電廠熱能動(dòng)力設(shè)計(jì)的探究

歐陽攀

【摘要】隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，常規(guī)能源的供求嚴(yán)重不平衡，能源需求量大，但供應(yīng)不足，熱能動(dòng)力在安全、高效、低污染將熱能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能方面發(fā)揮著不可替代的作用。對(duì)其設(shè)計(jì)進(jìn)行研究是為了提高熱能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的效率。本文就電廠熱能動(dòng)力設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡單的分析。

【關(guān)鍵詞】電廠；熱能動(dòng)力；設(shè)計(jì)

一、當(dāng)前熱動(dòng)能設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀

目前，在我國北方城市，由于地理位置的原因，大型熱電廠成為城市用電的主要來源。然而絕大部分火力發(fā)電廠所用的燃料是燃煤。針對(duì)當(dāng)前中國燃煤的產(chǎn)量，其資源日漸枯竭，并且燃燒后的產(chǎn)物對(duì)環(huán)境產(chǎn)生極大的破壞。除此之外，輸煤控制系統(tǒng)在火力發(fā)電的過程中起著關(guān)鍵的作用，其主要工作是負(fù)責(zé)上煤和配煤，從而提供燃煤保證運(yùn)行。但整個(gè)過程工作量大、條件惡劣、人工作業(yè)難以暢通等缺點(diǎn)；目前大多數(shù)熱電廠都是采用的局部優(yōu)化方法，系統(tǒng)工程方法技術(shù)不成熟，應(yīng)用研究較少，具有局限性，利用計(jì)算機(jī)研究的項(xiàng)目不完善，系統(tǒng)節(jié)能還需要得到進(jìn)一步發(fā)展；對(duì)于熱力系統(tǒng)來說，不同的分析理論熱力系統(tǒng)要從不同的角度來理解，因此，不同理論間的關(guān)系的研究有待加強(qiáng)。改善當(dāng)前現(xiàn)狀，采用節(jié)能設(shè)計(jì)需要準(zhǔn)確的理論指導(dǎo)，就必須正確建立系統(tǒng)研究。

二、熱動(dòng)能設(shè)計(jì)原則

任何設(shè)計(jì)都需要遵循基本原則，電廠熱動(dòng)能設(shè)計(jì)更應(yīng)該如此。在熱動(dòng)能設(shè)計(jì)中應(yīng)把握“系統(tǒng)可行性、技術(shù)先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)合理性”，這三個(gè)基本原則。（一）系統(tǒng)可行性，在規(guī)劃設(shè)計(jì)方案提出后，要進(jìn)行可行性研究。雖然熱動(dòng)能子系統(tǒng)具有很高的優(yōu)越性，但是不同場合選擇性也不相同，要針對(duì)實(shí)際情況再做決定。（二）技術(shù)先進(jìn)性，先進(jìn)的技術(shù)很重要，但是不能盲目引進(jìn)，要達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)、滿足客戶需求，在追求先進(jìn)技術(shù)時(shí)，要使設(shè)備得到及時(shí)的維修。（三）經(jīng)濟(jì)合理性，熱動(dòng)能設(shè)計(jì)目的在于經(jīng)濟(jì)上取得最大利益。要根據(jù)實(shí)際情況，制定切實(shí)有效的方法來節(jié)能，不能僅僅為追求節(jié)能而增加不必要的投資，盡可能的合理選用設(shè)備?？傊?，要根據(jù)具體的實(shí)際情況來處理，多方面的考慮節(jié)能措施，相互協(xié)調(diào)平衡，達(dá)到最大經(jīng)濟(jì)效益。

