论热电厂中热能与动力工程的改进方向

何天

摘 要：现阶段中我国最为重要的问题就是在有限的能源状况下，如何进一步提高资源的利用率，从而保证我国可持续发展战略的发展，文章就针对热能动力工程的研究方向和研究的现状进行分析，从而提出有效的改进方向。

关键词：热能；动力工程；改进方向

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）27-0174-02

热电厂中主要是通过汽轮机组的运行产生热能和动能，从而达到利用资源的效果，热电厂产生的能源如果能够被有效的利用起来，就会造成很大的社会效益和经济效益。但是就目前我国热电厂的生产技术而言，还不能完全的对这些能源进行有效利用。“热电联产”、“动电联产”、“热动联产”等技术的结合能够有效的解决这些问题，这些技术在未来热电厂的发展中进行应用，必将为我国的热电企业带来新的挑战的机遇。

1 热能动力工程的工作原理和研究方向

热能和动力工程的工作原理相对比较简单。就是采用专门的动力装置，对能源进行转换，将原来的热能转换为动能，经过转换后的动能会作用在发电机组的装置中，推动发电机组的运行，从而将一部分动能转换为电能，另一部分的动能会以其他能量形式浪费掉，这也就是热电厂生产效率低下的根本原因。据不完全统计在热能与动力工程的实际使用过程中只有30%左右的能量会被利用，剩余70%左右的能量都以热能及其他形式的能量散失掉。因此在热电厂中要注意能源的转换效率，从而保证整个电厂的能源利用率，达到节约能源和保护环境的目的。

热能和动力工程主要依据的是工程物理学科的相关理论原理为基础，以内燃机和其他正在进行研究的新型的动力系统和机械系统为研究对象，综合工程力学、自动控制、机械工程学、环境学、电力电子技术、计算机等学科的知识和重点的内容联系在一起，研究各种燃料在进行燃烧过程中产生的化学能和动能的安全和污染问题，以及在进行动能与电能转换工程中的转换原理和转换效率的问题，并针对这些问题研究能够自动实现能量转换控制的自动化设备。

2 热电厂中热能与动力工程的发展现状

热能与动力工程是最近几年才逐渐发展起来的一门新兴的学科，该学科能够有效的解决我国的能源紧张问题，因此对热能和动力工程进行研究具有十分重要的意义，研究热能和动力工程使我国可持续发展战略的重要组成部分，能够建设环境友好型的社会，但是由于热能与动力工程在我国的研究与发展还处于初级阶段，在发展与应用的过程中还存在一些问题。

2.1 重热现象

热电厂在正常的运行过程中为了保证对能量进行合理的利用和在前后的转换之间具有一定的通道压差，往往与上一环节相比，在下一个环节中具有较低的焓值，这就是我们平常所说的“重热现象”。假如说在整个热电厂的运行过程中出现“重热现象”会产生一系列的危害，同时还会影响到在能量转换过程中的能量利用效率。具体来讲，“重热现象”的危害一般包括以下几方面：

首先“重热现象”会导致热电厂中电能在进行储存和释放的过程中会产生电量的不稳定，从而导致用户在用电过程中的电压不稳定。其次“重热现象”会影响热电厂的物质在进行燃烧过程中的稳定性，会对燃烧过程中产生的蒸汽量产生变化，导致数值的波动，从而影响到整个电厂的发电性能。最后“重热现象”还会对发电过程中的气压产生影响，气压也会在一定的范围内产生波动，导致电能在频率上的不稳定，从而降低了热电厂产生电能的质量。在实际的生产中对重热现象的利用率还不到3%。

2.2 节流调节

在热电厂的正常运行过程中节流调节的应用最为广泛。当热电厂中的发电设备机组在工作中发生变化时，会增加整个发电系统中的能源消耗，从而影响着整个发电系统的经济效益。节流调节一般都应用在容量较小的发电机组中，当机组的额定负载最大值中有一级达到，就会增加系统的级数，级数的增加会减少设备机组的数量，从而将供电临界电压值降低。在实际的应用中只有当设备机组的级数在三级以上时，才会用到节流调节。因此节流调节主要是用在设备机组的数量发生变化时，起到维持系统正常运行的作用。

2.3 湿气损失

湿汽损失产生的原因并不是单一不变的，而是由多种因素的影响共同决定的。主要能够产生湿气损失的原因主要是：

首先，蒸汽在进行膨胀的过程中会有部分的水蒸气液化形成一些小水滴，这些小水滴混在水蒸气会影响到水蒸气的质量，这样就会造成湿气损失。其次，水滴与水蒸气混在一起进行移动，但是两者的移动速度不同，水滴的速度会比较慢，水蒸气的移动速度较快，这样在水滴移动速度的影响下，会拖累水蒸气的移动速度，从而造成湿气损失。最后，水滴还会对喷管中的主流的正常运动产生影响，导致主流的能量发生变化，能量降低，会导致多余的机组设备运行。

3 热电厂中热能与动力工程的改进方向

针对以上分析的热电厂中热能与动力工程的现状，提出能够有效提高热电厂中能源利用效率的改进方向与改进措施。

3.1 合理利用重热现象

重热现象是指从上一环节到下一环节过程中损失的能量，因此在实际的状况中可以对重热现象进行合理的利用。产生重热现象的因素有很多种，但是如果能够在多级的环节中对损失的能量加以利用，可以有效的提高能量的利用效率，但是重热现象并不是任何状况下都能够实现对能源的再利用，只有在利用率低的情况下可以利用。而且即使再利用也不可能对所用的能量进行利用，只能够利用一部分。

