淺談火電廠中熱能與動力工程的改進方向

陳良超

摘 要：我國是發展中國家，與其他發達國家相比還處于相對落后的生產力水平，能源損耗大、資源利用率低、能源循環率低的特點。不僅給企業生產增加了生產和治污成本，還對生態環境造成不小的影響。文章就火電廠中熱能與動力工程的改進方向進行分析和探討，了解火電廠的現狀和發展趨勢，制定出相關對策和目標，從而優化和解決火電廠生產運營中的問題。

關鍵詞：火力發電；熱能與動力；改進方向

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）21-0179-02

1 概 述

從第一臺蒸汽機的誕生，就標志著熱能與動力工程改變了全人類，當今世界已經離不開它們，人們的吃住行都依賴著這種工程學。特別是在我國北方地區，如果冬天沒有集中供暖，人們的生活將不可想象，工作、生活乃至生存都會出現問題。但環境的壓力迫使我們不得不考慮火電廠在燃煤的過程中，是否能夠更加合理的利用和改進能源的利用率。要能夠實現這一點，就要能夠明確這項工作的具體原理。我們知道火電廠發電的主要依賴煤炭，煤炭在燃燒過程中產生的化學能轉化圩熱能，然后通過汽輪機等動力設備及裝置轉化為機械能，機械能就能化為動力從而帶動發電機完成發電。

根據能量守恒定理，這其中的每一個環節都會造成能量的消耗，如果能夠讓這個過程的能量消耗降到最低，那么只有做好每個環節都能合理的布局，從而不斷提升資源的使用效率。

2 熱能與動力工程的基本原理

熱能與動力工程的基本原理簡單說來就是熱能與動力之間合理轉化。在實際操作中，有兩種不同的形式：熱能轉化為動力，動力再轉化為電能，也可以熱能直接轉化為電能。不同的形式和方法可以根據實際情況有效利用能源，發揮其在消耗中的作用和價值。在實際生產生活中，解決能夠有效利用好熱能與動力工程的基本原理，直接關系到火電廠等相關企業的生存和發展，是企業經濟效益水平的關鍵，其重要性可想而知。

熱能與動力工程學所涉及的其他方面也很多，與其他能源和學科都有著密切的關系，如果能進一步掌握其之間的復雜關系，在未來的發展中更是無往而不利，也為能源科學奠定良好的基礎。從熱能與動力工程的構成來講，其在專業領域中可以分為四部分：

①依靠熱能轉換和利用為基礎的熱能動力與以包括能源的開發利用在內的控制工程；

②依靠內燃機以及其驅動系統為基礎的熱力發電機及汽車工程；

③依靠電能轉化為機械能為基礎的流體機械與制冷低溫工程；

④依靠機械功轉化為電能為基礎的火力火電與水利水電動力工程。

3 火電廠中熱能與動力工程的現狀

熱能與動力工程的核心理論基礎應是工程物理學，其主要的研究對象為快速發展的新型動力機械和系統，通過合理的應用微電子技術、環境科學以及機械工程學等多門學科的理論知識，研究怎樣才能低污染、安全并且高效的將燃料的化學能轉化成動能的過程，同時在能量的轉換過程中，還研究設備和系統實現自動化的過程。

在我國，火力發電相對于其他形式能源來講更為傳統和便捷，因為火力發電對地域和時間沒有太多的要求和條件，如水利、風力和太陽能發電受到地形和日照的限制，而且成本也相對較低，如核電站需要耗費大量研發資金且存在核泄漏的隱患。

我國的火電站的數量遠多于其他電站，也因如此火電廠中熱能與動力工程有存在著一些問題，與環境保護的矛盾日益突出。解決這些問題和矛盾具有極大的意義，不僅能為節約資源做出貢獻，也能更好的為國家的可持續發展出一份力、盡一份責任。

3.1 能源問題

我國是煤礦消耗的大國，火電廠是其中消耗量最大的，而這樣大的能源消耗過程中，必然有許多不必要的浪費，其中有很大的一部分熱能和余壓是在循環水的處理中被直接揮發到了空氣中，并沒有得到任何的利用。

3.2 環境問題

火電廠在燃燒煤炭時必然產生大量的二氧化硫、氮化物、粉塵顆粒等等重度污染物，是破壞大氣層導致空氣污染的罪魁禍首。火電廠的規模越來越大，數量也越來越多，城市用電量與日俱增，環境承載力已經到了極限。有些發電廠因為經費和態度問題沒有不能做到達標排放，給國家和人民造成了巨大的危害。

3.3 安全問題

火電廠周圍的煤礦和煤渣堆積如山，許多小型的發電廠安全設施不到位，發電機組不間斷的日夜運轉，再加上管理和維護不到位，一旦出現安全問題，造成的人員和財產損失不可估量。

