摘 要：熱電廠以其獨(dú)特的“熱電聯(lián)產(chǎn)”的能量生產(chǎn)方式，為各行業(yè)生產(chǎn)以及人們的日常生活使用需求提供熱能和電能，在環(huán)保、節(jié)能方面的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)得日趨明顯。本文對(duì)于“熱電廠中的熱能和動(dòng)力工程如何能得到有效運(yùn)用”這個(gè)問題，展開了全面分析和討論研究，綜合分析影響熱電廠熱能與動(dòng)力工程的幾大制約因素，后對(duì)其有效運(yùn)用策略和發(fā)展前景進(jìn)行探究，希望可以為熱電廠的節(jié)能減排、提高發(fā)電功率提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：熱能；動(dòng)力工程；有效運(yùn)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.17.095

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，熱電廠以其高效、穩(wěn)定、安全和可持續(xù)發(fā)展的特點(diǎn)，逐步成為電網(wǎng)的重要電源支撐點(diǎn)。而熱能與動(dòng)力工程具有顯著的節(jié)約能源效果和比較高的生產(chǎn)效率，在社會(huì)生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用和推廣。在熱電廠中，科學(xué)合理地運(yùn)用熱能與動(dòng)力工程將會(huì)進(jìn)一步提升熱電廠的能量利用率，能明顯改善生產(chǎn)成本，它與熱電廠緊密相連、相輔相成，對(duì)于熱點(diǎn)長(zhǎng)的性能優(yōu)化和可持續(xù)發(fā)展具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。

1 熱電廠中的熱能與動(dòng)力工程相關(guān)原理分析

熱能與動(dòng)力工程設(shè)備的工作原理是把燃煤、燃?xì)?、燃油等燃料資源，裝入熱能動(dòng)力裝置進(jìn)行燃燒，并以此獲取熱能，然后把熱能送達(dá)動(dòng)力設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)了熱能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)化，并使其以動(dòng)力的形式輸出。熱能動(dòng)力設(shè)備按照能量轉(zhuǎn)換方向分類，可分為兩類：一類工作機(jī)，通過消耗機(jī)械能而使流體獲得能量或使系統(tǒng)形成真空的動(dòng)力設(shè)備，比如離心泵、真空泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)等；而另一類是原動(dòng)機(jī)，將燃料的化學(xué)能、原子能和生物質(zhì)能等所產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的動(dòng)力設(shè)備，比如蒸汽機(jī)、汽油機(jī)、柴油機(jī)等。

熱電廠常見的原材料是煤炭，根據(jù)實(shí)際使用需求也會(huì)添加部分助燃劑。工作原理是：通過動(dòng)力裝置或者設(shè)備燃燒煤炭，將產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能，進(jìn)而再把動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，首先，熱能在煤炭在燃燒過程中會(huì)大量產(chǎn)生，熱能進(jìn)入鍋爐后就會(huì)產(chǎn)生大量的蒸汽。其次，隨著蒸汽體積的不斷膨脹，密閉鍋爐容器的筒壁承受的內(nèi)部壓力就會(huì)不斷增大，此時(shí)通過輸氣管道的傳送，蒸汽會(huì)到達(dá)汽輪機(jī)組中。而蒸汽持續(xù)不斷的沖擊會(huì)帶動(dòng)汽輪組進(jìn)行高速的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了熱能向動(dòng)能轉(zhuǎn)化。最后，汽輪組的高速轉(zhuǎn)動(dòng)又帶動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，從而產(chǎn)生了電能。在汽輪機(jī)中排出的氣體進(jìn)入冷凝器的冷端設(shè)備，使蒸汽變?yōu)橐簯B(tài)水，再經(jīng)過水泵送回鍋爐內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用。

而這個(gè)過程中，在汽輪發(fā)電機(jī)的影響下，有一部分熱能會(huì)被轉(zhuǎn)送出去，以熱損失與焓降等形式消耗掉。因此，降低熱能損失是提高熱電廠熱能與動(dòng)力工程轉(zhuǎn)化效率的根本，可以將前級(jí)中產(chǎn)生的損失在下級(jí)轉(zhuǎn)換過程中進(jìn)行運(yùn)用，使得下級(jí)焓降理想值大于前級(jí)，這個(gè)就是多級(jí)汽輪機(jī)中的重?zé)岈F(xiàn)象。

