王曉鵬 喬承龍

（河南省電力勘測設(shè)計院，河南 鄭州 450000）

熱電站機(jī)械設(shè)備的多樣性及用途種類的復(fù)雜化，使得人們將更多的目光投向其的實用價值。我國經(jīng)過多年的設(shè)計經(jīng)驗得出了一個結(jié)論：保證熱機(jī)設(shè)計關(guān)鍵環(huán)節(jié)作用并積極跟進(jìn)，就可以很大程度上的避免事故的發(fā)生，并且提高運(yùn)作的效率。

1 中小型熱電站熱機(jī)的工作原理

熱機(jī)是利用內(nèi)能來做功的機(jī)器，它是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的零件。熱機(jī)的工作原理是將燃料燃燒，生成高溫高壓的水蒸氣或者是燃?xì)?，使其推動活塞或葉輪而做功。熱機(jī)的效率為用來做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的能量之比。

熱電站熱機(jī)的工作過程是由進(jìn)氣﹑壓縮﹑燃燒和膨脹﹑排氣等過程組成。這些過程中只有膨脹過程是對外作功的過程，其他過程都是為更好地實現(xiàn)做功過程而必須的過程。按照實現(xiàn)一個工作循環(huán)的行程數(shù)，工作循環(huán)也可分為四沖程和二沖程兩類。要對其進(jìn)行專業(yè)的設(shè)計，首先就要了解熱機(jī)的工作性能，熱電站熱機(jī)主要有三個性能分別是：內(nèi)燃機(jī)性能﹑動力性能﹑經(jīng)濟(jì)性能。內(nèi)燃機(jī)性能主要包括動力性能和經(jīng)濟(jì)性能。動力性能是指內(nèi)燃機(jī)發(fā)出的功率（扭矩），表示內(nèi)燃機(jī)在能量轉(zhuǎn)換中能量的大小，標(biāo)志動力性能的參數(shù)有扭矩和功率等參考數(shù)據(jù)。經(jīng)濟(jì)性能：是指發(fā)出一定功率時燃料消耗的多少，表示能量轉(zhuǎn)換中質(zhì)的優(yōu)劣，標(biāo)志經(jīng)濟(jì)性能的參數(shù)有熱效率和燃料消耗率，電廠對于熱和電力之間的效率轉(zhuǎn)化問題也可以在這里找到答案。

2 關(guān)于中小型電廠熱機(jī)專業(yè)設(shè)計內(nèi)容的論述

當(dāng)今社會，隨著電力需求的不斷提高，越來越多的發(fā)電設(shè)備被更新，但是針對目前的現(xiàn)狀，靠電廠的發(fā)電對用戶進(jìn)行供應(yīng)，仍然是當(dāng)今社會用電的主流。雖然新能源及其利用技術(shù)在不斷研究和開發(fā)中，但是我國電力工業(yè)在今后相當(dāng)長的一段時間內(nèi)仍將以燃煤的火力發(fā)電為主?；鹆Πl(fā)電廠既是產(chǎn)能大戶，又是耗能大戶，作為其運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性考核的關(guān)鍵工具的熱力系統(tǒng)在當(dāng)中起著關(guān)鍵性的作用，所以對于它的研究具有十分重要的理論和現(xiàn)實意義，它既是熱力系統(tǒng)設(shè)計﹑技術(shù)改造的理論基礎(chǔ)，又是火電廠熱力設(shè)備經(jīng)濟(jì)運(yùn)行在線分析的實用技術(shù)。

