摘要：热能动力机械是指能够将热能转化成可用动能的一种机械设备,应用范围广,各个行业当中都有热能动力机械设备。热能动力机械工作过程中会产生空气污染、废水固体污染等,影周边生态环境。故此,文章将分析热能动力机械构造,论证其环境影响,并从多个角度分析如何解决动力机械环境污染问题,旨在促进我国热能动力机械科学、环保发展。
关键词：环境问题; 热能动力机械; 环境污染;
我国机械制造业较为发达,对于工业发展具有重要意义。热能动力机械,是指将生物质能、化石能源转化成热能,并为机械运动提供可用动能的一种设备,如蒸汽机等均是最为典型的热能动力机械设备。热能动力机械运行过程中也会产生一些环境污染问题,如燃料燃烧产生大气污染;排除废水产生热污染、水质污染等,严重影响生态环境。热能动力机械设计影响设备环境效益,故此文章将对热能动力机械进行深入研究。
1 热能动力机械分析
1.1 动力机械
热能动力机械是以“热能→动能”为动力核心的机械装置,通过热能、动能转化驱动机械运转。热能动力机械是发展最早的动力机械,推动了第一次工业革命,也是被人类开发作为充分的一种动力机械,应用范围极广[1]。热能作为热能动力机械基础能源,在应用、转化过程中会产生多种污染。随着人们环保意识增强,优化动力机械设计,降低动力机械污染已成为热能动力机械研究的主要方向。
1.2 热能动力
热能动力机械热能来源主要由化石能源(煤、天然气等)、生物质能(利用有机体转化成三态燃料)所转化,并且将热能作为机械运转的动力能源。因此,燃烧设备、热能动力机是热能动力机械的重要组成部分,也被称为热能动力装置。根据热能转化形式,热能动力装置又可以具体分为两类:
燃料燃烧:燃料经过燃烧后所产生的气体传送到发动机后直接做功,实现能量转化,如燃气轮机就属于这一类。
蒸汽做功:液体通过燃烧较热获取能量,并产生蒸汽,进入到发动机进行做功,实现能量转化,如蒸汽机就是典型的蒸汽做功设备。
热能动力机械属于常用动力机械,应用范围广,机械类型也较多,蒸汽机与内燃机应用最为普遍。蒸汽机(机车、轮船):利用蒸汽自身所带有的热能作为机械动力,但工作效率相对比较低,在早期工业发展中起到了重要作用,但现在基本被淘汰。内燃机(汽车、内燃机车):利用气体或液体燃料的可燃性,将其与空气进行混合,借助设备高压促使其燃烧,由此产生动力[2]。
2 热能动力机械环境污染问题
热能动力机械获取热能时会产生空气污染、固体污染,设备运转时声音较大,产生噪声污染。热能动力机械使用后会带来严重的热污染问题,将自身无法使用的热能以加热废水、废气形式排放到自然环境中,对于周边生态环境造成巨大影响。废水、废气中的热能将会影响鱼卵孵化、植物生长规律,水中有毒有害物质将会直接进入到生物体内,危及生物健康。
2.1 大气污染
近年来,我国大气污染十分严重,雾霾事件频发,空气质量不断下降,导致我国呼吸道疾病患者人数逐年增多。大气污染避无可避,严重影响了人们的生活质量。根据研究调查显示,大气污染来源主要为工业排放、汽车尾气、生产生活等所产生,前两者是大气污染中的主要污染源。工业设备、汽车构造中都运用了大量的热能动力机械设备,产生热能时会消耗大量的煤炭、汽油、柴油、天然气等化石能源,使用燃料后污染物多被会直接排放到空气当中。
2.2 废水污染
热能动力机械废水污染主要体现在两个方面:过量热能与有害成分。热能动力机械中所产生的废水,往往混杂着机油、汽油等油料,并随着废弃水排入到自然环境当中,其中有害成分会导致水质、土壤性状发生变化,对动植物影响巨大,甚至能够通过生态循环,最终积累于人的身体内部。热能动力机械使用后会排出大量的热废水,导致水体升温、鱼虾死亡。
