發(fā)電廠熱能與動(dòng)力工程問題及其主要性能的應(yīng)用

余英先 徐美 趙占喜 褚文強(qiáng)

【摘 要】伴隨著我國的綜合國力在不斷的加強(qiáng)我國的經(jīng)濟(jì)得到了快速的發(fā)展，人們對(duì)電力的需求越來越大。為了實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代社會(huì)對(duì)電力的需求、建設(shè)資源友好型的社會(huì)愿望，提升電廠的電力產(chǎn)出效率顯得尤為重要。因此，在簡要介紹熱能動(dòng)力工程的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對(duì)發(fā)電廠熱能動(dòng)力工程存在的問題、解決方法和主要性能的應(yīng)用進(jìn)行分析，希望為國家發(fā)電廠工作提供一定的理論基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】發(fā)電廠；熱能動(dòng)力工程；主要性能

引言

如今，環(huán)境污染問題以及資源枯竭問題時(shí)時(shí)刻刻牽動(dòng)著世界人民的心，因而過去的“先污染，后治理”的發(fā)展模式逐漸被淘汰，世界各國開始尋求可持續(xù)發(fā)展的道路。發(fā)電廠在為社會(huì)供應(yīng)電力資源的同時(shí)不但會(huì)污染環(huán)境，還會(huì)因?yàn)槟芰D(zhuǎn)化率不高而消耗大量的化石資源。雖然現(xiàn)在國家在大力提倡水能、風(fēng)能、核能和潮汐能的利用，但是火力發(fā)電在現(xiàn)階段仍然是不可取代的主要電能獲取方式。文章就“如何優(yōu)化熱能動(dòng)力系統(tǒng)，提高能量轉(zhuǎn)化率；從而降低環(huán)境污染，提高資源利用率”進(jìn)行了探討并提出了幾點(diǎn)建議。

1優(yōu)化系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)意義

發(fā)電廠是一個(gè)高能耗的生產(chǎn)型企業(yè)，在長期的發(fā)展過程中，消耗掉了大量的煤炭資源，由此產(chǎn)生出一系列的問題，已經(jīng)影響到了當(dāng)前的全球生態(tài)。面對(duì)煤炭能源的緊缺、嚴(yán)峻的環(huán)境污染等現(xiàn)實(shí)問題，只有全面進(jìn)行技術(shù)提升，才能保證良好效益。要在可持續(xù)發(fā)展理念指導(dǎo)下，樹立全新的環(huán)保理念與意識(shí)，充分挖掘企業(yè)自身能力，形成綜合效益提升，要把節(jié)能技術(shù)放在創(chuàng)新首位，對(duì)自身系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改良，提升系統(tǒng)的整體功能與效率。可以說，在發(fā)電廠各類設(shè)備中，熱能動(dòng)力系統(tǒng)是最具有開發(fā)提升潛力的設(shè)備系統(tǒng)，在節(jié)能上有著巨大的潛力可挖，要在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)指導(dǎo)下，全面合理進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化改造，提高能源利用效果，緩解環(huán)境保護(hù)的壓力。

