淺談熱電廠熱能動力效率的提高

姜曉莉

摘 要：熱電供電是我國電廠重要的供電方式，也是我國電力建設未來重要的發展方向。在當前能源日益緊張，電力負荷不斷增大的情況下，設法降低熱能發電中的熱能損耗，不斷提高熱能使用效率則是熱電廠熱能動力工程中重點研究的內容，對于提高熱電廠發電效率和經濟效益，推動電力行業節能減排，能源高效利用具有重要的作用和意義。本文主要對熱電廠降低熱能損耗的相關措施進行了探討。

關鍵詞：熱電廠；熱能動力工程；效率提高

電力能源是一項基礎性的能源，為我國社會發展和國民經濟建設提供了最基本的能源保障，現代社會各行各業的生產活動以及人們的日常生活都離不開電能的供給，而熱電廠作為重要的供電方則在電能生產方面占有非常重要的地位。隨著社會經濟的發展和城市化發展進程的不斷加快，人們的生產生活對于電能的依賴性越來越強了，由此也加劇了我國電力能源供給的日益緊張和電能使用缺口的不斷擴大，在一些用電高峰期，拉閘限電的情況也時有發生。熱電廠在發電過程中會產生很大的熱能和動力能，如果這些能源不能夠充分利用的話，則會造成能源的白白浪費。在當前能源供給緊張，提倡節能減排，能源高效利用的形勢下，如何采取措施提高熱能使用效率，也成為熱電企業迫切需要研究和改進的地方。

1 熱電廠發電原理和基本流程概述

熱電廠的發電方式為火力發電，一般采用高熱值的動力煤作為熱能來源。其發電的基本原理是利用煤炭燃燒的大量熱能使鍋爐產生蒸汽，再通過管道將這些蒸汽輸送至汽輪機組，由蒸汽帶來的巨大壓力和沖擊力來推動汽輪機的轉動，繼而在汽輪的帶動下使發電機產生電能。同時，為減少用水量，這些蒸汽在做功凝結之后會通過凝汽器、水泵等重新回到鍋爐作為蒸汽來源而循環利用。熱電廠的發電是由熱能轉化為機械能，再轉化為電能的過程，在這個過程中，蒸汽熱能是電力生產的關鍵，是主要的能量來源，因此，減少熱能浪費，提高熱能使用效率，也是熱電企業實現節能減排，能源高效利用的重點所在。

2 提高熱電廠熱能動力效率的措施和建議

2.1 降低蒸汽損失

在蒸汽做工的過程中，由于“余速損失”，使部分熱能未能完全轉化為機械能，而影響了熱能使用的效率。鍋爐所產生的蒸汽當中，存在大量的水珠，由于水珠的流速要遠低于蒸汽流速，低流速水珠的牽絆作用消耗了一部分動能，造成了蒸汽溫度和壓力的下降，同時，水珠的凝結還會帶走一部分的蒸汽熱量，繼而造成了部分蒸汽熱能的損失。并且，運動的水珠撞擊到噴管背弧時，不僅會影響蒸汽主流，還會影響動葉柵的正常旋轉，導致熱能的損失和葉輪有用功的減少。另一方面，蒸汽管道、閥門密封不嚴，也是造成蒸汽損失的重要原因。針對以上原因，為減少蒸汽損失，我們可采取以下措施：一是要加強對蒸汽各項參數的控制，將其控制在要求范圍內，保持蒸汽持續穩定輸出；二是加強工藝技術改進，對于一些大中型的機組設備可在其生產中間環節增加一些去濕設備和熱循環工序，減少水珠的形成；三是要加強發電機組設備檢維護，確保管道、閥門密封嚴密無泄露，減溫水閥門靈活可靠，各軸承間接觸順滑，摩擦阻力小。通過這些措施達到減少蒸汽損失，提高蒸汽熱能使用效率的目的。

2.2 降低調壓調節的損失

電網中的用電負荷總是處于不斷的變化當中，尤其是用電高峰階段，其負荷變化更為明顯，為使發電機組適應負荷變化，確保其穩定可靠工作，就需要機組進行調壓調節，而調壓調節本身也是提高能量使用效率的重要辦法。但調節調壓也有一定的局限性，如在高負荷下的滑壓調節，就會導致熱電機組發電過程中鼓風損失、斥氣損失、余速損失等，導致蒸汽熱能使用效率的下降。通過分析，發現這部分熱能損失并不是由系統故障，也不是由人為操作失誤造成的，很大程度上是由于機組調壓調節的運行機理造成的，屬于“先天性”的問題。如要降低這部分能量損失，還是需要從優化調壓調節的工藝技術方面入手，針對機組對負荷變化的適應性和能量損失的具體原因，依靠技術手段來需求突破。

2.3 合理利用重熱現象

在多級汽輪機中，上一級機組中的部分熱損失被以后各級所吸收利用，被稱為多級汽輪機的重熱現象，汽輪機理想焓降部分與各級的理想焓降之和的差值與所占汽輪機理想焓降的比例叫做重熱系數。根據重熱理論推演由于上一級機組中的熱損失會被下一級機組所利用，使后一級進汽焓值增高，那么各級機組的焓降數值只和將高于機組的總焓降數值。但在實際中，熱量的理論回收率是與實際回收率存在差距的，熱損失也無法被完全回收。針對這個問題，熱電廠可通過合理確定重熱系數，充分利用好重熱現象來提高機組的熱量回收使用率，一般而言，重熱系統保持在0.04～0.08之間是較為理想的，生產中重熱系數的確定還需結合多方面因素綜合考慮，并注意調節閥對流量、焓降造成的影響。

2.4 采取合理的調配選擇方案

在外界負荷和電網頻率的頻繁變化影響下，并網運行機組會根據自身差異動態自動增減負荷，以維持電網周波，這個過程被稱為一次調頻。一次調頻的特點是反應迅速，調節速度快，但一次調節調整量較為有限，是有差調節，只能將頻率控制在一定范圍內，且當負荷變化較大時，選用一次調頻也很難恢復常規頻率，不利于能量的高效利用。通常在這種情況下，就需要選用二次調頻，才能保證系統的高效調頻和穩定運行。二次調頻分為自動和手動兩種調頻模式，在熱電機組的運行中，需要根據負荷變化和電網頻率變化情況，并掌握并網運行機組，選擇合理的調頻方式，才能更進一步地提高機組運行效率和熱能動力的效率。

參考文獻

[1]曲順才.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，2014，（3）：69.

[2]于光佐.論熱電廠中熱能與動力工程的有效運用[J].科技創新導報，2012，（28）：118.

（作者單位：大唐河北發電有限公司馬頭熱電分公司）