熱能動力系統(tǒng)與應(yīng)用研究分析

趙鑫

摘 要：能源是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，能源問題關(guān)系到經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要保障。節(jié)能環(huán)保，減少污染物的排放，提高能源的利用率已經(jīng)成為當(dāng)今社會的一個重要議題。加強熱能動力系統(tǒng)優(yōu)化與節(jié)能改造，能夠?qū)I(yè)鍋爐產(chǎn)生的廢煙、廢水以及蒸汽凝結(jié)水的余熱進(jìn)行二次利用，這樣不僅能夠節(jié)約能源，提高能源的利用效率，還能夠減少工業(yè)生產(chǎn)污染物的排放，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的效果。

關(guān)鍵詞：熱能；動力系統(tǒng)；鍋爐改造

總的來說，熱能與動力這一專業(yè)不只局限于熱能與動力工程它的名字上。對于這些內(nèi)容的了解最終目的無非是使各種能源更好的被人類所利用。而在實現(xiàn)這個目的的過程中牽扯到更好利用能源的方法、技術(shù)，高效、安全問題，經(jīng)濟(jì)性問題以及儀表分析、自動化等等。就拿動力工程中的內(nèi)燃機來講，內(nèi)燃機有活塞型內(nèi)燃機還有轉(zhuǎn)子型內(nèi)燃機，那會不會還能做出新型的內(nèi)燃機呢，有創(chuàng)新而且很有挑戰(zhàn)性。內(nèi)燃機是從蒸汽機發(fā)展而來的，他們的原理基本上相同。然而同為發(fā)動機的電動機卻與之有這截然不同的原理，所以發(fā)動機就是挺有研究性的。研究新原理型的發(fā)動機確實是很難的，但可貴之處就在于它難，但是并不是沒有一點希望。類似于這一類的有研究性的方向有挑戰(zhàn)還有待我們幾代人去深入研究。

1 熱能動力系統(tǒng)概念介紹

熱能動力系統(tǒng)就是將熱能轉(zhuǎn)化為機械能，從高溫?zé)嵩刺帿@得熱量，在高溫高壓的情況下產(chǎn)生膨脹，并將循環(huán)的廢熱進(jìn)行排除。目前熱能系統(tǒng)的高溫?zé)嵩粗饕獊碜杂诘V物燃料，例如煤炭的燃燒，產(chǎn)生熱能。但是，許多燃燒的礦物原料都是不可再生資源，同時燃燒礦物燃料對環(huán)境的破壞非常大，所以節(jié)約能源，提高能源的利用率是值得企業(yè)和社會思考的一個話題。在熱能動力系統(tǒng)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，熱能轉(zhuǎn)化為機械能和向環(huán)境中排放廢熱的過程中，存在著許多節(jié)約能源的潛力。因此，要加強對熱能動力系統(tǒng)優(yōu)化與節(jié)能技術(shù)的分析與改造，提高資源利用率，有利于緩解資源緊張的壓力，有利于減少污染的排放，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)的增長效率，建設(shè)節(jié)約型經(jīng)濟(jì)增長模式。

2現(xiàn)代社會的能源及其分類

我們把能夠產(chǎn)生能量的資源稱為能源，能源大體可分為：

2.1一次能源與二次能源。一次能源是指自然界中存在的天然能源；二次能源是由一次能源直接或間接加工轉(zhuǎn)換而成的人工能源。

2.2可再生能源與非再生能源?？芍貜?fù)產(chǎn)生的一次能源稱為可再生能源，不能重復(fù)產(chǎn)生的自然能源稱為非再生能源。

2.3常規(guī)能源與新能源。常規(guī)能源是指技術(shù)上已經(jīng)成熟、已大量生產(chǎn)并廣泛利用的能源；新能源是指技術(shù)上正在開發(fā)、尚未大量生產(chǎn)和廣泛利用的能源。