三、不斷優(yōu)化電廠動(dòng)能設(shè)計(jì)和研究的方案

在電廠動(dòng)能設(shè)計(jì)中，要不斷優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案。合理的熱動(dòng)能設(shè)計(jì)是火力發(fā)電的重要環(huán)節(jié)。要想能夠做到優(yōu)化方案，就需要采取以下措施：（一）對(duì)于火力發(fā)電中的運(yùn)行機(jī)組，需要通過節(jié)能診斷，系統(tǒng)優(yōu)化，質(zhì)量監(jiān)測等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。（二）對(duì)汽輪機(jī)通流部分進(jìn)行改造。可以提高汽輪機(jī)內(nèi)效率，達(dá)到降低消耗的目的，或者是提高汽輪機(jī)的出力，更換氣缸，將雙列調(diào)節(jié)級(jí)改為單列調(diào)節(jié)級(jí)等措施。（三）改造鍋爐空氣預(yù)熱器。空預(yù)器漏風(fēng)問題會(huì)影響鍋爐燃燒，降低工作效率。采用新型密封技術(shù)，可以減少排煙損失降低灰塵，節(jié)省場內(nèi)用電量。（四）鍋爐系統(tǒng)改造。改造密封系統(tǒng)，提高制粉效率，從而降低燃煤消耗。（五）冷卻水循環(huán)利用。將循環(huán)冷卻水帶走的熱量利用起來，減少能源浪費(fèi)。除此之外，在制定方案的過程中，還需要按照其它綜合要求來不斷完善整個(gè)方案。并且結(jié)合實(shí)際反復(fù)的改進(jìn)，這樣就會(huì)大大提高節(jié)能的效率。

四、電廠熱能動(dòng)力設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

在電廠熱能動(dòng)力設(shè)計(jì)中，其關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是對(duì)主要熱力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以300MW機(jī)組為例，火力發(fā)電系統(tǒng)主要由燃燒系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。各個(gè)系統(tǒng)之間相互協(xié)調(diào)，保證各系統(tǒng)安全合理的運(yùn)行。其中包括幾個(gè)方面。（一）主蒸汽與再蒸汽系統(tǒng)。熱電廠通過對(duì)煤粉的燃燒，使?fàn)t中的水變?yōu)樗羝?，水蒸汽進(jìn)入高壓缸。為了減少熱能浪費(fèi)，進(jìn)行二次加熱，使水蒸汽進(jìn)入中壓缸。利用中壓缸的蒸汽推動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。對(duì)于主蒸汽流量測量，就是在管道上設(shè)置檢測裝置，根據(jù)壓差測量流量；或者根據(jù)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)前后壓力來測量?？紤]到電廠鍋爐在維修后，能夠用水壓檢測管道，故在300MW機(jī)組設(shè)計(jì)中，對(duì)再熱管道進(jìn)出口設(shè)置了堵板。（二）主給水系統(tǒng)。300MW機(jī)組給水泵配置有幾種不同容量氣動(dòng)與電動(dòng)調(diào)速水泵的搭配方法，隨著采用氣動(dòng)加電動(dòng)調(diào)速泵的配置方式，系統(tǒng)給水采用一段調(diào)節(jié)。其優(yōu)點(diǎn)是減少管道阻力損失，取消調(diào)節(jié)閥。考慮到實(shí)際情況，在管道設(shè)計(jì)中，在省煤器前加一只止回閥，一只閘閥和調(diào)節(jié)閥，其作用是彌補(bǔ)了調(diào)節(jié)范圍的不足。（三）凝結(jié)水系統(tǒng)：鍋爐中的水加熱成水蒸汽，進(jìn)一步加熱成過熱的蒸汽，通過管道進(jìn)入汽輪機(jī)。從而推動(dòng)汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。為提高熱效率，從汽輪機(jī)抽出的部分蒸汽，用以加熱給水。此外，高壓機(jī)組中采用熱循環(huán)，把作功的蒸汽從高壓缸全部抽出，送到再熱汽中加熱，隨后引入氣輪機(jī)中壓缸繼續(xù)作功，出來的蒸汽，進(jìn)入低壓缸中作功。在這個(gè)往復(fù)過程中，蒸汽溫度不斷降低，最后被冷卻凝結(jié)成水。凝結(jié)水由凝結(jié)水泵加熱除氧，隨后送至高壓加熱器，在以熱水的形式進(jìn)入鍋爐，就這樣不停地往復(fù)作功。（四）燃燒系統(tǒng)。燃燒系統(tǒng)是由一系列輸煤控制系統(tǒng)，包括輸煤、磨煤、粗細(xì)分離等流程組成。皮帶將碎煤送進(jìn)煤斗內(nèi)，經(jīng)過磨煤機(jī)磨粉，利用空氣的熱風(fēng)，將煤粉分離，合格的煤粉經(jīng)排粉機(jī)送至粉倉，隨后進(jìn)入噴燃器送到鍋爐里燃燒。煙氣經(jīng)脫硫處理，排到大氣中。（五）發(fā)電系統(tǒng)。發(fā)電是由永磁機(jī)發(fā)出高頻電流送到主勵(lì)磁機(jī)，主勵(lì)磁機(jī)發(fā)出電后經(jīng)過調(diào)壓器送到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)便感應(yīng)出電流。

