熱能與動(dòng)力工程在熱電廠(chǎng)的實(shí)際應(yīng)用

梁程鵬

摘要：電能是人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡哪茉?，尤其是隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，城市化進(jìn)程的加快，各種設(shè)備對(duì)電能的巨大消耗，使得這種需求正在變得越來(lái)越重要，導(dǎo)致我國(guó)的能源供應(yīng)變得比較緊張。本文在長(zhǎng)期的工作中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，探討熱能與動(dòng)力工程在熱電廠(chǎng)中的實(shí)際應(yīng)用，以求為各位同行提供借鑒，實(shí)現(xiàn)更大的經(jīng)濟(jì)效果。

關(guān)鍵詞：熱能與動(dòng)力工程；熱電廠(chǎng)；應(yīng)用

引言

熱電廠(chǎng)使用的汽輪機(jī)組在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生巨大的熱能與動(dòng)力，如果對(duì)其進(jìn)行有效利用會(huì)產(chǎn)生很高價(jià)值。這些熱能與動(dòng)力可以作為動(dòng)力能源，在一定程度上能夠有效的節(jié)約熱電廠(chǎng)的成本投入。當(dāng)然這對(duì)熱電廠(chǎng)來(lái)說(shuō)既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)，熱電廠(chǎng)需要利用“熱電聯(lián)產(chǎn)”、“熱動(dòng)聯(lián)產(chǎn)”、“動(dòng)電聯(lián)產(chǎn)”等相關(guān)技術(shù)，此類(lèi)技術(shù)在不久的將來(lái)會(huì)廣泛的應(yīng)用于我國(guó)各大熱電企業(yè)，這將為我國(guó)的熱電企業(yè)帶來(lái)一次重要的技術(shù)和設(shè)備變革，對(duì)我國(guó)未來(lái)的技術(shù)革新產(chǎn)生巨大的影響。

1降低熱能損耗的方法

在目前的大多數(shù)熱電廠(chǎng)中，熱能損耗是一個(gè)極其重要的損耗形式。在熱電廠(chǎng)進(jìn)行發(fā)電的過(guò)程中，熱電設(shè)備會(huì)產(chǎn)生大量的熱能，如果能夠采取措施將這些熱能加以回收利用，就能夠在很大程度上降低熱電廠(chǎng)的生產(chǎn)成本，還可以提高經(jīng)濟(jì)效益，一舉兩得。目前，國(guó)內(nèi)的熱電廠(chǎng)通常情況下會(huì)擁有多級(jí)汽輪機(jī)，每一級(jí)汽輪機(jī)都會(huì)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中損失大量的熱功，這些損失的熱功可以加以回收利用，轉(zhuǎn)換成熱能并重新被下一級(jí)汽輪機(jī)吸收，以此來(lái)提高汽輪機(jī)進(jìn)汽焓值，這樣能夠使各級(jí)汽輪機(jī)理想狀態(tài)的焓降值之和大于總壓降范圍內(nèi)的焓降數(shù)值總和，這種現(xiàn)象被稱(chēng)為重?zé)岈F(xiàn)象。這里涉及到一個(gè)名詞：重?zé)嵯禂?shù)，重?zé)嵯禂?shù)是指在熱電廠(chǎng)機(jī)器在每次運(yùn)行過(guò)程中，產(chǎn)生的熱能的總量，除以熱電廠(chǎng)整體運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的熱量所得到的數(shù)值。眾所周知，單次熱能利用的效率要比各級(jí)熱能的利用效率低得多，這就是節(jié)能降耗的關(guān)鍵。根據(jù)上述理論，重?zé)嵯禂?shù)值與回收率是正比的關(guān)系。不過(guò)在一般情況下，是不必過(guò)高的追求重?zé)嵯禂?shù)的，只要能使部分的熱量得到重復(fù)利用就可以，重?zé)嵯禂?shù)可以控制在4%～8%的范圍內(nèi)。熱電廠(chǎng)可以結(jié)合實(shí)際情況確定自己的重?zé)嵯禂?shù)值，在能夠保證正常發(fā)電的基礎(chǔ)上，可以更加科學(xué)合理地利用熱能動(dòng)力能，實(shí)現(xiàn)效益的最大化。要想降低熱能的損耗，提高能源的利用效率，就需要重復(fù)利用熱能以提高單次運(yùn)行的利用率。這也就是說(shuō)，需要合理的控制重?zé)嵯禂?shù)，以此來(lái)提高熱能的利用效率，并增強(qiáng)操作人員對(duì)機(jī)組的熟悉程度。

