淺談熱能與動力工程在熱電廠中的有效運用

摘 要：熱電廠以其獨特的“熱電聯產”的能量生產方式，為各行業生產以及人們的日常生活使用需求提供熱能和電能，在環保、節能方面的優勢表現得日趨明顯。本文對于“熱電廠中的熱能和動力工程如何能得到有效運用”這個問題，展開了全面分析和討論研究，綜合分析影響熱電廠熱能與動力工程的幾大制約因素，后對其有效運用策略和發展前景進行探究，希望可以為熱電廠的節能減排、提高發電功率提供理論依據。

關鍵詞：熱能；動力工程；有效運用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.17.095

隨著我國經濟的快速發展，熱電廠以其高效、穩定、安全和可持續發展的特點，逐步成為電網的重要電源支撐點。而熱能與動力工程具有顯著的節約能源效果和比較高的生產效率，在社會生產生活的各個領域得到了廣泛的應用和推廣。在熱電廠中，科學合理地運用熱能與動力工程將會進一步提升熱電廠的能量利用率，能明顯改善生產成本，它與熱電廠緊密相連、相輔相成，對于熱點長的性能優化和可持續發展具有積極的現實意義。

1 熱電廠中的熱能與動力工程相關原理分析

熱能與動力工程設備的工作原理是把燃煤、燃氣、燃油等燃料資源，裝入熱能動力裝置進行燃燒，并以此獲取熱能，然后把熱能送達動力設備，從而實現了熱能向機械能的轉化，并使其以動力的形式輸出。熱能動力設備按照能量轉換方向分類，可分為兩類：一類工作機，通過消耗機械能而使流體獲得能量或使系統形成真空的動力設備，比如離心泵、真空泵、風機、壓縮機等；而另一類是原動機，將燃料的化學能、原子能和生物質能等所產生的熱能轉換為機械能的動力設備，比如蒸汽機、汽油機、柴油機等。

熱電廠常見的原材料是煤炭，根據實際使用需求也會添加部分助燃劑。工作原理是：通過動力裝置或者設備燃燒煤炭，將產生的熱能轉化成動能，進而再把動能轉化為電能，首先，熱能在煤炭在燃燒過程中會大量產生，熱能進入鍋爐后就會產生大量的蒸汽。其次，隨著蒸汽體積的不斷膨脹，密閉鍋爐容器的筒壁承受的內部壓力就會不斷增大，此時通過輸氣管道的傳送，蒸汽會到達汽輪機組中。而蒸汽持續不斷的沖擊會帶動汽輪組進行高速的轉動，實現了熱能向動能轉化。最后，汽輪組的高速轉動又帶動發電機進行發電，從而產生了電能。在汽輪機中排出的氣體進入冷凝器的冷端設備，使蒸汽變為液態水，再經過水泵送回鍋爐內，從而實現循環使用。

而這個過程中，在汽輪發電機的影響下，有一部分熱能會被轉送出去，以熱損失與焓降等形式消耗掉。因此，降低熱能損失是提高熱電廠熱能與動力工程轉化效率的根本，可以將前級中產生的損失在下級轉換過程中進行運用，使得下級焓降理想值大于前級，這個就是多級汽輪機中的重熱現象。

2 熱電廠中影響制約熱能與動力工程有效運用的相關因素

具體的影響制約因素表現為以下幾個方面：

首先是如何對電能進行有效的儲存，這個因素對熱電廠的生產效能的影響突出。生產電能是熱電廠的終極生產目標，而電能的儲存要求具備能動調節能力，根據社會生產、生活的用電功率需求的變化進行調節，特別是要保證在外界斷電的時候，能及時供電。電能儲存的不得當的話，就會對熱能的使用造成了不必要的浪費，影響了熱能與動力工程的有效運用。

再者是如何保證鍋爐的穩定燃燒，鍋爐燃燒在熱電廠生產電能中的作用非常的重要，如果熱電廠不具備穩定的燃燒的工況，那么勢必對燃料的有效運用產生很大的影響。如果鍋爐燃燒變化的幅度比較大，就不能充分有效地發揮汽輪機的性能，降低了熱能的使用效率。

另外就是如何保證旋轉動葉片以及凝器設備的正常運轉，這是比較突出的影響因素。旋轉動葉片如果能正常運轉，大量有用功會得到有效的利用，能大幅度提高產能，反之會使得有用功被大量消耗殆盡，對熱能和動力工程的有效運用起到較大的影響。凝器設備工況的改變會在很大程度上造成熱能的揮發，對資源造成很大的浪費，對熱能與動力工程作用充分發揮有著直接的影響。

3 提高熱能與動力工程在熱電廠中的有效運用分析

3.1 合理高效利用重熱現象

多級汽輪機里上一級損失中的一小部分在以后各級中得到利用，就是重熱現象。重熱系數則指的是各級理想焓降之和大于整機理想焓降的增量與整機理想焓降的比值。一般情況下，其重熱系數并非越大越好，最佳值應保持在0.04～0.08之間[1]。因此，要使機組更好地服務于熱電廠，就必須結合自身實際，選擇合理的重熱系數，能夠使得整體效率高于各級平均效率，提高重熱現象的利用率。

