試論熱力損失的原因和減少損失的方法

【摘 要】本文結(jié)合作者自己多年的實踐經(jīng)驗做出總結(jié)，參考對方面的技術(shù)文獻，分析出變工況的各種情況，來討論熱電廠中的熱能與動力工程的一些常見問題。

【關(guān)鍵詞】主蒸汽壓力；熱電廠；汽輪機變工況；變工況分析

在熱電廠中，在最基本的過程是將熱能轉(zhuǎn)變成為動能，通過汽輪發(fā)電機后，一部分轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，另一部分通過汽輪機轉(zhuǎn)送出去，在這過程中，會發(fā)生蒸汽的熱損失及焓降，分析原因，會對熱電廠的能耗降低有所幫助，并能提高操作技能。下面簡單的介紹下熱電機組運行過程中產(chǎn)生的個別現(xiàn)象，熟悉調(diào)節(jié)方式，分析熱力損失的原因和減少損失的方法。

一、重熱現(xiàn)象

在多級汽輪機內(nèi)上一級損失中的一小部分可以在以后各級中得到利用，這種現(xiàn)象稱為多級汽輪機的重熱現(xiàn)象。將各級的理想焓降之和大于汽輪機理想焓降部分占汽輪機理想焓降的份額叫做重熱系數(shù)。由于重熱的利用可使整個的效率大于各級的平均效率，但是它是以降低級效率為前題，只能回收熱損失的一部分，所以重熱系數(shù)不是越大越好。重熱系數(shù)一般為0.04～0.08。由于重熱現(xiàn)象的存在，使全機的相對內(nèi)效率高于各級平均的相對內(nèi)效率，可使機組回收其損失的一部分，充分的利用重熱現(xiàn)象，合理的選取重熱系數(shù)，對提高對機組的認識有很大的幫助。在機組的運行過程當中，引起機組變工況的因素較多，可以從以下幾個方面找原因：一是電不能大量儲存，加上外界所需的用電功率時刻在變化；二是鍋爐燃燒不穩(wěn)定，使進入汽輪機的蒸汽參數(shù)發(fā)生動態(tài)的變化；三是凝汽設(shè)備工況變化，使凝汽器壓力產(chǎn)生變化；四是其它因素影響，如電網(wǎng)頻率變化，汽輪機通流部分結(jié)垢等。在機組工況發(fā)生較大的波動時，可以從以上幾方面找原因，對癥下藥，從而使機組的運行情況趨于平衡。

二、加深對機組調(diào)頻的認識和理解

一次調(diào)頻：對并網(wǎng)運行的機組，當外界負荷變化引起電網(wǎng)頻率變動時，各機組的調(diào)速系統(tǒng)將根據(jù)各自的靜態(tài)特性，自動增減負荷，以維持電網(wǎng)的周波，這一過程稱為一次調(diào)頻。其特點是頻率調(diào)整速度快，但調(diào)整量隨發(fā)電機組不同而不同，且調(diào)整量有限，值班調(diào)度員難以控制。

二次調(diào)頻是指當電力系統(tǒng)負荷或發(fā)電出力發(fā)生較大變化時，一次調(diào)頻不能恢復頻率至規(guī)定范圍時采用的調(diào)頻方式。二次調(diào)頻分為手動調(diào)頻及自動調(diào)頻：手動調(diào)頻：在發(fā)電廠，由運行人員根據(jù)系統(tǒng)頻率的變動來調(diào)節(jié)發(fā)電機的出力，使頻率保持在規(guī)定范圍內(nèi)，手動調(diào)頻的特點是反映速度慢，在調(diào)整幅度較大時，往往不能滿足頻率質(zhì)量的要求，同時值班人員操作頻繁，勞動強度大。

自動調(diào)頻：這是現(xiàn)代電力系統(tǒng)采用的調(diào)頻方式，自動調(diào)頻是通過裝在發(fā)電廠和調(diào)度中心的自動裝置隨系統(tǒng)頻率的變化自動增減發(fā)電機的發(fā)電出力，保持系統(tǒng)頻率在較小的范圍內(nèi)波動，自動調(diào)頻是電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的組成部分，它具有完成調(diào)頻、系統(tǒng)間聯(lián)絡(luò)線交換功率控制、和經(jīng)濟調(diào)度等綜合功能。

