能源與動(dòng)力工程發(fā)展趨勢展望

周榃沁 黃瀟　周宇

【摘要】能源和能源技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要性和發(fā)展方向，提高煤炭、石油和天然氣的利用率，引進(jìn)潔凈煤技術(shù)，開發(fā)和利用清潔能源和可再生能源。通過新能源技術(shù)的應(yīng)用，我們將為人們創(chuàng)造一個(gè)美麗、清潔、和諧的生態(tài)環(huán)境，為中國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】能源動(dòng)力工程;發(fā)展方向;清潔能源;新能源技術(shù)

引言

能源工程是各國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)四個(gè)現(xiàn)代化、提高人民生活水平的前提。隨著現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)的不斷發(fā)展和機(jī)械化、電氣化、自動(dòng)化水平的不斷提高，我國的能源需求不斷增加?？偟膩碚f，一個(gè)國家的GDP與能源消耗基本成正比，能源是主要的能源來源，能源消耗越高，產(chǎn)品產(chǎn)量越高，經(jīng)濟(jì)發(fā)展越快，整個(gè)社會(huì)越富裕，國民生活水平越高。此外，發(fā)達(dá)國家的總?cè)丝谡际澜缛丝诘奈宸种?，而能源消費(fèi)占世界能源消費(fèi)總量的70%。

1能源和能源工程的重要性

能源和能源技術(shù)包括服裝、食品、住房和交通。要解決非基礎(chǔ)食品工業(yè)問題，必須大力發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，實(shí)施農(nóng)業(yè)機(jī)械化、電氣化、節(jié)水化，提高能源利用率。要進(jìn)一步提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量，就必須在農(nóng)業(yè)上大量使用能源。因此，我們可以說，小麥和棉花產(chǎn)量的強(qiáng)勁增長是為了獲取能源。許多彩色塑料纖維產(chǎn)品，如尼龍、聚酯和人造羊毛，也以能源（煤、石油和天然氣）為原料和基礎(chǔ)制造。即使在能源和建筑材料方面，玻璃和鋼材也必須大量消耗。為了保持足夠的室溫，現(xiàn)代建筑需要冬暖夏涼。用于學(xué)習(xí)和工作的工具是消耗室內(nèi)照明能源的現(xiàn)代家用電器，如電腦、空調(diào)、冰箱、洗衣機(jī)、電爐、電爐等。開放電視、電影、廣播、錄音、錄音等文化娛樂生活，是人們需要的精神動(dòng)力。除了上述移動(dòng)方式外，交通也是一個(gè)重要工具。如果沒有能源，有軌電車、火車、輪船、飛機(jī)等高新技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化將難以實(shí)現(xiàn)與國防的緊密聯(lián)系。在各種武器的生產(chǎn)中，不僅需要消耗大量的能源，而且在使用飛機(jī)、陸上坦克、艦船、潛艇和中遠(yuǎn)程火箭等武器時(shí)，能源也是必不可少的。能源短缺，國家安全得不到可靠保障，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)不合理，運(yùn)行不規(guī)范。

自20世紀(jì)90年代以來，中國的能源總產(chǎn)量一直位居世界第一，但由于人口眾多，人均能源消耗僅為工業(yè)化國家的5%，主要是煤炭，能源結(jié)構(gòu)最為突出，環(huán)境污染嚴(yán)重。但在工業(yè)化國家，平均煤炭消耗量只是能源消耗。在過去的二三十年里，雖然能源的開發(fā)和利用發(fā)展迅速，但煤炭、石油和電力從生產(chǎn)到生活、從城市到農(nóng)村的遷移時(shí)間非常短。解決能源問題有兩條途徑：一方面降低經(jīng)濟(jì)增長速度，另一方面加強(qiáng)能源開發(fā)，擴(kuò)大節(jié)能環(huán)保禮品中心。在當(dāng)今時(shí)代，中國的人均GDP增長太低。這足以實(shí)現(xiàn)過去十年的低GDP增長目標(biāo)。當(dāng)然，只有加強(qiáng)能源開發(fā)，提供充足的能源，經(jīng)濟(jì)才能持續(xù)發(fā)展。碳化甲烷是我國最廉價(jià)、最豐富的能源。我們不僅要增加煤炭產(chǎn)量，還要注意節(jié)約煤炭，提高使用效率，加強(qiáng)治理和環(huán)境保護(hù);我們決不能從污染環(huán)境的舊方法出發(fā)，走發(fā)達(dá)國家的老路。石油占中國能源的20%，是交通運(yùn)輸中最重要的能源。因此，為了節(jié)約煤炭，提高使用效率，我們還需要節(jié)約石油，注意提高燃料的使用，減少汽車尾氣的污染。

