熱能與動(dòng)力工程在熱電廠中的應(yīng)用

郭勝?gòu)?qiáng) 郝飛

內(nèi)蒙古華電烏達(dá)熱電有限公司 內(nèi)蒙古 烏海 016040

引言

由于長(zhǎng)期地受到深受地理?xiàng)l件的限制和制約，當(dāng)前我國(guó)主要的電力能源主要來(lái)源于：核電站、風(fēng)力發(fā)電、水力電站以及火電廠和熱電廠。其中的熱電廠在耗費(fèi)能源方面比較多，為了有效地解決當(dāng)前我國(guó)的資源緊張問(wèn)題，更好地實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展目標(biāo)，就必須要對(duì)熱電廠采取有效的手段，以此提升熱電廠發(fā)電能源的應(yīng)用效率，從而為熱電廠的發(fā)展創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 熱電廠中熱能與動(dòng)力工程之間的關(guān)系

熱電廠中進(jìn)行發(fā)電就是為了逐漸把熱能轉(zhuǎn)變成動(dòng)能，其中的汽輪發(fā)電機(jī)在運(yùn)行之后還會(huì)將一部分轉(zhuǎn)變成電能，轉(zhuǎn)化期間還會(huì)出現(xiàn)蒸汽熱量的損耗和焓降現(xiàn)象。需要對(duì)這種轉(zhuǎn)化進(jìn)行不斷地優(yōu)化，這樣才能夠在最大限度上減少生產(chǎn)期間的耗損，逐漸增強(qiáng)其操作技能。還會(huì)使前級(jí)中所產(chǎn)生的損耗下下級(jí)轉(zhuǎn)換期間更好地進(jìn)行利用，能夠把同壓差下的焓降理想值轉(zhuǎn)變得相較于之前要大很多，這種現(xiàn)象通常就是被稱之為多級(jí)汽輪機(jī)運(yùn)作時(shí)的重要現(xiàn)象[1]。熱電廠在實(shí)際運(yùn)作時(shí)盡管能夠使所產(chǎn)生的部分熱能提供給人們進(jìn)行取暖，但是會(huì)直接影響提高熱電廠的發(fā)電效率，所以必須要針對(duì)熱電廠的蒸汽轉(zhuǎn)化、傳統(tǒng)系統(tǒng)進(jìn)行不斷的優(yōu)化，盡可能地減少熱量的耗損，增強(qiáng)其整體的發(fā)電效率和供熱質(zhì)量。

2 熱電廠熱電機(jī)組出現(xiàn)變工況的真正原因

2.1 電能難以被儲(chǔ)存

熱電廠中的熱電機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行期間，會(huì)出現(xiàn)各種影響機(jī)組變工況的因素，人工操作也常常會(huì)出現(xiàn)各種誤差，再加上其他作用的相互作用下，很容易使其中的電功率不夠穩(wěn)定，很難使熱電廠能夠產(chǎn)生良好的運(yùn)行效果，并且所產(chǎn)生的電也難以被大量地儲(chǔ)存。

2.2 鍋爐運(yùn)行存在不確定性

所產(chǎn)生的功率會(huì)隨著外界的變化而不斷產(chǎn)生變化，并且會(huì)使汽輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的蒸汽參數(shù)按照鍋爐內(nèi)的燃料燃燒不確定性而產(chǎn)生不同的變化，凝氣工況設(shè)備也會(huì)隨著凝汽器的壓力而發(fā)生巨大的轉(zhuǎn)變，電網(wǎng)中所產(chǎn)生的頻率變化也會(huì)使導(dǎo)致汽輪機(jī)內(nèi)部的通流部位出現(xiàn)污垢，最終導(dǎo)致機(jī)組出現(xiàn)變工現(xiàn)象。

2.3 凝氣裝置工況并不穩(wěn)定

在實(shí)際開(kāi)設(shè)熱電廠工作時(shí)，還需要詳細(xì)地檢測(cè)和排查凝氣裝置，當(dāng)凝氣裝置運(yùn)行軌跡產(chǎn)生變化時(shí)，應(yīng)及時(shí)找到相關(guān)因素，熱電廠工作人員應(yīng)針對(duì)此類問(wèn)題予以高度的關(guān)注，及時(shí)ID對(duì)凝氣裝置進(jìn)行維修和調(diào)整電壓，使其控制在合理的范圍之內(nèi)，這樣能夠更好地提升熱電廠整體的安全性和運(yùn)行情況。

