火電廠熱能與動力工程的研究與應(yīng)用

楊雨

摘要：隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，人民對美好生活的向往，自然資源匱乏問題、建設(shè)美好生態(tài)環(huán)境問題已經(jīng)成為當(dāng)前社會發(fā)展的主要矛盾。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)及各種新型產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的同時，全社會對電能的需求有了更高、更新的要求，即實現(xiàn)經(jīng)濟高速平穩(wěn)發(fā)展的同時最大限度的保證節(jié)能減排，高效生產(chǎn)，建立良好生態(tài)環(huán)境。熱能動力工程的有效合理應(yīng)用，可以緩解我國的能源短缺問題，提高生產(chǎn)效率，節(jié)能減排，保護生態(tài)環(huán)境。在對熱能與動力工程研究的過程中，需要以實際的應(yīng)用為基礎(chǔ)，通過不斷的觀察總結(jié)來掌握熱能與動力工程的原理及能量之間的轉(zhuǎn)換過程，從而提高在生產(chǎn)效率，保證安全、高效、環(huán)保生產(chǎn)。在研究創(chuàng)新過程中，要保證以提高生產(chǎn)效率，減少能源的消耗為前提，減少環(huán)境污染，使能源能夠最大限度的合理利用。同時根據(jù)實踐總結(jié)來不斷提高熱能與動力工程在實踐中的應(yīng)用水平，從而使能源的利用效率提高到一個新的高度。

關(guān)鍵詞：火電廠;熱能動力工程;合理應(yīng)用

一、引言

隨著我國由經(jīng)濟高速發(fā)展轉(zhuǎn)向高質(zhì)量平穩(wěn)發(fā)展的同時，電力資源也在創(chuàng)新發(fā)展，近年來，核電、風(fēng)力發(fā)電、太陽能、光伏、地?zé)岬惹鍧嵞茉窗l(fā)展迅速，但是電力資源需求的主體還是依靠火力發(fā)電來滿足。火力發(fā)電廠主要是燃煤發(fā)電，隨之而來的就是需要解決一系列問題。怎樣節(jié)約燃料，怎樣節(jié)約水，怎樣減少排放，怎樣實現(xiàn)資源循環(huán)利用等等。結(jié)合熱能與動力工程的相關(guān)應(yīng)用與研究，進一步提高火力發(fā)電廠發(fā)電效率，節(jié)約資源、減少排放、保護環(huán)境迫在眉睫。

二、熱能與動力工程分析

熱能與動力工程是一項實現(xiàn)熱能與動能相互轉(zhuǎn)化的工程。在轉(zhuǎn)化過程中不僅只有一種轉(zhuǎn)化形式，還有其他不同的轉(zhuǎn)化形式存在，它們能夠幫助熱能與動力、熱能與電力等之間的相互轉(zhuǎn)化，只要能源能夠得到有效利用，就可以為國家與社會創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟效益。熱能與動力工程在解決能源問題上具有很大的價值，所以為了能夠充分發(fā)揮熱能與動力工程的價值，一定要對其進行有效、深入的分析。

同時熱能與動力工程是一項系統(tǒng)和復(fù)雜的工程，它涉及的范圍較廣，科學(xué)合理的應(yīng)用熱能與動力工程原理和專業(yè)知識，實現(xiàn)能量間的充分轉(zhuǎn)化，創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟利益，才能為我國的市場經(jīng)濟作出貢獻。通過對熱能與動力工程的專業(yè)知識進行分析與梳理，發(fā)現(xiàn)它的具體表現(xiàn)有幾個方面：第一就是熱能的轉(zhuǎn)化與利用及熱動能的控制工程方面，比如新能源的開發(fā)與利用工程等，這也是相關(guān)研究人員重點關(guān)注的內(nèi)容。第二就是熱力發(fā)電機以及汽車工程，前提是它必須是以內(nèi)燃機做為驅(qū)動系統(tǒng)。第三就是流體機械與制冷低溫工程，它是將電能轉(zhuǎn)化為機械能的過程。第四就是火力火電與水利水電工程，它們是將熱能、機械能轉(zhuǎn)化為電能的工程。本文主要研究熱能與動力工程在火力發(fā)電廠中的應(yīng)用。

