黃偉 中國電力工程顧問集團華北電力設(shè)計院有限公司
火力發(fā)電廠熱機設(shè)計優(yōu)化的途徑分析
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本文主要針對火電廠的熱機設(shè)計工作展開探討,通過分析火電廠熱力設(shè)計的基本原理,明確當(dāng)前設(shè)計工作中存在的問題,進(jìn)而提出改善火電廠熱機設(shè)計工作的相關(guān)策略。本論文的撰寫對于未來火電廠熱機優(yōu)化工作有一定的指導(dǎo)意義。
火力發(fā)電廠 熱機 設(shè)計 優(yōu)化途徑
熱機簡單來說就是利用熱能來做功的機器,在運行過程中,它能夠?qū)崮茼樌D(zhuǎn)化為機械能。蒸汽輪機是由鋼盤和其外延的弧形的葉片所構(gòu)成的是利用高溫高壓產(chǎn)生的蒸汽來沖擊汽輪機的葉片,從而帶動機軸一塊發(fā)生轉(zhuǎn)動。蒸汽一旦噴射到葉片上,輪機就會迅速轉(zhuǎn)動起來,而且蒸汽的速度越快,輪機轉(zhuǎn)動的也越快。當(dāng)氣體從高壓區(qū)域向低壓區(qū)域流動時就會產(chǎn)生較大的壓強差,此時流動速度加快。蒸汽輪機會利用它的噴嘴噴出過熱管道所輸送過來的過熱蒸汽。當(dāng)壓強降低時,蒸汽動能提升。蒸汽噴射到葉片,此時動能會轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。為了提高蒸汽的使用效率,火電廠多才采用多級沖動式的汽輪機。目前我國大型火電廠都利用蒸汽輪機進(jìn)行發(fā)電。
下面,筆者將深入分析當(dāng)前火電廠熱機設(shè)計工作中存在的問題,并對其優(yōu)化提升途徑進(jìn)行分析。
從本質(zhì)上來說,火電廠的熱機設(shè)計是一項十分復(fù)雜的任務(wù),會受到多方面因素的影響,設(shè)計過程中也極容易出現(xiàn)這樣或那樣的問題。目前我國火電廠熱機設(shè)計工作中存在著科學(xué)技術(shù)落后、設(shè)計工作人員水平不達(dá)標(biāo)的問題。例如,當(dāng)前火電廠大都采用擋板閥來調(diào)節(jié)風(fēng)扇驅(qū)動的速度,二大扭矩的電動執(zhí)行機構(gòu)往往在運行過程中出現(xiàn)故障,使得風(fēng)扇的速度不能夠自由調(diào)節(jié),造成了大量資源的浪費。從另一方面來說,設(shè)計工作人員的專業(yè)技能不達(dá)標(biāo),加上工作人員存在違規(guī)操作的行為,使得火電廠的經(jīng)濟效率受到較大的影響。
從總體上說,火電廠熱機運行過程中最為突出的問題就是熱機的工作效率低下。從表面上分析這種現(xiàn)象出現(xiàn)的原因,可以發(fā)現(xiàn)目前很多火電廠發(fā)電過程中,熱能所轉(zhuǎn)化的電能還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足,大量的火力資源在生產(chǎn)中浪費,同時也造成了大量的污染。通過深入分析,這個現(xiàn)象出現(xiàn)的原因在于火電廠熱機設(shè)計不夠合理。而熱機設(shè)計不合理又體現(xiàn)在如下兩個方面:第一,火電廠熱機機組的熱力參數(shù)設(shè)計不合理,熱力利用效率偏低。第二,為了降低火電廠工程造價,熱機設(shè)計過程中的工藝過分簡化所造成的。正是由于上述原因,火電廠熱機的應(yīng)用效率一直偏低,熱機的節(jié)能效果也不達(dá)標(biāo)。這些與火電廠熱機設(shè)計的不合理有很大的關(guān)系。未來,火電廠一定要注意做好熱機的設(shè)計工作,進(jìn)一步提高熱機的利用率及使用效率等。
火電廠熱機設(shè)計工作不到位將會對熱機的工作效率、節(jié)能性以及火電廠的經(jīng)濟效益等產(chǎn)生尤為重要的影響。為此,筆者將在下文中對火電廠熱機設(shè)計的優(yōu)化途徑進(jìn)行分析與探討。
