威海金貿(mào)新能源有限公司 凌宇

1 電力行業(yè)中熱能與動力工程的應(yīng)用概述與價值

隨著我國經(jīng)濟發(fā)展不斷加快，國家各個部門對于新能源的重視程度逐漸提升，各類企業(yè)對于綠色環(huán)保能源的使用頻率全面提高。但在目前科技快速發(fā)展的情況下，我國每日的能源消耗仍然離不開煤炭，而煤炭資源的消耗帶來相較于新能源更多的環(huán)境污染。目前國民環(huán)境保護(hù)意識逐漸提升，大量與環(huán)境保護(hù)相關(guān)的項目開始發(fā)展，并已經(jīng)取得了大量優(yōu)秀的成果。熱能與動力工程相關(guān)技術(shù)的使用是環(huán)境保護(hù)項目的有效成果之一。這些技術(shù)自出現(xiàn)以來就受到了社會的廣泛關(guān)注，合理使用這些技術(shù)不僅能夠減少電力行業(yè)在經(jīng)營生產(chǎn)過程中的環(huán)境污染，還能夠節(jié)約經(jīng)營中消耗的資源。當(dāng)下我國經(jīng)濟轉(zhuǎn)型，各個行業(yè)都對電能呈現(xiàn)出了更大的需求，為了節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境，探索更加節(jié)能降耗的發(fā)電形式是十分必要的。這種需求狀態(tài)下，電力行業(yè)的降耗改革對有效控制環(huán)境污染、促進(jìn)國家經(jīng)濟發(fā)展有著深遠(yuǎn)的影響。

熱能與動力工程相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域是電力生產(chǎn)行業(yè)。有效應(yīng)用相關(guān)技術(shù)能夠讓電能轉(zhuǎn)化效率更高，減少電力生產(chǎn)過程中電能的損耗。調(diào)查顯示，一家發(fā)電廠有效進(jìn)行節(jié)能減耗改革節(jié)能降耗相關(guān)措施實施效果如表1所示。由表1可知，能夠科學(xué)合理地應(yīng)用熱能與動力工程技術(shù)，能夠?qū)﹄姀S經(jīng)營產(chǎn)生極大的影響。工作人員應(yīng)在完全掌握理解相關(guān)理論知識的前提下，以科學(xué)的技術(shù)應(yīng)用方案來改善電廠實際生產(chǎn)電力的流程，確保節(jié)能降耗的目標(biāo)能夠?qū)崿F(xiàn)[1]。

表1 節(jié)能降耗相關(guān)措施實施效果

能源與動力工程學(xué)科于20世紀(jì)進(jìn)入我國學(xué)術(shù)領(lǐng)域，并于20世紀(jì)中期完成初步的學(xué)科建設(shè)，由此產(chǎn)生相關(guān)行業(yè)與產(chǎn)業(yè)。能源與動力工程領(lǐng)域涵蓋的分支領(lǐng)域數(shù)量繁多，如暖通通風(fēng)和空調(diào)工程、水電工程等多個領(lǐng)域都是能源與動力工程領(lǐng)域具有代表性的分支領(lǐng)域。自我國改革開放以來，經(jīng)濟發(fā)展水平不斷提升，國家經(jīng)濟環(huán)境也發(fā)生了翻天覆地的變化，社會各領(lǐng)域企業(yè)對于人才的需求標(biāo)準(zhǔn)也有了不同以往的要求。而對電力行業(yè)而言，為了更好地適應(yīng)新時期下的經(jīng)濟環(huán)境，滿足新時期電力生產(chǎn)的新需求，熱能與動力工程的學(xué)科建設(shè)被越來越重視，相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)在實踐中的應(yīng)用產(chǎn)生的影響越來越深遠(yuǎn)。

我國作為煤炭資源的大國，煤炭資源的日常大量消耗造成嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，尤其是以燃煤為動力的電廠，其消耗的煤炭資源眾多，以熱能與動力工程技術(shù)來進(jìn)行節(jié)能降耗，能夠減少煤炭資源的消耗，提升有限資源的使用效率，為電廠在環(huán)境保護(hù)視域下的長遠(yuǎn)發(fā)展開拓道路。