2發(fā)電廠熱能動(dòng)力工程主要性能的應(yīng)用分析

2.1節(jié)流調(diào)節(jié)的應(yīng)用分析

節(jié)流調(diào)解中沒有調(diào)節(jié)級(jí)的說法，在第一級(jí)調(diào)節(jié)即可完成全周進(jìn)汽。這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是，一旦工況發(fā)生變化，各級(jí)溫度的改變很小，幾乎可以忽略不計(jì)，同時(shí)表現(xiàn)出較好的抗負(fù)荷特性，使節(jié)流調(diào)節(jié)能夠應(yīng)用于基本負(fù)荷的大機(jī)組和小容量機(jī)組。但是，工況彼此會(huì)產(chǎn)生一定的節(jié)流損失，使發(fā)電廠熱能動(dòng)力工程在熱電廠的實(shí)際運(yùn)行中表現(xiàn)出較差的經(jīng)濟(jì)適用性。因此，減少節(jié)流損失顯得尤為必要。理論研究表明，可以使用弗留格爾公式（變工況前后機(jī)組均未達(dá)到臨界狀態(tài)時(shí)，機(jī)組流量和其前后壓力平方根成正比）進(jìn)行計(jì)算，得出最適宜的壓力比，進(jìn)而進(jìn)行調(diào)節(jié)。實(shí)際調(diào)節(jié)中，先運(yùn)用弗留格爾公式計(jì)算同流量下各級(jí)的壓差和比焓降，確定各零件的受力和工作功率，再檢查汽輪機(jī)是否正常流通。該過程也可以被看做在已知流量的前提下，對(duì)各級(jí)壓力公式符合度進(jìn)行計(jì)算，最終得到節(jié)流面積變化，確定節(jié)流量。經(jīng)過多年的驗(yàn)證可以認(rèn)為，弗留格爾公式的出現(xiàn)不僅保證了有效的節(jié)流調(diào)節(jié)，而且為熱能與動(dòng)力工程在熱電廠的應(yīng)用提供了可能性。

2.2加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)有煤炭的利用

將優(yōu)質(zhì)煤炭利用到利潤更高的冶金化工行業(yè)也是無可厚非的，有時(shí)間指責(zé)煤炭供應(yīng)的不公，還不如多花些心思在如何加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)有的煤炭利用上。如，對(duì)燃燒鍋爐進(jìn)行相應(yīng)改造以提高煤炭的燃燒效率，或者研究如何使劣質(zhì)煤炭能夠在鍋爐中穩(wěn)定燃燒的技術(shù)，從而最大程度地利用現(xiàn)有資源。

2.3蒸汽凝結(jié)水回收利用

發(fā)電廠生產(chǎn)過程中，蒸汽扮演重要角色，蒸汽釋放產(chǎn)生大量的熱能后，會(huì)形成凝結(jié)水，這樣就出現(xiàn)了熱能的浪費(fèi)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，浪費(fèi)的蒸汽凝結(jié)水占蒸汽總熱量20%～30%。只有全面形成科學(xué)的利用，才能節(jié)約用水、節(jié)省燃料，確保電廠經(jīng)濟(jì)效益提升。發(fā)電廠需要對(duì)蒸汽系統(tǒng)做好正確的分析與判斷，通過節(jié)能改造提高設(shè)備效果。借助蒸水余熱替代低壓蒸汽，此時(shí)發(fā)揮凝結(jié)水的余熱，減少低壓蒸汽能耗，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)良好的節(jié)能減排目標(biāo)。要想全面做好凝結(jié)水回收，則需要通過兩種方法進(jìn)行，一種是加壓回收，另一種是背壓回收。加壓回收主要利用氣動(dòng)凝結(jié)水加壓泵，對(duì)凝結(jié)水進(jìn)行加壓輸送，這種操作方式安全穩(wěn)定，保證了回收的效果與質(zhì)量；背壓回收借助輸水閥背壓，對(duì)水蒸氣與凝結(jié)水進(jìn)行輸送，通過這種方式，能夠提高水蒸氣的利用質(zhì)量。不論哪種方法，均能夠起到回收再利用的作用，節(jié)約了能源、減少廢氣排放，滿足環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.4濕氣損失控制的應(yīng)用分析

