淺談節(jié)能降耗中熱能與動力工程的實(shí)際應(yīng)用

張柏軍

新疆西部合盛熱電有限公司 新疆石河子 832000

當(dāng)前，可再生資源不斷減少，火電廠生產(chǎn)面臨較大的資源壓力。與此同時，伴隨社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，生產(chǎn)、生活用電需求量不斷增加。面對這一局面，在利用熱能動力系統(tǒng)發(fā)電的過程中，火電廠要引入先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化和改造，提高能量轉(zhuǎn)化利用效率，減輕資源利用壓力，滿足節(jié)能生產(chǎn)需求。因此，要加強(qiáng)系統(tǒng)優(yōu)化與節(jié)能改造研究，以科學(xué)技術(shù)為支撐，推動發(fā)電事業(yè)的健康發(fā)展。

1 熱能與動力工程中能源損耗的主要類型分析

1.1 熱能損耗

無論是熱能裝置還是動力裝置，二者都會在運(yùn)行中同時產(chǎn)生大量的熱能。這些熱能并不能實(shí)現(xiàn)完全的轉(zhuǎn)化，只有一部分熱能通過轉(zhuǎn)化應(yīng)用到實(shí)際的生產(chǎn)當(dāng)中，而另一部分熱能則直接消耗掉，這無疑導(dǎo)致了寶貴資源的浪費(fèi)。熱能消耗使得裝置運(yùn)行的質(zhì)量降低，并且也降低了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。很多企業(yè)都會采用裝設(shè)節(jié)流器的方法對熱能損耗實(shí)施預(yù)警，其還能根據(jù)設(shè)置的數(shù)值對設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行調(diào)節(jié)，目的是降低設(shè)備的運(yùn)行負(fù)荷，從而減少熱能的損耗[1]。

1.2 濕氣損耗

在熱動裝置的運(yùn)行中，濕氣損耗也是重要的損耗類型，對節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)極為不利。濕氣損耗主要表現(xiàn)為三種形式：一是蒸汽在蒸發(fā)、膨脹的過程中普遍會產(chǎn)生小水滴，一旦小水滴形成大量聚集的水滴團(tuán)，那么就會對蒸汽系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行造成不利影響；二是從移動速度角度來講，蒸汽的移動要快于小水滴的移動，這樣在同等距離下兩者的移動時長是不一樣的，濕氣損耗也由此產(chǎn)生；三是小水滴一旦大量聚集，不可避免地會產(chǎn)生水滴流，那么濕氣的運(yùn)行就會受阻，熱量損失也會加重。

1.3 環(huán)境污染

熱動裝置的運(yùn)行不可避免地會對環(huán)境帶來一定程度的污染。主要是空氣污染、噪聲污染、放射性物質(zhì)污染和熱能污染幾個方面。傳統(tǒng)的能源結(jié)構(gòu)使得我國的重工業(yè)生產(chǎn)污染嚴(yán)重，加上城市化進(jìn)程中大量的汽車尾氣污染和居民的取暖，這些都是造成空氣污染的重要因素。

2 節(jié)能降耗中熱能與動力工程的實(shí)際應(yīng)用

2.1 節(jié)能改造

結(jié)合熱能動力系統(tǒng)工作原理可知，利用鍋爐產(chǎn)生的蒸汽驅(qū)動汽輪發(fā)電機(jī)組，蒸汽中依然有大量熱能被冷卻水帶走，同時鍋爐排出的煙氣也將帶走大量熱能。而在蒸汽膨脹過程中，將有明顯水滴出現(xiàn)，引發(fā)蒸汽損失。相較于水滴，蒸汽運(yùn)動速度更快，使其不斷與水滴接觸，導(dǎo)致大量濕氣產(chǎn)生。而只要鍋爐運(yùn)行，就會產(chǎn)生水滴，引發(fā)蒸汽損失。調(diào)整設(shè)備運(yùn)行頻率，可以減少濕氣損失，卻會導(dǎo)致機(jī)組無法保持額定運(yùn)行狀態(tài)，同樣會引發(fā)能量損耗。為避免電力系統(tǒng)產(chǎn)生較大損耗，火電廠會對發(fā)電設(shè)備進(jìn)行節(jié)流調(diào)節(jié)。在機(jī)組容量較小時，節(jié)流調(diào)節(jié)可以使機(jī)組維持相對穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，避免產(chǎn)生較大損耗。但是，若運(yùn)行負(fù)荷較大，節(jié)流調(diào)節(jié)將導(dǎo)致機(jī)組數(shù)減少，運(yùn)行級數(shù)增加，給火電廠帶來經(jīng)濟(jì)損失[2]。