汽輪機變工況時，各級焓降的變化（調(diào)節(jié)級中間級最末級）：調(diào)節(jié)級在第一閥全開以上的工況，流量增加時壓比增大，調(diào)節(jié)級比焓降減小，反之，流量減小時比焓降增大，而在第一閥全開，第二閥未開時，調(diào)節(jié)級比焓降達到最大中間級，在工況變動時，各中間級的壓力比不變，各中間級的比焓降亦不變。最未級，流量增加，壓比減小，未級比焓降增加。明白各種調(diào)節(jié)方式及適應場合也是提高運行技能水平也具有極大的幫助。

三、噴管調(diào)節(jié)的特點及適用場合

一是各調(diào)節(jié)閥所通過的最大流量不一定相等；二是有調(diào)節(jié)級，e<1，且t隨調(diào)節(jié)閥開啟數(shù)目變化而變化；三是部分負荷時，比節(jié)流調(diào)節(jié)效率高；四是工況變化時，調(diào)節(jié)級汽室溫度變化大，負荷適應性差；五是適用于各種類型的汽輪機能平移調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性線的裝置稱為同步器，主要作用有：單機運行時，啟動過程中提升機組轉(zhuǎn)速到額定值；帶負荷運行時可以保證機組在任何穩(wěn)態(tài)負荷下轉(zhuǎn)速維持在額定值；并列運行時，用同步器可改變汽輪機功率，并可在各機組間進行負荷重新分配，保持電網(wǎng)頻率基本不變，這個過程稱為二次調(diào)頻。

四、節(jié)流調(diào)節(jié)的特點及適用場合

一是無調(diào)節(jié)級，第一級全周進汽；二是變工況時各級溫度變化較小，負荷適應性較好；三是變工況存在節(jié)流損失，經(jīng)濟性較差；四是適用于小容量的機組和帶基本負荷的大機組，級組的臨界壓力是指當級組中任一級處于臨界狀態(tài)時級組的最高背壓級組包含的級數(shù)越多，其數(shù)值越小，也即臨界壓力比的數(shù)值越小，弗留格爾公式的應用條件：級組中的級數(shù)應不小于3～4級；同一工況下，通過級組各級的流量相同；在不同工況下，級組中各級的通流面積應該保持不變。

（一）調(diào)壓調(diào)節(jié)的特點。一是增加了機組運行的可靠性和對負荷的適應性；二是提高了機組在部分負荷下的經(jīng)濟性；三是高負荷區(qū)滑壓調(diào)節(jié)不經(jīng)濟；四是適用于單元大機組蒸汽在動葉柵中做功后，以余速動能離開動葉柵，它是未能在動葉柵中轉(zhuǎn)換為機械功的一部分動能，稱它為這一級的余速損失，工作噴管所占的弧段長度與整個圓周長派的比值表示部分進汽的程度。在部分進汽的級中，噴管分組布置，可分為工作弧段和非工作弧段，鼓風損失發(fā)生在非作弧段。旋轉(zhuǎn)的動葉片每一瞬間都會處于噴管工作弧段或非工作弧段，在非工作弧段，動靜軸向間隙中充滿了停滯的蒸汽，當動葉片轉(zhuǎn)到非工作弧段時，會像鼓風機一樣，將這些停滯的蒸汽從葉輪的一側(cè)鼓到另一側(cè)，這要消耗部分有用功，這部分能量損失為鼓風損失。與鼓風損失相反，斥汽損失發(fā)生在噴管工作弧段，剛從非工作弧段轉(zhuǎn)到工作弧段的動葉柵內(nèi)充滿了停滯的蒸汽，噴管中流出的蒸汽須首先排斥并加速這些停滯蒸汽，要消耗部分動能，為斥汽損失。

（二）級組的變工況特性。一是當變工況前后級組未達臨界狀態(tài)時，級組的流量與級組前后壓力平方差的平方根成正比；二是變工況前后級組均為臨界狀態(tài)，通過級組的流量與級前壓力成正比，與級后參數(shù)無關(guān)。

（三）軸向推力的變化規(guī)律。一是新蒸汽溫度降低；二是汽輪機發(fā)生水沖擊時；三是負荷突增時；四是甩負荷時；五是葉片結(jié)垢時，軸向推力都增大。

以上這些，是以刻苦鉆研理論知識為依據(jù)，通過多年的實踐經(jīng)驗，總結(jié)的熱能與動力工程之間的關(guān)系及變化情況，掌握變工況時的各種情況，懂得其產(chǎn)生原因，在工作中正確判斷處理各種異常情況；它可以使操作技術(shù)更精湛，提高技能；通過了解降低焓降從而降低熱損失的知識體系，可以使熱能的利用率提高。

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