淺談火電廠中熱能與動(dòng)力工程的改進(jìn)方向

陳良超

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

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電；熱能與動(dòng)力；改進(jìn)方向

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）21-0179-02

1 概 述

從第一臺(tái)蒸汽機(jī)的誕生，就標(biāo)志著熱能與動(dòng)力工程改變了全人類，當(dāng)今世界已經(jīng)離不開它們，人們的吃住行都依賴著這種工程學(xué)。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(huì)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(jìn)能源的利用率。要能夠?qū)崿F(xiàn)這一點(diǎn)，就要能夠明確這項(xiàng)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(chǎn)生的化學(xué)能轉(zhuǎn)化圩熱能，然后通過汽輪機(jī)等動(dòng)力設(shè)備及裝置轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，機(jī)械能就能化為動(dòng)力從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)完成發(fā)電。

根據(jù)能量守恒定理，這其中的每一個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)造成能量的消耗，如果能夠讓這個(gè)過程的能量消耗降到最低，那么只有做好每個(gè)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(dòng)力工程的基本原理

熱能與動(dòng)力工程的基本原理簡(jiǎn)單說來就是熱能與動(dòng)力之間合理轉(zhuǎn)化。在實(shí)際操作中，有兩種不同的形式：熱能轉(zhuǎn)化為動(dòng)力，動(dòng)力再轉(zhuǎn)化為電能，也可以熱能直接轉(zhuǎn)化為電能。不同的形式和方法可以根據(jù)實(shí)際情況有效利用能源，發(fā)揮其在消耗中的作用和價(jià)值。在實(shí)際生產(chǎn)生活中，解決能夠有效利用好熱能與動(dòng)力工程的基本原理，直接關(guān)系到火電廠等相關(guān)企業(yè)的生存和發(fā)展，是企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益水平的關(guān)鍵，其重要性可想而知。

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

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

②依靠內(nèi)燃機(jī)以及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為基礎(chǔ)的熱力發(fā)電機(jī)及汽車工程；

③依靠電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能為基礎(chǔ)的流體機(jī)械與制冷低溫工程；

④依靠機(jī)械功轉(zhuǎn)化為電能為基礎(chǔ)的火力火電與水利水電動(dòng)力工程。

3 火電廠中熱能與動(dòng)力工程的現(xiàn)狀

熱能與動(dòng)力工程的核心理論基礎(chǔ)應(yīng)是工程物理學(xué)，其主要的研究對(duì)象為快速發(fā)展的新型動(dòng)力機(jī)械和系統(tǒng)，通過合理的應(yīng)用微電子技術(shù)、環(huán)境科學(xué)以及機(jī)械工程學(xué)等多門學(xué)科的理論知識(shí)，研究怎樣才能低污染、安全并且高效的將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能的過程，同時(shí)在能量的轉(zhuǎn)換過程中，還研究設(shè)備和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的過程。

在我國，火力發(fā)電相對(duì)于其他形式能源來講更為傳統(tǒng)和便捷，因?yàn)榛鹆Πl(fā)電對(duì)地域和時(shí)間沒有太多的要求和條件，如水利、風(fēng)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(duì)較低，如核電站需要耗費(fèi)大量研發(fā)資金且存在核泄漏的隱患。

我國的火電站的數(shù)量遠(yuǎn)多于其他電站，也因如此火電廠中熱能與動(dòng)力工程有存在著一些問題，與環(huán)境保護(hù)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(xiàn)，也能更好的為國家的可持續(xù)發(fā)展出一份力、盡一份責(zé)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(fèi)，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(shí)必然產(chǎn)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(dǎo)致空氣污染的罪魁禍?zhǔn)?。火電廠的規(guī)模越來越大，數(shù)量也越來越多，城市用電量與日俱增，環(huán)境承載力已經(jīng)到了極限。有些發(fā)電廠因?yàn)榻?jīng)費(fèi)和態(tài)度問題沒有不能做到達(dá)標(biāo)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(shè)施不到位，發(fā)電機(jī)組不間斷的日夜運(yùn)轉(zhuǎn)，再加上管理和維護(hù)不到位，一旦出現(xiàn)安全問題，造成的人員和財(cái)產(chǎn)損失不可估量。

4 現(xiàn)代火電廠生產(chǎn)電能時(shí)的問題

4.1 重?zé)岈F(xiàn)象及其對(duì)火電廠的影響

在火電廠生產(chǎn)過程中，在能量使用合理的前提下，上下兩個(gè)環(huán)節(jié)之間的通道壓差相對(duì)一致時(shí)，出現(xiàn)下一個(gè)環(huán)節(jié)中焓值的含量大幅小于上一個(gè)環(huán)節(jié)的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象就被成為重?zé)岈F(xiàn)象。雖然重?zé)岬睦每梢允蛊啓C(jī)運(yùn)行時(shí)效率增加，但是它也會(huì)降低級(jí)效率，從中可以回收一部分熱損失，因此重?zé)岈F(xiàn)象的出現(xiàn)表示重?zé)嵯禂?shù)過大，會(huì)造成多方面的危害，在火電廠中出現(xiàn)重?zé)岈F(xiàn)象最直接的影響就是導(dǎo)致能源利用率降低。

