熱電廠中熱能與動力工程的應(yīng)用分析

宋致偉

摘要：電力屬于一種高效的、清潔的、不可或缺的能源，在人類的生產(chǎn)及生活中發(fā)揮著十分關(guān)鍵的作用。隨著能源危機(jī)的加深，人們開始重視環(huán)保問題，并致力于能源的高效利用。在此背景下，熱能與動力工程獲得了快速發(fā)展，并在熱電廠中獲得了良好應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：熱電廠；電廠熱能；動力工程

中圖分類號：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）03-0137-02

在熱電廠的生產(chǎn)過程中，其汽輪機(jī)組將會釋放一定的熱能及動能，如何將它們充分利用起來，便成了一個焦點問題。提高這些能源的利用率將會給熱電廠創(chuàng)造可觀的額外收益。有鑒于此，下文將針對熱電廠中熱能與動力工程的應(yīng)用展開深入的探討。

1 重?zé)岈F(xiàn)象及其有效利用

在多級汽輪機(jī)運行過程中，可對前1級產(chǎn)生的熱力損失進(jìn)行轉(zhuǎn)化，使其成為一種可被蒸熱系統(tǒng)再次利用的熱能，從而供給下1級，使其進(jìn)汽焓值等得到一定程度的提高，如此一來，各級理想焓降相加得到的總和，將會超過全機(jī)的總壓降范圍之內(nèi)的總理想的焓降數(shù)值。上述現(xiàn)象也就是所謂的重?zé)岈F(xiàn)象。值得一提的是，熱損失無法被百分之百的回收，經(jīng)研究，一般條件下重?zé)嵯禂?shù)最高可達(dá)8%左右（需要指出的是，重?zé)嵯禂?shù)越大越理想）。熱電廠應(yīng)結(jié)自身的生產(chǎn)實際，來確定最理想的重?zé)嵯禂?shù)，在不影響常規(guī)發(fā)電的原則下，盡可能地發(fā)掘熱能和動能科學(xué)的應(yīng)用潛力。

2 調(diào)配選擇以及工況變動

以背壓式汽輪機(jī)為例予以相關(guān)說明，為進(jìn)一步提高其綜合利用率，對其進(jìn)行了如下改造：加設(shè)一個低壓凝氣式汽輪機(jī)，那么，背壓式汽輪機(jī)運轉(zhuǎn)過程中釋放出來的相關(guān)熱氣便會在運行中排出的熱氣便會提供給壓凝汽式汽輪機(jī)，為其供應(yīng)熱源，如此一來，便實現(xiàn)了一種雙重發(fā)電的效果。上述兩種汽輪機(jī)的有機(jī)組合，構(gòu)建了一個高效的發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)。

所謂跳頻指的是，采用并網(wǎng)運行這種方式的機(jī)組一旦碰到電網(wǎng)頻率變化問題時，便會結(jié)合本身具有的差異動態(tài)特性，來自動實現(xiàn)對負(fù)荷的有效增減，從而保證電網(wǎng)周波的平穩(wěn)過渡。對跳頻進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，其明顯特點表現(xiàn)在頻率的調(diào)速快。當(dāng)調(diào)整量發(fā)生變化時，發(fā)電機(jī)組也會表現(xiàn)出一定的差異，同時調(diào)整量也存在一定的制約條件，這些問題大幅提高了控制的實際難度，給調(diào)度員帶來了諸多麻煩。對電力系統(tǒng)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)其負(fù)荷存在相對劇烈的波動時，憑借一次調(diào)頻這種做法很難將其快速而有效地調(diào)整到正常狀態(tài)。為解決這一問題，需要進(jìn)行二次調(diào)頻。二次調(diào)頻通常具有兩種形式，一種是手動調(diào)頻，另一種是自動調(diào)頻。其中，后者在調(diào)頻操作中更具優(yōu)勢，所以，在熱電廠的運行過程中獲得了更為普遍的應(yīng)用。對于熱電廠而言，應(yīng)結(jié)合實際選擇和應(yīng)用最為合理的調(diào)頻方式，從而保證生產(chǎn)的穩(wěn)定進(jìn)行。

值得一提的是，對于汽輪機(jī)而言，其工況變化、焓降變化之間存在十分密切的內(nèi)在關(guān)系。當(dāng)?shù)?閥處于全開狀態(tài)時，工況流量隨之增加，此時壓力也將隨之變大。當(dāng)?shù)?閥處于全開狀態(tài)，而第2閥處于關(guān)閉狀態(tài)時，該條件下的焓降，需要對其調(diào)節(jié)級進(jìn)行提升，即調(diào)節(jié)至允許的最大中間級水平。該種情況下，工況也將發(fā)生相應(yīng)變動，然而，無論是中間級的壓力比，或者是焓降，全都維持既有的狀態(tài)。

以上實驗證實，將焓降的相關(guān)變化同生產(chǎn)實際有機(jī)結(jié)合起來，再借助工況變化調(diào)節(jié)這種方式，能夠幫助熱電廠在相關(guān)生產(chǎn)環(huán)節(jié)更加有效率地應(yīng)用熱能與動力

