淺談熱電廠熱能動力效率的提高

姜曉莉

摘 要：熱電供電是我國電廠重要的供電方式，也是我國電力建設(shè)未來重要的發(fā)展方向。在當(dāng)前能源日益緊張，電力負(fù)荷不斷增大的情況下，設(shè)法降低熱能發(fā)電中的熱能損耗，不斷提高熱能使用效率則是熱電廠熱能動力工程中重點(diǎn)研究的內(nèi)容，對于提高熱電廠發(fā)電效率和經(jīng)濟(jì)效益，推動電力行業(yè)節(jié)能減排，能源高效利用具有重要的作用和意義。本文主要對熱電廠降低熱能損耗的相關(guān)措施進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：熱電廠；熱能動力工程；效率提高

電力能源是一項(xiàng)基礎(chǔ)性的能源，為我國社會發(fā)展和國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供了最基本的能源保障，現(xiàn)代社會各行各業(yè)的生產(chǎn)活動以及人們的日常生活都離不開電能的供給，而熱電廠作為重要的供電方則在電能生產(chǎn)方面占有非常重要的地位。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化發(fā)展進(jìn)程的不斷加快，人們的生產(chǎn)生活對于電能的依賴性越來越強(qiáng)了，由此也加劇了我國電力能源供給的日益緊張和電能使用缺口的不斷擴(kuò)大，在一些用電高峰期，拉閘限電的情況也時(shí)有發(fā)生。熱電廠在發(fā)電過程中會產(chǎn)生很大的熱能和動力能，如果這些能源不能夠充分利用的話，則會造成能源的白白浪費(fèi)。在當(dāng)前能源供給緊張，提倡節(jié)能減排，能源高效利用的形勢下，如何采取措施提高熱能使用效率，也成為熱電企業(yè)迫切需要研究和改進(jìn)的地方。

1 熱電廠發(fā)電原理和基本流程概述

熱電廠的發(fā)電方式為火力發(fā)電，一般采用高熱值的動力煤作為熱能來源。其發(fā)電的基本原理是利用煤炭燃燒的大量熱能使鍋爐產(chǎn)生蒸汽，再通過管道將這些蒸汽輸送至汽輪機(jī)組，由蒸汽帶來的巨大壓力和沖擊力來推動汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)動，繼而在汽輪的帶動下使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。同時(shí)，為減少用水量，這些蒸汽在做功凝結(jié)之后會通過凝汽器、水泵等重新回到鍋爐作為蒸汽來源而循環(huán)利用。熱電廠的發(fā)電是由熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再轉(zhuǎn)化為電能的過程，在這個過程中，蒸汽熱能是電力生產(chǎn)的關(guān)鍵，是主要的能量來源，因此，減少熱能浪費(fèi)，提高熱能使用效率，也是熱電企業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，能源高效利用的重點(diǎn)所在。

2 提高熱電廠熱能動力效率的措施和建議

2.1 降低蒸汽損失

在蒸汽做工的過程中，由于“余速損失”，使部分熱能未能完全轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而影響了熱能使用的效率。鍋爐所產(chǎn)生的蒸汽當(dāng)中，存在大量的水珠，由于水珠的流速要遠(yuǎn)低于蒸汽流速，低流速水珠的牽絆作用消耗了一部分動能，造成了蒸汽溫度和壓力的下降，同時(shí)，水珠的凝結(jié)還會帶走一部分的蒸汽熱量，繼而造成了部分蒸汽熱能的損失。并且，運(yùn)動的水珠撞擊到噴管背弧時(shí)，不僅會影響蒸汽主流，還會影響動葉柵的正常旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致熱能的損失和葉輪有用功的減少。另一方面，蒸汽管道、閥門密封不嚴(yán)，也是造成蒸汽損失的重要原因。針對以上原因，為減少蒸汽損失，我們可采取以下措施：一是要加強(qiáng)對蒸汽各項(xiàng)參數(shù)的控制，將其控制在要求范圍內(nèi)，保持蒸汽持續(xù)穩(wěn)定輸出；二是加強(qiáng)工藝技術(shù)改進(jìn)，對于一些大中型的機(jī)組設(shè)備可在其生產(chǎn)中間環(huán)節(jié)增加一些去濕設(shè)備和熱循環(huán)工序，減少水珠的形成；三是要加強(qiáng)發(fā)電機(jī)組設(shè)備檢維護(hù)，確保管道、閥門密封嚴(yán)密無泄露，減溫水閥門靈活可靠，各軸承間接觸順滑，摩擦阻力小。通過這些措施達(dá)到減少蒸汽損失，提高蒸汽熱能使用效率的目的。