2 熱電廠中影響制約熱能與動(dòng)力工程有效運(yùn)用的相關(guān)因素

具體的影響制約因素表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

首先是如何對(duì)電能進(jìn)行有效的儲(chǔ)存，這個(gè)因素對(duì)熱電廠的生產(chǎn)效能的影響突出。生產(chǎn)電能是熱電廠的終極生產(chǎn)目標(biāo)，而電能的儲(chǔ)存要求具備能動(dòng)調(diào)節(jié)能力，根據(jù)社會(huì)生產(chǎn)、生活的用電功率需求的變化進(jìn)行調(diào)節(jié)，特別是要保證在外界斷電的時(shí)候，能及時(shí)供電。電能儲(chǔ)存的不得當(dāng)?shù)脑?，就?huì)對(duì)熱能的使用造成了不必要的浪費(fèi)，影響了熱能與動(dòng)力工程的有效運(yùn)用。

再者是如何保證鍋爐的穩(wěn)定燃燒，鍋爐燃燒在熱電廠生產(chǎn)電能中的作用非常的重要，如果熱電廠不具備穩(wěn)定的燃燒的工況，那么勢(shì)必對(duì)燃料的有效運(yùn)用產(chǎn)生很大的影響。如果鍋爐燃燒變化的幅度比較大，就不能充分有效地發(fā)揮汽輪機(jī)的性能，降低了熱能的使用效率。

另外就是如何保證旋轉(zhuǎn)動(dòng)葉片以及凝器設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，這是比較突出的影響因素。旋轉(zhuǎn)動(dòng)葉片如果能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，大量有用功會(huì)得到有效的利用，能大幅度提高產(chǎn)能，反之會(huì)使得有用功被大量消耗殆盡，對(duì)熱能和動(dòng)力工程的有效運(yùn)用起到較大的影響。凝器設(shè)備工況的改變會(huì)在很大程度上造成熱能的揮發(fā)，對(duì)資源造成很大的浪費(fèi)，對(duì)熱能與動(dòng)力工程作用充分發(fā)揮有著直接的影響。

3 提高熱能與動(dòng)力工程在熱電廠中的有效運(yùn)用分析

3.1 合理高效利用重?zé)岈F(xiàn)象

多級(jí)汽輪機(jī)里上一級(jí)損失中的一小部分在以后各級(jí)中得到利用，就是重?zé)岈F(xiàn)象。重?zé)嵯禂?shù)則指的是各級(jí)理想焓降之和大于整機(jī)理想焓降的增量與整機(jī)理想焓降的比值。一般情況下，其重?zé)嵯禂?shù)并非越大越好，最佳值應(yīng)保持在0.04～0.08之間[1]。因此，要使機(jī)組更好地服務(wù)于熱電廠，就必須結(jié)合自身實(shí)際，選擇合理的重?zé)嵯禂?shù)，能夠使得整體效率高于各級(jí)平均效率，提高重?zé)岈F(xiàn)象的利用率。

在實(shí)際的生產(chǎn)中應(yīng)該注意：認(rèn)真檢查各個(gè)調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)閥是用于調(diào)節(jié)工業(yè)自動(dòng)化過程控制領(lǐng)域中的介質(zhì)流量、壓力、溫度等參數(shù)，檢修時(shí)要認(rèn)真檢查閥芯各部分是否被腐蝕、磨損，要密切關(guān)注各調(diào)節(jié)閥的流量，它們的值必須是相等的；同時(shí)，要全面考慮調(diào)節(jié)閥的開啟數(shù)量，開啟的調(diào)節(jié)閥的數(shù)量在一定程度上會(huì)影響到焓降；還要考慮焓降變化和汽輪機(jī)的工況變化有著緊密的聯(lián)系。

因此，必須要從熱電廠的生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，對(duì)重?zé)岈F(xiàn)象加以合理的利用，才能最終保證熱能與動(dòng)力工程效力的提高[2]。

3.2 有效調(diào)節(jié)噴管

作為熱電廠中最為關(guān)鍵的設(shè)備之一，在噴管調(diào)節(jié)過程中，必須掌握好準(zhǔn)確的調(diào)試方法，同時(shí)還要能夠了解它的操作流程，才能更好的運(yùn)用好熱能動(dòng)力。噴管調(diào)節(jié)的差異性在正常的應(yīng)用中表現(xiàn)明顯，相應(yīng)的調(diào)節(jié)閥數(shù)量可能會(huì)對(duì)它產(chǎn)生影響，并使它發(fā)生改變。對(duì)于各個(gè)調(diào)節(jié)閥而言，其通過的流量最大值不盡相同，如果有調(diào)節(jié)級(jí)，在某些負(fù)荷時(shí)，相比截流調(diào)節(jié)的效率更高。在負(fù)荷合理的基礎(chǔ)上，能夠使汽輪機(jī)組在穩(wěn)態(tài)負(fù)荷之下，維持額定的轉(zhuǎn)速。除此以外，為了保障正常的電網(wǎng)頻率，并列運(yùn)行情況下可以采用同步器來重新分配不用機(jī)組之間的負(fù)荷[3]。

