火電廠中熱能與動力工程的改進方向研究

張霽

摘要：通常情況下，火電廠以煤炭作為燃料，燃料在燃燒過程中將燃料釋放的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，然后通過汽輪機等機械動力裝置將產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為機械動能，最后產(chǎn)生的機械能由汽輪機轉(zhuǎn)化為電能，其中會有小部分能量在轉(zhuǎn)化過程中遭到損失。通常情況下，火電廠在能量轉(zhuǎn)化的工作流程中能量的焓值會逐漸下降，想要有效解決能耗的問題就可以利用這一性質(zhì)，來降低火電廠整體的能量損耗，使能源得到充分高效的利用，實現(xiàn)節(jié)能減排的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠;熱能與動力工程;改進方向

引言

隨著我國改革開放的不斷深入發(fā)展，推動了我國的經(jīng)濟實力不斷增強，我國雖然是世界上實力最為強的發(fā)展中國家，然而和世界上老牌的發(fā)達國家還是有著極大的差距，我國經(jīng)濟發(fā)展還是存在著一些問題，例如我國經(jīng)濟發(fā)展過程中對能源的利用率較低，對相關(guān)的企業(yè)來講是一個較大的負擔(dān)。

1火電廠中動力與熱能工程現(xiàn)狀

熱能與動力工作的核心理論是工程物理學(xué)。其研究的主要對象是為了使新型的動力機械與系統(tǒng)得到快速發(fā)展，并合理的采用環(huán)境科學(xué)技術(shù)、微電子技術(shù)以及機械工程等多門學(xué)科綜合研究，實現(xiàn)低污染、高效并且安全的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為動能的過程。動力與熱能存在的問題主要存在以下三種問題：

1.1重?zé)岈F(xiàn)象及其問題表現(xiàn)

當(dāng)前火電廠在實際運行過程中，存在一個較為普遍的問題，即重?zé)岈F(xiàn)象。這種現(xiàn)象一般表示合理利用能源的過程中，前后兩個不同環(huán)節(jié)壓力大致相同，第一個環(huán)節(jié)的焓值要明顯低于第二個環(huán)節(jié)的相關(guān)數(shù)值。若不能夠及時控制這種現(xiàn)象，就會產(chǎn)生較大的危害。其中較為顯著的就是火電廠運行過程中的能源使用率逐漸降低。首先重?zé)岈F(xiàn)象，電廠在實際運行時難以對電能進行有效利用和儲存，若重?zé)岈F(xiàn)象較為明顯時，電能的穩(wěn)定性必然會受到影響;其次，這一現(xiàn)象會讓電廠在運行時的燃燒質(zhì)量逐漸降低，導(dǎo)致電能利用效率逐漸降低;最后，發(fā)電廠企業(yè)也會在這種現(xiàn)象的影響下出現(xiàn)顯著的波動，若其穩(wěn)定性較差，就會導(dǎo)致電廠的發(fā)電質(zhì)量受到影響，難以達到電廠制定的目標(biāo)效益。

1.2鍋爐排煙損失問題

鍋爐是火電廠的主要工作裝置，其中排煙溫度是影響鍋爐正產(chǎn)運行的主要因素之一。一般，只要合理控制排煙溫度，就能保證鍋爐的運行效率。專家們經(jīng)過試驗研究發(fā)現(xiàn)，排煙溫度和實際排煙量存在緊密關(guān)聯(lián)，過大的排煙量會產(chǎn)生巨大的損失。經(jīng)過驗證發(fā)現(xiàn)，排煙溫度產(chǎn)生影響的主要因素有三種：燃料、風(fēng)溫和風(fēng)速。因此，為控制合理的排煙量和排煙溫度，要選擇雜質(zhì)少且灰分和水分適中的燃料，以提升燃燒效率。還要控制風(fēng)溫和風(fēng)速，保證燃料供氧適宜，提升燃燒質(zhì)量。

1.3節(jié)流調(diào)節(jié)以及問題表現(xiàn)

節(jié)流調(diào)節(jié)在火電廠工程運作中具有廣泛的應(yīng)用范圍。當(dāng)火電廠運作過程中工作設(shè)備突然發(fā)生故障，會導(dǎo)致整個發(fā)電系統(tǒng)損耗大量能量，降低火電廠生產(chǎn)經(jīng)經(jīng)營效益。節(jié)流調(diào)節(jié)更加適用于容量額度小的設(shè)備節(jié)流調(diào)節(jié)其中有任一級別達到了最大的負荷承載，機組數(shù)量會越變越少，同時級數(shù)也越來越高，保證供電壓力的臨界值符合標(biāo)準(zhǔn)，在弗留格爾定律中也提出想要達到理想的節(jié)流調(diào)節(jié)效果，就要保證機組中的級數(shù)超過三級，并在系統(tǒng)設(shè)備的運行狀態(tài)發(fā)生變化時，保持系統(tǒng)能平穩(wěn)運行，沒有變化發(fā)生時，應(yīng)保持機組間通過的流量值相等。