2.4 其他影響因素

除了以上因素之外，還可能與供電頻率和設(shè)備的老化有著密切的關(guān)系，機(jī)器在使用期間還會(huì)出現(xiàn)變工況現(xiàn)象，所以熱電廠必須要加強(qiáng)對(duì)熱電廠員工進(jìn)行專業(yè)知識(shí)方面的培訓(xùn)，以此來(lái)提高他們的實(shí)踐操作水平。由于多級(jí)汽輪機(jī)內(nèi)部會(huì)在上一級(jí)的損耗部分應(yīng)用于在之后的各級(jí)當(dāng)中，所以這種現(xiàn)象被稱之為多級(jí)汽輪機(jī)重?zé)岈F(xiàn)象[2]。重?zé)嵯禂?shù)主要指的是當(dāng)各個(gè)級(jí)的理想化焓降之和在大于汽輪機(jī)理想的焓降部分，并占據(jù)著汽輪機(jī)理想焓降部的份額，通常情況下重?zé)嵯禂?shù)為0.04至0.08，重?zé)岈F(xiàn)象的出現(xiàn)，還會(huì)使全機(jī)組內(nèi)部的相對(duì)效率高于不同平均相對(duì)內(nèi)效率，還可以更好地挽回其中的損失部分，同時(shí)合規(guī)地選擇重?zé)嵯禂?shù)，還可以更好地掌握機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行狀況。

3 噴管調(diào)節(jié)時(shí)所適用的場(chǎng)合和特點(diǎn)

通常情況下調(diào)節(jié)閥上的負(fù)荷最大流量并不完全相等，當(dāng)存在調(diào)節(jié)級(jí)并使負(fù)荷小于1時(shí)，會(huì)跟時(shí)間的變化和調(diào)節(jié)閥開(kāi)啟的數(shù)目變化相關(guān)，當(dāng)只存在部分的負(fù)荷期間，則噴管的調(diào)節(jié)效率要高于氣流調(diào)節(jié)的效率，當(dāng)工況出現(xiàn)變化時(shí)，調(diào)節(jié)級(jí)會(huì)使汽室溫度轉(zhuǎn)變得更大，也會(huì)使負(fù)荷適應(yīng)性更差。其中的同步器針對(duì)任何類型的汽輪機(jī)都能夠進(jìn)行平移，并且還能夠更好地調(diào)整系統(tǒng)靜態(tài)特性線中的裝置。噴管調(diào)節(jié)的實(shí)際作用就是當(dāng)采用單機(jī)運(yùn)行方式期間，機(jī)組的轉(zhuǎn)速啟動(dòng)期間會(huì)快速地產(chǎn)生額定值。當(dāng)使用并列運(yùn)行方式時(shí)，同步器能夠改變汽輪機(jī)的功率，并且還能夠使每個(gè)機(jī)組之間更加合理地重新進(jìn)行負(fù)荷的分配，并且還能夠時(shí)電網(wǎng)的頻率并不產(chǎn)生多大的變化，這種過(guò)程通常被稱之為二次調(diào)頻。

4 節(jié)流調(diào)節(jié)的使用場(chǎng)合以及特點(diǎn)

第一級(jí)全周進(jìn)氣也可以被認(rèn)作為無(wú)調(diào)節(jié)級(jí)，在變工況產(chǎn)生期間，各個(gè)級(jí)的溫度變化不那么明顯，所以這種負(fù)荷的適應(yīng)性較好，但是在變工況產(chǎn)生時(shí)依然會(huì)出現(xiàn)節(jié)流損失的現(xiàn)象，所以其所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)性比較差。調(diào)節(jié)節(jié)流的方法主要適用于基本負(fù)荷大機(jī)組或者小容量機(jī)組當(dāng)中，機(jī)組當(dāng)中的任何一級(jí)都是在臨界狀況下，出現(xiàn)最高的臨界壓力。級(jí)組的級(jí)數(shù)越多，最終所產(chǎn)生的臨界壓力數(shù)值也就越來(lái)越小。

