熱電廠中熱能與動力工程的應用分析

宋致偉

摘要：電力屬于一種高效的、清潔的、不可或缺的能源，在人類的生產及生活中發揮著十分關鍵的作用。隨著能源危機的加深，人們開始重視環保問題，并致力于能源的高效利用。在此背景下，熱能與動力工程獲得了快速發展，并在熱電廠中獲得了良好應用。

關鍵詞：熱電廠；電廠熱能；動力工程

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）03-0137-02

在熱電廠的生產過程中，其汽輪機組將會釋放一定的熱能及動能，如何將它們充分利用起來，便成了一個焦點問題。提高這些能源的利用率將會給熱電廠創造可觀的額外收益。有鑒于此，下文將針對熱電廠中熱能與動力工程的應用展開深入的探討。

1 重熱現象及其有效利用

在多級汽輪機運行過程中，可對前1級產生的熱力損失進行轉化，使其成為一種可被蒸熱系統再次利用的熱能，從而供給下1級，使其進汽焓值等得到一定程度的提高，如此一來，各級理想焓降相加得到的總和，將會超過全機的總壓降范圍之內的總理想的焓降數值。上述現象也就是所謂的重熱現象。值得一提的是，熱損失無法被百分之百的回收，經研究，一般條件下重熱系數最高可達8%左右（需要指出的是，重熱系數越大越理想）。熱電廠應結自身的生產實際，來確定最理想的重熱系數，在不影響常規發電的原則下，盡可能地發掘熱能和動能科學的應用潛力。

2 調配選擇以及工況變動

以背壓式汽輪機為例予以相關說明，為進一步提高其綜合利用率，對其進行了如下改造：加設一個低壓凝氣式汽輪機，那么，背壓式汽輪機運轉過程中釋放出來的相關熱氣便會在運行中排出的熱氣便會提供給壓凝汽式汽輪機，為其供應熱源，如此一來，便實現了一種雙重發電的效果。上述兩種汽輪機的有機組合，構建了一個高效的發電機組系統。

所謂跳頻指的是，采用并網運行這種方式的機組一旦碰到電網頻率變化問題時，便會結合本身具有的差異動態特性，來自動實現對負荷的有效增減，從而保證電網周波的平穩過渡。對跳頻進行分析發現，其明顯特點表現在頻率的調速快。當調整量發生變化時，發電機組也會表現出一定的差異，同時調整量也存在一定的制約條件，這些問題大幅提高了控制的實際難度，給調度員帶來了諸多麻煩。對電力系統進行研究發現，當其負荷存在相對劇烈的波動時，憑借一次調頻這種做法很難將其快速而有效地調整到正常狀態。為解決這一問題，需要進行二次調頻。二次調頻通常具有兩種形式，一種是手動調頻，另一種是自動調頻。其中，后者在調頻操作中更具優勢，所以，在熱電廠的運行過程中獲得了更為普遍的應用。對于熱電廠而言，應結合實際選擇和應用最為合理的調頻方式，從而保證生產的穩定進行。

值得一提的是，對于汽輪機而言，其工況變化、焓降變化之間存在十分密切的內在關系。當第1閥處于全開狀態時，工況流量隨之增加，此時壓力也將隨之變大。當第1閥處于全開狀態，而第2閥處于關閉狀態時，該條件下的焓降，需要對其調節級進行提升，即調節至允許的最大中間級水平。該種情況下，工況也將發生相應變動，然而，無論是中間級的壓力比，或者是焓降，全都維持既有的狀態。