2火電廠動力與熱能的改進策略

2.1燃燒方式創(chuàng)新

在火電廠運行的過程中，煤炭是火電廠運行的最重要的燃料，在汽輪發(fā)電機組運行的過程中，煤炭的燃燒充分與否，熱能的轉(zhuǎn)化率與火電廠的經(jīng)濟效益密切相關(guān)，。煤炭得到了充分的燃燒，則會推動著火電廠的經(jīng)濟效益不斷提升，更能夠減少對資源的浪費。煤炭的熱能轉(zhuǎn)化率與其品質(zhì)密切相關(guān)。在火電廠的運行過程中，要不斷的對煤炭的燃燒方式進行改進，在燃燒的過程中，工作人員所選擇的燃燒方式還要充分考慮到煤炭的種類與質(zhì)量，讓不同質(zhì)量與種類的煤炭得到最大化的燃燒。除此之外，在煤炭燃燒過程中，根據(jù)煤炭的質(zhì)量與種類，工作人員不斷對氧氣含量進行調(diào)整，不斷的對氧氣的含量進行優(yōu)化調(diào)整。在煤炭燃燒的過程中，對燃燒方式的創(chuàng)新要不斷加大投入，從多個方面進行探索，對燃燒過程中的每一個原因都要細心考慮，結(jié)合實際情況，進行燃燒方式的選擇，讓煤炭得到最大程度的燃燒，減少對環(huán)境的危害，減少資源的浪費，提高火電廠的經(jīng)濟效益與社會效益。

2.2節(jié)流調(diào)節(jié)的應(yīng)用分析

節(jié)流調(diào)解中沒有調(diào)節(jié)級的說法，在第一級調(diào)節(jié)即可完成全周進汽。這種設(shè)計的優(yōu)點是，一旦工況發(fā)生變化，各級溫度的改變很小，幾乎可以忽略不計，同時表現(xiàn)出較好的抗負荷特性，使節(jié)流調(diào)節(jié)能夠應(yīng)用于基本負荷的大機組和小容量機組。但是，工況彼此會產(chǎn)生一定的節(jié)流損失，使發(fā)電廠熱能動力工程在熱電廠的實際運行中表現(xiàn)出較差的經(jīng)濟適用性。因此，減少節(jié)流損失顯得尤為必要。理論研究表明，可以使用弗留格爾公式（變工況前后機組均未達到臨界狀態(tài)時，機組流量和其前后壓力平方根成正比）進行計算，得出最適宜的壓力比，進而進行調(diào)節(jié)。實際調(diào)節(jié)中，先運用弗留格爾公式計算同流量下各級的壓差和比焓降，確定各零件的受力和工作功率，再檢查汽輪機是否正常流通。該過程也可以被看做在已知流量的前提下，對各級壓力公式符合度進行計算，最終得到節(jié)流面積變化，確定節(jié)流量。經(jīng)過多年的驗證可以認為，弗留格爾公式的出現(xiàn)不僅保證了有效的節(jié)流調(diào)節(jié)，而且為熱能與動力工程在熱電廠的應(yīng)用提供了可能性。

2.3科學(xué)對重?zé)徇M行運用

在綜合了解電廠熱能、動力工程存在的問題之后，可以充分總結(jié)得出重?zé)岈F(xiàn)象一般表示多級汽輪機組內(nèi)部在運行過程中與上一級相比較存在顯著的損失，但是，這些損失能夠在下一級得到運用。重?zé)嵯禂?shù)表示各級運行過程中理想焓降值和焓降值之間的比值，因為重?zé)岈F(xiàn)象誘發(fā)的負面效應(yīng)較為顯著，若在機械運行過程中能夠?qū)ζ溥M行有效正確的使用，就能夠提升能源的利用率。在實際運行過程中，應(yīng)將重?zé)嵯到y(tǒng)運行能源消耗控制在科學(xué)范圍之內(nèi)，并非比值越大越好，在進行回收時只能回收部分損耗，而并非全部。

2.4濕氣損失控制的應(yīng)用分析

加強濕氣的控制能力在一定程度上降低能耗，保證熱能和動力工程在發(fā)電廠中的有效運行。結(jié)合發(fā)電機工作實際，濕氣損失的原因為：在濕冷蒸汽受熱膨脹的過程中，會有一部分蒸汽發(fā)生凝結(jié)形成水珠，使蒸汽量減少;水珠的流速遠遠低于蒸汽流速，進而牽引蒸汽造成部分動能損耗，出現(xiàn)蒸汽過冷狀況。濕氣損失會使發(fā)電機組的動葉進汽邊緣產(chǎn)生沖蝕，降低葉片長度，減少葉面實際面積，縮短葉片使用年限，尤其在葉頂背弧處最為嚴(yán)重。為了降低濕氣對葉片的損傷，可以采用以下方法：首先應(yīng)該除濕，可以選用汽水分離加熱器，保證低壓缸的效率和安全性;其次，可以選用帶有吸水縫的噴灌，降低設(shè)備濕度;最后，可以降低機械損失，使用軸流式汽輪機創(chuàng)造高壓向低壓的指向力，降低能量消耗，提升運行速率。此外，可以改進葉片設(shè)計，提高葉片抗沖蝕性能。

結(jié)語

火電廠的動力與熱能的生產(chǎn)過程受到多種因素的制約影響，而產(chǎn)生較大的資源浪費現(xiàn)象，不利于資源的可持續(xù)發(fā)展。為了改善這一狀況，火電廠因根據(jù)具體的問題與弊端采取有針對性的實施手段，減少資源浪費現(xiàn)象，保證資源的供應(yīng)能源源不斷的滿足社會發(fā)展需要，實現(xiàn)我國資源綠色可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)，并大大提高生態(tài)環(huán)境。

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