2科學(xué)確定調(diào)配

在熱電廠(chǎng)并網(wǎng)運(yùn)行的過(guò)程中，如果熱電廠(chǎng)的汽輪機(jī)組的電網(wǎng)頻率發(fā)生變化，就需要依據(jù)電器設(shè)備的狀態(tài)調(diào)整負(fù)荷，保持電網(wǎng)周波的過(guò)程就被稱(chēng)之為“調(diào)頻”。調(diào)頻有一個(gè)顯著的特點(diǎn)就是需要比較快的頻率。在文章中，筆者根據(jù)具體的實(shí)例進(jìn)行分析調(diào)配與工況的作用。在許多熱電廠(chǎng)中背壓式汽輪機(jī)的應(yīng)用比較廣泛，但是為了提高機(jī)器的效率，必須做出相應(yīng)的技術(shù)改造。安裝低壓凝汽式汽輪機(jī)之后，背壓式汽輪機(jī)在運(yùn)行時(shí)排出的氣體便供低壓凝氣汽輪機(jī)使用，兩者相互結(jié)合，便可以實(shí)現(xiàn)雙重發(fā)電的功能。汽輪機(jī)組在日常運(yùn)行的過(guò)程中，值班人員可以通過(guò)對(duì)機(jī)組頻率的適當(dāng)調(diào)整，來(lái)對(duì)機(jī)組進(jìn)行控制。

3降低調(diào)壓調(diào)節(jié)的損失

調(diào)壓調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)并存，優(yōu)點(diǎn)是在熱電廠(chǎng)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行過(guò)程中增加其可靠性以及負(fù)荷的適應(yīng)性，一方面增加汽輪機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益，另一方面，創(chuàng)造了有利的條件來(lái)運(yùn)用動(dòng)力工程及熱能；缺點(diǎn)就是，經(jīng)濟(jì)性不夠明顯，尤其是在高負(fù)荷區(qū)域內(nèi)的滑壓調(diào)節(jié)顯得尤為突出。熱電廠(chǎng)中都會(huì)具有調(diào)壓調(diào)節(jié)的損失，這說(shuō)明，熱能和動(dòng)力工程在運(yùn)行過(guò)程中所產(chǎn)生的的損失并非只系統(tǒng)故障或人為操作的原因，很大程度上還是汽輪機(jī)組在運(yùn)行機(jī)理方面存在的問(wèn)題。大機(jī)組蒸汽在動(dòng)葉柵內(nèi)做完功之后，機(jī)械能會(huì)進(jìn)行功力轉(zhuǎn)換，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生鼓風(fēng)損失、蒸汽余速損耗、斥氣損失等。為降低熱能和動(dòng)力工程方面的損失，需要積極開(kāi)展在熱電廠(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程中可調(diào)壓調(diào)節(jié)損失方面相關(guān)技術(shù)的研究，通過(guò)改進(jìn)調(diào)壓調(diào)節(jié)的工藝技術(shù)，降低此類(lèi)損失，使用更加先進(jìn)的新產(chǎn)品和新技術(shù)，更加明顯的提高使熱電廠(chǎng)熱能與動(dòng)力工程的使用效率。

4降低濕氣損失的方法

在熱電廠(chǎng)的生產(chǎn)過(guò)程中，濕氣的損失也是很重要一方面，如何采取措施降低濕氣的損失，對(duì)于提高熱電廠(chǎng)熱能和動(dòng)力工程的應(yīng)用水平有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義，因此也成為了現(xiàn)在業(yè)內(nèi)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。眾所周知，動(dòng)葉進(jìn)氣變化受濕氣的危害比較大，尤其是葉頂背弧位置受濕氣的沖蝕嚴(yán)重。經(jīng)驗(yàn)告訴我們，熱電廠(chǎng)產(chǎn)生濕氣主要有兩個(gè)原因：第一，濕蒸汽在熱電廠(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程中，發(fā)生膨脹，遇冷便會(huì)凝結(jié)成水珠，造成濕氣的損失；第二，蒸汽在流動(dòng)過(guò)程中會(huì)受到凝結(jié)水珠的牽制，消耗了大量的濕氣。如果蒸汽的溫度不夠高，那么就會(huì)造成蒸汽動(dòng)能的大量流失。在熱電廠(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)的過(guò)程中，軸流式汽輪機(jī)是提高熱能和動(dòng)力工程利用效率的絕佳選擇，其原理是：從汽輪機(jī)組的一端導(dǎo)入高壓蒸汽，再?gòu)钠啓C(jī)組另一端排出。在高壓蒸汽的導(dǎo)入與排除的過(guò)程中會(huì)在汽輪機(jī)中產(chǎn)生足夠的指向力，大大降低了熱電廠(chǎng)的能耗，同時(shí)也可以大幅度提高熱能和動(dòng)力工程的利用效率。