2 能源和能源工程技術(shù)未來發(fā)展局

2.1改善能源效率和環(huán)境

煤炭占中國能源的70%。在日常生活中，煤被廣泛用于鍋爐。鍋爐容量小、效率低、污染大、煤耗高。平均熱效率約為60%，年消耗量約為4億噸。在中國，使用熱電聯(lián)產(chǎn)、集中供暖或平板供暖系統(tǒng)取代小型分散式鍋爐不僅有助于減少煤炭消耗，而且還改善了環(huán)境衛(wèi)生。積極研發(fā)燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)新技術(shù)，發(fā)電效率可達(dá)45%-50%，長期規(guī)劃可達(dá)55%-58%，可大大減少環(huán)境污染。我國自行設(shè)計(jì)制造的中小型循環(huán)流化床鍋爐已進(jìn)入批量生產(chǎn)階段，200mw和300mw流化床鍋爐仍難以快速發(fā)展。

2.2清潔煤技術(shù)的使用

洗選過程中需要對原煤和型煤進(jìn)行一定量的硫磺清洗，剩下的原煤可以在洗選前進(jìn)行一定量的硫磺清洗。通過煤燃燒過程后產(chǎn)生的物質(zhì)，開發(fā)了一種新型燃燒儀器，如燃燒器，用于組裝混合燃料和空氣，或調(diào)節(jié)燃料和空氣的混合比，從而降低火焰溫度，產(chǎn)生氮物質(zhì)。為了減少二氧化硫的排放，降低燃燒溫度，在燃料床中加入煤和吸附劑進(jìn)行沸騰燃燒，從而大大減少氮氧化物的產(chǎn)生。第二代燃燒技術(shù)可以進(jìn)一步減少氮氧化物排放，提高脫硫率，提高燃燒效率。燃燒后的煤得到凈化，濕法或干法脫硫效率達(dá)到90%以上。通過催化劑將氨氣添加到（300-400）℃，燃燒氣體可以去除50%-80%的氮氧化物。大型電廠采用靜電除塵器，除塵效果很好。經(jīng)檢查，灰塵占空間的比例不到1%。

3 開發(fā)和使用清潔可再生能源，改善環(huán)境質(zhì)量

目前，有3.78億輛汽車，只有20%的水電資源可用。加快水電能源開發(fā)，促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化，降低煤炭消耗。水電作為一種清潔的可再生能源，具有運(yùn)行成本低、空氣污染低等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)水電開發(fā)的需要，采取因地制宜的政策，發(fā)展大、中、小水電，實(shí)施連續(xù)工程;水電是一種與電網(wǎng)建設(shè)緊密結(jié)合的新能源。水電站規(guī)模很小，可發(fā)電1000千瓦以下。這種方法可以建造（1-2）m的大壩，用于排水和發(fā)電。因?yàn)檫@樣的發(fā)電廠也可以建在小河中，所以它們可以建在許多地方。

4 積極探索新能源技術(shù)

為了更好地解決和改善能源供應(yīng)和生態(tài)環(huán)境，我們必須加強(qiáng)新能源技術(shù)的長期規(guī)劃和研究。先進(jìn)的壓水反應(yīng)堆，也稱為固有安全反應(yīng)堆，采用無源性的概念設(shè)計(jì)（即使用自然力、重力、自然循環(huán)等），該反應(yīng)器壽命長，利用率高，安全性和經(jīng)濟(jì)性有很大提高。中國已經(jīng)啟動(dòng)了與中國先進(jìn)的AP600 AC600類似的研發(fā)項(xiàng)目。壓水堆核電站是一座熱反應(yīng)堆，只能使用約2%的天然鈾。自20世紀(jì)50年代以來，快堆（簡稱快堆）的研究在國外得到了廣泛應(yīng)用。理論上，它可以利用所有鈾資源，考慮到各種損失，鈾資源的實(shí)際利用率超過60%。高溫氣冷堆是以石墨為慢化劑，氦為制冷劑的熱中子反應(yīng)堆。反應(yīng)堆輸出氦氣溫度高達(dá)950℃，不僅能提供高溫?zé)崮埽€能有效發(fā)電，具有良好的內(nèi)部安全性能。清華大學(xué)核能研究所對氣冷堆進(jìn)行了高溫運(yùn)行試驗(yàn)。加速器驅(qū)動(dòng)的亞臨界系統(tǒng)是在現(xiàn)有核反應(yīng)堆技術(shù)和加速器技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，具有廣闊的發(fā)展前景，是國際研究的核心。

結(jié)束語：

能源和能源技術(shù)能夠有效促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，提高人類生活質(zhì)量，對人類健康和可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮重要作用。在未來的發(fā)展中，要以可再生能源的開發(fā)利用為目標(biāo)，制定科學(xué)的發(fā)展戰(zhàn)略，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，切實(shí)促進(jìn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。

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