浅谈热能与动力工程在热电厂中的有效运用

摘 要：热电厂以其独特的“热电联产”的能量生产方式，为各行业生产以及人们的日常生活使用需求提供热能和电能，在环保、节能方面的优势表现得日趋明显。本文对于“热电厂中的热能和动力工程如何能得到有效运用”这个问题，展开了全面分析和讨论研究，综合分析影响热电厂热能与动力工程的几大制约因素，后对其有效运用策略和发展前景进行探究，希望可以为热电厂的节能减排、提高发电功率提供理论依据。

关键词：热能；动力工程；有效运用

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

随着我国经济的快速发展，热电厂以其高效、稳定、安全和可持续发展的特点，逐步成为电网的重要电源支撑点。而热能与动力工程具有显著的节约能源效果和比较高的生产效率，在社会生产生活的各个领域得到了广泛的应用和推广。在热电厂中，科学合理地运用热能与动力工程将会进一步提升热电厂的能量利用率，能明显改善生产成本，它与热电厂紧密相连、相辅相成，对于热点长的性能优化和可持续发展具有积极的现实意义。

1 热电厂中的热能与动力工程相关原理分析

热能与动力工程设备的工作原理是把燃煤、燃气、燃油等燃料资源，装入热能动力装置进行燃烧，并以此获取热能，然后把热能送达动力设备，从而实现了热能向机械能的转化，并使其以动力的形式输出。热能动力设备按照能量转换方向分类，可分为两类：一类工作机，通过消耗机械能而使流体获得能量或使系统形成真空的动力设备，比如离心泵、真空泵、风机、压缩机等；而另一类是原动机，将燃料的化学能、原子能和生物质能等所产生的热能转换为机械能的动力设备，比如蒸汽机、汽油机、柴油机等。

热电厂常见的原材料是煤炭，根据实际使用需求也会添加部分助燃剂。工作原理是：通过动力装置或者设备燃烧煤炭，将产生的热能转化成动能，进而再把动能转化为电能，首先，热能在煤炭在燃烧过程中会大量产生，热能进入锅炉后就会产生大量的蒸汽。其次，随着蒸汽体积的不断膨胀，密闭锅炉容器的筒壁承受的内部压力就会不断增大，此时通过输气管道的传送，蒸汽会到达汽轮机组中。而蒸汽持续不断的冲击会带动汽轮组进行高速的转动，实现了热能向动能转化。最后，汽轮组的高速转动又带动发电机进行发电，从而产生了电能。在汽轮机中排出的气体进入冷凝器的冷端设备，使蒸汽变为液态水，再经过水泵送回锅炉内，从而实现循环使用。

而这个过程中，在汽轮发电机的影响下，有一部分热能会被转送出去，以热损失与焓降等形式消耗掉。因此，降低热能损失是提高热电厂热能与动力工程转化效率的根本，可以将前级中产生的损失在下级转换过程中进行运用，使得下级焓降理想值大于前级，这个就是多级汽轮机中的重热现象。

2 热电厂中影响制约热能与动力工程有效运用的相关因素

具体的影响制约因素表现为以下几个方面：

首先是如何对电能进行有效的储存，这个因素对热电厂的生产效能的影响突出。生产电能是热电厂的终极生产目标，而电能的储存要求具备能动调节能力，根据社会生产、生活的用电功率需求的变化进行调节，特别是要保证在外界断电的时候，能及时供电。电能储存的不得当的话，就会对热能的使用造成了不必要的浪费，影响了热能与动力工程的有效运用。

再者是如何保证锅炉的稳定燃烧，锅炉燃烧在热电厂生产电能中的作用非常的重要，如果热电厂不具备稳定的燃烧的工况，那么势必对燃料的有效运用产生很大的影响。如果锅炉燃烧变化的幅度比较大，就不能充分有效地发挥汽轮机的性能，降低了热能的使用效率。

另外就是如何保证旋转动叶片以及凝器设备的正常运转，这是比较突出的影响因素。旋转动叶片如果能正常运转，大量有用功会得到有效的利用，能大幅度提高产能，反之会使得有用功被大量消耗殆尽，对热能和动力工程的有效运用起到较大的影响。凝器设备工况的改变会在很大程度上造成热能的挥发，对资源造成很大的浪费，对热能与动力工程作用充分发挥有着直接的影响。

3 提高热能与动力工程在热电厂中的有效运用分析

3.1 合理高效利用重热现象

多级汽轮机里上一级损失中的一小部分在以后各级中得到利用，就是重热现象。重热系数则指的是各级理想焓降之和大于整机理想焓降的增量与整机理想焓降的比值。一般情况下，其重热系数并非越大越好，最佳值应保持在0.04～0.08之间[1]。因此，要使机组更好地服务于热电厂，就必须结合自身实际，选择合理的重热系数，能够使得整体效率高于各级平均效率，提高重热现象的利用率。

