熱能與動力工程在熱電廠中的應(yīng)用

郭勝強 郝飛

內(nèi)蒙古華電烏達熱電有限公司 內(nèi)蒙古 烏海 016040

引言

由于長期地受到深受地理條件的限制和制約，當(dāng)前我國主要的電力能源主要來源于：核電站、風(fēng)力發(fā)電、水力電站以及火電廠和熱電廠。其中的熱電廠在耗費能源方面比較多，為了有效地解決當(dāng)前我國的資源緊張問題，更好地實現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展目標(biāo)，就必須要對熱電廠采取有效的手段，以此提升熱電廠發(fā)電能源的應(yīng)用效率，從而為熱電廠的發(fā)展創(chuàng)造更好的經(jīng)濟效益和社會效益。

1 熱電廠中熱能與動力工程之間的關(guān)系

熱電廠中進行發(fā)電就是為了逐漸把熱能轉(zhuǎn)變成動能，其中的汽輪發(fā)電機在運行之后還會將一部分轉(zhuǎn)變成電能，轉(zhuǎn)化期間還會出現(xiàn)蒸汽熱量的損耗和焓降現(xiàn)象。需要對這種轉(zhuǎn)化進行不斷地優(yōu)化，這樣才能夠在最大限度上減少生產(chǎn)期間的耗損，逐漸增強其操作技能。還會使前級中所產(chǎn)生的損耗下下級轉(zhuǎn)換期間更好地進行利用，能夠把同壓差下的焓降理想值轉(zhuǎn)變得相較于之前要大很多，這種現(xiàn)象通常就是被稱之為多級汽輪機運作時的重要現(xiàn)象[1]。熱電廠在實際運作時盡管能夠使所產(chǎn)生的部分熱能提供給人們進行取暖，但是會直接影響提高熱電廠的發(fā)電效率，所以必須要針對熱電廠的蒸汽轉(zhuǎn)化、傳統(tǒng)系統(tǒng)進行不斷的優(yōu)化，盡可能地減少熱量的耗損，增強其整體的發(fā)電效率和供熱質(zhì)量。

2 熱電廠熱電機組出現(xiàn)變工況的真正原因

2.1 電能難以被儲存

熱電廠中的熱電機組在實際運行期間，會出現(xiàn)各種影響機組變工況的因素，人工操作也常常會出現(xiàn)各種誤差，再加上其他作用的相互作用下，很容易使其中的電功率不夠穩(wěn)定，很難使熱電廠能夠產(chǎn)生良好的運行效果，并且所產(chǎn)生的電也難以被大量地儲存。

2.2 鍋爐運行存在不確定性

所產(chǎn)生的功率會隨著外界的變化而不斷產(chǎn)生變化，并且會使汽輪機運行過程中的蒸汽參數(shù)按照鍋爐內(nèi)的燃料燃燒不確定性而產(chǎn)生不同的變化，凝氣工況設(shè)備也會隨著凝汽器的壓力而發(fā)生巨大的轉(zhuǎn)變，電網(wǎng)中所產(chǎn)生的頻率變化也會使導(dǎo)致汽輪機內(nèi)部的通流部位出現(xiàn)污垢，最終導(dǎo)致機組出現(xiàn)變工現(xiàn)象。

2.3 凝氣裝置工況并不穩(wěn)定

在實際開設(shè)熱電廠工作時，還需要詳細地檢測和排查凝氣裝置，當(dāng)凝氣裝置運行軌跡產(chǎn)生變化時，應(yīng)及時找到相關(guān)因素，熱電廠工作人員應(yīng)針對此類問題予以高度的關(guān)注，及時ID對凝氣裝置進行維修和調(diào)整電壓，使其控制在合理的范圍之內(nèi)，這樣能夠更好地提升熱電廠整體的安全性和運行情況。

