然后,再把这种气体与炭残留物相混合。由于炭残留物能把淤泥中的有机物转变成饱和碳氢化合物,而碳氢化合物是所有液体燃料的主要成分,当然就可以燃烧了。

加拿大决定将于1992年修建第一座淤泥提取燃料的工厂。据说,利用这种工艺每处理一吨干淤泥只需耗资32英镑,比用单纯燃烧掉的处理法节省费用一半。真是变废为宝的好办法。

高效节能传热介质获得发明金奖

长期以来,我国在取暖上以水作为传热介质,传导速度慢,导热效率低,消耗能源大。1991年由哈尔滨科技大学明绍福副教授研制成功一种可节能50%的EGM高效节能新技术。这种新技术就是从近万种化学药品中找到一种启动温度低、传导速度快的化学物质,经过多次配制对比,获得了添加适量添加剂的最佳配方,即可使用的新型传热介质。只要把它放在受热器中,加热到55℃就可驱动传热,其传导速度接近光速,传导效率高达95%,且化学性能稳定,使用寿命可达10年,成本低廉,制配工艺简单,使用安全可靠。

这一成果问世后,已推广到工业烘干、农业地温升高、温室采暖、锅炉改造、火车、汽车和民用采暖、航天工业、原子反应堆以及国防建设等方面,其节能效果显著。这是一项重大科研成果,专家们认为它在国内外节能领域居于领先地位,将产生巨大的社会经济效益。该技术现已通过国家鉴定,获得国家专利和中国发明展览会金奖,并被列入国家级重点推广项目。

汽机通流综合改造成效显著

我国淮北发电厂近10年来,大力开展改进发电设备节能技术600多项,重点抓住电力节能,先后对5万和125万千瓦发电机组进行汽机通流改造,对单通道长喉射水抽气器的设计安装、锅炉除尘器改造、水冷改风冷系统、炉制粉系统改造等工程技术改造项目,均达到国内先进水平,使全厂6台机组提高了热效率,满足了系统调峰要求,节约了大量燃油和煤炭。仅1991年就节约煤、油、水、电折合标准煤4378吨,获经济效益66万多元。

这个厂还与中科院力学所联合研制成“偏置射流新型预燃室”,在125万千瓦级发电机组上应用效果显著,仅此一项,每年就可节省燃油1000吨左右。

“水煤混合燃烧炉”走向千家万户

我国河南省华新应用研究所研制的“水煤混合燃烧炉”,将水氢氧分离与煤混合燃烧,炉温可达1100℃,可同时炒莱、做饭并带两组暖气片,使30万平方米室温达20℃左右。它所使用的烧燃煤可不择煤种、不用市电,全靠自身完成。用作淋浴烧水10分钟可使15公斤凉水升温50℃,比普通煤炉节煤40%。

这在节能家用煤炉上是一项重大突破,获得国家专利。

“土坯煤”燃料技术节煤过半

为了节省优煤,提高燃煤利用率,我国科技人员研制出一种“土坯煤”燃料。所谓“土坯煤”就是在普通泥土中掺入添加剂,并添加部分可燃物质(如沫煤、煤矸石、煤泥、工业炉渣、稻壳等)制成的以土为主的新型燃料,可代替民用型煤和工业型煤使用。

这种燃料生产简便,性能独特:一是发热量相当于普通蜂窝煤,生产成本可降低40%,节煤50%以上;二是燃烧过程中二氧化硫的排放量比普通型煤降低50%以上;三是可采用全国各地不同泥土,用不同配方制成;四是可利用这项技术对含热量为800千卡以上的煤矸石、次煤等进行处理,以代替普通煤使用。

这项新技术可大量节省生活用煤,获首届中国科技之光成果奖。

此外,国内外还在研制陶瓷发动机,使用这种发动机,取代传统的金属发动机,仅由于重量减轻了,就可节省油耗85%;还有正在研制的燃汽蒸汽轮发电机,使用这种发电机可使燃料有效利用率达到90%~95%以及利用余热发电等技术,都可大量节能。

至于节能型家用电气,例如微波炉、远红外炉、热泵、感应加热等高效能产品和电脑控制技术产品,则同样可以大量节能。