如何提高熱機(jī)專業(yè)設(shè)計的通用性﹑智能化﹑精確度和適應(yīng)計算機(jī)計算已經(jīng)成為該領(lǐng)域研究的重中之重。本文認(rèn)為在對現(xiàn)有火電廠熱力系統(tǒng)分析計算方法進(jìn)行深入研究分析的基礎(chǔ)上，從傳統(tǒng)的常規(guī)熱平衡（熱力學(xué)基本定律在熱力系統(tǒng)計算上的顯式表達(dá)）出發(fā)，引入矩陣思想，通過嚴(yán)格數(shù)學(xué)推導(dǎo)，就可以構(gòu)建適于火電廠熱力系統(tǒng)分析方程。這樣可以更直接表達(dá)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)（循環(huán)效率）的矩陣元素，也可方便地用數(shù)學(xué)語言表達(dá)熱力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特性和熱力特性，從而使得熱機(jī)工作效率的進(jìn)一步提升，降低對于熱機(jī)設(shè)計的工作難度。

3 關(guān)于中小型熱機(jī)專業(yè)設(shè)計存在的問題

在中小型熱機(jī)專業(yè)設(shè)計的過程當(dāng)中，由于設(shè)計人員水平有限，加上使用人員的不合理操作，導(dǎo)致中小型火電廠的經(jīng)濟(jì)效率得不到提升，進(jìn)一步影響它的發(fā)展。本著節(jié)約的原則出發(fā)，以少化錢﹑多辦事的精神來發(fā)展新發(fā)電廠，就需要在設(shè)計工作上努力尋求一些新的發(fā)展途徑，來保證熱機(jī)的正常工作和運(yùn)行，于此同時，還必須推陳出新，力求在保證安全可靠和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)的條件下盡可能的節(jié)省建設(shè)資金，發(fā)揮電廠熱機(jī)的實際作用。合理利用和節(jié)約能源是設(shè)計工作中的一項長期的方針，要時刻抓緊，盡力貫徹。目前，大部分的中小型火力發(fā)電站的熱機(jī)使用都存在效率不高的問題，而關(guān)鍵是在應(yīng)用過程中浪費(fèi)了火力能源，所以在應(yīng)用的過程中節(jié)能也不失為一種提高熱機(jī)效率，改進(jìn)目前熱機(jī)效率利用率低的現(xiàn)狀的手段之一。針對此問題，就要求設(shè)計者在設(shè)計熱機(jī)的時候要注重對于節(jié)能環(huán)保的要求，節(jié)能的總目標(biāo)無非就是提高能源利用的經(jīng)濟(jì)效益。就整個國民經(jīng)濟(jì)來說，從能源的開采﹑加工﹑運(yùn)輸﹑轉(zhuǎn)換﹑分配直到消費(fèi)各個環(huán)節(jié)都要挖掘潛力，減少耗費(fèi)，不斷提高能源的利用率。熱機(jī)專業(yè)設(shè)計工作中的節(jié)能措施是廣闊的，也是節(jié)能關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。節(jié)能的措施包括從具有方針性的發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)和改造中﹑低壓機(jī)組等到結(jié)合電廠的實際情況采用一些行之有效的提高熱經(jīng)濟(jì)性的設(shè)計措施。前者是設(shè)計的前期工作中應(yīng)論證決策的內(nèi)容。熱電聯(lián)產(chǎn)是建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型城市的重要渠道之一。無論是城市的集中供熱還是工業(yè)供熱，都因具有較高的熱效率，而且體現(xiàn)了國家充分利用有限能源的步伐。由于熱機(jī)參數(shù)的多樣性和廣泛性，以及熱機(jī)的供熱管網(wǎng)熱損失比較大，管網(wǎng)規(guī)模不可能太大等原因，使中小熱電站在我國現(xiàn)有的熱電站份額中仍然是主力軍。然而，由于中小型熱電站熱機(jī)組的熱力參數(shù)與利用率較低，以及為了降低工程造價而簡化工藝系統(tǒng)等原因，造成了中小型熱電站供電煤耗居高不下，從而使熱機(jī)的利用率一直不高，進(jìn)而使得熱機(jī)的節(jié)能效果大打折扣，而熱機(jī)效率的底下的原因與電站設(shè)計時設(shè)備選型不當(dāng)，工藝系統(tǒng)考慮不周有很大的關(guān)系。因而在中小型熱電站熱機(jī)設(shè)計過程中應(yīng)充分注意節(jié)能問題，注意各方面的細(xì)節(jié)。由于熱電站本身的局限性，所以在中小型熱機(jī)的設(shè)計中還是出現(xiàn)了各種各樣問題，所以提高熱機(jī)的效率，并為以后的運(yùn)行創(chuàng)造有利條件，也是設(shè)計的重中之重。事實上，在國家熱電站熱機(jī)初步設(shè)計的有關(guān)文件中，就明文規(guī)定了初步設(shè)計說明書中應(yīng)有節(jié)能篇章，這也體現(xiàn)了其重要性。本文就是對熱電站熱機(jī)專業(yè)設(shè)計中的若干問題進(jìn)行的闡述。