第一,火電廠熱機設(shè)計優(yōu)化的思路分析。隨著科技的不斷發(fā)展,當(dāng)前我國工程設(shè)計的方式也發(fā)生了較大的變化,三維設(shè)計在其中占據(jù)主導(dǎo)地位,這也是當(dāng)前工程設(shè)計最為先進(jìn)的技術(shù),更是在傳統(tǒng)設(shè)計技術(shù)基礎(chǔ)上的創(chuàng)新發(fā)展,也豐富了工程設(shè)計的內(nèi)容。三維設(shè)計具有直觀性的特點,火電廠熱機設(shè)計中應(yīng)用三維設(shè)計技術(shù)是十分必要的。在三維設(shè)計過程中,工作人員要將本地提供的各類設(shè)計數(shù)據(jù)輸入到計算機的三維設(shè)計軟件中,并開始建模。當(dāng)然,隨著社會的發(fā)展演變和技術(shù)的不斷創(chuàng)新,火電廠熱機的設(shè)計工作也應(yīng)該不斷優(yōu)化更新。
第二,加強對汽輪發(fā)電機的設(shè)計優(yōu)化。汽輪機設(shè)計優(yōu)化是火電廠熱機設(shè)計優(yōu)化的關(guān)鍵部分。在汽輪機的優(yōu)化過程中,工作人員必須注意做好以下幾個方面的工作:首先,要從火電廠的實際情況出發(fā),嚴(yán)格按照設(shè)計要求,使得汽輪發(fā)電機的軸承中心線設(shè)計更為合理,從而進(jìn)一步提高汽輪發(fā)電機的連接尺寸的精確性,優(yōu)化汽輪機的設(shè)計工作。其次,要充分考慮汽輪機基座的預(yù)留空間,使其厚度滿足二次澆灌的要求,保證二次澆灌工作的順利進(jìn)行。再次,要合理設(shè)定汽輪發(fā)電機機島之間的距離,優(yōu)化汽輪機的設(shè)計工作,保證凝氣器的出水口位置的管柱與排氣管口處不會出現(xiàn)摩擦,使得設(shè)備各部分安裝都相對合理。
第三,做好火電廠熱機的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計?;痣姀S運行的根本目的是為了獲得更好的經(jīng)濟效益,更好地為人們的生產(chǎn)生活服務(wù),就目前來說,由于熱機設(shè)計不夠合理,火電廠運行過程中仍然存在著浪費嚴(yán)重的情況。為此必須做好火電廠熱機的節(jié)能設(shè)計工作,提升火電廠的效益?;痣姀S的熱機設(shè)計工作人員要從目前實際情況出發(fā),結(jié)合其他地區(qū)火電廠熱機優(yōu)化設(shè)計的相關(guān)經(jīng)驗,改良設(shè)計工藝,并將節(jié)能理念充分融入其中,努力實現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn),提高火力資源的利用率。這對于節(jié)約資源、保護環(huán)境意義重大,對于社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展也具有十分重要的意義。
除了上述幾個方面之外,火電廠應(yīng)該定期組織熱機設(shè)計工作人員參與技能培訓(xùn),學(xué)習(xí)最新的設(shè)計知識,提高綜合素質(zhì),從而更好地進(jìn)行熱機設(shè)計工作,提高熱機的工作效率。另外,火力發(fā)電機的蒸汽輪機葉片是在高溫高壓環(huán)境中長期高速旋轉(zhuǎn)工作,在離心力作用下,葉片根部的應(yīng)力集中現(xiàn)象非常嚴(yán)重,而這正是導(dǎo)致葉片失效的主要原因。因此,相關(guān)人員要對火力發(fā)電機組的蒸汽汽輪機葉片進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。另外,火電廠還要做好熱機的選型工作,對比熱機的機型、調(diào)節(jié)方式、中低壓缸分崗的參數(shù)、銘牌出力的優(yōu)化等,從而保證熱機性能更好地發(fā)揮出來。
要更好地做好火電廠熱機的設(shè)計工作,工作人員必須堅持一切從實際出發(fā)的原則,分析當(dāng)前火電廠熱機工作中存在的問題,進(jìn)一步明確這些問題的出現(xiàn)是否是由于熱機設(shè)計工作不到位引起的以及出現(xiàn)這些問題的根本原因是什么,從而形成優(yōu)化火電廠熱機設(shè)計的思路與方法,從根本上提高設(shè)計可行性。
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