火電廠熱能與動力工程的研究與應用

楊雨

摘要：隨著我國經濟的高速發展，人民對美好生活的向往，自然資源匱乏問題、建設美好生態環境問題已經成為當前社會發展的主要矛盾。在工業、農業及各種新型產業快速發展的同時，全社會對電能的需求有了更高、更新的要求，即實現經濟高速平穩發展的同時最大限度的保證節能減排，高效生產，建立良好生態環境。熱能動力工程的有效合理應用，可以緩解我國的能源短缺問題，提高生產效率，節能減排，保護生態環境。在對熱能與動力工程研究的過程中，需要以實際的應用為基礎，通過不斷的觀察總結來掌握熱能與動力工程的原理及能量之間的轉換過程，從而提高在生產效率，保證安全、高效、環保生產。在研究創新過程中，要保證以提高生產效率，減少能源的消耗為前提，減少環境污染，使能源能夠最大限度的合理利用。同時根據實踐總結來不斷提高熱能與動力工程在實踐中的應用水平，從而使能源的利用效率提高到一個新的高度。

關鍵詞：火電廠;熱能動力工程;合理應用

一、引言

隨著我國由經濟高速發展轉向高質量平穩發展的同時，電力資源也在創新發展，近年來，核電、風力發電、太陽能、光伏、地熱等清潔能源發展迅速，但是電力資源需求的主體還是依靠火力發電來滿足?；鹆Πl電廠主要是燃煤發電，隨之而來的就是需要解決一系列問題。怎樣節約燃料，怎樣節約水，怎樣減少排放，怎樣實現資源循環利用等等。結合熱能與動力工程的相關應用與研究，進一步提高火力發電廠發電效率，節約資源、減少排放、保護環境迫在眉睫。

二、熱能與動力工程分析

熱能與動力工程是一項實現熱能與動能相互轉化的工程。在轉化過程中不僅只有一種轉化形式，還有其他不同的轉化形式存在，它們能夠幫助熱能與動力、熱能與電力等之間的相互轉化，只要能源能夠得到有效利用，就可以為國家與社會創造出更多的經濟效益。熱能與動力工程在解決能源問題上具有很大的價值，所以為了能夠充分發揮熱能與動力工程的價值，一定要對其進行有效、深入的分析。

同時熱能與動力工程是一項系統和復雜的工程，它涉及的范圍較廣，科學合理的應用熱能與動力工程原理和專業知識，實現能量間的充分轉化，創造出更多的經濟利益，才能為我國的市場經濟作出貢獻。通過對熱能與動力工程的專業知識進行分析與梳理，發現它的具體表現有幾個方面：第一就是熱能的轉化與利用及熱動能的控制工程方面，比如新能源的開發與利用工程等，這也是相關研究人員重點關注的內容。第二就是熱力發電機以及汽車工程，前提是它必須是以內燃機做為驅動系統。第三就是流體機械與制冷低溫工程，它是將電能轉化為機械能的過程。第四就是火力火電與水利水電工程，它們是將熱能、機械能轉化為電能的工程。本文主要研究熱能與動力工程在火力發電廠中的應用。

三、熱能與動力工程在火電廠中的應用

目前，我國的電力系統發電結構仍以火力發電為主，以燃煤機組為主，其他方式輔助?；鹆Πl電站主導地位的主要原因是發電效率更高，不受環境變換的影響，能夠在多種不同的環境下開展發電工作。此外，我國在火力發電方面技術應用較為成熟，能夠將單一的結構能源轉化為多種電力資源，對于進一步提高電力發電的基本效果有著一定的推動作用，是現代發展不可或缺的重要組成部分。針對火力發電生產本身特性及其工藝流程，目前需要利用熱能與動力工程相關的先進原理解決以下問題。

（一）節約燃料能耗

合理利用熱能與動力工程，結合空氣動力學、燃料特性、由單一的燃煤發電方式，調整優化鍋爐結構，由燃煤鍋爐改變為循環流化床鍋爐，改變鍋爐燃燒方式，在燃料中加入煤矸石、煤泥，降低大量優質煤的消耗，節約不可再生資源，同時合理利用煤矸石、煤泥等作為燃料，變廢為寶。由于減少高熱量的煤粉消耗，鍋爐煙氣排放中二氧化硫、一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、粉塵等有害氣體大量減少。環境也得到很大改善。

（二）節約水資源

火力發電廠的原理主要是：由鍋爐燃燒燃料加熱水形成大量高溫高壓蒸汽來推動汽輪機高速轉動帶動發電機發電。整個過程主要是由鍋爐將燃料的化學能轉化為汽輪機的動能最后由發電機轉化為電能。其中在這個生產過程中水資源是不可或缺的。整個生產過程中，鍋爐燃燒發電用水、各種機械設備冷卻用水，都需要大量的水資源。而汽輪機利用高溫高壓蒸汽形成的機械能帶動發電機的過程是熱能與動力工程中的朗肯循環原理，高溫高壓蒸汽推動汽輪機做功后形成的乏氣要經過冷卻成凝節水這一環節使大量水資源循環利用。