5 應(yīng)用熱能與動(dòng)力工程的意義

當(dāng)前我國(guó)的制造技術(shù)正處于迅猛發(fā)展的階段，這就在很大程度上使這個(gè)行業(yè)內(nèi)部的競(jìng)爭(zhēng)更加的激烈，同時(shí)也會(huì)給現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展和生存帶去了極大挑戰(zhàn)，需要對(duì)工業(yè)進(jìn)行不斷的創(chuàng)新和改革，可以將熱能與動(dòng)力工程科學(xué)地結(jié)合在一起，以此來(lái)改進(jìn)和完善船工工業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)方式，同時(shí)也能夠更好地轉(zhuǎn)變?cè)械臒崮芎蛣?dòng)力工程應(yīng)用狀態(tài)，從而更好ID完善社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，深度地發(fā)展現(xiàn)代化工業(yè)技術(shù)，同時(shí)也能夠更好地完成熱能研發(fā)任務(wù)，使這種形式更加的新穎，從而有效地提高工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)際生產(chǎn)效率和生產(chǎn)品質(zhì)。

6 熱電廠中應(yīng)用熱能和動(dòng)力工程的有效改進(jìn)措施

6.1 按照實(shí)際情況合理選用重?zé)嵯禂?shù)

重?zé)岈F(xiàn)象中所具有的最大優(yōu)點(diǎn)就是能夠讓上一級(jí)所損失的能源更好地被下段工序來(lái)進(jìn)行充分的利用，這樣可以更好地避免出現(xiàn)各種資源的浪費(fèi)現(xiàn)象，在了解重?zé)岈F(xiàn)象前期一定要深入地了解重?zé)嵯禂?shù)，重?zé)岈F(xiàn)象只有在特定范圍之內(nèi)才能產(chǎn)生良好的作用，需要按照發(fā)電機(jī)本身的工作狀況和實(shí)際生產(chǎn)的需要來(lái)明確重?zé)嵯禂?shù)，只有這種確定的方式才能夠更好地確保重?zé)嵯禂?shù)的準(zhǔn)確度，才能夠使全部的發(fā)電機(jī)組更好地進(jìn)行運(yùn)作。比如，在多級(jí)汽輪機(jī)運(yùn)作時(shí)，可以對(duì)之前一級(jí)的熱力損失進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使其供給給下一級(jí)，這樣會(huì)使進(jìn)氣焓值有了很大程度的提高，值得注意的是熱損失很難被全部收回，所以通過(guò)相關(guān)技術(shù)人員和專家的科學(xué)測(cè)試，會(huì)使重?zé)嵯禂?shù)控制在4%至8%左右，確立好最為理想化的重?zé)嵯禂?shù)，并按照常規(guī)的發(fā)電原則并使其順利地發(fā)電，能夠更好地發(fā)掘出汽輪機(jī)中熱能和動(dòng)能科學(xué)的實(shí)際應(yīng)用潛力。

