分析熱電廠中的熱能與動力工程

摘 要：由于某些地理?xiàng)l件的限制，風(fēng)力發(fā)電、水利電站、核電站、火電廠以及熱電廠是目前我國電力能源的主要提供者。熱電廠作為以上供電方式中，能源消耗比較大的發(fā)電方式之一，怎樣才能讓它的生產(chǎn)效率得以提高呢？本文將針對熱電廠的動力工程以及熱能進(jìn)行分析說明。

關(guān)鍵詞：熱電廠 動力工程 熱能

中圖分類號：TM621.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（a）-0152-01

1 關(guān)于熱電廠的概述

1.1 熱電廠發(fā)電的原理

熱電廠在進(jìn)行發(fā)電的過程中，先是讓鍋爐產(chǎn)生蒸汽，然后把蒸汽送到汽輪機(jī)當(dāng)中，由汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)動來帶動發(fā)電機(jī)使其發(fā)電。汽輪機(jī)所排出的氣體進(jìn)入到凝汽器的冷端設(shè)備當(dāng)中，使氣態(tài)的水變回液態(tài)，再由凝結(jié)水泵輸入到水泵中，最后再進(jìn)入到鍋爐中。這就是發(fā)電廠利用蒸汽不斷的循環(huán)發(fā)電的工作原理。

1.2 熱電廠發(fā)電的流程

熱電廠所用的發(fā)電方式是火力發(fā)電，煤炭是它發(fā)電的最主要的能源，煤炭經(jīng)過處理后變?yōu)槊夯遥谶\(yùn)用皮帶傳送的技術(shù)，輸送到鍋爐當(dāng)中，煤粉燃燒后產(chǎn)生的熱量用于鍋爐的加熱，把鍋爐中的水變?yōu)樗羝?jīng)過第一次加熱之后，水蒸汽進(jìn)入到高壓缸之中。為了使熱效率有所提高，可以對水蒸汽進(jìn)行第二次加熱，讓水蒸汽進(jìn)入到中壓缸之中。再利用中壓缸的蒸汽推動汽輪發(fā)電機(jī)讓其發(fā)電。

1.3 熱電廠的選址問題

熱電廠的裝機(jī)容量受熱負(fù)荷的性質(zhì)以及大小等因素的制約，導(dǎo)致了目前熱電廠的機(jī)組規(guī)模比火電廠的主力機(jī)組小很多。熱電廠即要發(fā)電又要提供供熱服務(wù)，因此鍋爐的容量要比同規(guī)模的火電廠鍋爐的容量大一些。由于功能以及原料的限制，所以熱電廠必須靠近熱負(fù)荷中心，具體來說，熱電廠必須建立在人口密集的城鎮(zhèn)中心，它在環(huán)保要求、拆遷、用水量、征地等方面的問題上均高于同容量的火電廠，同時它還必須建立熱力管網(wǎng)，以便于供熱系統(tǒng)的運(yùn)行。

2 熱電廠的熱能與動力的關(guān)系

2.1 熱能的轉(zhuǎn)換

在熱電廠的發(fā)電過程中，熱能被轉(zhuǎn)化成動能，動能再經(jīng)過汽輪發(fā)電機(jī)的作用后，一部分被轉(zhuǎn)化為電能，其余部分再次從汽輪機(jī)中被轉(zhuǎn)送出去。在轉(zhuǎn)化的過程當(dāng)中，蒸汽會有部分熱損失以及焓降，優(yōu)化轉(zhuǎn)化的過程，不僅會使熱電廠在生產(chǎn)過程中的能耗大大減少，而且對操作技能的提高也有很大的幫助。把前級的損失用到下級的轉(zhuǎn)換過程中，讓下級的理想焓降值在同壓差下比前級在沒有損失情況下的理想焓降值大一點(diǎn)，此種現(xiàn)象就是多級的汽輪機(jī)的重?zé)岈F(xiàn)象。

2.2 導(dǎo)致機(jī)組變工的因素

電沒有辦法大量地儲存，功率隨著外界的需要不停地在變化；進(jìn)入到汽輪機(jī)里的蒸汽的參數(shù)隨著鍋爐內(nèi)燃料燃燒的不穩(wěn)定而隨時在發(fā)生著變化；凝汽設(shè)界工況的變化，使得凝汽器的壓力發(fā)生變化；電網(wǎng)頻率的變化，汽輪機(jī)內(nèi)部通流部分產(chǎn)生污垢等都是導(dǎo)致機(jī)組產(chǎn)生變工的主要因素。

（1）第一次調(diào)頻，并網(wǎng)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組，當(dāng)電網(wǎng)頻率隨著外界的負(fù)荷變化而發(fā)生改變時，每個發(fā)電機(jī)組就會根據(jù)自己的靜態(tài)特性，對調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行自動的增減負(fù)荷，使電網(wǎng)的周波得以維持，這樣的過程就是我們所說的一次調(diào)頻。