而乏汽凝結成水這一環節需要結合當地自然資源條件優化配置。如：采用空冷技術代替水冷技術，利用變頻調速節能風機代替水冷技術，及利用空氣冷卻乏汽，這樣可以節約大量水資源。同時變頻冷卻風機高效省電，降低發電煤耗，汽耗、水耗、降低廠用電率，提高發電效率，節約大量能源。

（三）提高機組AGC效率

AGC即機組自動發電控制，（AutomaticGeneration ControD是能量管理系統EMS中的一項重要功能，它控制著調頻機組的出力，以滿足不斷變化的用戶電力需求，并使系統處于經濟的運行狀態。在聯合電力系統中，AGC是以區域系統為單位，各自對本區內的發電機的出力進行控制。它的任務可以歸納為如下三個方面：1.維持系統頻率為額定值，在正常穩態運行工況下，其允許頻率偏差在正負（0.050.2）Hz之間，視系統容量大小而定。2.控制本地區與其他區間聯絡線上的交換功率為協議規定的數值。3.在滿足系統安全性約束條件下，對發電量實行經濟調度控制EDC.（Economic Dispatch Contro1）.

在并網機組發電行過程中，隨著外界用電負荷的變化需要發電機組精確調整，節約能耗提高發電效率。合理利用熱能與動力工程中燃燒特性原理，優化鍋爐燃燒特性，調整風煤配比，提高鍋爐燃燒效率，同時利用流體力學原理優化汽機高中壓調節閥控制，合理分配汽輪機進汽比例，使鍋爐與汽輪機緊密配合，協調控制，在用電負荷高的時候快速響應，在用電負荷低的時候及時調整節約能耗，提高機組發電效率以保證機組安全經濟運行。

（四）優化發電工藝，改善環境

1.減少空氣污染

火力發電所使用的燃料主要以燃煤為主，而煤粉的燃燒能夠產生較多的二氧化硫、氮氧化物及煙塵等，其中鉛物質、汞物質及銅物質所占比例也相對較高，以上物質夾雜于空氣中將對空氣環境造成嚴重的污染，使部分地區產生嚴重的霧霾情況。

合理利用熱能與動力工程原理，改變燃料，利用煤矸石、煤泥等作為燃料，變廢為寶。由于減少高熱量的煤粉消耗，鍋爐煙氣排放中二氧化硫、一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、粉塵等有害氣體大量減少。環境也得到很大改善。同時依據我國火力發電廠現行排放標準增加優化火電廠煙氣排放處理工藝，增加煙氣脫硫脫硝設備，煙氣CEMS連續監測系統，調整鍋爐燃燒，實現超低排放。

2.較少噪音污染

火力發電廠熱力設備運行時，音律分貝較大，噪音污染較為嚴重，不僅波及范圍廣泛，同時具備較強的破壞性，如其長期處于該噪音環境污染中，對基本身體健康構成威脅，所以在電廠中動力熱能工程設備產生的噪音污染問題不容忽視。

合理利用熱能與動力工程相關知識，根據熱力設備原理、空氣動力學原理及流體力學原理，合理優化火力發電廠重要輔機的流量特性，提高機械效率，減少噪音污染。同時合理推進大型設備的變頻控制技術應用，節能降耗，降低噪音。

3.固體廢料污染

火力發電廠鍋爐燃燒產物形成大量粉煤灰。粉煤灰揚塵污染空氣，同時大量粉煤灰堆積污染環境、污染水源成了處理難題。合理利用熱能與動力工程原理，優化鍋爐結構，優化燃燒方式，減少粉煤灰的形成，同時配置鍋爐除塵、除灰設備，較少粉煤灰排放，改善生態環境。

四、結束語

保證火力發電廠安全高效環保生產，利國利民。熱能動力工程的發展更好的解決了這一問題，隨著科技的進步，熱能與動力工程技術也有了提高。高效合理利用熱能與動力工程專業知識，提高生產效率、節能減排，保護生態環境。同時為實現熱能動力工程的良好應用，實施相應的產業結構調整，促使其能夠適應熱能動力工程的應用，進而促進能源應用效率的提升。在火力發電生產當過程中，淘汰高耗能的小型發電機組、建立效率更高的大型發電機組。淘汰過時的高耗能設備，采用新技術，新工藝、促進生產效率和生產質量的全面提升。

同時為實現節能減排，建設美好生態環境，應合理應用熱能與動力工程的相關領域進行技術的創新，并對其加以提升和改進，促使其能夠滿足目前市場經濟體制和環境的要求，建立起相應高效循環的能源模式，并結合相應替代技術、減量技術、資源化技術和再利用技術，提高火力發電生產效率，滿足電力資源需求的同時，節約能源、低碳排放，共同構建祖國的藍天白云，綠水青山。

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