2.4清潔能源與非清潔能源。在開發(fā)和利用中對環(huán)境無污染或污染程度很輕的能源叫做清潔能源，否則稱為非清潔能源。

3現(xiàn)階段的熱能動力裝置

燃料在適當(dāng)?shù)脑O(shè)備中燃燒而產(chǎn)生的熱能，然后在熱能動力機中將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。燃燒設(shè)備、熱能動力機以及他們的輔助設(shè)備統(tǒng)稱為熱能動力裝置。熱能動力裝置主要有兩大類：一種是以燃燒產(chǎn)生的燃?xì)庵苯舆M(jìn)入發(fā)動機進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，如內(nèi)燃機和燃?xì)廨啓C等；另一種則首先將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能傳遞給某種液體使其汽化，然后將蒸汽導(dǎo)入發(fā)動機進(jìn)行熱功轉(zhuǎn)換，如蒸汽機和汽輪機等。

4熱能的特點

能量的轉(zhuǎn)換：人類所用能源基本上都是由一次能源經(jīng)一次或多次轉(zhuǎn)換而來。

4.1太陽能的轉(zhuǎn)換：太陽照射使植物內(nèi)葉綠素發(fā)生光合作用，將太陽能轉(zhuǎn)換為生物質(zhì)能；太陽能的光——熱轉(zhuǎn)換；太陽能的光——電轉(zhuǎn)換，太陽能電池。

燃料化學(xué)能的轉(zhuǎn)換：通過燃燒，將化學(xué)能——熱能——機械能。如汽輪機：化學(xué)能——蒸汽的熱能——經(jīng)汽輪機轉(zhuǎn)換為機械能；內(nèi)燃機：化學(xué)能——燃?xì)獾臒崮堋?jīng)活塞連桿機構(gòu)轉(zhuǎn)換為熱能。

4.2熱能的轉(zhuǎn)換：兩種能量形式，即機械能——內(nèi)燃機、汽輪機；電能——熱電發(fā)電

5熱能動力單元機組汽溫控制系統(tǒng)

鍋爐汽溫控制系統(tǒng)主要包括過熱蒸汽和再熱蒸汽溫度的調(diào)節(jié)。主蒸汽溫度與再熱蒸汽溫度的穩(wěn)定對機組的安全經(jīng)濟(jì)運行是非常重要的。如果過熱蒸汽溫度偏低，則會降低電廠的工作效率，據(jù)估計，溫度每降低5℃，熱經(jīng)濟(jì)性將下降約1%；且汽溫偏低會使汽輪機尾部蒸汽溫度升高，甚至使之帶水，嚴(yán)重影響汽輪機的安全運行。一般規(guī)定過熱汽溫下限不低于其額定值10℃。通常，高參數(shù)電廠都要求保持過熱汽溫在540℃的范圍內(nèi)。

6在鍋爐改造工業(yè)中的體現(xiàn)

鍋爐的任務(wù)是給水加熱，最后變化成一定參數(shù)的過熱蒸汽。其過程是： 給水由給水泵打入省煤器以后逐漸吸熱，溫度升高到汽包工作壓力的沸點，成為飽和水；飽和水在蒸發(fā)設(shè)備（ 爐）中繼續(xù)吸熱，在溫度不變的情況下蒸發(fā)成飽和蒸汽；飽和蒸汽從汽包引入過熱器以后逐漸過熱到規(guī)定溫度，成為合格的過熱蒸汽，然后到汽輪機做功。汽包：汽包俗稱鍋筒。蒸汽鍋爐的汽包內(nèi)裝的是熱水和蒸汽。汽包具有一定的水容積，與下降管，水冷壁相連接，組成自然水循環(huán)系統(tǒng)，同時，汽包又接受省煤器的給水，向過熱器輸送飽和蒸汽；汽包是加熱，蒸發(fā)、過熱

三個過程的分解點。下降管：作用是把汽包中的水連續(xù)不斷地送入下聯(lián)箱，供給水冷壁，使受熱面有足夠的循環(huán)水量，以保證可靠的運行。為了保證水循環(huán)的可靠性，下降管自汽包引出后都布置在爐外。聯(lián)箱：又稱集箱。一般是直徑較大，兩端封閉的圓管，用來連接管子。起匯集、混合和分配汽水保證各受熱面可靠地