2.4 其他影響因素

除了以上因素之外，還可能與供電頻率和設(shè)備的老化有著密切的關(guān)系，機器在使用期間還會出現(xiàn)變工況現(xiàn)象，所以熱電廠必須要加強對熱電廠員工進行專業(yè)知識方面的培訓(xùn)，以此來提高他們的實踐操作水平。由于多級汽輪機內(nèi)部會在上一級的損耗部分應(yīng)用于在之后的各級當(dāng)中，所以這種現(xiàn)象被稱之為多級汽輪機重?zé)岈F(xiàn)象[2]。重?zé)嵯禂?shù)主要指的是當(dāng)各個級的理想化焓降之和在大于汽輪機理想的焓降部分，并占據(jù)著汽輪機理想焓降部的份額，通常情況下重?zé)嵯禂?shù)為0.04至0.08，重?zé)岈F(xiàn)象的出現(xiàn)，還會使全機組內(nèi)部的相對效率高于不同平均相對內(nèi)效率，還可以更好地挽回其中的損失部分，同時合規(guī)地選擇重?zé)嵯禂?shù)，還可以更好地掌握機組的實際運行狀況。

3 噴管調(diào)節(jié)時所適用的場合和特點

通常情況下調(diào)節(jié)閥上的負荷最大流量并不完全相等，當(dāng)存在調(diào)節(jié)級并使負荷小于1時，會跟時間的變化和調(diào)節(jié)閥開啟的數(shù)目變化相關(guān)，當(dāng)只存在部分的負荷期間，則噴管的調(diào)節(jié)效率要高于氣流調(diào)節(jié)的效率，當(dāng)工況出現(xiàn)變化時，調(diào)節(jié)級會使汽室溫度轉(zhuǎn)變得更大，也會使負荷適應(yīng)性更差。其中的同步器針對任何類型的汽輪機都能夠進行平移，并且還能夠更好地調(diào)整系統(tǒng)靜態(tài)特性線中的裝置。噴管調(diào)節(jié)的實際作用就是當(dāng)采用單機運行方式期間，機組的轉(zhuǎn)速啟動期間會快速地產(chǎn)生額定值。當(dāng)使用并列運行方式時，同步器能夠改變汽輪機的功率，并且還能夠使每個機組之間更加合理地重新進行負荷的分配，并且還能夠時電網(wǎng)的頻率并不產(chǎn)生多大的變化，這種過程通常被稱之為二次調(diào)頻。

4 節(jié)流調(diào)節(jié)的使用場合以及特點

第一級全周進氣也可以被認作為無調(diào)節(jié)級，在變工況產(chǎn)生期間，各個級的溫度變化不那么明顯，所以這種負荷的適應(yīng)性較好，但是在變工況產(chǎn)生時依然會出現(xiàn)節(jié)流損失的現(xiàn)象，所以其所產(chǎn)生的經(jīng)濟性比較差。調(diào)節(jié)節(jié)流的方法主要適用于基本負荷大機組或者小容量機組當(dāng)中，機組當(dāng)中的任何一級都是在臨界狀況下，出現(xiàn)最高的臨界壓力。級組的級數(shù)越多，最終所產(chǎn)生的臨界壓力數(shù)值也就越來越小。

5 應(yīng)用熱能與動力工程的意義

當(dāng)前我國的制造技術(shù)正處于迅猛發(fā)展的階段，這就在很大程度上使這個行業(yè)內(nèi)部的競爭更加的激烈，同時也會給現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展和生存帶去了極大挑戰(zhàn)，需要對工業(yè)進行不斷的創(chuàng)新和改革，可以將熱能與動力工程科學(xué)地結(jié)合在一起，以此來改進和完善船工工業(yè)的實際生產(chǎn)方式，同時也能夠更好地轉(zhuǎn)變原有的熱能和動力工程應(yīng)用狀態(tài)，從而更好ID完善社會經(jīng)濟效益，深度地發(fā)展現(xiàn)代化工業(yè)技術(shù)，同時也能夠更好地完成熱能研發(fā)任務(wù)，使這種形式更加的新穎，從而有效地提高工業(yè)領(lǐng)域的實際生產(chǎn)效率和生產(chǎn)品質(zhì)。

6 熱電廠中應(yīng)用熱能和動力工程的有效改進措施

6.1 按照實際情況合理選用重?zé)嵯禂?shù)

