論電廠中熱能與動力工程中的運用

陳祥

【摘 要】作為清潔能源，電能在人們生產(chǎn)生活中得到了廣泛的應用，已經(jīng)成為必不可少的能源。隨著中國城鎮(zhèn)化進程的不斷推進，農(nóng)村人口大量涌向城市，城市的用電量以非常驚人的速度增長，在用電的高峰時段，甚至會出現(xiàn)用電缺口，此時甚至需要進行限電操作，才能滿足電能的供應。本文講述了熱能與動力工程在電廠的運用中所存在的問題，說明了該運用的必要性；并從五個方面講述了目前電廠在熱能與動力工程中的運用，對未來運用的方向進行了展望。

【關(guān)鍵詞】電廠；熱能與動力工程；節(jié)能減排

一、引言

在發(fā)電的過程中，除了產(chǎn)生電能，還會產(chǎn)生大量的熱能和動能?，F(xiàn)如今，火力發(fā)電仍然是中國電能生產(chǎn)的主要方式，根據(jù)相關(guān)部門提供的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2016年中國全年社會生產(chǎn)生活所使用的電能達到5.92萬億千瓦時，但是，火力發(fā)電卻面臨著有限的資源與人們越來越高的電能需求之間的矛盾、電能生產(chǎn)過程對環(huán)境的污染與人們?nèi)找嫣岣叩沫h(huán)保需求之間的矛盾。這兩個矛盾的日益突出，使得越來越多的電廠對熱能與動力工程在電能生產(chǎn)過程的運用采取了更加重要的態(tài)度。熱能與動力工程作為以工程熱物理學為理論支撐的學科，主要研究傳統(tǒng)能源的高效使用與新能源的開發(fā)使用。[1]

二、電廠在生產(chǎn)電能中所遇到的問題

（一）能源利用的問題

目前中國的電廠仍主要依靠煤炭進行發(fā)電，煤炭消耗量占全部消耗的百分之六十。[2]煤炭進行發(fā)電的過程中，許多熱能通過水氣循環(huán)系統(tǒng)被直接排放到空氣中，造成大量的熱能浪費，據(jù)2013年的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，中國電廠發(fā)電的能源利用率僅為百分之三十五左右，電廠的節(jié)能減排工作已經(jīng)成為第十三個五年規(guī)劃期間急需解決的問題。

（二）環(huán)境污染的問題

電廠在發(fā)電過程中，會產(chǎn)生很多對環(huán)境影響很大的污染物，比如SO2、NO2、粉塵等，一般電廠建設(shè)的地方，環(huán)境污染的情況會更嚴重。但是由于中國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，對電能的需求也是與日俱增的，再考慮到中國能源多數(shù)以煤炭為主，煤炭發(fā)電產(chǎn)生的污染物較多，導致電廠發(fā)電嚴重影響了中國的環(huán)境保護工作的展開。人們的生活條件變得越來越好，對電能的需求量越來越大，與此同時，人們對生活環(huán)境的要求也越來越高，這一對矛盾使得解決電廠污染問題變得迫在眉睫。

（三）安全的問題

目前，發(fā)電機組正在向設(shè)備體積小、運轉(zhuǎn)效率高、啟停反應快以及自動化程度高等幾個方向發(fā)展，同時，在電廠的發(fā)電過程中，要提高鍋爐風機在運轉(zhuǎn)過程中的可靠性，，降低電機損壞、軸承失效等問題出現(xiàn)的概率，保證工作人員的生命財產(chǎn)安全。

三、熱能與動力工程在電廠中的運用

（一）調(diào)壓過程的優(yōu)化

在發(fā)電機組工作時，要對機組出力進行調(diào)節(jié)，調(diào)壓調(diào)節(jié)提高了發(fā)電機組在負荷下的適應能力和可靠運行能力，使得機組在低負荷下?lián)碛懈玫陌l(fā)電效率，但是在高負荷下，發(fā)電機組則表現(xiàn)出效率低下的問題。這時要使用熱能與動力工程的相關(guān)知識，結(jié)合電廠發(fā)電機組運行的實際情況，提高整體的發(fā)電效率。

