陳良超

摘 要：我國是發(fā)展中國家，與其他發(fā)達國家相比還處于相對落后的生產力水平，能源損耗大、資源利用率低、能源循環(huán)率低的特點。不僅給企業(yè)生產增加了生產和治污成本，還對生態(tài)環(huán)境造成不小的影響。文章就火電廠中熱能與動力工程的改進方向進行分析和探討，了解火電廠的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，制定出相關對策和目標，從而優(yōu)化和解決火電廠生產運營中的問題。

關鍵詞：火力發(fā)電；熱能與動力；改進方向

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）21-0179-02

1 概 述

從第一臺蒸汽機的誕生，就標志著熱能與動力工程改變了全人類，當今世界已經離不開它們，人們的吃住行都依賴著這種工程學。特別是在我國北方地區(qū)，如果冬天沒有集中供暖，人們的生活將不可想象，工作、生活乃至生存都會出現(xiàn)問題。但環(huán)境的壓力迫使我們不得不考慮火電廠在燃煤的過程中，是否能夠更加合理的利用和改進能源的利用率。要能夠實現(xiàn)這一點，就要能夠明確這項工作的具體原理。我們知道火電廠發(fā)電的主要依賴煤炭，煤炭在燃燒過程中產生的化學能轉化圩熱能，然后通過汽輪機等動力設備及裝置轉化為機械能，機械能就能化為動力從而帶動發(fā)電機完成發(fā)電。

根據能量守恒定理，這其中的每一個環(huán)節(jié)都會造成能量的消耗，如果能夠讓這個過程的能量消耗降到最低，那么只有做好每個環(huán)節(jié)都能合理的布局，從而不斷提升資源的使用效率。

2 熱能與動力工程的基本原理

熱能與動力工程的基本原理簡單說來就是熱能與動力之間合理轉化。在實際操作中，有兩種不同的形式：熱能轉化為動力，動力再轉化為電能，也可以熱能直接轉化為電能。不同的形式和方法可以根據實際情況有效利用能源，發(fā)揮其在消耗中的作用和價值。在實際生產生活中，解決能夠有效利用好熱能與動力工程的基本原理，直接關系到火電廠等相關企業(yè)的生存和發(fā)展，是企業(yè)經濟效益水平的關鍵，其重要性可想而知。

熱能與動力工程學所涉及的其他方面也很多，與其他能源和學科都有著密切的關系，如果能進一步掌握其之間的復雜關系，在未來的發(fā)展中更是無往而不利，也為能源科學奠定良好的基礎。從熱能與動力工程的構成來講，其在專業(yè)領域中可以分為四部分：

①依靠熱能轉換和利用為基礎的熱能動力與以包括能源的開發(fā)利用在內的控制工程；

②依靠內燃機以及其驅動系統(tǒng)為基礎的熱力發(fā)電機及汽車工程；

③依靠電能轉化為機械能為基礎的流體機械與制冷低溫工程；

④依靠機械功轉化為電能為基礎的火力火電與水利水電動力工程。

3 火電廠中熱能與動力工程的現(xiàn)狀

熱能與動力工程的核心理論基礎應是工程物理學，其主要的研究對象為快速發(fā)展的新型動力機械和系統(tǒng)，通過合理的應用微電子技術、環(huán)境科學以及機械工程學等多門學科的理論知識，研究怎樣才能低污染、安全并且高效的將燃料的化學能轉化成動能的過程，同時在能量的轉換過程中，還研究設備和系統(tǒng)實現(xiàn)自動化的過程。

在我國，火力發(fā)電相對于其他形式能源來講更為傳統(tǒng)和便捷，因為火力發(fā)電對地域和時間沒有太多的要求和條件，如水利、風力和太陽能發(fā)電受到地形和日照的限制，而且成本也相對較低，如核電站需要耗費大量研發(fā)資金且存在核泄漏的隱患。

我國的火電站的數量遠多于其他電站，也因如此火電廠中熱能與動力工程有存在著一些問題，與環(huán)境保護的矛盾日益突出。解決這些問題和矛盾具有極大的意義，不僅能為節(jié)約資源做出貢獻，也能更好的為國家的可持續(xù)發(fā)展出一份力、盡一份責任。

3.1 能源問題

我國是煤礦消耗的大國，火電廠是其中消耗量最大的，而這樣大的能源消耗過程中，必然有許多不必要的浪費，其中有很大的一部分熱能和余壓是在循環(huán)水的處理中被直接揮發(fā)到了空氣中，并沒有得到任何的利用。

3.2 環(huán)境問題

火電廠在燃燒煤炭時必然產生大量的二氧化硫、氮化物、粉塵顆粒等等重度污染物，是破壞大氣層導致空氣污染的罪魁禍首?；痣姀S的規(guī)模越來越大，數量也越來越多，城市用電量與日俱增，環(huán)境承載力已經到了極限。有些發(fā)電廠因為經費和態(tài)度問題沒有不能做到達標排放，給國家和人民造成了巨大的危害。

3.3 安全問題

火電廠周圍的煤礦和煤渣堆積如山，許多小型的發(fā)電廠安全設施不到位，發(fā)電機組不間斷的日夜運轉，再加上管理和維護不到位，一旦出現(xiàn)安全問題，造成的人員和財產損失不可估量。