在实际的生产中应该注意：认真检查各个调节阀，调节阀是用于调节工业自动化过程控制领域中的介质流量、压力、温度等参数，检修时要认真检查阀芯各部分是否被腐蚀、磨损，要密切关注各调节阀的流量，它们的值必须是相等的；同时，要全面考虑调节阀的开启数量，开启的调节阀的数量在一定程度上会影响到焓降；还要考虑焓降变化和汽轮机的工况变化有着紧密的联系。

因此，必须要从热电厂的生产实际出发，对重热现象加以合理的利用，才能最终保证热能与动力工程效力的提高[2]。

3.2 有效调节喷管

作为热电厂中最为关键的设备之一，在喷管调节过程中，必须掌握好准确的调试方法，同时还要能够了解它的操作流程，才能更好的运用好热能动力。喷管调节的差异性在正常的应用中表现明显，相应的调节阀数量可能会对它产生影响，并使它发生改变。对于各个调节阀而言，其通过的流量最大值不尽相同，如果有调节级，在某些负荷时，相比截流调节的效率更高。在负荷合理的基础上，能够使汽轮机组在稳态负荷之下，维持额定的转速。除此以外，为了保障正常的电网频率，并列运行情况下可以采用同步器来重新分配不用机组之间的负荷[3]。

3.3 充分重视节流调节

现在热电厂的生产中，通过对蒸汽进行节流处理，所有進入汽轮机的蒸汽都通过多个节流阀流向第一级喷管。这样，在额定时间内导通的流量，严格按照科学标准计算调节，改变进汽的压力就会改变主蒸汽流量及可用熵降，使之能够使用适应外界负荷的变化，可以保障动能均衡，不会出现断流或者动力不足的情况[4]。

常见的进汽方式有全周进汽和部分进汽。在第一级就可完成全周进汽，工况的变化会严重影响到各级的温度，各级温度呈现减小的趋势。通过先进的DEH调节系统调节节流，能够有效地控制每个调节

阀的配汽方式，实现全周进汽和部分进汽的相互切换。

此外通过公式推算，可以得出相同流量下各级的比焓降、压差，可以确定相应的零部件受力情况和功率效率，可以对流动部分面积的变化情况作出判断[1，5]。

3.4 尽量降低调压调节损失

当热电厂具有一定负荷度的时候，调节调压可以有效地提高发电机组可靠性的、稳定性，并能进一步提高热电厂负荷的适应性。对调压损失起到主要作用的因素并非单一的，可能是人为操作不当引起的，也可能是机组运行出现问题，比较常见的由于机组运行导致的调压损失。常见的降低调压损失的措施主要有以下几个方面：首先，对调压技术进行有效的改革，应当充分调研国、国外相关电厂先进调压技术的发展及其应用情况，对成熟相关技术进行有效的引进，争取该技术方取得关键性的突破，使得热能与动力工程的运用效率得到有效的提高；其次，尽量采取措施降低斥气损失、余速损失以及鼓风损失等常见的运用损失；最后，必須对机组进行常规的检查、维护和保养，应当及时更换超出合理调压损失范围的机组，这样才可以保证尽量降低调压的损失[5]。

3.5 降低湿气、机械损失

避免湿汽损失可采取的措施如下：合理有效地利用除湿装置；不断提高发电机组的抗冲蚀能力；综合利用中间再热循环；采用带有吸水缝的喷灌等。

降低机械损失可采取的措施如下：采用轴流式汽轮机组，一端输入高压蒸汽，另外一端输出低压蒸汽，这样由高压端指向低压端的轴向力作用在汽轮机转子，使其向低压端移动，降低了能量消耗，提高热能与动力工程在热电厂中的运行效率。

4 总结

我国经济飞速发展的今天，电力是国民经济发展的重要能源，热电厂作为主力军应该承担更多的社会责任。要降本增效提高企业的核心竞争力，最大限度提升热电厂的运行效率，满足社会庞大的供电需求。

参考文献：

[1]于光佐.论热电厂中热能与动力工程的有效运用[J].科技创新导报，2012（28）：82

[2]季俊星.如何提高热电厂热能与动力工程的效力[J].民营科技， 2016（6）：46.

[3]路志标.热电厂中的热能与动力工程[J].科技传播，2014（8）：109-110.

[4]徐海平.试论热电厂中热能与动力工程的有效运用[J].民营科技，2016（3）：203.

[5]许枭静.热能与动力工程在热电厂中的应用[J].山海经，2016（6）：184.

作者简介：骆海峰（1980-），男，福建泉州人，本科，工程师，主要从事热电联产生产。

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