（二）重熱現(xiàn)象的利用

在電能的生產(chǎn)過程中，利用多級汽輪機的重熱現(xiàn)象，可以將蒸汽因為內(nèi)部摩擦而產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為需要的電能。但是理論和實際之間總是存在不同之處，熱能的轉(zhuǎn)化效率并不能達到理想值。經(jīng)過試驗我們可以發(fā)現(xiàn)：一般的，為了使熱能的轉(zhuǎn)換效率達到最佳效果，重熱系數(shù)的取值范圍一般是4x10-2～8x10-2之間。在實際的發(fā)電過程中，工作人員應根據(jù)所使用多級汽輪機的優(yōu)點與缺點，利用熱能與動力工程的相關(guān)計算，算出理想的重熱系數(shù)值。

（三）節(jié)流調(diào)節(jié)的優(yōu)化

一般的，通過對蒸汽機組的第一級節(jié)流調(diào)節(jié)，便可以實現(xiàn)蒸汽的全周進汽過程。不過在不同工況調(diào)節(jié)的過程中，由于會產(chǎn)生明顯的節(jié)流損失，導致整體的運行成本較高，所以節(jié)流調(diào)節(jié)的優(yōu)化過程中，應結(jié)合熱能與動力工程，采用Flugel formula的計算方法，有效得出不同級之間蒸汽做功能力的降低量和壓強差，并根據(jù)機組零件的受壓狀態(tài)，監(jiān)視機組的工作情況。Flugel formula的計算與熱能與動力工程的綜合運用，可有效地優(yōu)化節(jié)流調(diào)節(jié)。

四、熱能與動力工程在電廠中運用的展望

綠色發(fā)展已經(jīng)成當今社會的主題，電廠的未來發(fā)展必定不能走過去高耗能、高污染的老路，而是要走高效發(fā)展、綠色環(huán)保的新路。對于電廠來說，自動化生產(chǎn)和能源管理對于提高企業(yè)的生產(chǎn)效率、減少污染排放有著非常重要的作用。[3]將從先進設(shè)備的使用、全集成自動化解決方案以及全集成能源管理等三個方面對未來熱能與動力工程在電廠的運用進行展望。

（一）先進設(shè)備的使用

使用先進的電能生產(chǎn)設(shè)備不僅可以有效提高電廠的生產(chǎn)效率，還可以讓熱能與動力工程在電廠中有更多應用范圍。結(jié)合熱能與動力工程的相關(guān)知識，選擇合適的生產(chǎn)設(shè)備，比如合適的變頻器可以精準的調(diào)節(jié)機組的運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，可以使能源的利用效率提升一個臺階。

（二）全集成自動化解決方案

全集成自動化解決方案（Totally Integrated Automation）是電廠節(jié)能減排的重要實現(xiàn)方式。結(jié)合熱能與動力工程，使用工業(yè)以太網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)，將數(shù)據(jù)管理、編程、配置以及通訊等進行統(tǒng)一處理，大大提高了電廠能源的利用效率，并降低了對環(huán)境的污染。

（三）全集成能源管理解決方案

采用全集成能源管理解決方案（Totally Integrated Power），可以將電廠建成一個現(xiàn)代化的綠色企業(yè)。全集成能源管理解決方案可有效保證電廠配電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，利用方便工作人員操作的軟件，對熱能與動力工程在電廠中的運用起到協(xié)助作用，并且，該管理方案可以為工作人員提供實時的數(shù)據(jù)反饋，是不可多得的管理方案。

五、總結(jié)

隨著綠色發(fā)展的持續(xù)不斷推進，綠色價值觀得到了更多人的認可，電廠作為綠色發(fā)展中處于風口浪尖的企業(yè)，其改革已經(jīng)迫在眉睫。在電廠的改革過程中，采用傳統(tǒng)方法進行優(yōu)化已經(jīng)無法滿足綠色發(fā)展的要求，而是要結(jié)合現(xiàn)代綠色企業(yè)發(fā)展，利用熱能與動力工程的相關(guān)知識，使電廠成為綠色發(fā)展中的領(lǐng)跑者。

【參考文獻】

[1] 任蕰佳. 熱能與動力工程[J]. 求學， 2015（1）.

[2] 黃景利. 熱電廠中的熱能與動力工程[J]. 黑龍江科技信息， 2010（27）：8-8.

[3] 林萬超. 火電廠熱系統(tǒng)節(jié)能理論[M]. 西安交通大學出版社， 1994.endprint