2.3 固体污染
热能动力机械固体污染主要为固体燃料。燃烧前,长期堆放固体燃料的场地会受到燃料侵蚀,使土壤受到污染。燃烧后,燃烧渣滓中依然含有有毒、有害物质,如果随意丢弃于自然环境中,会对环境造成污染。
2.4 噪音污染
热能动力机械在转换能量过程中,会产生设备运转噪声(振动)、气体流动噪声(气流),对于周边居民、动植物都会产生影响。尤其是操作热能动力机械设备员工,长期被噪声污染,听力系统受到损害,判断力、认知力也会随之下降,诱发生产安全事故问题。另外,设备长期处于振动工作环境中,会导致设备零部件出现损害,不利于设备的长期使用。
3 热能动力机械环境污染解决办法
3.1 优化机械设计
热能动力机械在运行过程中,很难避免噪音、废水、废弃等污染,但可以通过优化机械设备,采取环保降噪措施降低其污染。在设计热能动力机械过程中可以采取以下几方面措施:提升其燃烧率,降低燃料废弃物对于环境的污染,也能够节燃料能源,降低设备运行成本;增加机械设备排污净化能力,通过安装空气过滤装置,降低废气对于大气环境的影响;研究清洁能源热能动力机械设备。
3.2 循环利用废物
热能动力机械运行过程中会产生废物,机械设备报废后也会造成环境污染问题。但从实际应用价值来看,热能动力机械产生的循环废物仍然具有一定的应用价值,如果能够将其循环利用,可以实现“变废为宝”,减轻热能动力机械对于环境的影响。
具体循环利用措施:热能动力机械所产生的热废水,可用于工厂供热;热能动力机械所产生的煤渣等燃料燃废弃物,可以用于填铺道路盈洼防滑;机械设备报废后可以由技术人员勘查其零部件价值,拆除其可用部分,并将剩余部分进行售卖,充分利用其价值。
3.3 降噪设措施研究
噪音对于热能动力机械设备本身性能也有着严重影响。因此在处理热能动力机械设备噪音时可以采用以下几点措施:在设计设备时,通过工艺设计控制设备噪音大小以及设备运行过程中的振动频率;安装消音防护设备;将机械设备集中安放,并设置隔音室,降低对周边环境的影响;将设备固定在稳固的环境当中,减少热能动力机械震动幅度,避免对设备造成损伤;采用自动化、规模化等技术手段进行设备控制,控制工作人员与设备之间的距离,由此达到降噪目的。
3.4 废水冷却处理
热能动力机械热废水中含有大量的热能,直接将其排入到环境中会造成水质污染、水温过热,影响鱼虾生态环境。热能动力机械运行过程中所产生的废水应该冷却处理后再排放到环境当中,具体措施如下:建立冷水池,收集热能动力机械产生的热废水;将其冷却废水再次加热后循环使用;排放到自然界的热废水,需要净化处理,提炼废水中的废油以及其他有用物质[3]。
4 结语
热能动力机械在工业、农业等多个行业都发挥了巨大作用,但对于环境所带来的影响也不可小觑。基于环保发展理念,机械业制造业开展绿色改革,改善我国环保现状。面对热能动力机械应用过程中所产生的问题,应该从节能环保、优化设计、可循环利用等多个角度进行入手,降低热能动力机械对于环境的影响,充分发挥其动力机械作用,从而促进热能动力机械制造业的可持续发展。
参考文献
[1] 任明明.浅谈热能动力机械及环境问题[J].工业C,2015(033):41.
[2] 黄银川,陈伟,张永庆.浅谈热能动力机械及环境问题[J].城市建设理论研究(电子版),2015(9):2916-2917.
[3] 姜学樯.可持续发展观念下的环境保护和热能运用探索[J].建筑工程技术与设计,2017(20):4035-4035.