電廠在熱能與動力工程技術(shù)的應(yīng)用中，其主要應(yīng)用方向為推進(jìn)電力生產(chǎn)過程中熱能與動能的傳遞效率提升，減少能量的無效損耗，減緩因發(fā)電對自然生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的影響。電廠中熱能與動力工程技術(shù)應(yīng)用仿真如圖1所示。目前，我國相關(guān)技術(shù)的發(fā)展趨勢良好，不斷有優(yōu)秀的研究成果涌現(xiàn)，但其中依然存在一些難以解決的問題。面對這些問題，相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)者們應(yīng)積極應(yīng)對困難，思考問題的有效解決方案，盡可能實現(xiàn)電廠電力生產(chǎn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。

圖1 電廠中熱能與動力工程技術(shù)應(yīng)用仿真

2 目前電力行業(yè)在熱能與動力工程中存在的問題

2.1 進(jìn)行系統(tǒng)的節(jié)流調(diào)節(jié)時出現(xiàn)失控情況

在電力生產(chǎn)過程中，需要相關(guān)工作人員根據(jù)電力的生產(chǎn)實際情況，對生產(chǎn)電力的相關(guān)設(shè)備儀器進(jìn)行功率控制，要求工作人員在確保電力生產(chǎn)不受影響的前提下，盡可能以增加電力輸出的形式提升系統(tǒng)整體效率[2]。調(diào)查文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，節(jié)流調(diào)節(jié)技術(shù)的合理使用能夠有效降低生產(chǎn)消耗的能源。但在實際使用中，由于進(jìn)行節(jié)流調(diào)節(jié)所需消耗的電能相對較多，因此經(jīng)常會出現(xiàn)能源流失、節(jié)能調(diào)節(jié)失去控制等情況。在我國目前大多數(shù)相關(guān)企業(yè)中，整個電力生產(chǎn)流程中涉及的各個系統(tǒng)大多由一個完整的系統(tǒng)進(jìn)行控制，而其節(jié)流調(diào)節(jié)則主要依靠專業(yè)技術(shù)人員。若在生產(chǎn)流程中出現(xiàn)節(jié)流調(diào)節(jié)失控，勢必會對節(jié)能降耗的目標(biāo)實現(xiàn)造成障礙[3]。

2.2 生產(chǎn)流程中出現(xiàn)熱能的大量損耗問題

電力生產(chǎn)中期極易出現(xiàn)熱能損耗的情況，使得最終消耗的能源總量快速上升，熱能損耗問題就是造成節(jié)能降耗目標(biāo)難以實現(xiàn)的關(guān)鍵之一。熱消耗問題若未及時得到有效的處理，可能會導(dǎo)致運動能量失衡現(xiàn)象的出現(xiàn)，更有甚者會引發(fā)重?zé)岈F(xiàn)象，使電廠遭受巨大的經(jīng)濟損失[4]。在實際工作中，由于熱能與其他能量不同，是電力生產(chǎn)能源轉(zhuǎn)換中的關(guān)鍵，因此其出現(xiàn)損耗對后續(xù)工作的順利進(jìn)行也會產(chǎn)生影響。

2.3 工作中出現(xiàn)濕氣造成能量損耗的問題

濕氣造成的能量損耗是電力生產(chǎn)流程中熱轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)的延伸問題。實際電力生產(chǎn)過程中，有大量的熱量會通過汽輪機發(fā)生轉(zhuǎn)化，因此想要實現(xiàn)節(jié)能降耗，解決濕氣損耗問題是必不可少的。電力生產(chǎn)中產(chǎn)生的熱量在與空氣進(jìn)行反應(yīng)后，就會產(chǎn)生部分水蒸氣。這些蒸汽會導(dǎo)致電力生產(chǎn)在安全評定時出現(xiàn)問題，影響工作人員安全性。同時這些蒸汽還會造成能量的損耗，需要進(jìn)行科學(xué)化調(diào)控[5]。