5節(jié)流調(diào)節(jié)效果

熱電廠(chǎng)在生產(chǎn)過(guò)程中通常在第一級(jí)就能夠完成全周的進(jìn)汽工作，所以說(shuō)它在調(diào)節(jié)過(guò)程中是沒(méi)有級(jí)別限制的。若工況出現(xiàn)變化，一般各級(jí)的溫度都會(huì)有所降低，并且在負(fù)荷適應(yīng)性上表現(xiàn)十分突出。節(jié)流調(diào)節(jié)比較適合基本負(fù)荷較大或發(fā)電機(jī)組容量較小的情況，但是由于節(jié)流方面的損失而缺乏經(jīng)濟(jì)性。在溫度變化上各級(jí)的差距基本上不會(huì)有太大的差距，對(duì)負(fù)荷具有不錯(cuò)的適應(yīng)性。發(fā)電廠(chǎng)在實(shí)際的應(yīng)用中，通常會(huì)用弗留格爾公式并結(jié)合實(shí)際情況對(duì)各級(jí)壓差及焓降值的變化進(jìn)行推算，生產(chǎn)中熱能和動(dòng)力工程利用率會(huì)有顯著的提高，同時(shí)技術(shù)人員也能夠準(zhǔn)確確定電力機(jī)組零部件的使用情況，從而能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控汽輪機(jī)組流通狀況。該公式在熱電廠(chǎng)汽輪機(jī)組中的應(yīng)用非常廣泛，這不僅在汽輪機(jī)組內(nèi)實(shí)現(xiàn)氣流的有效調(diào)節(jié)有著重要作用，同時(shí)也提供了熱電廠(chǎng)應(yīng)用熱能與動(dòng)力工程等方面的相關(guān)技術(shù)的有利條件。

6熱電廠(chǎng)機(jī)器的調(diào)頻方式

（一）當(dāng)兩組機(jī)組在電網(wǎng)中同時(shí)作業(yè)是，由于外界環(huán)境的影響，其工況很容易發(fā)生變化，造成電頻的波動(dòng)，但是機(jī)器自身的的速凍控制裝置可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，確保了機(jī)器能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行。這就是單次調(diào)頻的工作過(guò)程，這一過(guò)程的主要特征就是響應(yīng)速度比較快，雖然兩個(gè)機(jī)組擁有不同的響應(yīng)尺度，但是在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的影響可以忽略不計(jì)。

（二）電網(wǎng)在實(shí)際工作過(guò)程中，往往會(huì)因?yàn)樨?fù)荷而產(chǎn)生比較強(qiáng)的波動(dòng)，如果單次調(diào)頻不能將其恢復(fù)到常規(guī)的裝填，就需要進(jìn)行二次調(diào)頻來(lái)進(jìn)行控制，也就是所謂的“兩次調(diào)頻”。兩次調(diào)頻有多種方式可供選擇，但在實(shí)際操作過(guò)程中主要有手動(dòng)調(diào)頻和自動(dòng)調(diào)頻兩種方式。手動(dòng)調(diào)頻是指，在熱電廠(chǎng)運(yùn)行過(guò)程中，技術(shù)人員需要根據(jù)生產(chǎn)裝置的變化即時(shí)對(duì)機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，保證機(jī)器穩(wěn)定性，此法往往由于機(jī)器本身存在的缺陷，響應(yīng)速度通常很慢，而且，如果工作量太大，根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)調(diào)頻的目的，從另外一個(gè)方面來(lái)講，對(duì)于大于24h維護(hù)時(shí)間的超長(zhǎng)維護(hù)，技術(shù)人員很難達(dá)到預(yù)期的目的。因此，手動(dòng)調(diào)頻有很大的弊端，使用之前必須對(duì)調(diào)頻工作的時(shí)間進(jìn)行預(yù)測(cè)，判斷是否可以采用此種方式。

另一種調(diào)頻方式是自動(dòng)調(diào)頻方式，自動(dòng)調(diào)頻方式是指通過(guò)自動(dòng)控制技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)頻，可以采取在電氣設(shè)備與控制系統(tǒng)中安裝自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)備的方式，來(lái)解決運(yùn)行過(guò)程中的存在頻率波動(dòng)問(wèn)題，有效的縮小復(fù)讀控制的范圍，從而提高整體的運(yùn)行效率。

7結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入到技術(shù)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵時(shí)期，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展日新月異，熱電廠(chǎng)的管理不斷升級(jí)，技術(shù)革新的周期也持續(xù)的縮短。在世界發(fā)展的浪潮中，能源危機(jī)日益加劇，人們對(duì)于熱能與動(dòng)力工程在熱電廠(chǎng)的應(yīng)用也在投入更多的研究。熱電廠(chǎng)采用熱能與動(dòng)力工程方面的技術(shù)，不僅能夠提高資源的利用效率，同時(shí)也能夠節(jié)約成本，提高利潤(rùn)，在不久的將來(lái)，此類(lèi)技術(shù)必將廣泛的應(yīng)用于各個(gè)方面中。新的技術(shù)一定會(huì)對(duì)工程的應(yīng)用產(chǎn)生巨大的影響，具有十分重要的實(shí)踐意義，必將促進(jìn)我國(guó)發(fā)電企業(yè)技術(shù)的變革。

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