發電廠熱能與動力工程問題及其主要性能的應用

余英先 徐美 趙占喜 褚文強

【摘 要】伴隨著我國的綜合國力在不斷的加強我國的經濟得到了快速的發展，人們對電力的需求越來越大。為了實現現代社會對電力的需求、建設資源友好型的社會愿望，提升電廠的電力產出效率顯得尤為重要。因此，在簡要介紹熱能動力工程的基礎上，重點對發電廠熱能動力工程存在的問題、解決方法和主要性能的應用進行分析，希望為國家發電廠工作提供一定的理論基礎。

【關鍵詞】發電廠；熱能動力工程；主要性能

引言

如今，環境污染問題以及資源枯竭問題時時刻刻牽動著世界人民的心，因而過去的“先污染，后治理”的發展模式逐漸被淘汰，世界各國開始尋求可持續發展的道路。發電廠在為社會供應電力資源的同時不但會污染環境，還會因為能力轉化率不高而消耗大量的化石資源。雖然現在國家在大力提倡水能、風能、核能和潮汐能的利用，但是火力發電在現階段仍然是不可取代的主要電能獲取方式。文章就“如何優化熱能動力系統，提高能量轉化率；從而降低環境污染，提高資源利用率”進行了探討并提出了幾點建議。

1優化系統的現實意義

發電廠是一個高能耗的生產型企業，在長期的發展過程中，消耗掉了大量的煤炭資源，由此產生出一系列的問題，已經影響到了當前的全球生態。面對煤炭能源的緊缺、嚴峻的環境污染等現實問題，只有全面進行技術提升，才能保證良好效益。要在可持續發展理念指導下，樹立全新的環保理念與意識，充分挖掘企業自身能力，形成綜合效益提升，要把節能技術放在創新首位，對自身系統進行優化改良，提升系統的整體功能與效率。可以說，在發電廠各類設備中，熱能動力系統是最具有開發提升潛力的設備系統，在節能上有著巨大的潛力可挖，要在現代科學技術指導下，全面合理進行系統優化改造，提高能源利用效果，緩解環境保護的壓力。

2發電廠熱能動力工程主要性能的應用分析

2.1節流調節的應用分析

節流調解中沒有調節級的說法，在第一級調節即可完成全周進汽。這種設計的優點是，一旦工況發生變化，各級溫度的改變很小，幾乎可以忽略不計，同時表現出較好的抗負荷特性，使節流調節能夠應用于基本負荷的大機組和小容量機組。但是，工況彼此會產生一定的節流損失，使發電廠熱能動力工程在熱電廠的實際運行中表現出較差的經濟適用性。因此，減少節流損失顯得尤為必要。理論研究表明，可以使用弗留格爾公式（變工況前后機組均未達到臨界狀態時，機組流量和其前后壓力平方根成正比）進行計算，得出最適宜的壓力比，進而進行調節。實際調節中，先運用弗留格爾公式計算同流量下各級的壓差和比焓降，確定各零件的受力和工作功率，再檢查汽輪機是否正常流通。該過程也可以被看做在已知流量的前提下，對各級壓力公式符合度進行計算，最終得到節流面積變化，確定節流量。經過多年的驗證可以認為，弗留格爾公式的出現不僅保證了有效的節流調節，而且為熱能與動力工程在熱電廠的應用提供了可能性。

2.2加強對現有煤炭的利用

將優質煤炭利用到利潤更高的冶金化工行業也是無可厚非的，有時間指責煤炭供應的不公，還不如多花些心思在如何加強對現有的煤炭利用上。如，對燃燒鍋爐進行相應改造以提高煤炭的燃燒效率，或者研究如何使劣質煤炭能夠在鍋爐中穩定燃燒的技術，從而最大程度地利用現有資源。