濕氣造成的能源損耗主要是濕氣流動(dòng)產(chǎn)生的熱損失。另外，水蒸汽凝結(jié)也會(huì)造成熱能損失。發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生熱能，隨著熱傳遞的進(jìn)行，溫度較低的濕氣會(huì)將熱能傳遞到其他地方，進(jìn)而造成熱能的損失。因此，加強(qiáng)濕氣的控制能在一定程度上降低能耗，保證熱能和動(dòng)力工程在發(fā)電廠中的有效運(yùn)行。結(jié)合發(fā)電機(jī)工作實(shí)際，濕氣損失的原因?yàn)椋涸跐窭湔羝軣崤蛎浀倪^程中，會(huì)有一部分蒸汽發(fā)生凝結(jié)形成水珠，使蒸汽量減少；水珠的流速遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于蒸汽流速，進(jìn)而牽引蒸汽造成部分動(dòng)能損耗，出現(xiàn)蒸汽過冷狀況。濕氣損失會(huì)使發(fā)電機(jī)組的動(dòng)葉進(jìn)汽邊緣產(chǎn)生沖蝕，降低葉片長度，減少葉面實(shí)際面積，縮短葉片使用年限，尤其在葉頂背弧處最為嚴(yán)重。為了降低濕氣對(duì)葉片的損傷，可以采用以下方法：首先應(yīng)該除濕，可以選用汽水分離加熱器，保證低壓缸的效率和安全性；其次，可以選用帶有吸水縫的噴灌，降低設(shè)備濕度；最后，可以降低機(jī)械損失（例如：推力軸承與支持軸承的摩擦力、啟動(dòng)調(diào)速器等的機(jī)械消耗），使用軸流式汽輪機(jī)創(chuàng)造高壓向低壓的指向力，降低能量消耗，提升運(yùn)行速率。此外，可以改進(jìn)葉片設(shè)計(jì)，提高葉片抗沖蝕性能。

2.5熱能動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)技術(shù)

傳統(tǒng)發(fā)電廠有其自身的優(yōu)勢，也存在不足，只有全面做好技術(shù)創(chuàng)新，設(shè)備改良，才能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展要求，推動(dòng)企業(yè)良性發(fā)展。發(fā)電廠通過諸多節(jié)能措施成效甚微。導(dǎo)致這種情況的成因是思想過于保守，僅對(duì)單獨(dú)裝置進(jìn)行改良，而忽視了設(shè)備性能的整體性，沒有對(duì)整體系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)質(zhì)的優(yōu)化與組合，發(fā)揮不出設(shè)備性能。要想實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，則需要在整體性與系統(tǒng)化上下功夫，通過蒸汽動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)、燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)產(chǎn)等新技術(shù)，做好設(shè)備改良，使燃?xì)廨啓C(jī)鍋爐系統(tǒng)與鍋爐汽輪機(jī)高壓系統(tǒng)聯(lián)合發(fā)揮作用，確保系統(tǒng)優(yōu)化，減少高能耗企業(yè)對(duì)環(huán)境的污染，推動(dòng)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力。

2.6優(yōu)化給水系統(tǒng)

機(jī)組內(nèi)的水循環(huán)系統(tǒng)是為了保證機(jī)組能正常運(yùn)轉(zhuǎn)而存在的，但這個(gè)過程中由于某些缺陷，導(dǎo)致水資源大量浪費(fèi)，因?yàn)槿绾螌?duì)水循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化迫在眉睫。發(fā)電廠需要大力研究合理的給水系統(tǒng)，再合理地利用給水系統(tǒng)來確保機(jī)組能正常運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)做到節(jié)約資源。

結(jié)語

在我國建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)的今天，熱能動(dòng)力工程在電廠運(yùn)行中越來越受到重視。在一代又一代人的努力下，熱能動(dòng)力工程的應(yīng)用取得了很大進(jìn)步，同時(shí)也存在很多問題。無論是重?zé)岈F(xiàn)象、節(jié)流調(diào)節(jié)還是濕氣損耗，任何環(huán)節(jié)的問題都會(huì)影響發(fā)電廠的穩(wěn)定運(yùn)行。因此，發(fā)電廠人要不斷吸收同行工作者的經(jīng)驗(yàn)，學(xué)習(xí)國外的先進(jìn)技術(shù)，不斷充實(shí)自己，提高自己的技術(shù)水平，提升熱電廠的熱能使用率，為我國發(fā)電廠工程的正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供充足的理論保障和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

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（作者單位：國電哈密煤電開發(fā)有限公司）