淺析中小型熱電站熱機專業(yè)設計的關鍵環(huán)節(jié)

王曉鵬 喬承龍

（河南省電力勘測設計院，河南 鄭州 450000）

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

1 中小型熱電站熱機的工作原理

熱機是利用內能來做功的機器，它是將內能轉化成機械能的零件。熱機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氣，使其推動活塞或葉輪而做功。熱機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。

熱電站熱機的工作過程是由進氣﹑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做功過程而必須的過程。按照實現一個工作循環(huán)的行程數，工作循環(huán)也可分為四沖程和二沖程兩類。要對其進行專業(yè)的設計，首先就要了解熱機的工作性能，熱電站熱機主要有三個性能分別是：內燃機性能﹑動力性能﹑經濟性能。內燃機性能主要包括動力性能和經濟性能。動力性能是指內燃機發(fā)出的功率（扭矩），表示內燃機在能量轉換中能量的大小，標志動力性能的參數有扭矩和功率等參考數據。經濟性能：是指發(fā)出一定功率時燃料消耗的多少，表示能量轉換中質的優(yōu)劣，標志經濟性能的參數有熱效率和燃料消耗率，電廠對于熱和電力之間的效率轉化問題也可以在這里找到答案。

2 關于中小型電廠熱機專業(yè)設計內容的論述

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

如何提高熱機專業(yè)設計的通用性﹑智能化﹑精確度和適應計算機計算已經成為該領域研究的重中之重。本文認為在對現有火電廠熱力系統(tǒng)分析計算方法進行深入研究分析的基礎上，從傳統(tǒng)的常規(guī)熱平衡（熱力學基本定律在熱力系統(tǒng)計算上的顯式表達）出發(fā)，引入矩陣思想，通過嚴格數學推導，就可以構建適于火電廠熱力系統(tǒng)分析方程。這樣可以更直接表達機組熱經濟性指標（循環(huán)效率）的矩陣元素，也可方便地用數學語言表達熱力系統(tǒng)的結構特性和熱力特性，從而使得熱機工作效率的進一步提升，降低對于熱機設計的工作難度。

3 關于中小型熱機專業(yè)設計存在的問題

在中小型熱機專業(yè)設計的過程當中，由于設計人員水平有限，加上使用人員的不合理操作，導致中小型火電廠的經濟效率得不到提升，進一步影響它的發(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，就需要在設計工作上努力尋求一些新的發(fā)展途徑，來保證熱機的正常工作和運行，于此同時，還必須推陳出新，力求在保證安全可靠和運行經濟的條件下盡可能的節(jié)省建設資金，發(fā)揮電廠熱機的實際作用。合理利用和節(jié)約能源是設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)電站的熱機使用都存在效率不高的問題，而關鍵是在應用過程中浪費了火力能源，所以在應用的過程中節(jié)能也不失為一種提高熱機效率，改進目前熱機效率利用率低的現狀的手段之一。針對此問題，就要求設計者在設計熱機的時候要注重對于節(jié)能環(huán)保的要求，節(jié)能的總目標無非就是提高能源利用的經濟效益。就整個國民經濟來說，從能源的開采﹑加工﹑運輸﹑轉換﹑分配直到消費各個環(huán)節(jié)都要挖掘潛力，減少耗費，不斷提高能源的利用率。熱機專業(yè)設計工作中的節(jié)能措施是廣闊的，也是節(jié)能關鍵環(huán)節(jié)之一。節(jié)能的措施包括從具有方針性的發(fā)展熱電聯產和改造中﹑低壓機組等到結合電廠的實際情況采用一些行之有效的提高熱經濟性的設計措施。前者是設計的前期工作中應論證決策的內容。熱電聯產是建設資源節(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，而且體現了國家充分利用有限能源的步伐。由于熱機參數的多樣性和廣泛性，以及熱機的供熱管網熱損失比較大，管網規(guī)模不可能太大等原因，使中小熱電站在我國現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組的熱力參數與利用率較低，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，從而使熱機的利用率一直不高，進而使得熱機的節(jié)能效果大打折扣，而熱機效率的底下的原因與電站設計時設備選型不當，工藝系統(tǒng)考慮不周有很大的關系。因而在中小型熱電站熱機設計過程中應充分注意節(jié)能問題，注意各方面的細節(jié)。由于熱電站本身的局限性，所以在中小型熱機的設計中還是出現了各種各樣問題，所以提高熱機的效率，并為以后的運行創(chuàng)造有利條件，也是設計的重中之重。事實上，在國家熱電站熱機初步設計的有關文件中，就明文規(guī)定了初步設計說明書中應有節(jié)能篇章，這也體現了其重要性。本文就是對熱電站熱機專業(yè)設計中的若干問題進行的闡述。

4 關于熱機專業(yè)設計的優(yōu)化

優(yōu)化熱機發(fā)電領域專業(yè)的設計思路及方法：以該電廠發(fā)電項目熱機系統(tǒng)為參考模型，結合目前機組的運行情況，以生物質燃料性質為出發(fā)點，就電廠熱機專業(yè)設計的主輔機選型﹑熱機系統(tǒng)﹑主廠房布置等，結合本工程試運出現的若干問題，對生物質發(fā)電廠熱機專業(yè)的設計進行優(yōu)化，以推動生物質發(fā)電技術的進一步發(fā)展。三維設計代表了目前世界上工程設計技術的最高水平，是設計手段（工具）和設計方法的革命性變革。引進AVEVA的三維相關軟件，經過培訓消化和本地化開發(fā)，在多個工程中得到了廣泛應用，取得較大成績。優(yōu)化中小型熱電站設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濟效益和熱機的利用率方面有了較為顯著的成效，但是在目前電廠熱機的項目應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，在技術上的優(yōu)勢并不明顯。

所以在今后電廠熱機的應用方面，我們還應該提高相關的專業(yè)技術水平，保證電廠的經濟效益，提高熱機的利用率，有效解決熱機設計中的關鍵問題。目前，我國為提高熱機效率，應該積極地引進先進的設計技術，致使熱機的設計，熱機器件的構建，以及熱機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能夠取得長足的進步。

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

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

[3]解思起.當前火電廠熱機專業(yè)設計中做好節(jié)約能源工作的幾項措施[J].電力技術，1982.

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