重?zé)岈F(xiàn)象中所具有的最大優(yōu)點就是能夠讓上一級所損失的能源更好地被下段工序來進行充分的利用，這樣可以更好地避免出現(xiàn)各種資源的浪費現(xiàn)象，在了解重?zé)岈F(xiàn)象前期一定要深入地了解重?zé)嵯禂?shù)，重?zé)岈F(xiàn)象只有在特定范圍之內(nèi)才能產(chǎn)生良好的作用，需要按照發(fā)電機本身的工作狀況和實際生產(chǎn)的需要來明確重?zé)嵯禂?shù)，只有這種確定的方式才能夠更好地確保重?zé)嵯禂?shù)的準(zhǔn)確度，才能夠使全部的發(fā)電機組更好地進行運作。比如，在多級汽輪機運作時，可以對之前一級的熱力損失進行轉(zhuǎn)換，使其供給給下一級，這樣會使進氣焓值有了很大程度的提高，值得注意的是熱損失很難被全部收回，所以通過相關(guān)技術(shù)人員和專家的科學(xué)測試，會使重?zé)嵯禂?shù)控制在4%至8%左右，確立好最為理想化的重?zé)嵯禂?shù)，并按照常規(guī)的發(fā)電原則并使其順利地發(fā)電，能夠更好地發(fā)掘出汽輪機中熱能和動能科學(xué)的實際應(yīng)用潛力。

6.2 正確選用調(diào)配方式

由于電網(wǎng)在處于實際運作狀態(tài)時，其系統(tǒng)會自動地調(diào)整頻率以此降低負載，使發(fā)電機組能夠更加順利地運行，這種自動的調(diào)頻的方式通常被稱之為第一調(diào)頻，是充分保障電網(wǎng)正常工作的有效手段之一，能夠更加合理增減電網(wǎng)的周波，但是針對不同機組情況下，所進行的以此調(diào)頻頻率就會有很大的不同，這就給相關(guān)的工作帶去了極大的挑戰(zhàn)，當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)超負荷現(xiàn)象時，進行以此調(diào)頻很難充分地保障電網(wǎng)的正常運作，必須要積極地開展二次調(diào)頻，二次調(diào)頻通常情況下主要分成人工調(diào)頻和自動調(diào)頻[3]。需要按照實際情況來選用不同的調(diào)頻方式，當(dāng)發(fā)電機組在實際運行時遇到突發(fā)情況時，相關(guān)工作人員在進行調(diào)頻之前必須要對現(xiàn)場實際情況進行詳細了解，以此來準(zhǔn)確地選用調(diào)頻次數(shù)和調(diào)頻方式，這樣才能夠有效地提高發(fā)電機組的實際運行效率。當(dāng)?shù)诙y門未開啟時，調(diào)節(jié)級的比焓降會出現(xiàn)最大中間級，工況在變動期間，各個中間級的壓力比沒變，各個中間級的比焓降也沒變，最末級的流量有所增加。所以相關(guān)人員必須要掌握各級的不同參數(shù)變化情況，以此來維護好系統(tǒng)的正常運作效果。同時工況變化期間，調(diào)節(jié)級也會隨著汽室溫度變化，促使負荷的適應(yīng)性變差。在進行自動調(diào)頻時，需要在發(fā)電設(shè)備和控制系統(tǒng)中加設(shè)自動調(diào)節(jié)設(shè)備，以此使整體的運行頻率波動控制在最低水平。這種自動化的控制裝置可對整個系統(tǒng)的調(diào)頻和維穩(wěn)功率產(chǎn)生良好的作用。

6.3 有效地應(yīng)用節(jié)流調(diào)節(jié)

針對熱電廠而言，其中的節(jié)流調(diào)節(jié)并不涉及調(diào)節(jié)級的問題，熱電廠在整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)期間，就已經(jīng)在第一級更好地達到全周期進汽的效用，當(dāng)工況產(chǎn)生一定的變化時，各個級的溫度變化也并不明顯，其表現(xiàn)形式具有較強的負荷適應(yīng)能力，可以更好地保障發(fā)電機組能夠順利正常地運作，針對節(jié)流降損現(xiàn)象，具有較為顯著的優(yōu)點，但是依然存在全部費用過高的不利現(xiàn)象，其中原因就是選用了容量較小的發(fā)電機組，另一種原因就是使用了超過基本負荷的機組，所以在實際運用期間，可以將弗留格爾公式當(dāng)成有效的工具來講信息合理地運用，在弗留格爾公式的輔助下，可以更好地推算出兩個關(guān)鍵性的參數(shù)，一個時各級焓降，另一個時壓差，這樣可以讓相關(guān)工作人員更加精準(zhǔn)地確立所用電力機組和相關(guān)零部件的詳細信息，尤其針對受力的大小和使用效率這兩個關(guān)鍵參數(shù)。同時還要明確節(jié)流調(diào)節(jié)的最佳使用時間和使用方式，同時還必須要把汽輪機當(dāng)作檢測主體，重點監(jiān)測其流通情況，這樣可以對解決汽輪機內(nèi)部的節(jié)流調(diào)節(jié)問題產(chǎn)生更加積極有效的推動作用，同時也能夠有效地促進熱能和動力系統(tǒng)的高效化運作。