6.2 正確選用調(diào)配方式

由于電網(wǎng)在處于實(shí)際運(yùn)作狀態(tài)時(shí)，其系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)地調(diào)整頻率以此降低負(fù)載，使發(fā)電機(jī)組能夠更加順利地運(yùn)行，這種自動(dòng)的調(diào)頻的方式通常被稱之為第一調(diào)頻，是充分保障電網(wǎng)正常工作的有效手段之一，能夠更加合理增減電網(wǎng)的周波，但是針對(duì)不同機(jī)組情況下，所進(jìn)行的以此調(diào)頻頻率就會(huì)有很大的不同，這就給相關(guān)的工作帶去了極大的挑戰(zhàn)，當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)超負(fù)荷現(xiàn)象時(shí)，進(jìn)行以此調(diào)頻很難充分地保障電網(wǎng)的正常運(yùn)作，必須要積極地開(kāi)展二次調(diào)頻，二次調(diào)頻通常情況下主要分成人工調(diào)頻和自動(dòng)調(diào)頻[3]。需要按照實(shí)際情況來(lái)選用不同的調(diào)頻方式，當(dāng)發(fā)電機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行時(shí)遇到突發(fā)情況時(shí)，相關(guān)工作人員在進(jìn)行調(diào)頻之前必須要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行詳細(xì)了解，以此來(lái)準(zhǔn)確地選用調(diào)頻次數(shù)和調(diào)頻方式，這樣才能夠有效地提高發(fā)電機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行效率。當(dāng)?shù)诙y門未開(kāi)啟時(shí)，調(diào)節(jié)級(jí)的比焓降會(huì)出現(xiàn)最大中間級(jí)，工況在變動(dòng)期間，各個(gè)中間級(jí)的壓力比沒(méi)變，各個(gè)中間級(jí)的比焓降也沒(méi)變，最末級(jí)的流量有所增加。所以相關(guān)人員必須要掌握各級(jí)的不同參數(shù)變化情況，以此來(lái)維護(hù)好系統(tǒng)的正常運(yùn)作效果。同時(shí)工況變化期間，調(diào)節(jié)級(jí)也會(huì)隨著汽室溫度變化，促使負(fù)荷的適應(yīng)性變差。在進(jìn)行自動(dòng)調(diào)頻時(shí)，需要在發(fā)電設(shè)備和控制系統(tǒng)中加設(shè)自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)備，以此使整體的運(yùn)行頻率波動(dòng)控制在最低水平。這種自動(dòng)化的控制裝置可對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)頻和維穩(wěn)功率產(chǎn)生良好的作用。

6.3 有效地應(yīng)用節(jié)流調(diào)節(jié)

針對(duì)熱電廠而言，其中的節(jié)流調(diào)節(jié)并不涉及調(diào)節(jié)級(jí)的問(wèn)題，熱電廠在整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)期間，就已經(jīng)在第一級(jí)更好地達(dá)到全周期進(jìn)汽的效用，當(dāng)工況產(chǎn)生一定的變化時(shí)，各個(gè)級(jí)的溫度變化也并不明顯，其表現(xiàn)形式具有較強(qiáng)的負(fù)荷適應(yīng)能力，可以更好地保障發(fā)電機(jī)組能夠順利正常地運(yùn)作，針對(duì)節(jié)流降損現(xiàn)象，具有較為顯著的優(yōu)點(diǎn)，但是依然存在全部費(fèi)用過(guò)高的不利現(xiàn)象，其中原因就是選用了容量較小的發(fā)電機(jī)組，另一種原因就是使用了超過(guò)基本負(fù)荷的機(jī)組，所以在實(shí)際運(yùn)用期間，可以將弗留格爾公式當(dāng)成有效的工具來(lái)講信息合理地運(yùn)用，在弗留格爾公式的輔助下，可以更好地推算出兩個(gè)關(guān)鍵性的參數(shù)，一個(gè)時(shí)各級(jí)焓降，另一個(gè)時(shí)壓差，這樣可以讓相關(guān)工作人員更加精準(zhǔn)地確立所用電力機(jī)組和相關(guān)零部件的詳細(xì)信息，尤其針對(duì)受力的大小和使用效率這兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。同時(shí)還要明確節(jié)流調(diào)節(jié)的最佳使用時(shí)間和使用方式，同時(shí)還必須要把汽輪機(jī)當(dāng)作檢測(cè)主體，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)其流通情況，這樣可以對(duì)解決汽輪機(jī)內(nèi)部的節(jié)流調(diào)節(jié)問(wèn)題產(chǎn)生更加積極有效的推動(dòng)作用，同時(shí)也能夠有效地促進(jìn)熱能和動(dòng)力系統(tǒng)的高效化運(yùn)作。