2.2 降低調(diào)壓調(diào)節(jié)的損失

電網(wǎng)中的用電負(fù)荷總是處于不斷的變化當(dāng)中，尤其是用電高峰階段，其負(fù)荷變化更為明顯，為使發(fā)電機(jī)組適應(yīng)負(fù)荷變化，確保其穩(wěn)定可靠工作，就需要機(jī)組進(jìn)行調(diào)壓調(diào)節(jié)，而調(diào)壓調(diào)節(jié)本身也是提高能量使用效率的重要辦法。但調(diào)節(jié)調(diào)壓也有一定的局限性，如在高負(fù)荷下的滑壓調(diào)節(jié)，就會導(dǎo)致熱電機(jī)組發(fā)電過程中鼓風(fēng)損失、斥氣損失、余速損失等，導(dǎo)致蒸汽熱能使用效率的下降。通過分析，發(fā)現(xiàn)這部分熱能損失并不是由系統(tǒng)故障，也不是由人為操作失誤造成的，很大程度上是由于機(jī)組調(diào)壓調(diào)節(jié)的運(yùn)行機(jī)理造成的，屬于“先天性”的問題。如要降低這部分能量損失，還是需要從優(yōu)化調(diào)壓調(diào)節(jié)的工藝技術(shù)方面入手，針對機(jī)組對負(fù)荷變化的適應(yīng)性和能量損失的具體原因，依靠技術(shù)手段來需求突破。

2.3 合理利用重?zé)岈F(xiàn)象

在多級汽輪機(jī)中，上一級機(jī)組中的部分熱損失被以后各級所吸收利用，被稱為多級汽輪機(jī)的重?zé)岈F(xiàn)象，汽輪機(jī)理想焓降部分與各級的理想焓降之和的差值與所占汽輪機(jī)理想焓降的比例叫做重?zé)嵯禂?shù)。根據(jù)重?zé)崂碚撏蒲萦捎谏弦患墮C(jī)組中的熱損失會被下一級機(jī)組所利用，使后一級進(jìn)汽焓值增高，那么各級機(jī)組的焓降數(shù)值只和將高于機(jī)組的總焓降數(shù)值。但在實(shí)際中，熱量的理論回收率是與實(shí)際回收率存在差距的，熱損失也無法被完全回收。針對這個問題，熱電廠可通過合理確定重?zé)嵯禂?shù)，充分利用好重?zé)岈F(xiàn)象來提高機(jī)組的熱量回收使用率，一般而言，重?zé)嵯到y(tǒng)保持在0.04～0.08之間是較為理想的，生產(chǎn)中重?zé)嵯禂?shù)的確定還需結(jié)合多方面因素綜合考慮，并注意調(diào)節(jié)閥對流量、焓降造成的影響。

2.4 采取合理的調(diào)配選擇方案

在外界負(fù)荷和電網(wǎng)頻率的頻繁變化影響下，并網(wǎng)運(yùn)行機(jī)組會根據(jù)自身差異動態(tài)自動增減負(fù)荷，以維持電網(wǎng)周波，這個過程被稱為一次調(diào)頻。一次調(diào)頻的特點(diǎn)是反應(yīng)迅速，調(diào)節(jié)速度快，但一次調(diào)節(jié)調(diào)整量較為有限，是有差調(diào)節(jié)，只能將頻率控制在一定范圍內(nèi)，且當(dāng)負(fù)荷變化較大時(shí)，選用一次調(diào)頻也很難恢復(fù)常規(guī)頻率，不利于能量的高效利用。通常在這種情況下，就需要選用二次調(diào)頻，才能保證系統(tǒng)的高效調(diào)頻和穩(wěn)定運(yùn)行。二次調(diào)頻分為自動和手動兩種調(diào)頻模式，在熱電機(jī)組的運(yùn)行中，需要根據(jù)負(fù)荷變化和電網(wǎng)頻率變化情況，并掌握并網(wǎng)運(yùn)行機(jī)組，選擇合理的調(diào)頻方式，才能更進(jìn)一步地提高機(jī)組運(yùn)行效率和熱能動力的效率。

參考文獻(xiàn)

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[2]于光佐.論熱電廠中熱能與動力工程的有效運(yùn)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012，（28）：118.

（作者單位：大唐河北發(fā)電有限公司馬頭熱電分公司）