另外，系统对重热现象中损失的能量利用并不是越大越好，利用系数保持在一定的范围内，才能够对系统最佳，经过大量的实验研究，一般对重热利用的效率保持在4%～8%之间。因此在热电厂中要根据电厂的实际情况去选取合适的利用系数，从而保证在整个发电系统中能够正常运行的前提下，最大程度的利用热能和动力工程。

3.2 调配选择与工况变动

假调频就是指发电机组在进行并网的过程中会对电网中的频率产生影响，造成电网频率波动范围在10 Hz以上，这样电网的控制系统就会对自身的频率变化动态进行检测，并调整自身的频率以保持在稳定的状态，电网就会自动的增减整个系统的负荷，从而保证电网的频率稳定。但是在进行增减负荷的过程中系统中的运行机组数量就会发生变化，这样会增加在控制过程中的难度，从而增加电网工作人员的工作负荷。因此当电网中的负荷发生大的变化时，只是通过一次的调频并不能够完全稳定整个系统的运行频率。此时可以通过二次调频的方式对频率再次进行调整，将电网的频率稳定在0.2 Hz的变化范围内。

一般对电网进行二次调频的方式主要有：手动调频和自动调频两种。鉴于操作的难易程度和操作的时间特点，一般在热电厂中采用自动调频的方式对电网进行调整。因此在进行热能与动力工程的改进过程中需要对调整的方式进行合理的选择，尽量选取能够有效提高经济效益的措施。

除此之外，还需要对汽轮机的运行工况变化进行调节。运行工况与焓值有一定的关系，假如说在汽轮机的第一阀当运行工况中流量增加，就会增加系统中的压力，这样就需要降低焓值的等级，反之则要增加焓值的等级。当第一阀值全开，第二阀值关闭的状况下，焓值需要在最大中间值的位置，这样整个系统的运行工况就会发生变化，但是中间级的压力和焓值的大小并不会发生变化，因此在进行调节的过程中需要根据实际的状况和各阀门的状态进行运行工况的选择，从而保证能够很好的利用热能和动力工程。

比如说在背压式汽轮机的改进工程中可以在背压式汽轮机上装一个后置的低压凝汽汽轮机，这样在进行发电的过程中低压凝汽汽轮机会利用背压式汽轮机中产生的热气进行再次发电，形成双重发电，经过这样的改造就可以有效的提高背压式汽轮机的发电效率。在原来的被压式汽轮机的工作中需要补充70%的水分，这样将70%的水分从15 ℃加温到锅炉温度就需要再次消耗20%～30%的能量，在进行改进之后就会节约12%左右的电量。

3.3 提高节流调节效率

在热电厂中进行节流调节的过程中不存在对调节级的调节，而且在第一级的调节过程中往往可以完成全周进汽，在运行工况发生变化时，各级之间的温度会随着发生变化，温度变化，就会更加符合负荷的存在。这种形式的调节虽然能够起到节流调节的作用，但是从整体而言，不能够有效的提高经济效益。因此该种调节方式主要应用在小容量的机组设备中。

但是随着社会的发展，对电能的使用也越来越多，要求热电厂能够在现有的基础上进一步的提高发电效率和热能与动力工程的利用效率，因此在进行热能与动力工程的改进过程中可以采用弗留格尔公式应用到节流调节过程中。弗留格尔公式能够根据热电厂中的实际数据进行快速的计算，推算出各级的焓值大小和压力差的大小，根据推算的数值，电网工作人员就能够准确的对机组设备中的零部件的运行状况和使用效率进行判断，对其异常之处进行判断和处理，从而保证机组设备能够高效的运行，这样就能够有效地保证机组内节流调节的高效性。

3.4 降低湿气损失

湿气损失在工程各行中大约占68%左右，由此可见湿气损失严重。根据湿气损失对热电厂的影响分析可以发现在热能与动力工程的改进过程中降低湿气损失十分有必要。一般减少湿气的措施主要有：使用去湿装置、使用中间再循环系统对湿气进行再利用、增加整个系统中机组的抗冲蚀能力等措施。但是在实际的运行中，进行这些措施的操作过程还会产生机械损失。比如说轴承之间的摩擦力等。因此在进行降湿的过程可以采用轴流式汽轮机。

在轴流式汽轮机的工作过程中的湿气损失为60%，在进行改进的过程中主要是将汽轮机内部的高压蒸汽从汽轮机的而一侧输入，然后从另一侧输出低压的蒸汽，这样就会在汽轮机内形成一股由高压指向低压的指向力，这样就可以在降低能源消耗的基础上，有效的提高热能和动力工程的利用效率，将效率提高到75%以上，因此在热电厂中采用轴流式汽轮机在热能和动力工程的改进中十分重要。

4 结 语

本文主要是针对在热电厂中热能和动力工程的能源利用效率低下的问题进行研究，通过对热电厂热能和动力工程的原理和未来的研究方向进行阐述，分析在实际中热电厂运行的现状，找到能够有效提高热能和动力工程利用效率的措施，并从合理利用重热现象、调配选择与工况变动、提高节流调节效率、降低湿气损失四个方面进行热能和动力工程的改进策略。

参考文献：

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