三、熱能與動力工程在火電廠中的應(yīng)用

目前，我國的電力系統(tǒng)發(fā)電結(jié)構(gòu)仍以火力發(fā)電為主，以燃煤機組為主，其他方式輔助。火力發(fā)電站主導(dǎo)地位的主要原因是發(fā)電效率更高，不受環(huán)境變換的影響，能夠在多種不同的環(huán)境下開展發(fā)電工作。此外，我國在火力發(fā)電方面技術(shù)應(yīng)用較為成熟，能夠?qū)我坏慕Y(jié)構(gòu)能源轉(zhuǎn)化為多種電力資源，對于進一步提高電力發(fā)電的基本效果有著一定的推動作用，是現(xiàn)代發(fā)展不可或缺的重要組成部分。針對火力發(fā)電生產(chǎn)本身特性及其工藝流程，目前需要利用熱能與動力工程相關(guān)的先進原理解決以下問題。

（一）節(jié)約燃料能耗

合理利用熱能與動力工程，結(jié)合空氣動力學(xué)、燃料特性、由單一的燃煤發(fā)電方式，調(diào)整優(yōu)化鍋爐結(jié)構(gòu)，由燃煤鍋爐改變?yōu)檠h(huán)流化床鍋爐，改變鍋爐燃燒方式，在燃料中加入煤矸石、煤泥，降低大量優(yōu)質(zhì)煤的消耗，節(jié)約不可再生資源，同時合理利用煤矸石、煤泥等作為燃料，變廢為寶。由于減少高熱量的煤粉消耗，鍋爐煙氣排放中二氧化硫、一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、粉塵等有害氣體大量減少。環(huán)境也得到很大改善。

（二）節(jié)約水資源

火力發(fā)電廠的原理主要是：由鍋爐燃燒燃料加熱水形成大量高溫高壓蒸汽來推動汽輪機高速轉(zhuǎn)動帶動發(fā)電機發(fā)電。整個過程主要是由鍋爐將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為汽輪機的動能最后由發(fā)電機轉(zhuǎn)化為電能。其中在這個生產(chǎn)過程中水資源是不可或缺的。整個生產(chǎn)過程中，鍋爐燃燒發(fā)電用水、各種機械設(shè)備冷卻用水，都需要大量的水資源。而汽輪機利用高溫高壓蒸汽形成的機械能帶動發(fā)電機的過程是熱能與動力工程中的朗肯循環(huán)原理，高溫高壓蒸汽推動汽輪機做功后形成的乏氣要經(jīng)過冷卻成凝節(jié)水這一環(huán)節(jié)使大量水資源循環(huán)利用。

而乏汽凝結(jié)成水這一環(huán)節(jié)需要結(jié)合當(dāng)?shù)刈匀毁Y源條件優(yōu)化配置。如：采用空冷技術(shù)代替水冷技術(shù)，利用變頻調(diào)速節(jié)能風(fēng)機代替水冷技術(shù)，及利用空氣冷卻乏汽，這樣可以節(jié)約大量水資源。同時變頻冷卻風(fēng)機高效省電，降低發(fā)電煤耗，汽耗、水耗、降低廠用電率，提高發(fā)電效率，節(jié)約大量能源。

（三）提高機組AGC效率

AGC即機組自動發(fā)電控制，（AutomaticGeneration ControD是能量管理系統(tǒng)EMS中的一項重要功能，它控制著調(diào)頻機組的出力，以滿足不斷變化的用戶電力需求，并使系統(tǒng)處于經(jīng)濟的運行狀態(tài)。在聯(lián)合電力系統(tǒng)中，AGC是以區(qū)域系統(tǒng)為單位，各自對本區(qū)內(nèi)的發(fā)電機的出力進行控制。它的任務(wù)可以歸納為如下三個方面：1.維持系統(tǒng)頻率為額定值，在正常穩(wěn)態(tài)運行工況下，其允許頻率偏差在正負（0.050.2）Hz之間，視系統(tǒng)容量大小而定。2.控制本地區(qū)與其他區(qū)間聯(lián)絡(luò)線上的交換功率為協(xié)議規(guī)定的數(shù)值。3.在滿足系統(tǒng)安全性約束條件下，對發(fā)電量實行經(jīng)濟調(diào)度控制EDC.（Economic Dispatch Contro1）.