6.4 有效控制調(diào)壓調(diào)節(jié)損失

針對熱電廠中的發(fā)電機組，必須要有效地提高其實際運行的穩(wěn)定性，使負荷變化具有一定的適應(yīng)性，所以必須要加大對調(diào)壓調(diào)節(jié)的重視程度，這樣才能夠有效地提高整個發(fā)電機組的實際工作效率。但是實際進行調(diào)壓調(diào)節(jié)時本身就存在很多不足之處，尤其當(dāng)機組出現(xiàn)停止運作時，其中的葉片依然會損耗一定的能源，所以必須要考慮到設(shè)備情況，熱電廠必須要積極地引入先進性的科學(xué)技術(shù)以此來降低調(diào)壓調(diào)節(jié)的損耗，當(dāng)調(diào)壓調(diào)節(jié)難以滿足實際需求時，可以采用滑壓調(diào)節(jié)方式，以此來調(diào)節(jié)高負荷區(qū)域的壓力，但是這種方式會相應(yīng)的增加熱電廠的經(jīng)濟成本，機組的運行機理也是最終導(dǎo)致出現(xiàn)損失的原因之一，但并不能將其歸納到系統(tǒng)故障，也不可以將其歸納到人為操作的失誤。為了更好地降低熱能和動力工程的損失，需要深度地研究調(diào)壓調(diào)節(jié)損失問題，多去采用和使用新的技術(shù)和新的產(chǎn)品，這樣才能夠更好地展現(xiàn)出熱能和動力工程在熱電廠中的最大應(yīng)用價值。

6.5 降低濕氣的耗損程度

動力工程和熱能在實際應(yīng)用期間常常會存在濕汽損耗過于嚴重的問題，導(dǎo)致出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因有：空氣在濕潤的氣體環(huán)境下遇到冷氣會凝結(jié)變成水，當(dāng)液體的流速減少時，也會損耗一些動能，同時液態(tài)水在某些情況下會黏結(jié)到機械管壁上，從而使?jié)衿茈y轉(zhuǎn)變成動力工程，并且也相應(yīng)地出現(xiàn)各種無用的損耗。針對熱能和動力工程中所出現(xiàn)的使其損耗問題，需要不斷增強熱能的循環(huán)利用，還需要在實際生產(chǎn)期間安裝減濕設(shè)施，同時還要對所涉及的設(shè)備加以養(yǎng)護和維護，以此增強其抗腐蝕效果。還可以使用能夠收集液態(tài)水的噴管來減輕濕氣的消耗。要使全部裝置都能夠在實際運行期間產(chǎn)生良好的潤滑效果，以此來減輕不同部件之間的摩擦力，熱電廠還可以在中間再進行加熱，為了有效地增強其熱能和動力工程的實際應(yīng)用效率，相關(guān)熱電廠還可以采購和安裝一些先進的汽輪機，比如，軸流式汽輪式，這種設(shè)備的主要原理是需要把高壓蒸汽經(jīng)由汽輪機來進入到輸入端，再由另一端把低壓的蒸汽有效地進行排除，這樣能夠使高壓和低壓之間有明顯的指向力，同時還可以使其達到良好的節(jié)能降耗效果，同時還能夠使熱能和動力工程在實際運作時更好地展現(xiàn)出經(jīng)濟性和可靠性的優(yōu)點。

7 結(jié)束語

總的來說，熱電廠在應(yīng)用熱能和動力工程時，必須要使熱電廠工作人員及時準(zhǔn)確地判斷出出現(xiàn)各種問題的真正原因，并積極地做好熱能和動力工程的分析研究工作，找出提高熱電廠熱能與動力工程應(yīng)用的有效辦法，這樣才能夠為我國未來熱電廠行業(yè)的全面發(fā)展做出巨大的貢獻力量。