3 電力行業(yè)中熱能與動力工程的應(yīng)用策略

3.1 在電力生產(chǎn)過程中選擇適宜的變頻設(shè)備

電力的長期儲存是困擾我國學(xué)者們的問題之一，而電力生產(chǎn)總量的變化與其所負(fù)電荷息息相關(guān)。因此，進(jìn)行熱能與動力工程應(yīng)用的相關(guān)研究時應(yīng)對相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行科學(xué)合理地調(diào)整，根據(jù)設(shè)備本身的造價及功能等展開更加綜合地判斷。變頻設(shè)備的主要作用就是在電力生產(chǎn)時促使其中各種設(shè)備的轉(zhuǎn)速發(fā)生改變，之后通過這種轉(zhuǎn)速的改變引發(fā)電功率的變化，最后維持設(shè)備在生產(chǎn)中的作用，同時設(shè)備消耗的能源更少，更具有經(jīng)濟性。

電力生產(chǎn)設(shè)備的安裝需要科學(xué)合理地將設(shè)備安裝到位，能夠減少泵與風(fēng)氣的損耗，使設(shè)備的使用年限延長，生產(chǎn)效率增加。在電力生產(chǎn)過程中選擇適宜的變頻設(shè)備能夠節(jié)省更多的熱能，降低設(shè)備耗電，實現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。

3.2 在電力生產(chǎn)過程中調(diào)配選擇及工況變動法

電力的生產(chǎn)過程本身就是不斷變化的，其具有明顯的動態(tài)化特性使得電力生產(chǎn)的實際情況往往會受到季節(jié)、負(fù)荷等多個因素的影響。在電力生產(chǎn)過程中對生產(chǎn)場所進(jìn)行調(diào)整，使得電力生產(chǎn)生成的熱能能夠更高效高質(zhì)地轉(zhuǎn)化為電能。例如對生產(chǎn)場所真空的最佳狀態(tài)的調(diào)整，冬季溫度相對較低，在調(diào)整水流量及壓力時，只需將風(fēng)機的轉(zhuǎn)速進(jìn)行一定的基本調(diào)整即可；夏季溫度開始上升，設(shè)備的負(fù)荷也發(fā)生一定的變化，循環(huán)中的水量開始增多，受此影響，只需要調(diào)整風(fēng)機葉片的運轉(zhuǎn)角度并改變運轉(zhuǎn)速度，就能夠獲得符合需求的循環(huán)水溫度，使得真空環(huán)境更加合理，進(jìn)而減少資源的消耗。

工作人員還應(yīng)靈活應(yīng)用工況變動法和調(diào)配選擇方法。這兩種方法在電力生產(chǎn)流程中的合理應(yīng)用，能夠通過提升電廠設(shè)備數(shù)量降低每臺設(shè)備的每日使用頻率。例如在電廠增加安裝低壓凝氣裝置，降低電力生產(chǎn)系統(tǒng)的工作壓力，從而引導(dǎo)負(fù)荷調(diào)節(jié)的效率變快，減少日常工作中系統(tǒng)的能耗。

3.3 在電力生產(chǎn)過程中縮減能耗及濕氣損失

結(jié)合電力生產(chǎn)中難以避免的濕氣損失對能耗的影響，電力在實際生產(chǎn)中，會出現(xiàn)較為明顯的能耗增加。這一情況的出現(xiàn)與電力生產(chǎn)的重要設(shè)備汽輪機有關(guān)。汽輪機在運行中會產(chǎn)生部分濕蒸汽，這些濕蒸汽在冷凝反應(yīng)下變?yōu)樗?。在水滴聚集一定量后，就會落到汽輪機上，打破了汽輪機蒸汽波的平穩(wěn)性，對汽輪機設(shè)備本身的運行也形成了不良影響，導(dǎo)致汽輪機出現(xiàn)震動幅度突然增大或汽輪機葉片被水滴長時間侵蝕的現(xiàn)象等，嚴(yán)重時可能會導(dǎo)致出現(xiàn)嚴(yán)重的水沖擊現(xiàn)象，影響設(shè)備工作年限的同時，威脅工作人員的安全。