五、熱能動(dòng)力工程的發(fā)展創(chuàng)新

熱電廠在生產(chǎn)過程中可以對(duì)出現(xiàn)的重?zé)岈F(xiàn)象進(jìn)行合理的利用，通常重?zé)嶂笖?shù)會(huì)在一定的范圍內(nèi)合理的變化，在這種情況下，可能會(huì)出現(xiàn)能量損失的情況，因此，重?zé)釘?shù)值并不是越大越好，同時(shí)，熱電廠在生產(chǎn)過程中要對(duì)出現(xiàn)的重?zé)崆闆r進(jìn)行合理的利用，先要將重?zé)釘?shù)值控制在合理的范圍內(nèi)，然后根據(jù)熱電廠的熱能動(dòng)力工程運(yùn)行情況來進(jìn)行確定。

一次調(diào)頻和二次調(diào)頻。一次調(diào)頻是一種被動(dòng)的調(diào)頻措施，是根據(jù)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)節(jié)，這種調(diào)頻措施不能對(duì)外界數(shù)值的變化而進(jìn)行精準(zhǔn)的調(diào)節(jié)，只能進(jìn)行一定的控制。而二次調(diào)頻在把電網(wǎng)頻率控制在一定數(shù)值的情況下，可以利用智能調(diào)節(jié)預(yù)先設(shè)定方程式，來對(duì)機(jī)組進(jìn)行重組和分配，這種調(diào)頻方式可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的控制，相對(duì)精確可靠。

降低濕氣損失。濕氣的增多會(huì)給熱電廠的運(yùn)作帶來一定的困擾，產(chǎn)生濕氣后對(duì)熱電廠中的運(yùn)作潛在許多隱患，例如，濕蒸氣隨著溫度的變化，會(huì)凝結(jié)成小水珠，而在汽流的運(yùn)行過程中小水珠可能會(huì)對(duì)流速產(chǎn)生影響，造成了動(dòng)能不必要的消耗損失。有時(shí)蒸汽溫度過低也會(huì)加重濕氣，為了降低濕氣的損失，減少它對(duì)機(jī)組運(yùn)行的影響，可以采用祛濕裝置，但安裝這種裝置要定期檢修和更換，會(huì)帶來較大的經(jīng)濟(jì)成本的支出，因此中間增加熱循環(huán)過程是一種經(jīng)濟(jì)有效的措施。

結(jié)束語

火力發(fā)電是一項(xiàng)關(guān)乎到國計(jì)民生的偉大工程，鑒于當(dāng)前人類面對(duì)越來越嚴(yán)重的能源危機(jī)，節(jié)約能源是必經(jīng)之路。這對(duì)電廠熱動(dòng)能設(shè)計(jì)提出了巨大挑戰(zhàn)。目前，我國的火力發(fā)電工程中降低能耗有著很大空間，應(yīng)該對(duì)其節(jié)能環(huán)節(jié)有著充分的意識(shí)。因此在今后的發(fā)展過程中，不僅要注重經(jīng)濟(jì)效益，還要注重社會(huì)效益與環(huán)境效益的有效結(jié)合，充分發(fā)揮熱動(dòng)能設(shè)計(jì)在火力發(fā)電中的重要作用，促使火力發(fā)電節(jié)能設(shè)計(jì)不斷地向前發(fā)展。并且加大研究力度，在此方面獲得更大的突破，適應(yīng)社會(huì)的需要，取得更長遠(yuǎn)的進(jìn)步。除此之外，希望我國電力事業(yè)日益強(qiáng)大，爭取走在世界的前沿。

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