浅谈火电厂中热能与动力工程的改进方向

陈良超

摘 要：我国是发展中国家，与其他发达国家相比还处于相对落后的生产力水平，能源损耗大、资源利用率低、能源循环率低的特点。不仅给企业生产增加了生产和治污成本，还对生态环境造成不小的影响。文章就火电厂中热能与动力工程的改进方向进行分析和探讨，了解火电厂的现状和发展趋势，制定出相关对策和目标，从而优化和解决火电厂生产运营中的问题。

关键词：火力发电；热能与动力；改进方向

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）21-0179-02

1 概 述

从第一台蒸汽机的诞生，就标志着热能与动力工程改变了全人类，当今世界已经离不开它们，人们的吃住行都依赖着这种工程学。特别是在我国北方地区，如果冬天没有集中供暖，人们的生活将不可想象，工作、生活乃至生存都会出现问题。但环境的压力迫使我们不得不考虑火电厂在燃煤的过程中，是否能够更加合理的利用和改进能源的利用率。要能够实现这一点，就要能够明确这项工作的具体原理。我们知道火电厂发电的主要依赖煤炭，煤炭在燃烧过程中产生的化学能转化圩热能，然后通过汽轮机等动力设备及装置转化为机械能，机械能就能化为动力从而带动发电机完成发电。

根据能量守恒定理，这其中的每一个环节都会造成能量的消耗，如果能够让这个过程的能量消耗降到最低，那么只有做好每个环节都能合理的布局，从而不断提升资源的使用效率。

2 热能与动力工程的基本原理

热能与动力工程的基本原理简单说来就是热能与动力之间合理转化。在实际操作中，有两种不同的形式：热能转化为动力，动力再转化为电能，也可以热能直接转化为电能。不同的形式和方法可以根据实际情况有效利用能源，发挥其在消耗中的作用和价值。在实际生产生活中，解决能够有效利用好热能与动力工程的基本原理，直接关系到火电厂等相关企业的生存和发展，是企业经济效益水平的关键，其重要性可想而知。

热能与动力工程学所涉及的其他方面也很多，与其他能源和学科都有着密切的关系，如果能进一步掌握其之间的复杂关系，在未来的发展中更是无往而不利，也为能源科学奠定良好的基础。从热能与动力工程的构成来讲，其在专业领域中可以分为四部分：

①依靠热能转换和利用为基础的热能动力与以包括能源的开发利用在内的控制工程；

②依靠内燃机以及其驱动系统为基础的热力发电机及汽车工程；

③依靠电能转化为机械能为基础的流体机械与制冷低温工程；

④依靠机械功转化为电能为基础的火力火电与水利水电动力工程。

3 火电厂中热能与动力工程的现状

热能与动力工程的核心理论基础应是工程物理学，其主要的研究对象为快速发展的新型动力机械和系统，通过合理的应用微电子技术、环境科学以及机械工程学等多门学科的理论知识，研究怎样才能低污染、安全并且高效的将燃料的化学能转化成动能的过程，同时在能量的转换过程中，还研究设备和系统实现自动化的过程。

在我国，火力发电相对于其他形式能源来讲更为传统和便捷，因为火力发电对地域和时间没有太多的要求和条件，如水利、风力和太阳能发电受到地形和日照的限制，而且成本也相对较低，如核电站需要耗费大量研发资金且存在核泄漏的隐患。

我国的火电站的数量远多于其他电站，也因如此火电厂中热能与动力工程有存在着一些问题，与环境保护的矛盾日益突出。解决这些问题和矛盾具有极大的意义，不仅能为节约资源做出贡献，也能更好的为国家的可持续发展出一份力、尽一份责任。

3.1 能源问题

我国是煤矿消耗的大国，火电厂是其中消耗量最大的，而这样大的能源消耗过程中，必然有许多不必要的浪费，其中有很大的一部分热能和余压是在循环水的处理中被直接挥发到了空气中，并没有得到任何的利用。

3.2 环境问题

火电厂在燃烧煤炭时必然产生大量的二氧化硫、氮化物、粉尘颗粒等等重度污染物，是破坏大气层导致空气污染的罪魁祸首。火电厂的规模越来越大，数量也越来越多，城市用电量与日俱增，环境承载力已经到了极限。有些发电厂因为经费和态度问题没有不能做到达标排放，给国家和人民造成了巨大的危害。

3.3 安全问题

火电厂周围的煤矿和煤渣堆积如山，许多小型的发电厂安全设施不到位，发电机组不间断的日夜运转，再加上管理和维护不到位，一旦出现安全问题，造成的人员和财产损失不可估量。