（2）調(diào)節(jié)級，當(dāng)?shù)谝婚y把所有的工況全部打開后，電流量就會增加，瞬時的電壓比也就隨之增大，因此調(diào)節(jié)級的比焓降就會減小，相反，在流量減小的時候比焓降卻增大。第一閥全開，第二閥卻未開之時，調(diào)節(jié)級的比焓降就會達(dá)到中間級的最大值，而工況在發(fā)生變動時，壓力比在中間級的壓力是不會變化的，比焓降在中間級也不變。最未級，當(dāng)流量增加時壓比就會減小，未級的比焓降隨之增加。

2.3 噴管調(diào)節(jié)的適用場合及其特點(diǎn)

（1）在每個調(diào)節(jié)閥上所通過的負(fù)荷的最大流量不完全相等。

（2）當(dāng)有調(diào)節(jié)級，且負(fù)荷小于時1，時間的變化與調(diào)節(jié)閥的開啟數(shù)目的變化有關(guān)。

（3）當(dāng)只有部分負(fù)荷時，噴管調(diào)節(jié)的效率比節(jié)流調(diào)節(jié)的效率要高一些。

（4）當(dāng)工況發(fā)生變化的時候，調(diào)節(jié)級的汽室溫度的變化相對較大，導(dǎo)致負(fù)荷的適應(yīng)性變差。

（5）同步器是對于任意類型的汽輪機(jī)都能平移其調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性線的裝置。

（6）噴管調(diào)節(jié)的主要的作用是：在進(jìn)行單機(jī)運(yùn)行時，使機(jī)組的轉(zhuǎn)速在啟動的過程中快速的達(dá)到額定值；因此在它進(jìn)行帶負(fù)荷運(yùn)行的時候，機(jī)組在任意的穩(wěn)態(tài)負(fù)荷下的轉(zhuǎn)速都會保持在額定值；在進(jìn)行并列運(yùn)行時，同步器可使汽輪機(jī)的功率進(jìn)行改變，它還可以在每個機(jī)組之間進(jìn)行對負(fù)荷進(jìn)行重新分配，維持電網(wǎng)的頻率在大體上不會產(chǎn)生變化，這個過程就是二次調(diào)頻。

2.4 節(jié)流調(diào)節(jié)的適用場合及其特點(diǎn)

（1）無調(diào)節(jié)級，也就是第一級的全周進(jìn)汽。

（2）在變工況進(jìn)行的時候，各級的溫度變化相對較小，因此負(fù)荷的適應(yīng)性就顯得比較好。

（3）在進(jìn)行變工況時會有節(jié)流損失的情況存在，因此它的經(jīng)濟(jì)性相對較差。

（4）節(jié)流調(diào)節(jié)的方法適用于只帶有基本的負(fù)荷的大機(jī)組以及小容量機(jī)組，級組中的任何一級處在臨界狀態(tài)時產(chǎn)生的最高背壓被稱為臨界壓力，級組的級數(shù)越多，臨界壓力的數(shù)值就越小，也就是說臨界的壓力比的數(shù)值就會越小。

2.5 調(diào)壓調(diào)節(jié)的特點(diǎn)

（1）加強(qiáng)了機(jī)組在運(yùn)行過程中的可靠性以及對于負(fù)荷的適應(yīng)性。

（2）使得機(jī)組在某些負(fù)荷的作用下的經(jīng)濟(jì)性得到提高。

（3）對于高負(fù)荷區(qū)的滑壓調(diào)節(jié)的經(jīng)濟(jì)效益有不良的影響。

（4）調(diào)壓調(diào)節(jié)對于單元大機(jī)組比較實(shí)用，當(dāng)蒸汽在動葉柵當(dāng)中做功之后，可以用余速的動能來離開動葉柵，它是沒有在動葉柵中被轉(zhuǎn)化為機(jī)械功的動能，因此也被稱為此級的余速損失。

3 熱電廠在發(fā)電過程中產(chǎn)生濕氣損失的原因以及解決辦法

3.1 產(chǎn)生濕汽損失的原因

（1）濕蒸汽膨脹，導(dǎo)致蒸汽凝結(jié)成水減少了做功的蒸汽量；（2）水珠的流速比蒸汽流速低，牽制了高速汽流，使得部分動能被消耗；（3）水珠對噴管背弧的撞擊使得主流被擾亂；（4）過冷的濕蒸汽現(xiàn)象的產(chǎn)生。

3.2 減少濕汽損失的方法

（1）在中間使用再熱循環(huán)；（2）安置去濕的裝置；（3）使用具有大量的吸水縫的空心噴管；（4）提高設(shè)備的抗沖蝕的能力。

4 結(jié)語

綜上所述，在熱電廠的生產(chǎn)過程中，必須掌握好熱能和動力工程的關(guān)系以及變化情況，在工作中做出正確的判斷，以便于在處理異常的情況；這樣做不僅可以提高生產(chǎn)過程中的操作技術(shù)，還可以把對熱能的利用率提到最高。

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