閆天明

（中國能源建設(shè)集團廣東省電力設(shè)計研究院，廣東 廣州510663）

0 引言

雖然我國以火力發(fā)電為主，但是隨著資源消耗增多，資源短缺形勢日益嚴峻，當前許多電廠逐漸重視將能源動力工程運用在火電廠生產(chǎn)過程中，在現(xiàn)有資源的基礎(chǔ)上提高電廠的發(fā)電效率，實現(xiàn)發(fā)電的節(jié)能環(huán)保。即利用電廠供熱機組運行過程中會產(chǎn)生熱能的現(xiàn)象，將熱能轉(zhuǎn)化為電能，并且作為供熱系統(tǒng)的能源支持。雖然供熱機組產(chǎn)生的熱能有重要的應(yīng)用意義，但電熱聯(lián)產(chǎn)的生產(chǎn)技術(shù)在我國發(fā)展時間較短，在應(yīng)用過程中還存在許多問題，導(dǎo)致實際生產(chǎn)效率不高?；诖?，筆者根據(jù)自身的工作經(jīng)驗淺談提高電廠運用熱能與動力工程效率的措施。

1 熱能與動力工程概述

熱能與動力工程就是將熱能轉(zhuǎn)化為動能、動能轉(zhuǎn)化為熱能和電能，其主要研究熱能與動能之間的相互轉(zhuǎn)化，遵循的主要規(guī)律為能量守恒定律。此外，還能及時發(fā)現(xiàn)發(fā)電過程中出現(xiàn)的問題，并采取有效措施加以解決，提高設(shè)備的運行效率。熱能與動力工程的內(nèi)容較為復(fù)雜，涉及多個領(lǐng)域和學(xué)科的知識。合理運用熱能與動力工程不僅可以提高電廠的工作效率，還能降低成本，增加電廠的經(jīng)濟效益。總而言之，熱能與動力工程是一種符合科學(xué)發(fā)展觀的工程，在生態(tài)環(huán)境保護中也有極大的促進作用。

2 電廠運用熱能與動力工程的必要性

從我國經(jīng)濟和社會形勢以及電廠中熱能與動力工程運用的現(xiàn)狀來看，電廠合理運用熱能與動力工程主要有以下兩點必要性：（1）它符合時代發(fā)展的需求。當前，我國正處于經(jīng)濟快速發(fā)展階段，對能源的需求極大、依賴性極高。一旦離開能源，我國的經(jīng)濟不僅難以發(fā)展，甚至可能會停滯不前。然而當前，我國能源形勢卻十分嚴峻，主要表現(xiàn)為能源生產(chǎn)率低、短缺嚴重。依據(jù)當前實際情況，我國能源生產(chǎn)能力難以滿足經(jīng)濟發(fā)展需求。因此，電廠有必要合理運用熱能與動力工程，降低能源消耗，提高能源利用率，緩解能源緊張局面，實現(xiàn)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。（2）企業(yè)自身利用熱能與動力工程存在問題。當前企業(yè)利用熱能和動力工程的效果不明顯，不僅沒有實現(xiàn)降低能耗、提高利用率的目的，反而對生態(tài)環(huán)境帶來了極大的破壞，加重了環(huán)境污染問題。因此，有必要合理有效利用熱能與動力工程，提高電廠的生產(chǎn)效率，鞏固我國建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會的成果。

3 電廠合理運用熱能與動力工程的對策

3.1 減少調(diào)壓過程的能耗

發(fā)電機組運行過程中需要及時調(diào)節(jié)機組出力，提高機組對壓力的適應(yīng)能力，使其在運行中負荷變化始終處于平穩(wěn)狀態(tài)。通過調(diào)節(jié)機組的運行負荷，可以提高機組的工作效率，降低發(fā)電成本，增加電廠的經(jīng)濟效益。但是，調(diào)壓過程中也會造成能源消耗，降低發(fā)電機組運行的經(jīng)濟性。例如：如果發(fā)電機組運行負荷較大，需要進行滑壓調(diào)節(jié)操作，而滑壓調(diào)節(jié)會導(dǎo)致發(fā)電機組生產(chǎn)出無用的機械能，降低運行效率。要合理運用熱能與動力工程，提高運行效率，必須將調(diào)壓過程中產(chǎn)生的能耗降至最低。而通過對調(diào)壓過程中的能耗進行分析可以發(fā)現(xiàn)，能耗產(chǎn)生的根源在于發(fā)電機組自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計及其工作原理，而非工作人員的操作失誤或發(fā)電機組出現(xiàn)故障。因此，要減少調(diào)壓過程的能耗，需優(yōu)化發(fā)電機組結(jié)構(gòu)設(shè)計，完善其工作機制。

3.2 優(yōu)化調(diào)頻方案的選擇

由于外界負荷處于不斷變化狀態(tài)，電網(wǎng)頻率也會不斷波動。在此情況下，并網(wǎng)運行機組會根據(jù)電網(wǎng)頻率實時調(diào)節(jié)自身的動態(tài)性能，自動增加或減少自身承受的外界負荷，以維持電網(wǎng)頻率正常，并網(wǎng)運行機組的這一操作也被稱為一次調(diào)頻。一次調(diào)頻負荷的增量需依據(jù)負荷功率隨頻率的變化以及調(diào)速器兩個方面實現(xiàn)平衡，一次調(diào)頻只能將頻率控制在一定范圍內(nèi)，其具有頻率調(diào)節(jié)快的特點。但是由于調(diào)整量不同，不同發(fā)電機組存在特定的差異，而且由于調(diào)整量在某個范圍內(nèi)變化，工作人員使用一次調(diào)頻方式維持電網(wǎng)頻率存在一定的難度。此外，在負荷變化幅度較大的情況下，一次調(diào)頻難以達到恢復(fù)常規(guī)頻率的目的。因此，工作人員要優(yōu)化調(diào)配方案，選擇二次調(diào)頻進行處理。二次調(diào)頻包括自動調(diào)頻和手動調(diào)頻兩種方式，具有可靠性高、易操作的特點。在發(fā)電機組運行中，要選擇正確的調(diào)頻方式，提高運行效率。