有可能引發(fā)幾種危害：重?zé)岈F(xiàn)象導(dǎo)致火電廠的電能不能合理的進(jìn)行存儲(chǔ)和釋放，以致電能不穩(wěn)定影響到輸送出去的電能的質(zhì)量；重?zé)嵊绊懙饺剂系娜紵淙紵€(wěn)定性受到阻礙，產(chǎn)生的蒸汽數(shù)值大幅波動(dòng)，會(huì)造成設(shè)備和儀器的損壞，對(duì)發(fā)電質(zhì)量和安全都有影響；重?zé)岈F(xiàn)象后，發(fā)電氣壓產(chǎn)生波動(dòng)，無法正常合理的產(chǎn)生電能，讓電壓數(shù)值也不均衡，電能質(zhì)量受到影響。

4.2 節(jié)流調(diào)節(jié)問題及其對(duì)火電廠的影響

節(jié)流調(diào)節(jié)在火電廠的生產(chǎn)中有著較多的應(yīng)用，發(fā)電設(shè)施設(shè)備如果在工作中出現(xiàn)變化，系統(tǒng)很容易會(huì)消耗和浪費(fèi)許多能源。從而導(dǎo)致火電廠的經(jīng)濟(jì)利益蒙受損失。

在實(shí)際情況中，節(jié)流調(diào)節(jié)常常用于較小的容量額度的設(shè)備上，機(jī)組設(shè)備的額定負(fù)載只要有任何一個(gè)值超額，機(jī)組設(shè)備的數(shù)量就會(huì)相應(yīng)減少，而負(fù)載級(jí)數(shù)會(huì)升高，供電壓力的臨界值也會(huì)跟著下降。只有機(jī)組中的級(jí)數(shù)保持在三級(jí)以上，才能保證其正常運(yùn)行，不過發(fā)電設(shè)備工作不變的情況下，不同機(jī)組中的同構(gòu)的流量值會(huì)達(dá)到相等。

也就是說，發(fā)電設(shè)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(yùn)作，不會(huì)對(duì)企業(yè)生產(chǎn)造成停滯。

4.3 濕氣損失問題及其對(duì)火電廠的影響

濕氣損失是火電廠熱能與動(dòng)力工程中很容易出現(xiàn)的一個(gè)現(xiàn)象，這種損失幾乎是不可避免的，因?yàn)樵斐蓳p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(zhuǎn)化為蒸汽，導(dǎo)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(duì)于蒸汽比較大，其移動(dòng)沒有蒸汽快，造成了一些阻礙，使得蒸汽移動(dòng)也變慢，導(dǎo)致濕氣的損失；還有就是液化水滴本身有著形狀和質(zhì)量，在噴管中的流動(dòng)與蒸汽不一致，擾亂了濕氣的運(yùn)動(dòng)從而造成損失。

5 熱電廠中熱能與動(dòng)力工程的改進(jìn)方向

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

5.1 善于運(yùn)用重?zé)岈F(xiàn)象

我們知道重?zé)岈F(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(jī)組的工作效率。所以我們要把重?zé)嵯禂?shù)控制在合理的范圍之內(nèi)，讓汽輪機(jī)中相對(duì)焓值理想化的降低，讓各級(jí)理想焓值之和在實(shí)際總焓值總數(shù)的多出部分降到最小，這樣就會(huì)有事半功倍的效果。

5.2 提高節(jié)流調(diào)節(jié)的加強(qiáng)

在設(shè)備的正常運(yùn)行中，節(jié)流調(diào)節(jié)是可以在機(jī)組的第一級(jí)就完成全周進(jìn)汽的過程。而非正常狀態(tài)下，各級(jí)的溫度都會(huì)有所變化，雖然能夠較快的自我調(diào)節(jié)，但這種調(diào)節(jié)就會(huì)造成能量的流失，火電廠的經(jīng)濟(jì)收益就會(huì)受到影響。

因此，火電廠熱能與動(dòng)力工程必須根據(jù)弗留格爾原理，運(yùn)用其公式科學(xué)合理的計(jì)算尤其關(guān)鍵，推算出同流量下各級(jí)的比焓降、壓差等數(shù)值，并對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，觀察其流通情況。在已知流量的條件下，要對(duì)流動(dòng)面積的變化能夠及時(shí)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(nèi)容就是濕氣損失，這也是熱能與動(dòng)力工程中最容易產(chǎn)生能量損失的一部分?；痣姀S等相關(guān)企業(yè)要使得損失降到最小，經(jīng)濟(jì)效益得到提高，減少濕氣損失可謂意義重大。而大多數(shù)火電廠所采用的措施有四種：

一是在設(shè)備中安裝除濕裝置，就能夠在一定程度上防止水滴的產(chǎn)生；

二是在蒸汽運(yùn)送中間環(huán)節(jié)，應(yīng)用再加熱循環(huán)；

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

四是應(yīng)用帶有吸水縫的噴灌設(shè)備，把不可避免產(chǎn)生的水滴躊躇，增加蒸汽運(yùn)行速率，加快生產(chǎn)進(jìn)度。

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

6 結(jié) 語

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

本文以火電廠的發(fā)電生產(chǎn)為例，從重?zé)岈F(xiàn)象、節(jié)流調(diào)節(jié)和濕氣損失保護(hù)三個(gè)角度進(jìn)行了分析，并且提出相關(guān)的改進(jìn)方向，提供相關(guān)人員參考，幫助一些企業(yè)在運(yùn)用熱能與動(dòng)力工程時(shí)能及時(shí)夠總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，制定措施。

參考文獻(xiàn)：

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