論電廠中熱能與動力工程中的運(yùn)用

陳祥

【摘 要】作為清潔能源，電能在人們生產(chǎn)生活中得到了廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)成為必不可少的能源。隨著中國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，農(nóng)村人口大量涌向城市，城市的用電量以非常驚人的速度增長，在用電的高峰時(shí)段，甚至?xí)霈F(xiàn)用電缺口，此時(shí)甚至需要進(jìn)行限電操作，才能滿足電能的供應(yīng)。本文講述了熱能與動力工程在電廠的運(yùn)用中所存在的問題，說明了該運(yùn)用的必要性；并從五個(gè)方面講述了目前電廠在熱能與動力工程中的運(yùn)用，對未來運(yùn)用的方向進(jìn)行了展望。

【關(guān)鍵詞】電廠；熱能與動力工程；節(jié)能減排

一、引言

在發(fā)電的過程中，除了產(chǎn)生電能，還會產(chǎn)生大量的熱能和動能。現(xiàn)如今，火力發(fā)電仍然是中國電能生產(chǎn)的主要方式，根據(jù)相關(guān)部門提供的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年中國全年社會生產(chǎn)生活所使用的電能達(dá)到5.92萬億千瓦時(shí)，但是，火力發(fā)電卻面臨著有限的資源與人們越來越高的電能需求之間的矛盾、電能生產(chǎn)過程對環(huán)境的污染與人們?nèi)找嫣岣叩沫h(huán)保需求之間的矛盾。這兩個(gè)矛盾的日益突出，使得越來越多的電廠對熱能與動力工程在電能生產(chǎn)過程的運(yùn)用采取了更加重要的態(tài)度。熱能與動力工程作為以工程熱物理學(xué)為理論支撐的學(xué)科，主要研究傳統(tǒng)能源的高效使用與新能源的開發(fā)使用。[1]

二、電廠在生產(chǎn)電能中所遇到的問題

（一）能源利用的問題

目前中國的電廠仍主要依靠煤炭進(jìn)行發(fā)電，煤炭消耗量占全部消耗的百分之六十。[2]煤炭進(jìn)行發(fā)電的過程中，許多熱能通過水氣循環(huán)系統(tǒng)被直接排放到空氣中，造成大量的熱能浪費(fèi)，據(jù)2013年的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國電廠發(fā)電的能源利用率僅為百分之三十五左右，電廠的節(jié)能減排工作已經(jīng)成為第十三個(gè)五年規(guī)劃期間急需解決的問題。

（二）環(huán)境污染的問題

電廠在發(fā)電過程中，會產(chǎn)生很多對環(huán)境影響很大的污染物，比如SO2、NO2、粉塵等，一般電廠建設(shè)的地方，環(huán)境污染的情況會更嚴(yán)重。但是由于中國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，對電能的需求也是與日俱增的，再考慮到中國能源多數(shù)以煤炭為主，煤炭發(fā)電產(chǎn)生的污染物較多，導(dǎo)致電廠發(fā)電嚴(yán)重影響了中國的環(huán)境保護(hù)工作的展開。人們的生活條件變得越來越好，對電能的需求量越來越大，與此同時(shí)，人們對生活環(huán)境的要求也越來越高，這一對矛盾使得解決電廠污染問題變得迫在眉睫。

（三）安全的問題

目前，發(fā)電機(jī)組正在向設(shè)備體積小、運(yùn)轉(zhuǎn)效率高、啟停反應(yīng)快以及自動化程度高等幾個(gè)方向發(fā)展，同時(shí)，在電廠的發(fā)電過程中，要提高鍋爐風(fēng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的可靠性，，降低電機(jī)損壞、軸承失效等問題出現(xiàn)的概率，保證工作人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。

三、熱能與動力工程在電廠中的運(yùn)用

（一）調(diào)壓過程的優(yōu)化

在發(fā)電機(jī)組工作時(shí)，要對機(jī)組出力進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)壓調(diào)節(jié)提高了發(fā)電機(jī)組在負(fù)荷下的適應(yīng)能力和可靠運(yùn)行能力，使得機(jī)組在低負(fù)荷下?lián)碛懈玫陌l(fā)電效率，但是在高負(fù)荷下，發(fā)電機(jī)組則表現(xiàn)出效率低下的問題。這時(shí)要使用熱能與動力工程的相關(guān)知識，結(jié)合電廠發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的實(shí)際情況，提高整體的發(fā)電效率。