4 現(xiàn)代火電廠生產電能時的問題

4.1 重熱現(xiàn)象及其對火電廠的影響

在火電廠生產過程中，在能量使用合理的前提下，上下兩個環(huán)節(jié)之間的通道壓差相對一致時，出現(xiàn)下一個環(huán)節(jié)中焓值的含量大幅小于上一個環(huán)節(jié)的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象就被成為重熱現(xiàn)象。雖然重熱的利用可以使汽輪機運行時效率增加，但是它也會降低級效率，從中可以回收一部分熱損失，因此重熱現(xiàn)象的出現(xiàn)表示重熱系數過大，會造成多方面的危害，在火電廠中出現(xiàn)重熱現(xiàn)象最直接的影響就是導致能源利用率降低。

有可能引發(fā)幾種危害：重熱現(xiàn)象導致火電廠的電能不能合理的進行存儲和釋放，以致電能不穩(wěn)定影響到輸送出去的電能的質量；重熱影響到燃料的燃燒，其燃燒穩(wěn)定性受到阻礙，產生的蒸汽數值大幅波動，會造成設備和儀器的損壞，對發(fā)電質量和安全都有影響；重熱現(xiàn)象后，發(fā)電氣壓產生波動，無法正常合理的產生電能，讓電壓數值也不均衡，電能質量受到影響。

4.2 節(jié)流調節(jié)問題及其對火電廠的影響

節(jié)流調節(jié)在火電廠的生產中有著較多的應用，發(fā)電設施設備如果在工作中出現(xiàn)變化，系統(tǒng)很容易會消耗和浪費許多能源。從而導致火電廠的經濟利益蒙受損失。

在實際情況中，節(jié)流調節(jié)常常用于較小的容量額度的設備上，機組設備的額定負載只要有任何一個值超額，機組設備的數量就會相應減少，而負載級數會升高，供電壓力的臨界值也會跟著下降。只有機組中的級數保持在三級以上，才能保證其正常運行，不過發(fā)電設備工作不變的情況下，不同機組中的同構的流量值會達到相等。

也就是說，發(fā)電設備如果工作狀況有變化，系統(tǒng)依然可以保持安全穩(wěn)定的運作，不會對企業(yè)生產造成停滯。

4.3 濕氣損失問題及其對火電廠的影響

濕氣損失是火電廠熱能與動力工程中很容易出現(xiàn)的一個現(xiàn)象，這種損失幾乎是不可避免的，因為造成損失的原因是多方面共同引發(fā)的，且作用源不單一。

有可能是蒸汽在膨脹過程中形成了液化水滴，不能夠轉化為蒸汽，導致濕氣損失；也有可能是在蒸汽管道中形成的水滴重量相對于蒸汽比較大，其移動沒有蒸汽快，造成了一些阻礙，使得蒸汽移動也變慢，導致濕氣的損失；還有就是液化水滴本身有著形狀和質量，在噴管中的流動與蒸汽不一致，擾亂了濕氣的運動從而造成損失。

5 熱電廠中熱能與動力工程的改進方向

針對以上三個方面，我們已經能夠基本掌握和了解火電廠發(fā)電時熱能與動力工程方面所遇到的問題和現(xiàn)象，因此針對此三個方面，我們提出一些解決方案可供參考。

5.1 善于運用重熱現(xiàn)象

我們知道重熱現(xiàn)象如果得到合理的利用不僅能讓能源損耗降到最低，還能回收一些熱量，還能提高發(fā)電機組的工作效率。所以我們要把重熱系數控制在合理的范圍之內，讓汽輪機中相對焓值理想化的降低，讓各級理想焓值之和在實際總焓值總數的多出部分降到最小，這樣就會有事半功倍的效果。

5.2 提高節(jié)流調節(jié)的加強

在設備的正常運行中，節(jié)流調節(jié)是可以在機組的第一級就完成全周進汽的過程。而非正常狀態(tài)下，各級的溫度都會有所變化，雖然能夠較快的自我調節(jié)，但這種調節(jié)就會造成能量的流失，火電廠的經濟收益就會受到影響。

因此，火電廠熱能與動力工程必須根據弗留格爾原理，運用其公式科學合理的計算尤其關鍵，推算出同流量下各級的比焓降、壓差等數值，并對汽輪機進行實時監(jiān)控，觀察其流通情況。在已知流量的條件下，要對流動面積的變化能夠及時的掌握和判斷。

5.3 濕氣損失合理減少

火電廠能源損失的重要內容就是濕氣損失，這也是熱能與動力工程中最容易產生能量損失的一部分?；痣姀S等相關企業(yè)要使得損失降到最小，經濟效益得到提高，減少濕氣損失可謂意義重大。而大多數火電廠所采用的措施有四種：

一是在設備中安裝除濕裝置，就能夠在一定程度上防止水滴的產生；

二是在蒸汽運送中間環(huán)節(jié)，應用再加熱循環(huán)；

三是做好設備的維護和保養(yǎng)工作，提高整體機組的使用壽命和抗侵蝕能力；

四是應用帶有吸水縫的噴灌設備，把不可避免產生的水滴躊躇，增加蒸汽運行速率，加快生產進度。

通過采取這些措施，都能較為有效地控制熱能與動力工程中的濕氣損失，真正達到節(jié)約能源以及降低能源損耗。

6 結 語

綜上所述，熱能與動力工程的發(fā)展和改革，要始終把節(jié)約能源和保護環(huán)境放在第一位，然后再考慮企業(yè)經濟效益，這是永恒不變的主題。

本文以火電廠的發(fā)電生產為例，從重熱現(xiàn)象、節(jié)流調節(jié)和濕氣損失保護三個角度進行了分析，并且提出相關的改進方向，提供相關人員參考，幫助一些企業(yè)在運用熱能與動力工程時能及時夠總結經驗，制定措施。

參考文獻：

[1] 豐鵬海.淺議熱電廠中熱能與動力工程的有效運用[J].黑龍江科技信 息，2016，（15）.