在并網(wǎng)機組發(fā)電行過程中，隨著外界用電負荷的變化需要發(fā)電機組精確調(diào)整，節(jié)約能耗提高發(fā)電效率。合理利用熱能與動力工程中燃燒特性原理，優(yōu)化鍋爐燃燒特性，調(diào)整風(fēng)煤配比，提高鍋爐燃燒效率，同時利用流體力學(xué)原理優(yōu)化汽機高中壓調(diào)節(jié)閥控制，合理分配汽輪機進汽比例，使鍋爐與汽輪機緊密配合，協(xié)調(diào)控制，在用電負荷高的時候快速響應(yīng)，在用電負荷低的時候及時調(diào)整節(jié)約能耗，提高機組發(fā)電效率以保證機組安全經(jīng)濟運行。

（四）優(yōu)化發(fā)電工藝，改善環(huán)境

1.減少空氣污染

火力發(fā)電所使用的燃料主要以燃煤為主，而煤粉的燃燒能夠產(chǎn)生較多的二氧化硫、氮氧化物及煙塵等，其中鉛物質(zhì)、汞物質(zhì)及銅物質(zhì)所占比例也相對較高，以上物質(zhì)夾雜于空氣中將對空氣環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，使部分地區(qū)產(chǎn)生嚴(yán)重的霧霾情況。

合理利用熱能與動力工程原理，改變?nèi)剂?，利用煤矸石、煤泥等作為燃料，變廢為寶。由于減少高熱量的煤粉消耗，鍋爐煙氣排放中二氧化硫、一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、粉塵等有害氣體大量減少。環(huán)境也得到很大改善。同時依據(jù)我國火力發(fā)電廠現(xiàn)行排放標(biāo)準(zhǔn)增加優(yōu)化火電廠煙氣排放處理工藝，增加煙氣脫硫脫硝設(shè)備，煙氣CEMS連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)，調(diào)整鍋爐燃燒，實現(xiàn)超低排放。

2.較少噪音污染

火力發(fā)電廠熱力設(shè)備運行時，音律分貝較大，噪音污染較為嚴(yán)重，不僅波及范圍廣泛，同時具備較強的破壞性，如其長期處于該噪音環(huán)境污染中，對基本身體健康構(gòu)成威脅，所以在電廠中動力熱能工程設(shè)備產(chǎn)生的噪音污染問題不容忽視。

合理利用熱能與動力工程相關(guān)知識，根據(jù)熱力設(shè)備原理、空氣動力學(xué)原理及流體力學(xué)原理，合理優(yōu)化火力發(fā)電廠重要輔機的流量特性，提高機械效率，減少噪音污染。同時合理推進大型設(shè)備的變頻控制技術(shù)應(yīng)用，節(jié)能降耗，降低噪音。

3.固體廢料污染

火力發(fā)電廠鍋爐燃燒產(chǎn)物形成大量粉煤灰。粉煤灰揚塵污染空氣，同時大量粉煤灰堆積污染環(huán)境、污染水源成了處理難題。合理利用熱能與動力工程原理，優(yōu)化鍋爐結(jié)構(gòu)，優(yōu)化燃燒方式，減少粉煤灰的形成，同時配置鍋爐除塵、除灰設(shè)備，較少粉煤灰排放，改善生態(tài)環(huán)境。

四、結(jié)束語

保證火力發(fā)電廠安全高效環(huán)保生產(chǎn)，利國利民。熱能動力工程的發(fā)展更好的解決了這一問題，隨著科技的進步，熱能與動力工程技術(shù)也有了提高。高效合理利用熱能與動力工程專業(yè)知識，提高生產(chǎn)效率、節(jié)能減排，保護生態(tài)環(huán)境。同時為實現(xiàn)熱能動力工程的良好應(yīng)用，實施相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，促使其能夠適應(yīng)熱能動力工程的應(yīng)用，進而促進能源應(yīng)用效率的提升。在火力發(fā)電生產(chǎn)當(dāng)過程中，淘汰高耗能的小型發(fā)電機組、建立效率更高的大型發(fā)電機組。淘汰過時的高耗能設(shè)備，采用新技術(shù)，新工藝、促進生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量的全面提升。

同時為實現(xiàn)節(jié)能減排，建設(shè)美好生態(tài)環(huán)境，應(yīng)合理應(yīng)用熱能與動力工程的相關(guān)領(lǐng)域進行技術(shù)的創(chuàng)新，并對其加以提升和改進，促使其能夠滿足目前市場經(jīng)濟體制和環(huán)境的要求，建立起相應(yīng)高效循環(huán)的能源模式，并結(jié)合相應(yīng)替代技術(shù)、減量技術(shù)、資源化技術(shù)和再利用技術(shù)，提高火力發(fā)電生產(chǎn)效率，滿足電力資源需求的同時，節(jié)約能源、低碳排放，共同構(gòu)建祖國的藍天白云，綠水青山。

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