3.3 充分重視節(jié)流調(diào)節(jié)

現(xiàn)在熱電廠的生產(chǎn)中，通過對(duì)蒸汽進(jìn)行節(jié)流處理，所有進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽都通過多個(gè)節(jié)流閥流向第一級(jí)噴管。這樣，在額定時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通的流量，嚴(yán)格按照科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算調(diào)節(jié)，改變進(jìn)汽的壓力就會(huì)改變主蒸汽流量及可用熵降，使之能夠使用適應(yīng)外界負(fù)荷的變化，可以保障動(dòng)能均衡，不會(huì)出現(xiàn)斷流或者動(dòng)力不足的情況[4]。endprint

常見的進(jìn)汽方式有全周進(jìn)汽和部分進(jìn)汽。在第一級(jí)就可完成全周進(jìn)汽，工況的變化會(huì)嚴(yán)重影響到各級(jí)的溫度，各級(jí)溫度呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)。通過先進(jìn)的DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)節(jié)流，能夠有效地控制每個(gè)調(diào)節(jié)

閥的配汽方式，實(shí)現(xiàn)全周進(jìn)汽和部分進(jìn)汽的相互切換。

此外通過公式推算，可以得出相同流量下各級(jí)的比焓降、壓差，可以確定相應(yīng)的零部件受力情況和功率效率，可以對(duì)流動(dòng)部分面積的變化情況作出判斷[1，5]。

3.4 盡量降低調(diào)壓調(diào)節(jié)損失

當(dāng)熱電廠具有一定負(fù)荷度的時(shí)候，調(diào)節(jié)調(diào)壓可以有效地提高發(fā)電機(jī)組可靠性的、穩(wěn)定性，并能進(jìn)一步提高熱電廠負(fù)荷的適應(yīng)性。對(duì)調(diào)壓損失起到主要作用的因素并非單一的，可能是人為操作不當(dāng)引起的，也可能是機(jī)組運(yùn)行出現(xiàn)問題，比較常見的由于機(jī)組運(yùn)行導(dǎo)致的調(diào)壓損失。常見的降低調(diào)壓損失的措施主要有以下幾個(gè)方面：首先，對(duì)調(diào)壓技術(shù)進(jìn)行有效的改革，應(yīng)當(dāng)充分調(diào)研國(guó)、國(guó)外相關(guān)電廠先進(jìn)調(diào)壓技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用情況，對(duì)成熟相關(guān)技術(shù)進(jìn)行有效的引進(jìn)，爭(zhēng)取該技術(shù)方取得關(guān)鍵性的突破，使得熱能與動(dòng)力工程的運(yùn)用效率得到有效的提高；其次，盡量采取措施降低斥氣損失、余速損失以及鼓風(fēng)損失等常見的運(yùn)用損失；最后，必須對(duì)機(jī)組進(jìn)行常規(guī)的檢查、維護(hù)和保養(yǎng)，應(yīng)當(dāng)及時(shí)更換超出合理調(diào)壓損失范圍的機(jī)組，這樣才可以保證盡量降低調(diào)壓的損失[5]。

3.5 降低濕氣、機(jī)械損失

避免濕汽損失可采取的措施如下：合理有效地利用除濕裝置；不斷提高發(fā)電機(jī)組的抗沖蝕能力；綜合利用中間再熱循環(huán)；采用帶有吸水縫的噴灌等。

降低機(jī)械損失可采取的措施如下：采用軸流式汽輪機(jī)組，一端輸入高壓蒸汽，另外一端輸出低壓蒸汽，這樣由高壓端指向低壓端的軸向力作用在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子，使其向低壓端移動(dòng)，降低了能量消耗，提高熱能與動(dòng)力工程在熱電廠中的運(yùn)行效率。

4 總結(jié)

我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的今天，電力是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要能源，熱電廠作為主力軍應(yīng)該承擔(dān)更多的社會(huì)責(zé)任。要降本增效提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，最大限度提升熱電廠的運(yùn)行效率，滿足社會(huì)龐大的供電需求。

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作者簡(jiǎn)介：駱海峰（1980-），男，福建泉州人，本科，工程師，主要從事熱電聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)。endprint