熱能與動力工程相關問題的探討

張平　施玉鵬

摘 要：隨著經濟的不斷變化與發展，人們生活水平的逐漸提高對于能源建設也有了新的認識與了解，文章主要針對現階段熱能與動力的發展進行簡要的分析與總結，并針對其在熱電廠中存在的一些問題提出相應的解決措施，以便參考。

關鍵詞：熱能與動力工程；熱電廠；常見問題；分析理解

前言

能源作為人類活動的物質基礎，在某種意義上講，人類社會的發展與進步離不開能源以及先進技術的使用。在當今世界，隨著能源的廣泛使用，它的發展也將影響著城市發展的方方面面，并引起了全世界、全人類的關注，也是我國社會經濟發展的重要問題之一。隨著社會經濟的發展，人們對于能源的需求也越來越大，但地球上存在的能源是有限的，有些能源甚至面臨枯竭。對此，我們需要改變以往的能源使用方式方法，不斷提高其有限能源的利用率，在這種緊張的形式下，更加完善其能源的使用。文章主要針對熱能及動力工程等方面的使用進行簡要的分析與總結，以便更好的推動其經濟建設的發展。

1 熱能的特點

能量的轉換：人類所用能源基本上都是由一次能源經一次或多次轉換而來。太陽能的轉換：太陽照射使植物內葉綠素發生光合作用，將太陽能轉換為生物質能；太陽能的光——熱轉換；太陽能的光——電轉換，太陽能電池。燃料化學能的轉換：通過燃燒，將化學能——熱能——機械能。如汽輪機：化學能——蒸汽的熱能——經汽輪機轉換為機械能；內燃機：化學能——燃氣的熱能——經活塞連桿機構轉換為熱能。熱能的轉換：兩種能量形式，即機械能——內燃機、汽輪機；電能——熱電發電。

2 熱電廠中的熱能與動力工程的常見問題

隨著熱能與動力在熱電廠中的廣泛應用，熱能可以轉變成動能，通過汽輪機發電，可以將一部分熱能轉化為電能，另外一部分通過汽輪機傳送，整個過程中將有效的降低對熱電廠的損耗，從而降低蒸汽熱損的能量，進而提高了熱能的使用效率。但是在此過程中會出現焓降現象，如果處理的不合理將導致焓降熱有所增大，從而使熱能被下級使用，導致在相同壓力下損失的焓降反復被使用，這種現象通常就是汽輪機的重熱現象。

由于受到外界因素的影響，鍋爐在燃燒的過程中，功率在不斷變化，進而導致汽輪機的蒸汽參數也相應的發生改變，壓力在不斷變化的同時使凝汽設備工況發生變化，電網頻率的改變影響了外界負荷變化的發生。在進行調節的過程中，根據其具體的變化情況進行靜態特征的分析，自動調節負荷的大小來維持電網的周波頻率，此次過程被稱為一次調頻。

汽輪機變工況時各級焓降的變化（調節級中間級最末級）：調節級，在第一閥全開以上的工況，流量增加時壓比增大，調節級比焓降減小，反之，流量減小時比焓降增大，而在第一閥全開，第二閥未開時，調節級比焓降達到最大中間級，在工況變動時，各中間級的壓力比不變，各中間級的比焓降亦不變。最未級，流量增加，壓比減小，未級比焓降增加，反之噴管調節的特點及適用場合：

（1）各調節閥所通過的最大流量不一定相等；（2）有調節級，e<1，且 t 隨調節閥開啟數目變化而變化；（3）部分負荷時，比節流調節效率高；（4）工況變化時，調節級汽室溫度變化大，負荷適應性差；（5）適用于各種類型的汽輪機能平移調節系統靜態特性線的裝置稱為同步器，主要作用有：單機運行時，啟動過程中提升機組轉速到額定值；帶負荷運行時可以保證機組在任何穩態負荷下轉速維持在額定值；并列運行時，用同步器可改變汽輪機功率，并可在各機組間進行負荷重新分配，保持電網頻率基本不變，這個過程稱為二次調頻。