4 關(guān)于熱機(jī)專業(yè)設(shè)計的優(yōu)化

優(yōu)化熱機(jī)發(fā)電領(lǐng)域?qū)I(yè)的設(shè)計思路及方法：以該電廠發(fā)電項目熱機(jī)系統(tǒng)為參考模型，結(jié)合目前機(jī)組的運(yùn)行情況，以生物質(zhì)燃料性質(zhì)為出發(fā)點，就電廠熱機(jī)專業(yè)設(shè)計的主輔機(jī)選型﹑熱機(jī)系統(tǒng)﹑主廠房布置等，結(jié)合本工程試運(yùn)出現(xiàn)的若干問題，對生物質(zhì)發(fā)電廠熱機(jī)專業(yè)的設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，以推動生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。三維設(shè)計代表了目前世界上工程設(shè)計技術(shù)的最高水平，是設(shè)計手段（工具）和設(shè)計方法的革命性變革。引進(jìn)AVEVA的三維相關(guān)軟件，經(jīng)過培訓(xùn)消化和本地化開發(fā)，在多個工程中得到了廣泛應(yīng)用，取得較大成績。優(yōu)化中小型熱電站設(shè)計管理對于項目的執(zhí)行有著舉足輕重的作用，同時它也是實現(xiàn)電廠盈利的有效方法，更是保證工程順利執(zhí)行的重要手段之一。近些年來我國的電廠項目在經(jīng)濟(jì)效益和熱機(jī)的利用率方面有了較為顯著的成效，但是在目前電廠熱機(jī)的項目應(yīng)用方面仍然有較大的缺陷，在目前我國的電廠項目中，主要還是依靠價格上的優(yōu)勢，在技術(shù)上的優(yōu)勢并不明顯。

所以在今后電廠熱機(jī)的應(yīng)用方面，我們還應(yīng)該提高相關(guān)的專業(yè)技術(shù)水平，保證電廠的經(jīng)濟(jì)效益，提高熱機(jī)的利用率，有效解決熱機(jī)設(shè)計中的關(guān)鍵問題。目前，我國為提高熱機(jī)效率，應(yīng)該積極地引進(jìn)先進(jìn)的設(shè)計技術(shù)，致使熱機(jī)的設(shè)計，熱機(jī)器件的構(gòu)建，以及熱機(jī)的利用方面得到不斷的發(fā)展，從而使的我國中小型電廠在熱機(jī)能夠取得長足的進(jìn)步。

[1]李新家.中小型熱電站熱機(jī)專業(yè)設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[J].中國科技信息，2009.

[2]解思起.火電廠設(shè)計熱機(jī)專業(yè)會議在長沙召開[J].電力技術(shù)，1982.

[3]解思起.當(dāng)前火電廠熱機(jī)專業(yè)設(shè)計中做好節(jié)約能源工作的幾項措施[J].電力技術(shù)，1982.

[4]謝青華.中小型熱電站設(shè)計中的節(jié)能問題[J].福建能源開發(fā)與節(jié)約，1996.