6.4 有效控制調(diào)壓調(diào)節(jié)損失

針對(duì)熱電廠中的發(fā)電機(jī)組，必須要有效地提高其實(shí)際運(yùn)行的穩(wěn)定性，使負(fù)荷變化具有一定的適應(yīng)性，所以必須要加大對(duì)調(diào)壓調(diào)節(jié)的重視程度，這樣才能夠有效地提高整個(gè)發(fā)電機(jī)組的實(shí)際工作效率。但是實(shí)際進(jìn)行調(diào)壓調(diào)節(jié)時(shí)本身就存在很多不足之處，尤其當(dāng)機(jī)組出現(xiàn)停止運(yùn)作時(shí)，其中的葉片依然會(huì)損耗一定的能源，所以必須要考慮到設(shè)備情況，熱電廠必須要積極地引入先進(jìn)性的科學(xué)技術(shù)以此來(lái)降低調(diào)壓調(diào)節(jié)的損耗，當(dāng)調(diào)壓調(diào)節(jié)難以滿足實(shí)際需求時(shí)，可以采用滑壓調(diào)節(jié)方式，以此來(lái)調(diào)節(jié)高負(fù)荷區(qū)域的壓力，但是這種方式會(huì)相應(yīng)的增加熱電廠的經(jīng)濟(jì)成本，機(jī)組的運(yùn)行機(jī)理也是最終導(dǎo)致出現(xiàn)損失的原因之一，但并不能將其歸納到系統(tǒng)故障，也不可以將其歸納到人為操作的失誤。為了更好地降低熱能和動(dòng)力工程的損失，需要深度地研究調(diào)壓調(diào)節(jié)損失問(wèn)題，多去采用和使用新的技術(shù)和新的產(chǎn)品，這樣才能夠更好地展現(xiàn)出熱能和動(dòng)力工程在熱電廠中的最大應(yīng)用價(jià)值。

6.5 降低濕氣的耗損程度

動(dòng)力工程和熱能在實(shí)際應(yīng)用期間常常會(huì)存在濕汽損耗過(guò)于嚴(yán)重的問(wèn)題，導(dǎo)致出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因有：空氣在濕潤(rùn)的氣體環(huán)境下遇到冷氣會(huì)凝結(jié)變成水，當(dāng)液體的流速減少時(shí)，也會(huì)損耗一些動(dòng)能，同時(shí)液態(tài)水在某些情況下會(huì)黏結(jié)到機(jī)械管壁上，從而使?jié)衿茈y轉(zhuǎn)變成動(dòng)力工程，并且也相應(yīng)地出現(xiàn)各種無(wú)用的損耗。針對(duì)熱能和動(dòng)力工程中所出現(xiàn)的使其損耗問(wèn)題，需要不斷增強(qiáng)熱能的循環(huán)利用，還需要在實(shí)際生產(chǎn)期間安裝減濕設(shè)施，同時(shí)還要對(duì)所涉及的設(shè)備加以養(yǎng)護(hù)和維護(hù)，以此增強(qiáng)其抗腐蝕效果。還可以使用能夠收集液態(tài)水的噴管來(lái)減輕濕氣的消耗。要使全部裝置都能夠在實(shí)際運(yùn)行期間產(chǎn)生良好的潤(rùn)滑效果，以此來(lái)減輕不同部件之間的摩擦力，熱電廠還可以在中間再進(jìn)行加熱，為了有效地增強(qiáng)其熱能和動(dòng)力工程的實(shí)際應(yīng)用效率，相關(guān)熱電廠還可以采購(gòu)和安裝一些先進(jìn)的汽輪機(jī)，比如，軸流式汽輪式，這種設(shè)備的主要原理是需要把高壓蒸汽經(jīng)由汽輪機(jī)來(lái)進(jìn)入到輸入端，再由另一端把低壓的蒸汽有效地進(jìn)行排除，這樣能夠使高壓和低壓之間有明顯的指向力，同時(shí)還可以使其達(dá)到良好的節(jié)能降耗效果，同時(shí)還能夠使熱能和動(dòng)力工程在實(shí)際運(yùn)作時(shí)更好地展現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)性和可靠性的優(yōu)點(diǎn)。

7 結(jié)束語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，熱電廠在應(yīng)用熱能和動(dòng)力工程時(shí)，必須要使熱電廠工作人員及時(shí)準(zhǔn)確地判斷出出現(xiàn)各種問(wèn)題的真正原因，并積極地做好熱能和動(dòng)力工程的分析研究工作，找出提高熱電廠熱能與動(dòng)力工程應(yīng)用的有效辦法，這樣才能夠?yàn)槲覈?guó)未來(lái)熱電廠行業(yè)的全面發(fā)展做出巨大的貢獻(xiàn)力量。