工程。

3 節(jié)流調(diào)節(jié)的有效應(yīng)用

對于熱電廠而言，其節(jié)流調(diào)節(jié)通常不涉及調(diào)節(jié)級的問題。通常而言，在熱電廠的整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，在第1級的過程中便可實現(xiàn)全周進(jìn)汽的效果。當(dāng)工況出現(xiàn)一定變化時，各級溫度不會發(fā)生明顯變化，表現(xiàn)出了良好的負(fù)荷的適應(yīng)性。對于節(jié)流降損而言，該形式表現(xiàn)出了較為明顯的優(yōu)勢，然而其存在整體費用偏高的弊端，因此，其應(yīng)用范圍也便有了一定的局限性，常應(yīng)用以下兩種機(jī)組，一種是容量相對較小的發(fā)電機(jī)組，另一種是基本負(fù)荷相對偏大的機(jī)組。在具體生產(chǎn)應(yīng)用過程中，弗留格爾公式是一種非常有效的工具，對其進(jìn)行合理應(yīng)用能夠顯著提高熱能和動力工程所產(chǎn)生的實際應(yīng)用效果。在弗留格爾公式的幫助下，能較為容易的推算出兩大關(guān)鍵參數(shù)，一是各級焓降，二是壓差，如此一來，相關(guān)工作人員便能夠更準(zhǔn)確且更及時地確定電力機(jī)組及其相關(guān)零部件的具體信息，尤其是受力大小以及使用效率這兩大關(guān)鍵參數(shù)。與此同時，還能將汽輪機(jī)列為監(jiān)測對象，對其流通狀況予以重點監(jiān)測。由以上論述可知，在熱電廠某些生產(chǎn)環(huán)節(jié)合理應(yīng)用弗留格爾公式，可對汽輪機(jī)組內(nèi)節(jié)流調(diào)節(jié)問題產(chǎn)生一個積極的推動作用，提高其效率。

4 調(diào)壓調(diào)節(jié)損失的有效控制

對于熱電廠發(fā)電機(jī)組而言，進(jìn)一步提高其運行的穩(wěn)定性以及對負(fù)荷變化（一定范圍內(nèi)）的適應(yīng)性是非常必要的，所以，應(yīng)重視調(diào)壓調(diào)節(jié)的研究和應(yīng)用。在不完全負(fù)荷的狀態(tài)下，促進(jìn)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的進(jìn)一步提高。需要指出的是，當(dāng)調(diào)壓調(diào)節(jié)無法滿足實際需要，而不得不通過滑壓調(diào)節(jié)這種方式以實現(xiàn)對高負(fù)荷區(qū)域的調(diào)節(jié)時，無法滿足經(jīng)濟(jì)性的要求，這是因為，滑壓調(diào)節(jié)這種方式將會造成一定的調(diào)壓調(diào)節(jié)損失，進(jìn)而增加熱電廠的運營成本。機(jī)組運行機(jī)理是導(dǎo)致該類損失的一個主要原因，而不應(yīng)被歸結(jié)為系統(tǒng)故障嗎，也不應(yīng)被歸結(jié)為人為操作的失誤。基于進(jìn)一步降低熱能與動力工程損失的相關(guān)考慮，應(yīng)對調(diào)壓調(diào)節(jié)及其損失問題予以深入研究，與此同時，應(yīng)積極引入和應(yīng)用新技術(shù)以及新產(chǎn)品，從而不斷提高熱能與動力工程的實際應(yīng)用價值。

5 減少濕氣損失

對于熱電廠而言，濕氣損失屬于一種十分常見且難以完全克服的現(xiàn)象。如何有效控制濕氣損失，從而節(jié)約資源，是現(xiàn)階段各大熱電廠一個共同研究的課題。另外，這對提高熱能與動力工程的應(yīng)用價值而言也具有十分積極的現(xiàn)實意義。當(dāng)存在濕氣損失這種問題時，將會對動葉進(jìn)氣邊緣（特別是葉頂背弧位置）產(chǎn)生直接而明顯的危害。經(jīng)過分析、總結(jié)發(fā)現(xiàn)，濕氣損失的原因主要包括以下三點：（1）在實際生產(chǎn)環(huán)節(jié)，受濕蒸汽膨脹影響，一些蒸汽將會發(fā)生凝結(jié)效應(yīng)，形成水珠，從而導(dǎo)致濕氣出現(xiàn)一定程度的損失；（2）凝結(jié)形成的水珠將對蒸汽的正常流動形成一定的限制，導(dǎo)致蒸汽動能在無形之中被嚴(yán)重浪費；（3）當(dāng)濕蒸汽自身溫度偏低時，也會導(dǎo)致蒸汽動能的出現(xiàn)一定的浪費。

降低濕氣損失程度的常規(guī)做法通常包括：（1）安裝去濕設(shè)備；（2）增加中間再熱循環(huán)設(shè)計；（3）強(qiáng)化機(jī)組本身的抗沖蝕能力；（4）采用帶有吸水縫設(shè)計的噴灌。對汽輪機(jī)的運行特點進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，其不僅涉及相關(guān)軸承的摩擦，同時還涉及主油泵等的啟動，這些動作均伴有一定程度的能量消耗，也就是所謂的機(jī)械損失。為了進(jìn)一步提高熱能與動力工程的應(yīng)用效果，建議購置和安裝更加先進(jìn)的汽輪機(jī)，如軸流式汽輪機(jī)，其原理如下：將高壓蒸汽由汽輪機(jī)的輸入端輸入，同時由另一端將低壓蒸汽有效排除，如此一來，便在高壓、低壓之間形成了一種明顯的指向力。此類汽輪機(jī)的引入和應(yīng)用能夠收到良好的節(jié)能降耗目的，還能夠明顯提高熱能與動力工程的實際應(yīng)用效率。

6 結(jié)語

如何進(jìn)一步提高熱能與動力工程的實際應(yīng)用效率已經(jīng)成為當(dāng)前各大熱電廠的一項重要研究課題。在此過程中，應(yīng)做好重?zé)岈F(xiàn)象的研究，調(diào)配選擇以及工況變動、節(jié)流調(diào)節(jié)、調(diào)壓調(diào)節(jié)損失以及減少濕氣損失等方面的研究，只有如此，才能更好地實現(xiàn)提高熱能與動力工程應(yīng)用效率的這一目的。

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