（二）重?zé)岈F(xiàn)象的利用

在電能的生產(chǎn)過程中，利用多級汽輪機(jī)的重?zé)岈F(xiàn)象，可以將蒸汽因?yàn)閮?nèi)部摩擦而產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為需要的電能。但是理論和實(shí)際之間總是存在不同之處，熱能的轉(zhuǎn)化效率并不能達(dá)到理想值。經(jīng)過試驗(yàn)我們可以發(fā)現(xiàn)：一般的，為了使熱能的轉(zhuǎn)換效率達(dá)到最佳效果，重?zé)嵯禂?shù)的取值范圍一般是4x10-2～8x10-2之間。在實(shí)際的發(fā)電過程中，工作人員應(yīng)根據(jù)所使用多級汽輪機(jī)的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)，利用熱能與動力工程的相關(guān)計(jì)算，算出理想的重?zé)嵯禂?shù)值。

（三）節(jié)流調(diào)節(jié)的優(yōu)化

一般的，通過對蒸汽機(jī)組的第一級節(jié)流調(diào)節(jié)，便可以實(shí)現(xiàn)蒸汽的全周進(jìn)汽過程。不過在不同工況調(diào)節(jié)的過程中，由于會產(chǎn)生明顯的節(jié)流損失，導(dǎo)致整體的運(yùn)行成本較高，所以節(jié)流調(diào)節(jié)的優(yōu)化過程中，應(yīng)結(jié)合熱能與動力工程，采用Flugel formula的計(jì)算方法，有效得出不同級之間蒸汽做功能力的降低量和壓強(qiáng)差，并根據(jù)機(jī)組零件的受壓狀態(tài)，監(jiān)視機(jī)組的工作情況。Flugel formula的計(jì)算與熱能與動力工程的綜合運(yùn)用，可有效地優(yōu)化節(jié)流調(diào)節(jié)。

四、熱能與動力工程在電廠中運(yùn)用的展望

綠色發(fā)展已經(jīng)成當(dāng)今社會的主題，電廠的未來發(fā)展必定不能走過去高耗能、高污染的老路，而是要走高效發(fā)展、綠色環(huán)保的新路。對于電廠來說，自動化生產(chǎn)和能源管理對于提高企業(yè)的生產(chǎn)效率、減少污染排放有著非常重要的作用。[3]將從先進(jìn)設(shè)備的使用、全集成自動化解決方案以及全集成能源管理等三個(gè)方面對未來熱能與動力工程在電廠的運(yùn)用進(jìn)行展望。

（一）先進(jìn)設(shè)備的使用

使用先進(jìn)的電能生產(chǎn)設(shè)備不僅可以有效提高電廠的生產(chǎn)效率，還可以讓熱能與動力工程在電廠中有更多應(yīng)用范圍。結(jié)合熱能與動力工程的相關(guān)知識，選擇合適的生產(chǎn)設(shè)備，比如合適的變頻器可以精準(zhǔn)的調(diào)節(jié)機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，可以使能源的利用效率提升一個(gè)臺階。

（二）全集成自動化解決方案

全集成自動化解決方案（Totally Integrated Automation）是電廠節(jié)能減排的重要實(shí)現(xiàn)方式。結(jié)合熱能與動力工程，使用工業(yè)以太網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)，將數(shù)據(jù)管理、編程、配置以及通訊等進(jìn)行統(tǒng)一處理，大大提高了電廠能源的利用效率，并降低了對環(huán)境的污染。

（三）全集成能源管理解決方案

采用全集成能源管理解決方案（Totally Integrated Power），可以將電廠建成一個(gè)現(xiàn)代化的綠色企業(yè)。全集成能源管理解決方案可有效保證電廠配電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，利用方便工作人員操作的軟件，對熱能與動力工程在電廠中的運(yùn)用起到協(xié)助作用，并且，該管理方案可以為工作人員提供實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)反饋，是不可多得的管理方案。

五、總結(jié)

隨著綠色發(fā)展的持續(xù)不斷推進(jìn)，綠色價(jià)值觀得到了更多人的認(rèn)可，電廠作為綠色發(fā)展中處于風(fēng)口浪尖的企業(yè)，其改革已經(jīng)迫在眉睫。在電廠的改革過程中，采用傳統(tǒng)方法進(jìn)行優(yōu)化已經(jīng)無法滿足綠色發(fā)展的要求，而是要結(jié)合現(xiàn)代綠色企業(yè)發(fā)展，利用熱能與動力工程的相關(guān)知識，使電廠成為綠色發(fā)展中的領(lǐng)跑者。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 任蕰佳. 熱能與動力工程[J]. 求學(xué)， 2015（1）.

[2] 黃景利. 熱電廠中的熱能與動力工程[J]. 黑龍江科技信息， 2010（27）：8-8.

[3] 林萬超. 火電廠熱系統(tǒng)節(jié)能理論[M]. 西安交通大學(xué)出版社， 1994.endprint