4 现代火电厂生产电能时的问题

4.1 重热现象及其对火电厂的影响

在火电厂生产过程中，在能量使用合理的前提下，上下两个环节之间的通道压差相对一致时，出现下一个环节中焓值的含量大幅小于上一个环节的现象，这种现象就被成为重热现象。虽然重热的利用可以使汽轮机运行时效率增加，但是它也会降低级效率，从中可以回收一部分热损失，因此重热现象的出现表示重热系数过大，会造成多方面的危害，在火电厂中出现重热现象最直接的影响就是导致能源利用率降低。

有可能引发几种危害：重热现象导致火电厂的电能不能合理的进行存储和释放，以致电能不稳定影响到输送出去的电能的质量；重热影响到燃料的燃烧，其燃烧稳定性受到阻碍，产生的蒸汽数值大幅波动，会造成设备和仪器的损坏，对发电质量和安全都有影响；重热现象后，发电气压产生波动，无法正常合理的产生电能，让电压数值也不均衡，电能质量受到影响。

4.2 节流调节问题及其对火电厂的影响

节流调节在火电厂的生产中有着较多的应用，发电设施设备如果在工作中出现变化，系统很容易会消耗和浪费许多能源。从而导致火电厂的经济利益蒙受损失。

在实际情况中，节流调节常常用于较小的容量额度的设备上，机组设备的额定负载只要有任何一个值超额，机组设备的数量就会相应减少，而负载级数会升高，供电压力的临界值也会跟着下降。只有机组中的级数保持在三级以上，才能保证其正常运行，不过发电设备工作不变的情况下，不同机组中的同构的流量值会达到相等。

也就是说，发电设备如果工作状况有变化，系统依然可以保持安全稳定的运作，不会对企业生产造成停滞。

4.3 湿气损失问题及其对火电厂的影响

湿气损失是火电厂热能与动力工程中很容易出现的一个现象，这种损失几乎是不可避免的，因为造成损失的原因是多方面共同引发的，且作用源不单一。

有可能是蒸汽在膨胀过程中形成了液化水滴，不能够转化为蒸汽，导致湿气损失；也有可能是在蒸汽管道中形成的水滴重量相对于蒸汽比较大，其移动没有蒸汽快，造成了一些阻碍，使得蒸汽移动也变慢，导致湿气的损失；还有就是液化水滴本身有着形状和质量，在喷管中的流动与蒸汽不一致，扰乱了湿气的运动从而造成损失。

5 热电厂中热能与动力工程的改进方向

针对以上三个方面，我们已经能够基本掌握和了解火电厂发电时热能与动力工程方面所遇到的问题和现象，因此针对此三个方面，我们提出一些解决方案可供参考。

5.1 善于运用重热现象

我们知道重热现象如果得到合理的利用不仅能让能源损耗降到最低，还能回收一些热量，还能提高发电机组的工作效率。所以我们要把重热系数控制在合理的范围之内，让汽轮机中相对焓值理想化的降低，让各级理想焓值之和在实际总焓值总数的多出部分降到最小，这样就会有事半功倍的效果。

5.2 提高节流调节的加强

在设备的正常运行中，节流调节是可以在机组的第一级就完成全周进汽的过程。而非正常状态下，各级的温度都会有所变化，虽然能够较快的自我调节，但这种调节就会造成能量的流失，火电厂的经济收益就会受到影响。

因此，火电厂热能与动力工程必须根据弗留格尔原理，运用其公式科学合理的计算尤其关键，推算出同流量下各级的比焓降、压差等数值，并对汽轮机进行实时监控，观察其流通情况。在已知流量的条件下，要对流动面积的变化能够及时的掌握和判断。

5.3 湿气损失合理减少

火电厂能源损失的重要内容就是湿气损失，这也是热能与动力工程中最容易产生能量损失的一部分。火电厂等相关企业要使得损失降到最小，经济效益得到提高，减少湿气损失可谓意义重大。而大多数火电厂所采用的措施有四种：

一是在设备中安装除湿装置，就能够在一定程度上防止水滴的产生；

二是在蒸汽运送中间环节，应用再加热循环；

三是做好设备的维护和保养工作，提高整体机组的使用寿命和抗侵蚀能力；

四是应用带有吸水缝的喷灌设备，把不可避免产生的水滴踌躇，增加蒸汽运行速率，加快生产进度。

通过采取这些措施，都能较为有效地控制热能与动力工程中的湿气损失，真正达到节约能源以及降低能源损耗。

6 结 语

综上所述，热能与动力工程的发展和改革，要始终把节约能源和保护环境放在第一位，然后再考虑企业经济效益，这是永恒不变的主题。

本文以火电厂的发电生产为例，从重热现象、节流调节和湿气损失保护三个角度进行了分析，并且提出相关的改进方向，提供相关人员参考，帮助一些企业在运用热能与动力工程时能及时够总结经验，制定措施。

参考文献：

[1] 丰鹏海.浅议热电厂中热能与动力工程的有效运用[J].黑龙江科技信 息，2016，（15）.