3.3 合理利用多級汽輪機的重熱現(xiàn)象

多級汽輪機的重熱現(xiàn)象是指在多級汽輪中，上一級汽輪機損失的一部分熱能可以被下一級汽輪機或后幾級汽輪機利用。重熱系數(shù)是指各級理想焓降之和多于汽輪機理想焓降的值在汽輪機理想焓降中所占的比例。由于重熱現(xiàn)象的利用，多級汽輪機的整體運行效率要高于單個汽輪機的平均運行效率。但是，汽輪機整體運行效率的提高是建立在犧牲級效率的基礎(chǔ)上，即汽輪機只是回收部分熱損失。因此，并非重熱系數(shù)越高，能源利用率就越高，最佳重熱系數(shù)應(yīng)處于一定的范圍。在發(fā)電機組運行過程中，工作人員可以通過調(diào)節(jié)重熱的利用率，將重熱系數(shù)調(diào)節(jié)至合理范圍內(nèi)，從而達到提高發(fā)電效率的目的。但是，不同發(fā)電廠的發(fā)電機組設(shè)計存在差異，其最佳重熱系數(shù)也就必然各不相同。通常情況下，重熱系數(shù)處于0.04～0.08為最佳狀態(tài)。因此在實際生產(chǎn)過程中，電廠需要根據(jù)發(fā)電機組的特點，找出適合本廠的最佳重熱系數(shù)，才能讓發(fā)電機組盡可能處于最佳運行狀態(tài)。

3.4 降低濕氣損失帶來的影響

發(fā)電機組運行過程中不僅會產(chǎn)生熱能，而且會產(chǎn)生大量濕氣。由于熱傳遞的原理，溫度更低的濕氣會帶走一部分熱能，從而產(chǎn)生能耗。因此，加強濕氣的控制和管理可以降低能耗，提高發(fā)電效率。濕氣造成能源損失的原因在于濕氣的流動會產(chǎn)生熱損失，水蒸氣的凝結(jié)也會產(chǎn)生濕氣損失。此外，濕氣損失還會對發(fā)電機組產(chǎn)生直接的影響：濕氣會造成動葉邊緣發(fā)生沖蝕，使葉片長度和面積變小，使用年限縮短。當前較為普遍的濕氣損失控制方式為吸收水蒸氣，減少濕氣對熱能的損耗及葉片的沖蝕。此外，還可以安裝去濕裝置或循環(huán)裝置，吸收并回收濕氣。

3.5 有效地進行節(jié)流調(diào)節(jié)

正常情況下，第一級節(jié)流調(diào)節(jié)就可以達到全周進汽的效果。如果發(fā)電機組運行工況發(fā)生變化，而且各級溫度差異不大，第一級節(jié)流調(diào)節(jié)具備較好的效果，在小容量機組及基本負荷較大的機組中應(yīng)用效果更為明顯。然而工況的變化會造成節(jié)流損失，導(dǎo)致熱能與動力工程的運用效果不理想，不能達到降低成本、提高經(jīng)濟效益的目的。因此，在發(fā)電機組實際運行中，需要依據(jù)弗留格爾公式，確保熱能與動力工程運用的可靠性。工作人員可結(jié)合弗留格爾公式的運用條件，推斷同流量下各級的壓差和焓降，再進一步確定機組零部件的受力狀況和功率，監(jiān)視汽輪機的運行狀況。即在汽輪機流量已知的情況下，將汽輪機運行前的各級壓力狀況與弗留格爾公式進行對比，根據(jù)結(jié)果判斷通流面積及其相應(yīng)的變化。

4 結(jié)語

總之，熱能與動力工程的合理高效運用一直是發(fā)電領(lǐng)域的研究重點，在電廠中合理高效運用熱能與動力工程具有重要的現(xiàn)實意義和長遠意義。本文從減少調(diào)壓過程的能耗、優(yōu)化調(diào)頻方案的選擇、合理利用多級汽輪機的重熱現(xiàn)象、降低濕氣損失帶來的影響、有效地進行節(jié)流調(diào)節(jié)5個方面促進電廠對熱能與動力工程的運用只是基于筆者的個人實踐經(jīng)驗，但實際運用并不拘泥于以上5點。隨著電力生產(chǎn)技術(shù)水平的提高，必將出現(xiàn)更多更好的措施，能進一步提高電廠運用熱能與動力工程的效率，更好地服務(wù)于電廠發(fā)電。

［1］崔瑤.時代背景下熱能與動力工程在電廠中的改革與創(chuàng)新［J］.科技與企業(yè)，2014（13）

［2］沈曉艷.論熱電廠中熱能與動力工程的有效運用［J］.黑龍江科技信息，2013（1）

［3］張健，朱亮.淺析熱能與動力工程在熱電廠中的巧妙運用［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（11）