因此，在電力生產(chǎn)過程中，工作人員注意生產(chǎn)中的熱力循環(huán)是否存在問題，以調(diào)整汽輪機相關(guān)參數(shù)的形式使?jié)裾羝漠a(chǎn)量降低，一方面減少在蒸汽生成時的熱量損失，另一方面降低蒸汽波被打亂的可能性，自然減小濕氣損失，使得生產(chǎn)產(chǎn)生的熱能能夠被靈活應(yīng)用。

3.4 在電力生產(chǎn)過程中重視調(diào)節(jié)系統(tǒng)節(jié)流損失

電力生產(chǎn)的相關(guān)機組若長期處于平穩(wěn)運行的狀態(tài)，可能在節(jié)流方面損耗了部分能源，這些損耗積累后所造成的損失不容小覷。發(fā)電廠的相關(guān)工作人員應(yīng)詳細(xì)了解相關(guān)知識，并以科學(xué)合理的方法方案進(jìn)行改善與調(diào)整，減少其對企業(yè)造成的損失。就我國發(fā)電廠而言，其每日電力生產(chǎn)流程中出現(xiàn)的節(jié)流損耗所導(dǎo)致的企業(yè)經(jīng)濟效益損失應(yīng)控制在0%～5%的范圍內(nèi)。

當(dāng)電力生產(chǎn)相關(guān)機組在運行時，若機組所承擔(dān)的負(fù)荷相較以往較低，則電機組的溫度也會受影響出現(xiàn)降低的現(xiàn)象，此時電機組對電力生產(chǎn)流程的適應(yīng)性更強。因此，在實際電力生產(chǎn)時，工作人員應(yīng)合理選擇功率相對較小的電機組裝置，并適當(dāng)增加電機組數(shù)量，減小發(fā)電流程中每臺電機組的負(fù)荷，減少電機組升溫，使電機組能夠快速適應(yīng)電力生產(chǎn)的狀態(tài)，減少節(jié)流損耗的經(jīng)濟損失。

3.5 在電力生產(chǎn)過程中分析多級汽輪機重?zé)岈F(xiàn)象

當(dāng)發(fā)電廠電力生產(chǎn)的工作量相對較大時，電廠會使用多個發(fā)電機組，同時進(jìn)行電力生產(chǎn)。這種方法確實能夠在短時間內(nèi)提升發(fā)電廠的電力生產(chǎn)效率，但同時也會造成重?zé)岈F(xiàn)象的出現(xiàn)，使單個電機組的電力生產(chǎn)效率降低，對電機組本身機械也會產(chǎn)生一定的損傷，同時還會增加生產(chǎn)過程中熱量的回收難度。因此，當(dāng)工作人員需要在原有設(shè)施的基礎(chǔ)上增加機組數(shù)量以滿足電力生產(chǎn)需求。

首先，需要全面地分析目前發(fā)電廠的電力生產(chǎn)條件，以調(diào)整新機組位置的方式盡量減少重?zé)岈F(xiàn)象的出現(xiàn)。其次，應(yīng)完善安裝新機組的具體環(huán)境，對各個機組的位置布置進(jìn)行調(diào)整與改善，促使發(fā)電廠的重?zé)崂寐时挥行Э刂?。若在安裝新機組后，發(fā)電時出現(xiàn)較為明顯的熱損耗現(xiàn)象，則應(yīng)及時將其回收，并調(diào)整其位置等，將熱能以熱能與動力工程進(jìn)行收集與利用，使發(fā)電廠的熱能回收利用效率得到提升，減少資源的浪費。

4 結(jié)語

實現(xiàn)電力生產(chǎn)的節(jié)能降耗，是促進(jìn)我國生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重要措施，也是維護(hù)我國新時代長遠(yuǎn)健康發(fā)展的必經(jīng)之路。因此，電力生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)注重對節(jié)能降耗相關(guān)方案的研究和制訂，積極優(yōu)化改革熱能與動力工程技術(shù)，在電力生產(chǎn)中引入新技術(shù)與新理念，在不影響電力生產(chǎn)質(zhì)量與產(chǎn)量的基礎(chǔ)上，為我國環(huán)境保護(hù)貢獻(xiàn)力量。