4 現代火電廠生產電能時的問題

4.1 重熱現象及其對火電廠的影響

在火電廠生產過程中，在能量使用合理的前提下，上下兩個環節之間的通道壓差相對一致時，出現下一個環節中焓值的含量大幅小于上一個環節的現象，這種現象就被成為重熱現象。雖然重熱的利用可以使汽輪機運行時效率增加，但是它也會降低級效率，從中可以回收一部分熱損失，因此重熱現象的出現表示重熱系數過大，會造成多方面的危害，在火電廠中出現重熱現象最直接的影響就是導致能源利用率降低。

有可能引發幾種危害：重熱現象導致火電廠的電能不能合理的進行存儲和釋放，以致電能不穩定影響到輸送出去的電能的質量；重熱影響到燃料的燃燒，其燃燒穩定性受到阻礙，產生的蒸汽數值大幅波動，會造成設備和儀器的損壞，對發電質量和安全都有影響；重熱現象后，發電氣壓產生波動，無法正常合理的產生電能，讓電壓數值也不均衡，電能質量受到影響。

4.2 節流調節問題及其對火電廠的影響

節流調節在火電廠的生產中有著較多的應用，發電設施設備如果在工作中出現變化，系統很容易會消耗和浪費許多能源。從而導致火電廠的經濟利益蒙受損失。

在實際情況中，節流調節常常用于較小的容量額度的設備上，機組設備的額定負載只要有任何一個值超額，機組設備的數量就會相應減少，而負載級數會升高，供電壓力的臨界值也會跟著下降。只有機組中的級數保持在三級以上，才能保證其正常運行，不過發電設備工作不變的情況下，不同機組中的同構的流量值會達到相等。

也就是說，發電設備如果工作狀況有變化，系統依然可以保持安全穩定的運作，不會對企業生產造成停滯。

4.3 濕氣損失問題及其對火電廠的影響

濕氣損失是火電廠熱能與動力工程中很容易出現的一個現象，這種損失幾乎是不可避免的，因為造成損失的原因是多方面共同引發的，且作用源不單一。

有可能是蒸汽在膨脹過程中形成了液化水滴，不能夠轉化為蒸汽，導致濕氣損失；也有可能是在蒸汽管道中形成的水滴重量相對于蒸汽比較大，其移動沒有蒸汽快，造成了一些阻礙，使得蒸汽移動也變慢，導致濕氣的損失；還有就是液化水滴本身有著形狀和質量，在噴管中的流動與蒸汽不一致，擾亂了濕氣的運動從而造成損失。

5 熱電廠中熱能與動力工程的改進方向

針對以上三個方面，我們已經能夠基本掌握和了解火電廠發電時熱能與動力工程方面所遇到的問題和現象，因此針對此三個方面，我們提出一些解決方案可供參考。

5.1 善于運用重熱現象

我們知道重熱現象如果得到合理的利用不僅能讓能源損耗降到最低，還能回收一些熱量，還能提高發電機組的工作效率。所以我們要把重熱系數控制在合理的范圍之內，讓汽輪機中相對焓值理想化的降低，讓各級理想焓值之和在實際總焓值總數的多出部分降到最小，這樣就會有事半功倍的效果。

5.2 提高節流調節的加強

在設備的正常運行中，節流調節是可以在機組的第一級就完成全周進汽的過程。而非正常狀態下，各級的溫度都會有所變化，雖然能夠較快的自我調節，但這種調節就會造成能量的流失，火電廠的經濟收益就會受到影響。

因此，火電廠熱能與動力工程必須根據弗留格爾原理，運用其公式科學合理的計算尤其關鍵，推算出同流量下各級的比焓降、壓差等數值，并對汽輪機進行實時監控，觀察其流通情況。在已知流量的條件下，要對流動面積的變化能夠及時的掌握和判斷。

5.3 濕氣損失合理減少

火電廠能源損失的重要內容就是濕氣損失，這也是熱能與動力工程中最容易產生能量損失的一部分。火電廠等相關企業要使得損失降到最小，經濟效益得到提高，減少濕氣損失可謂意義重大。而大多數火電廠所采用的措施有四種：

一是在設備中安裝除濕裝置，就能夠在一定程度上防止水滴的產生；

二是在蒸汽運送中間環節，應用再加熱循環；

三是做好設備的維護和保養工作，提高整體機組的使用壽命和抗侵蝕能力；

四是應用帶有吸水縫的噴灌設備，把不可避免產生的水滴躊躇，增加蒸汽運行速率，加快生產進度。

通過采取這些措施，都能較為有效地控制熱能與動力工程中的濕氣損失，真正達到節約能源以及降低能源損耗。

6 結 語

綜上所述，熱能與動力工程的發展和改革，要始終把節約能源和保護環境放在第一位，然后再考慮企業經濟效益，這是永恒不變的主題。

本文以火電廠的發電生產為例，從重熱現象、節流調節和濕氣損失保護三個角度進行了分析，并且提出相關的改進方向，提供相關人員參考，幫助一些企業在運用熱能與動力工程時能及時夠總結經驗，制定措施。

參考文獻：

[1] 豐鵬海.淺議熱電廠中熱能與動力工程的有效運用[J].黑龍江科技信 息，2016，（15）.