熱能與動力工程在電廠中的運用探究

閆天明

（中國能源建設集團廣東省電力設計研究院，廣東 廣州510663）

0 引言

雖然我國以火力發電為主，但是隨著資源消耗增多，資源短缺形勢日益嚴峻，當前許多電廠逐漸重視將能源動力工程運用在火電廠生產過程中，在現有資源的基礎上提高電廠的發電效率，實現發電的節能環保。即利用電廠供熱機組運行過程中會產生熱能的現象，將熱能轉化為電能，并且作為供熱系統的能源支持。雖然供熱機組產生的熱能有重要的應用意義，但電熱聯產的生產技術在我國發展時間較短，在應用過程中還存在許多問題，導致實際生產效率不高?；诖?，筆者根據自身的工作經驗淺談提高電廠運用熱能與動力工程效率的措施。

1 熱能與動力工程概述

熱能與動力工程就是將熱能轉化為動能、動能轉化為熱能和電能，其主要研究熱能與動能之間的相互轉化，遵循的主要規律為能量守恒定律。此外，還能及時發現發電過程中出現的問題，并采取有效措施加以解決，提高設備的運行效率。熱能與動力工程的內容較為復雜，涉及多個領域和學科的知識。合理運用熱能與動力工程不僅可以提高電廠的工作效率，還能降低成本，增加電廠的經濟效益。總而言之，熱能與動力工程是一種符合科學發展觀的工程，在生態環境保護中也有極大的促進作用。

2 電廠運用熱能與動力工程的必要性

從我國經濟和社會形勢以及電廠中熱能與動力工程運用的現狀來看，電廠合理運用熱能與動力工程主要有以下兩點必要性：（1）它符合時代發展的需求。當前，我國正處于經濟快速發展階段，對能源的需求極大、依賴性極高。一旦離開能源，我國的經濟不僅難以發展，甚至可能會停滯不前。然而當前，我國能源形勢卻十分嚴峻，主要表現為能源生產率低、短缺嚴重。依據當前實際情況，我國能源生產能力難以滿足經濟發展需求。因此，電廠有必要合理運用熱能與動力工程，降低能源消耗，提高能源利用率，緩解能源緊張局面，實現經濟可持續發展。（2）企業自身利用熱能與動力工程存在問題。當前企業利用熱能和動力工程的效果不明顯，不僅沒有實現降低能耗、提高利用率的目的，反而對生態環境帶來了極大的破壞，加重了環境污染問題。因此，有必要合理有效利用熱能與動力工程，提高電廠的生產效率，鞏固我國建設資源節約型和環境友好型社會的成果。

3 電廠合理運用熱能與動力工程的對策

3.1 減少調壓過程的能耗

發電機組運行過程中需要及時調節機組出力，提高機組對壓力的適應能力，使其在運行中負荷變化始終處于平穩狀態。通過調節機組的運行負荷，可以提高機組的工作效率，降低發電成本，增加電廠的經濟效益。但是，調壓過程中也會造成能源消耗，降低發電機組運行的經濟性。例如：如果發電機組運行負荷較大，需要進行滑壓調節操作，而滑壓調節會導致發電機組生產出無用的機械能，降低運行效率。要合理運用熱能與動力工程，提高運行效率，必須將調壓過程中產生的能耗降至最低。而通過對調壓過程中的能耗進行分析可以發現，能耗產生的根源在于發電機組自身的結構設計及其工作原理，而非工作人員的操作失誤或發電機組出現故障。因此，要減少調壓過程的能耗，需優化發電機組結構設計，完善其工作機制。

3.2 優化調頻方案的選擇

由于外界負荷處于不斷變化狀態，電網頻率也會不斷波動。在此情況下，并網運行機組會根據電網頻率實時調節自身的動態性能，自動增加或減少自身承受的外界負荷，以維持電網頻率正常，并網運行機組的這一操作也被稱為一次調頻。一次調頻負荷的增量需依據負荷功率隨頻率的變化以及調速器兩個方面實現平衡，一次調頻只能將頻率控制在一定范圍內，其具有頻率調節快的特點。但是由于調整量不同，不同發電機組存在特定的差異，而且由于調整量在某個范圍內變化，工作人員使用一次調頻方式維持電網頻率存在一定的難度。此外，在負荷變化幅度較大的情況下，一次調頻難以達到恢復常規頻率的目的。因此，工作人員要優化調配方案，選擇二次調頻進行處理。二次調頻包括自動調頻和手動調頻兩種方式，具有可靠性高、易操作的特點。在發電機組運行中，要選擇正確的調頻方式，提高運行效率。