2.3蒸汽凝結水回收利用

發電廠生產過程中，蒸汽扮演重要角色，蒸汽釋放產生大量的熱能后，會形成凝結水，這樣就出現了熱能的浪費，據不完全統計，浪費的蒸汽凝結水占蒸汽總熱量20%～30%。只有全面形成科學的利用，才能節約用水、節省燃料，確保電廠經濟效益提升。發電廠需要對蒸汽系統做好正確的分析與判斷，通過節能改造提高設備效果。借助蒸水余熱替代低壓蒸汽，此時發揮凝結水的余熱，減少低壓蒸汽能耗，進而實現良好的節能減排目標。要想全面做好凝結水回收，則需要通過兩種方法進行，一種是加壓回收，另一種是背壓回收。加壓回收主要利用氣動凝結水加壓泵，對凝結水進行加壓輸送，這種操作方式安全穩定，保證了回收的效果與質量；背壓回收借助輸水閥背壓，對水蒸氣與凝結水進行輸送，通過這種方式，能夠提高水蒸氣的利用質量。不論哪種方法，均能夠起到回收再利用的作用，節約了能源、減少廢氣排放，滿足環保標準要求。

2.4濕氣損失控制的應用分析

濕氣造成的能源損耗主要是濕氣流動產生的熱損失。另外，水蒸汽凝結也會造成熱能損失。發電機組在運行過程中會產生熱能，隨著熱傳遞的進行，溫度較低的濕氣會將熱能傳遞到其他地方，進而造成熱能的損失。因此，加強濕氣的控制能在一定程度上降低能耗，保證熱能和動力工程在發電廠中的有效運行。結合發電機工作實際，濕氣損失的原因為：在濕冷蒸汽受熱膨脹的過程中，會有一部分蒸汽發生凝結形成水珠，使蒸汽量減少；水珠的流速遠遠低于蒸汽流速，進而牽引蒸汽造成部分動能損耗，出現蒸汽過冷狀況。濕氣損失會使發電機組的動葉進汽邊緣產生沖蝕，降低葉片長度，減少葉面實際面積，縮短葉片使用年限，尤其在葉頂背弧處最為嚴重。為了降低濕氣對葉片的損傷，可以采用以下方法：首先應該除濕，可以選用汽水分離加熱器，保證低壓缸的效率和安全性；其次，可以選用帶有吸水縫的噴灌，降低設備濕度；最后，可以降低機械損失（例如：推力軸承與支持軸承的摩擦力、啟動調速器等的機械消耗），使用軸流式汽輪機創造高壓向低壓的指向力，降低能量消耗，提升運行速率。此外，可以改進葉片設計，提高葉片抗沖蝕性能。

2.5熱能動力聯產技術

傳統發電廠有其自身的優勢，也存在不足，只有全面做好技術創新，設備改良，才能實現可持續發展要求，推動企業良性發展。發電廠通過諸多節能措施成效甚微。導致這種情況的成因是思想過于保守，僅對單獨裝置進行改良，而忽視了設備性能的整體性，沒有對整體系統實現質的優化與組合，發揮不出設備性能。要想實現節能減排，則需要在整體性與系統化上下功夫，通過蒸汽動力聯產、燃氣輪機聯產等新技術，做好設備改良，使燃氣輪機鍋爐系統與鍋爐汽輪機高壓系統聯合發揮作用，確保系統優化，減少高能耗企業對環境的污染，推動企業技術創新能力。

2.6優化給水系統

機組內的水循環系統是為了保證機組能正常運轉而存在的，但這個過程中由于某些缺陷，導致水資源大量浪費，因為如何對水循環系統進行優化迫在眉睫。發電廠需要大力研究合理的給水系統，再合理地利用給水系統來確保機組能正常運轉的同時做到節約資源。

結語

在我國建設資源節約型社會的今天，熱能動力工程在電廠運行中越來越受到重視。在一代又一代人的努力下，熱能動力工程的應用取得了很大進步，同時也存在很多問題。無論是重熱現象、節流調節還是濕氣損耗，任何環節的問題都會影響發電廠的穩定運行。因此，發電廠人要不斷吸收同行工作者的經驗，學習國外的先進技術，不斷充實自己，提高自己的技術水平，提升熱電廠的熱能使用率，為我國發電廠工程的正常運轉提供充足的理論保障和實踐經驗。

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（作者單位：國電哈密煤電開發有限公司）