以上實驗證實，將焓降的相關變化同生產實際有機結合起來，再借助工況變化調節這種方式，能夠幫助熱電廠在相關生產環節更加有效率地應用熱能與動力

工程。

3 節流調節的有效應用

對于熱電廠而言，其節流調節通常不涉及調節級的問題。通常而言，在熱電廠的整個生產環節中，在第1級的過程中便可實現全周進汽的效果。當工況出現一定變化時，各級溫度不會發生明顯變化，表現出了良好的負荷的適應性。對于節流降損而言，該形式表現出了較為明顯的優勢，然而其存在整體費用偏高的弊端，因此，其應用范圍也便有了一定的局限性，常應用以下兩種機組，一種是容量相對較小的發電機組，另一種是基本負荷相對偏大的機組。在具體生產應用過程中，弗留格爾公式是一種非常有效的工具，對其進行合理應用能夠顯著提高熱能和動力工程所產生的實際應用效果。在弗留格爾公式的幫助下，能較為容易的推算出兩大關鍵參數，一是各級焓降，二是壓差，如此一來，相關工作人員便能夠更準確且更及時地確定電力機組及其相關零部件的具體信息，尤其是受力大小以及使用效率這兩大關鍵參數。與此同時，還能將汽輪機列為監測對象，對其流通狀況予以重點監測。由以上論述可知，在熱電廠某些生產環節合理應用弗留格爾公式，可對汽輪機組內節流調節問題產生一個積極的推動作用，提高其效率。

4 調壓調節損失的有效控制

對于熱電廠發電機組而言，進一步提高其運行的穩定性以及對負荷變化（一定范圍內）的適應性是非常必要的，所以，應重視調壓調節的研究和應用。在不完全負荷的狀態下，促進機組經濟性的進一步提高。需要指出的是，當調壓調節無法滿足實際需要，而不得不通過滑壓調節這種方式以實現對高負荷區域的調節時，無法滿足經濟性的要求，這是因為，滑壓調節這種方式將會造成一定的調壓調節損失，進而增加熱電廠的運營成本。機組運行機理是導致該類損失的一個主要原因，而不應被歸結為系統故障嗎，也不應被歸結為人為操作的失誤。基于進一步降低熱能與動力工程損失的相關考慮，應對調壓調節及其損失問題予以深入研究，與此同時，應積極引入和應用新技術以及新產品，從而不斷提高熱能與動力工程的實際應用價值。

5 減少濕氣損失

對于熱電廠而言，濕氣損失屬于一種十分常見且難以完全克服的現象。如何有效控制濕氣損失，從而節約資源，是現階段各大熱電廠一個共同研究的課題。另外，這對提高熱能與動力工程的應用價值而言也具有十分積極的現實意義。當存在濕氣損失這種問題時，將會對動葉進氣邊緣（特別是葉頂背弧位置）產生直接而明顯的危害。經過分析、總結發現，濕氣損失的原因主要包括以下三點：（1）在實際生產環節，受濕蒸汽膨脹影響，一些蒸汽將會發生凝結效應，形成水珠，從而導致濕氣出現一定程度的損失；（2）凝結形成的水珠將對蒸汽的正常流動形成一定的限制，導致蒸汽動能在無形之中被嚴重浪費；（3）當濕蒸汽自身溫度偏低時，也會導致蒸汽動能的出現一定的浪費。

降低濕氣損失程度的常規做法通常包括：（1）安裝去濕設備；（2）增加中間再熱循環設計；（3）強化機組本身的抗沖蝕能力；（4）采用帶有吸水縫設計的噴灌。對汽輪機的運行特點進行研究發現，其不僅涉及相關軸承的摩擦，同時還涉及主油泵等的啟動，這些動作均伴有一定程度的能量消耗，也就是所謂的機械損失。為了進一步提高熱能與動力工程的應用效果，建議購置和安裝更加先進的汽輪機，如軸流式汽輪機，其原理如下：將高壓蒸汽由汽輪機的輸入端輸入，同時由另一端將低壓蒸汽有效排除，如此一來，便在高壓、低壓之間形成了一種明顯的指向力。此類汽輪機的引入和應用能夠收到良好的節能降耗目的，還能夠明顯提高熱能與動力工程的實際應用效率。

6 結語

如何進一步提高熱能與動力工程的實際應用效率已經成為當前各大熱電廠的一項重要研究課題。在此過程中，應做好重熱現象的研究，調配選擇以及工況變動、節流調節、調壓調節損失以及減少濕氣損失等方面的研究，只有如此，才能更好地實現提高熱能與動力工程應用效率的這一目的。

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