節流調節的特點及適用場合：（1）無調節級，第一級全周進汽；（2）變工況時各級溫度變化較小，負荷適應性較好；（3）變工況存在節流損失，經濟性較差；（4）適用于小容量的機組和帶基本負荷的大機組級組的臨界壓力是指當級組中任一級處于臨界狀態時級組的最高背壓，級組包含的級數越多，其數值越小，也即臨界壓力比的數值越小，弗留格爾公式的應用條件：級組中的級數應不小于 3～4 級；同一工況下，通過級組各級的流量相同；在不同工況下，級組中各級的通流面積應該保持不變。

調壓調節的特點：（1）增加了機組運行的可靠性和對負荷的適應性；（2）提高了機組在部分負荷下的經濟性；（3）高負荷區滑壓調節不經濟；（4）適用于單元大機組蒸汽在動葉柵中做功后，以余速動能離開動葉柵，它是未能在動葉柵中轉換為機械功的一部分動能，稱它為這一級的余速損失，工作噴管所占的弧段長度與整個圓周長派的比值表示部分進汽的程度。

產生濕汽損失的原因：（1）濕蒸汽在膨脹時，一部分蒸汽凝結成水滴使做功的蒸汽量減少；（2）一些水珠其流速低于蒸汽流速，高速汽流被低速水珠牽制，消耗部分動能造成損失；（3）水珠撞擊噴管背弧擾亂主流造成損失，撞擊動葉背弧阻礙動葉旋轉消耗葉輪的有用功；（4）濕蒸汽的過冷現象也是造成濕汽損失的原因之一。

處沖蝕最嚴重。減少濕汽損失的方法：（1）采用中間再熱循環；（2）采用去濕裝置；（3）采用具有吸水縫的空心噴管；（4）提高抗沖蝕能力。

在汽輪機進行運作時，往往會由于摩擦而產生一定的機械損失，這主要是軸承間相互摩擦而產生的，由于機械損失摩擦而將導致一部分功熱損耗消失。整體來講，在軸流式汽輪機作業中，由于其工作原理的限制，高壓蒸汽與低壓蒸汽是由不同的通氣管道進入，流出。這就導致了汽輪發電機轉子在運作的過程中，總是形成一種低壓軸向力向一側轉移的趨勢，嚴格意義上來講，這就通常所說的轉子軸向推力。一般情況下，級組變工具有以下等特征：首先，當前后級組沒有達到規定的臨界點時，級組流量與前后的壓力平方差是成正比例關系；其次，當前后級別達到一定臨界點時，那么流量與前后壓力是成正比例關系，與其他相關參數沒有關系。

軸向推力的變化規律：（1）新蒸汽溫度降低；（2）汽輪機發生水沖擊時；（3）負荷突增時；（4）甩負荷時；（5）葉片結垢時，軸向推力都增大。

3 結束語

綜上所述，熱能與動力工程的發展大大推動了經濟建設的發展，在充分利用熱能與動力學的同時，要不斷掌握其自身的變化關系，工作原理以及它在實際應用中的特點，提高其在實際應用中的操作技巧，以及處理各種問題的能力。嚴格意義上講，熱能與動力學不僅僅局限于這個專業的名字上，而是涵蓋了更多的內容及其他領域的知識，其目的就是為了更好的促進其發展，提高能源的使用效果。但同時也應看到其存在的一些挑戰，針對那些專業性強的機械設備的能源使用，要不斷研究其工作原理，能源的使用方法，技能，還要考慮相關的經濟問題及安全問題。如內燃機的轉化，雖然某種意義上講，它同蒸汽機的原理是相同的，但是也存在著一些不同，針對這方面的能源轉化要不斷的加以研究，通過理論基礎知識的研究加強能源的使用，真正意義上的促進經濟建設的發展。

參考文獻

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