供水或匯集各受熱面的水或汽水混合物的作用。（ 位于爐排兩側(cè)的下聯(lián)箱，又稱防焦聯(lián)箱） 水冷壁下聯(lián)箱通常都裝有定期排污裝置。水冷壁：水冷壁布置在燃燒室內(nèi)四周或部分布置在燃燒室中間。它由許多上升管組成，以接受輻射傳熱為主受熱面。

7應(yīng)用于氣力除灰系統(tǒng)

氣力輸灰系統(tǒng)是以空氣為輸送介質(zhì)和動力，將鍋爐各集灰斗的干灰輸送到指定地點的一種輸送裝置。氣力除灰是一種以空氣為載體，借助某種壓力（ 正壓或負(fù)壓） 設(shè)備和管道系統(tǒng)對粉狀物料進(jìn)行輸送的方式。燃煤電廠的除灰系統(tǒng)是一種比較先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的科學(xué)技術(shù)。20世紀(jì)80年代以后，我國在一些大型電廠相繼開始引進(jìn)各類氣力除灰設(shè)備和相關(guān)技術(shù)，特別是近十多年來，由于環(huán)保、水資源等的要求和局限，我國極力倡導(dǎo)和推進(jìn)這一技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，使得氣力除灰在電力系統(tǒng)已逐漸成為一種趨勢和強制要求，這就進(jìn)一步促進(jìn)了國內(nèi)氣力除灰技術(shù)的發(fā)展。它具有節(jié)水、安全可靠、輸送時干灰不會飛揚、便于綜合利用等優(yōu)點。氣力除灰在環(huán)保、節(jié)約水資源、實現(xiàn)自動控制等方面與傳統(tǒng)的水力輸灰及常規(guī)機械輸灰方式相比，有著無可比擬的優(yōu)越性，但也存在以下不足：

7.1由于氣力除灰是以空氣為載體，物料在系統(tǒng)中的流動速度相對較快，摩擦較大，這樣某些設(shè)備及部件的耐磨性能難以滿足工況要求，影響單純運行的可靠性。

7.2粗大的顆粒、黏滯性粉體及潮濕粉體不宜使用氣力輸送，輸送距離和輸送量受到一定的限制。

8熱能系統(tǒng)汽溫調(diào)節(jié)方法

維持穩(wěn)定的氣溫是保證機組安全和經(jīng)濟(jì)運行所必須的。汽溫過高會使金屬應(yīng)力下降，將影響機組的安全運行；汽溫降低則會降低機組循環(huán)的效率。據(jù)計算，過熱器在超溫10℃到20℃下長期運行，其壽命會縮短一半；而汽溫降低10℃會使循環(huán)若效應(yīng)降低0.5%，運行中一般規(guī)定汽溫額定值的波動不能超過-10℃～+5℃。因此，要求鍋爐設(shè)置適當(dāng)?shù)恼{(diào)溫手段，以修正運行因素對汽溫波動的影響。對汽溫調(diào)節(jié)方法的基本要求是：調(diào)節(jié)慣性或延遲時間小，調(diào)節(jié)范圍大，對熱循環(huán)熱效率影響小，結(jié)構(gòu)簡單可靠及附加設(shè)備消耗少。汽溫的調(diào)節(jié)可歸結(jié)為兩大類： 蒸汽側(cè)的調(diào)節(jié)和煙氣側(cè)的調(diào)節(jié)。所謂蒸汽側(cè)的調(diào)節(jié)，是指通過改變蒸汽的熱焓來調(diào)節(jié)溫度。

9結(jié)語

本文主要討論了熱能動力系統(tǒng)和除灰除塵系統(tǒng)的設(shè)備、功能及其要求，深入分析了電除塵器的結(jié)構(gòu)，工作原理，維護(hù)及檢修還有其故障分析。通過本文的敘述熱能動力系統(tǒng)和除灰除塵系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行預(yù)防性為主的計劃檢修和設(shè)計，減少可以避免的事故的發(fā)生。隨著科技的不斷發(fā)展，我相信熱能動力系統(tǒng)會與時俱進(jìn)的。

參考文獻(xiàn)：

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