3.3 合理利用多級汽輪機的重熱現象

多級汽輪機的重熱現象是指在多級汽輪中，上一級汽輪機損失的一部分熱能可以被下一級汽輪機或后幾級汽輪機利用。重熱系數是指各級理想焓降之和多于汽輪機理想焓降的值在汽輪機理想焓降中所占的比例。由于重熱現象的利用，多級汽輪機的整體運行效率要高于單個汽輪機的平均運行效率。但是，汽輪機整體運行效率的提高是建立在犧牲級效率的基礎上，即汽輪機只是回收部分熱損失。因此，并非重熱系數越高，能源利用率就越高，最佳重熱系數應處于一定的范圍。在發電機組運行過程中，工作人員可以通過調節重熱的利用率，將重熱系數調節至合理范圍內，從而達到提高發電效率的目的。但是，不同發電廠的發電機組設計存在差異，其最佳重熱系數也就必然各不相同。通常情況下，重熱系數處于0.04～0.08為最佳狀態。因此在實際生產過程中，電廠需要根據發電機組的特點，找出適合本廠的最佳重熱系數，才能讓發電機組盡可能處于最佳運行狀態。

3.4 降低濕氣損失帶來的影響

發電機組運行過程中不僅會產生熱能，而且會產生大量濕氣。由于熱傳遞的原理，溫度更低的濕氣會帶走一部分熱能，從而產生能耗。因此，加強濕氣的控制和管理可以降低能耗，提高發電效率。濕氣造成能源損失的原因在于濕氣的流動會產生熱損失，水蒸氣的凝結也會產生濕氣損失。此外，濕氣損失還會對發電機組產生直接的影響：濕氣會造成動葉邊緣發生沖蝕，使葉片長度和面積變小，使用年限縮短。當前較為普遍的濕氣損失控制方式為吸收水蒸氣，減少濕氣對熱能的損耗及葉片的沖蝕。此外，還可以安裝去濕裝置或循環裝置，吸收并回收濕氣。

3.5 有效地進行節流調節

正常情況下，第一級節流調節就可以達到全周進汽的效果。如果發電機組運行工況發生變化，而且各級溫度差異不大，第一級節流調節具備較好的效果，在小容量機組及基本負荷較大的機組中應用效果更為明顯。然而工況的變化會造成節流損失，導致熱能與動力工程的運用效果不理想，不能達到降低成本、提高經濟效益的目的。因此，在發電機組實際運行中，需要依據弗留格爾公式，確保熱能與動力工程運用的可靠性。工作人員可結合弗留格爾公式的運用條件，推斷同流量下各級的壓差和焓降，再進一步確定機組零部件的受力狀況和功率，監視汽輪機的運行狀況。即在汽輪機流量已知的情況下，將汽輪機運行前的各級壓力狀況與弗留格爾公式進行對比，根據結果判斷通流面積及其相應的變化。

4 結語

總之，熱能與動力工程的合理高效運用一直是發電領域的研究重點，在電廠中合理高效運用熱能與動力工程具有重要的現實意義和長遠意義。本文從減少調壓過程的能耗、優化調頻方案的選擇、合理利用多級汽輪機的重熱現象、降低濕氣損失帶來的影響、有效地進行節流調節5個方面促進電廠對熱能與動力工程的運用只是基于筆者的個人實踐經驗，但實際運用并不拘泥于以上5點。隨著電力生產技術水平的提高，必將出現更多更好的措施，能進一步提高電廠運用熱能與動力工程的效率，更好地服務于電廠發電。

［1］崔瑤.時代背景下熱能與動力工程在電廠中的改革與創新［J］.科技與企業，2014（13）

［2］沈曉艷.論熱電廠中熱能與動力工程的有效運用［J］.黑龍江科技信息，2013（1）

［3］張健，朱亮.淺析熱能與動力工程在熱電廠中的巧妙運用［J］.科技創新與應用，2014（11）