系統(tǒng)污染治理方面，為避免大量溫室氣體排放至空氣中引發(fā)環(huán)境污染，火電廠要引入煙氣治理技術(shù)，系統(tǒng)尾部安裝相關(guān)裝置。但是，采取 “先污染，后治理” 的方式，同樣會帶來較大能耗，污染處理效果不理想，不利于行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。綜合這些問題，要從多個方面對系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造，在減少各種資源、能源損失的同時，加強(qiáng)污染治理，促使系統(tǒng)取得理想的節(jié)能改造效果。

2.2 基于工況科學(xué)選擇調(diào)配方式

平行運(yùn)行機(jī)組在外界負(fù)荷變化與電網(wǎng)頻繁變動時，會根據(jù)自身差異化動態(tài)特性，適度增減負(fù)荷以自動運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而保持電網(wǎng)周波，此過程便為一次調(diào)頻，其具有頻率調(diào)節(jié)速度快的特性，然而發(fā)電機(jī)組因?yàn)檎{(diào)整量不同存在一定差異，且調(diào)整量相對有限，導(dǎo)致調(diào)度人員難以控制。而電力系統(tǒng)負(fù)荷與電力變化過大時，一次調(diào)頻根本無法恢復(fù)常規(guī)頻率，這就需要二次調(diào)頻。一般二次調(diào)頻分為自動調(diào)頻與手動調(diào)頻，自動調(diào)頻不僅便捷，且使用范圍廣泛。在熱電廠工作過程中，通過充分了解并網(wǎng)運(yùn)行機(jī)組情況，以選擇合適的調(diào)配方式，防止由于調(diào)配方式失誤造成熱能動力工程應(yīng)用效率下降，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行能力有效提升。與此同時，汽輪機(jī)工況與焓降變化之間息息相關(guān)，在全開第一閥，工況流量增多的情況下，壓力會增大，相比焓降，需適度調(diào)小調(diào)節(jié)級，反之則調(diào)大調(diào)節(jié)級。在關(guān)閉第二閥，第一閥全開的情況下，相比焓降，調(diào)節(jié)級需高達(dá)最大中間級，此時工況變化，焓降與中間級壓力比可始終保持不變，還可為調(diào)節(jié)實(shí)際工況提供有力參考，基于實(shí)際需求所獲的焓降變化，可基于此調(diào)整工況，滿足熱能動力工程在熱電廠性能優(yōu)化中應(yīng)用的具體需求[3]。

2.3 改進(jìn)完善燃燒方式

對于熱能與動力工程科技創(chuàng)新，鍋爐燃燒過程必須得到重視，這是由于其不僅是熱能與動力工程應(yīng)用的主要方向，鍋爐燃燒過程也以熱能轉(zhuǎn)化為主要原理。實(shí)踐證明，在以往傳統(tǒng)的鍋爐運(yùn)行模式中融入智能化元素，一方面能促進(jìn)鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定性與安全性的有效提升；另一方面對鍋爐燃燒實(shí)際效率的增強(qiáng)也非常有利。另外，因?yàn)殄仩t燃燒效率與燃料、爐內(nèi)空氣與溫度等都有密切的聯(lián)系，而通過對智能化操作技術(shù)的有效運(yùn)用，能進(jìn)一步合理化與科學(xué)化上述因素，并在此基礎(chǔ)上將各項(xiàng)數(shù)值作為根據(jù)，轉(zhuǎn)換鍋爐燃燒方式，從而實(shí)現(xiàn)電熱廠綜合效益提升的目的。智能化鍋爐的另一顯著優(yōu)勢，就是在運(yùn)行之前可進(jìn)行模擬數(shù)值的預(yù)設(shè)；在對鍋爐風(fēng)機(jī)翼型葉片進(jìn)行合理改造的情況下，鍋爐燃燒系數(shù)也會隨之提高。

3 結(jié)語

在節(jié)能環(huán)保戰(zhàn)略得到逐步落實(shí)的背景下，火電廠的運(yùn)營理念開始發(fā)生改變。針對熱能動力系統(tǒng)能量損耗大、污染排放量大的問題，人們需要通過開展能量階梯型利用等措施實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化，并通過系統(tǒng)節(jié)能改造充分利用各種能源，減少污染排放量。