分析熱電廠中的熱能與動力工程

摘 要：由于某些地理條件的限制，風力發電、水利電站、核電站、火電廠以及熱電廠是目前我國電力能源的主要提供者。熱電廠作為以上供電方式中，能源消耗比較大的發電方式之一，怎樣才能讓它的生產效率得以提高呢？本文將針對熱電廠的動力工程以及熱能進行分析說明。

關鍵詞：熱電廠 動力工程 熱能

中圖分類號：TM621.4 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（a）-0152-01

1 關于熱電廠的概述

1.1 熱電廠發電的原理

熱電廠在進行發電的過程中，先是讓鍋爐產生蒸汽，然后把蒸汽送到汽輪機當中，由汽輪機的轉動來帶動發電機使其發電。汽輪機所排出的氣體進入到凝汽器的冷端設備當中，使氣態的水變回液態，再由凝結水泵輸入到水泵中，最后再進入到鍋爐中。這就是發電廠利用蒸汽不斷的循環發電的工作原理。

1.2 熱電廠發電的流程

熱電廠所用的發電方式是火力發電，煤炭是它發電的最主要的能源，煤炭經過處理后變為煤灰，在運用皮帶傳送的技術，輸送到鍋爐當中，煤粉燃燒后產生的熱量用于鍋爐的加熱，把鍋爐中的水變為水蒸汽，經過第一次加熱之后，水蒸汽進入到高壓缸之中。為了使熱效率有所提高，可以對水蒸汽進行第二次加熱，讓水蒸汽進入到中壓缸之中。再利用中壓缸的蒸汽推動汽輪發電機讓其發電。

1.3 熱電廠的選址問題

熱電廠的裝機容量受熱負荷的性質以及大小等因素的制約，導致了目前熱電廠的機組規模比火電廠的主力機組小很多。熱電廠即要發電又要提供供熱服務，因此鍋爐的容量要比同規模的火電廠鍋爐的容量大一些。由于功能以及原料的限制，所以熱電廠必須靠近熱負荷中心，具體來說，熱電廠必須建立在人口密集的城鎮中心，它在環保要求、拆遷、用水量、征地等方面的問題上均高于同容量的火電廠，同時它還必須建立熱力管網，以便于供熱系統的運行。

2 熱電廠的熱能與動力的關系

2.1 熱能的轉換

在熱電廠的發電過程中，熱能被轉化成動能，動能再經過汽輪發電機的作用后，一部分被轉化為電能，其余部分再次從汽輪機中被轉送出去。在轉化的過程當中，蒸汽會有部分熱損失以及焓降，優化轉化的過程，不僅會使熱電廠在生產過程中的能耗大大減少，而且對操作技能的提高也有很大的幫助。把前級的損失用到下級的轉換過程中，讓下級的理想焓降值在同壓差下比前級在沒有損失情況下的理想焓降值大一點，此種現象就是多級的汽輪機的重熱現象。

2.2 導致機組變工的因素

電沒有辦法大量地儲存，功率隨著外界的需要不停地在變化；進入到汽輪機里的蒸汽的參數隨著鍋爐內燃料燃燒的不穩定而隨時在發生著變化；凝汽設界工況的變化，使得凝汽器的壓力發生變化；電網頻率的變化，汽輪機內部通流部分產生污垢等都是導致機組產生變工的主要因素。

（1）第一次調頻，并網運行的發電機組，當電網頻率隨著外界的負荷變化而發生改變時，每個發電機組就會根據自己的靜態特性，對調速系統進行自動的增減負荷，使電網的周波得以維持，這樣的過程就是我們所說的一次調頻。

（2）調節級，當第一閥把所有的工況全部打開后，電流量就會增加，瞬時的電壓比也就隨之增大，因此調節級的比焓降就會減小，相反，在流量減小的時候比焓降卻增大。第一閥全開，第二閥卻未開之時，調節級的比焓降就會達到中間級的最大值，而工況在發生變動時，壓力比在中間級的壓力是不會變化的，比焓降在中間級也不變。最未級，當流量增加時壓比就會減小，未級的比焓降隨之增加。

2.3 噴管調節的適用場合及其特點

（1）在每個調節閥上所通過的負荷的最大流量不完全相等。

（2）當有調節級，且負荷小于時1，時間的變化與調節閥的開啟數目的變化有關。

（3）當只有部分負荷時，噴管調節的效率比節流調節的效率要高一些。

（4）當工況發生變化的時候，調節級的汽室溫度的變化相對較大，導致負荷的適應性變差。

（5）同步器是對于任意類型的汽輪機都能平移其調節系統的靜態特性線的裝置。

（6）噴管調節的主要的作用是：在進行單機運行時，使機組的轉速在啟動的過程中快速的達到額定值；因此在它進行帶負荷運行的時候，機組在任意的穩態負荷下的轉速都會保持在額定值；在進行并列運行時，同步器可使汽輪機的功率進行改變，它還可以在每個機組之間進行對負荷進行重新分配，維持電網的頻率在大體上不會產生變化，這個過程就是二次調頻。

2.4 節流調節的適用場合及其特點

（1）無調節級，也就是第一級的全周進汽。

（2）在變工況進行的時候，各級的溫度變化相對較小，因此負荷的適應性就顯得比較好。

（3）在進行變工況時會有節流損失的情況存在，因此它的經濟性相對較差。

（4）節流調節的方法適用于只帶有基本的負荷的大機組以及小容量機組，級組中的任何一級處在臨界狀態時產生的最高背壓被稱為臨界壓力，級組的級數越多，臨界壓力的數值就越小，也就是說臨界的壓力比的數值就會越小。

2.5 調壓調節的特點

（1）加強了機組在運行過程中的可靠性以及對于負荷的適應性。

（2）使得機組在某些負荷的作用下的經濟性得到提高。

（3）對于高負荷區的滑壓調節的經濟效益有不良的影響。

（4）調壓調節對于單元大機組比較實用，當蒸汽在動葉柵當中做功之后，可以用余速的動能來離開動葉柵，它是沒有在動葉柵中被轉化為機械功的動能，因此也被稱為此級的余速損失。

3 熱電廠在發電過程中產生濕氣損失的原因以及解決辦法

3.1 產生濕汽損失的原因

（1）濕蒸汽膨脹，導致蒸汽凝結成水減少了做功的蒸汽量；（2）水珠的流速比蒸汽流速低，牽制了高速汽流，使得部分動能被消耗；（3）水珠對噴管背弧的撞擊使得主流被擾亂；（4）過冷的濕蒸汽現象的產生。

3.2 減少濕汽損失的方法

（1）在中間使用再熱循環；（2）安置去濕的裝置；（3）使用具有大量的吸水縫的空心噴管；（4）提高設備的抗沖蝕的能力。

4 結語

綜上所述，在熱電廠的生產過程中，必須掌握好熱能和動力工程的關系以及變化情況，在工作中做出正確的判斷，以便于在處理異常的情況；這樣做不僅可以提高生產過程中的操作技術，還可以把對熱能的利用率提到最高。

參考文獻

[1]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.

[2] 高雷.熱電廠中的熱能與動力工程[J].城市建設理論研究：電子版，2012（11）.

[3] 鄭飛飛.關于熱能與動力工程的討論[J].中國科技博覽，2011（22）：74-74.

[4] 陳佑乾.淺析熱能與動力工程在熱電廠中的巧妙運用[J].城市建設理論研究：電子版，2012（1）.

[5] 呂春雷.區域熱電發展規劃與熱電廠系統方案研究[D].大連理工大學，2009.