在實際的生產中應該注意：認真檢查各個調節閥，調節閥是用于調節工業自動化過程控制領域中的介質流量、壓力、溫度等參數，檢修時要認真檢查閥芯各部分是否被腐蝕、磨損，要密切關注各調節閥的流量，它們的值必須是相等的；同時，要全面考慮調節閥的開啟數量，開啟的調節閥的數量在一定程度上會影響到焓降；還要考慮焓降變化和汽輪機的工況變化有著緊密的聯系。

因此，必須要從熱電廠的生產實際出發，對重熱現象加以合理的利用，才能最終保證熱能與動力工程效力的提高[2]。

3.2 有效調節噴管

作為熱電廠中最為關鍵的設備之一，在噴管調節過程中，必須掌握好準確的調試方法，同時還要能夠了解它的操作流程，才能更好的運用好熱能動力。噴管調節的差異性在正常的應用中表現明顯，相應的調節閥數量可能會對它產生影響，并使它發生改變。對于各個調節閥而言，其通過的流量最大值不盡相同，如果有調節級，在某些負荷時，相比截流調節的效率更高。在負荷合理的基礎上，能夠使汽輪機組在穩態負荷之下，維持額定的轉速。除此以外，為了保障正常的電網頻率，并列運行情況下可以采用同步器來重新分配不用機組之間的負荷[3]。

3.3 充分重視節流調節

現在熱電廠的生產中，通過對蒸汽進行節流處理，所有進入汽輪機的蒸汽都通過多個節流閥流向第一級噴管。這樣，在額定時間內導通的流量，嚴格按照科學標準計算調節，改變進汽的壓力就會改變主蒸汽流量及可用熵降，使之能夠使用適應外界負荷的變化，可以保障動能均衡，不會出現斷流或者動力不足的情況[4]。endprint

常見的進汽方式有全周進汽和部分進汽。在第一級就可完成全周進汽，工況的變化會嚴重影響到各級的溫度，各級溫度呈現減小的趨勢。通過先進的DEH調節系統調節節流，能夠有效地控制每個調節

閥的配汽方式，實現全周進汽和部分進汽的相互切換。

此外通過公式推算，可以得出相同流量下各級的比焓降、壓差，可以確定相應的零部件受力情況和功率效率，可以對流動部分面積的變化情況作出判斷[1，5]。

3.4 盡量降低調壓調節損失

當熱電廠具有一定負荷度的時候，調節調壓可以有效地提高發電機組可靠性的、穩定性，并能進一步提高熱電廠負荷的適應性。對調壓損失起到主要作用的因素并非單一的，可能是人為操作不當引起的，也可能是機組運行出現問題，比較常見的由于機組運行導致的調壓損失。常見的降低調壓損失的措施主要有以下幾個方面：首先，對調壓技術進行有效的改革，應當充分調研國、國外相關電廠先進調壓技術的發展及其應用情況，對成熟相關技術進行有效的引進，爭取該技術方取得關鍵性的突破，使得熱能與動力工程的運用效率得到有效的提高；其次，盡量采取措施降低斥氣損失、余速損失以及鼓風損失等常見的運用損失；最后，必須對機組進行常規的檢查、維護和保養，應當及時更換超出合理調壓損失范圍的機組，這樣才可以保證盡量降低調壓的損失[5]。

3.5 降低濕氣、機械損失

避免濕汽損失可采取的措施如下：合理有效地利用除濕裝置；不斷提高發電機組的抗沖蝕能力；綜合利用中間再熱循環；采用帶有吸水縫的噴灌等。

降低機械損失可采取的措施如下：采用軸流式汽輪機組，一端輸入高壓蒸汽，另外一端輸出低壓蒸汽，這樣由高壓端指向低壓端的軸向力作用在汽輪機轉子，使其向低壓端移動，降低了能量消耗，提高熱能與動力工程在熱電廠中的運行效率。

4 總結

我國經濟飛速發展的今天，電力是國民經濟發展的重要能源，熱電廠作為主力軍應該承擔更多的社會責任。要降本增效提高企業的核心競爭力，最大限度提升熱電廠的運行效率，滿足社會龐大的供電需求。

參考文獻：

[1]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）：82

[2]季俊星.如何提高熱電廠熱能與動力工程的效力[J].民營科技， 2016（6）：46.

[3]路志標.熱電廠中的熱能與動力工程[J].科技傳播，2014（8）：109-110.

[4]徐海平.試論熱電廠中熱能與動力工程的有效運用[J].民營科技，2016（3）：203.

[5]許梟靜.熱能與動力工程在熱電廠中的應用[J].山海經，2016（6）：184.

作者簡介：駱海峰（1980-），男，福建泉州人，本科，工程師，主要從事熱電聯產生產。endprint