探討電廠提升熱能與動力工程操作技能的方式

朱懌

[摘? ? 要]熱力發(fā)電廠的主要工作原理是通過熱能和動能之間的轉(zhuǎn)換來發(fā)電，在轉(zhuǎn)換過程中會產(chǎn)生一定的能量損失，因此必須采取相應(yīng)的措施。文章主要針對如何提高熱力發(fā)電廠的熱能與動力工程的操作技能進行了探討，并借鑒現(xiàn)有技能理論的基礎(chǔ)上提出了一些策略。

[關(guān)鍵詞]熱電廠;動力工程操作技能;重熱現(xiàn)象

[中圖分類號]TM621 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）10–0–02

Discuss How Power Plants Can Improve Their Operating Skills

in Thermal Energy and Power Engineering

Zhu Yi

[Abstract]The main working principle of a thermal power plant is to generate electricity through the conversion between thermal energy and kinetic energy. A certain amount of energy loss will occur during the conversion process， so corresponding measures must be taken. The article mainly discusses how to improve the operational skills of thermal energy and power engineering in thermal power plants， and proposes some strategies based on the existing skills and theories.

[Keywords]thermal power plant; power engineering operation skills; reheat phenomenon

在熱力發(fā)電廠的實際日常工作中，在有關(guān)汽輪機機組設(shè)備運行工作后，會產(chǎn)生一部分熱能并排出，形成蒸汽的焓降和熱損失，大大提高了運行成本。因此，文章將對相關(guān)問題進行研究和分析，并采取有效措施提高熱能與動力工程的操作技能。

1 熱電廠現(xiàn)狀分析

隨著國家經(jīng)濟的不斷加快發(fā)展，人民生活水平也隨之提高，生活垃圾在城市中的處理問題日益嚴重。如今焚燒垃圾處理技術(shù)措施的持續(xù)發(fā)展，以及在實際處理過程中能夠呈現(xiàn)出相應(yīng)的優(yōu)勢和具體國家政策的支持，掀起了一股建設(shè)垃圾焚燒電廠風向。到2018年年底，國內(nèi)建設(shè)并運行開展的垃圾焚燒發(fā)電廠約400座;直到2019年，在全國范圍內(nèi)準備建設(shè)的和涉及垃圾焚燒發(fā)電的相關(guān)項目高達430項，對全國的多個地區(qū)進行大面積覆蓋。

本文以某垃圾焚燒發(fā)電廠為例，該發(fā)電廠的處理垃圾規(guī)模每天可達約1 300 t，焚燒線采用750 t/d的2臺機械爐排爐，主蒸汽的配置參數(shù)為4 MPa（g）、汽輪機設(shè)備的總?cè)萘繛?0 MW，臥式余熱鍋爐可達450 ℃，發(fā)電機為2×15 MW。磁閥式可控電抗器工況在工作運行下2臺鍋爐可提供的蒸汽量約為每小時143.2t供發(fā)電使用，全年運行約7 900 h，年發(fā)電總量約每年232 kW，年上網(wǎng)總電量約每年189 kW;凈化煙氣工藝采用“氨水+半干法+干法+活性碳吸附+袋式除塵器”，嚴格按照國家超低標準執(zhí)行煙氣排放，全廠總循環(huán)冷卻水流量約8 500 m2。由于該廠位置偏北，冬季氣溫和室溫較低，按相關(guān)的規(guī)范要求全廠設(shè)置了生產(chǎn)和生活所需的車間供暖系統(tǒng)[1]。

2 探討汽輪機在變工況時焓降的變化

汽輪機變工況過程中的變化主要針對各級工況焓降的變化，對汽輪機變工況焓降過程起調(diào)節(jié)作用。汽輪機工況下焓降時，調(diào)節(jié)級主要指第一閥全開時工況變化。當流量增加時，壓力比同時增加，調(diào)節(jié)級降低了比焓降。即當流量減小時，壓力比減小，調(diào)節(jié)器的比焓降增大。當?shù)谝粋€閥門全開而第二個閥門未打開時，調(diào)節(jié)級中的比焓降出現(xiàn)在最大中間級。主要體現(xiàn)在以下5個方面。

（1）在經(jīng)過每個調(diào)節(jié)閥時的最大流量所產(chǎn)生的數(shù)值不一定相同。調(diào)節(jié)閥的功能主要就是對通過其自身的最大流量加以控制，所以，在實際生產(chǎn)過程中要提高控制方面的相關(guān)問題。由于各調(diào)節(jié)閥的作用并不一樣，所以最大流量通過每個調(diào)節(jié)閥時的大小也并不相同。

（2）部分負荷的效率要比節(jié)流調(diào)節(jié)的效率更高。負荷調(diào)節(jié)的作用主要是指在生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生部分負荷情況時，節(jié)流調(diào)節(jié)要比其他情況下產(chǎn)生的效率更高。

（3）調(diào)節(jié)閥的開啟次數(shù)有調(diào)節(jié)階段和時間階段的變化過程。在實際實踐生產(chǎn)過程中需要特別注意，在提高調(diào)節(jié)閥作用的過程中要加強對調(diào)節(jié)級的約束控制，保證其能夠更好地保證汽輪機在不同工況下每個焓降的具體變化情況以及實際數(shù)值，讓調(diào)節(jié)工作順利地展開。

（4）同步器是一種將各種汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性線平移的相關(guān)裝置。同步器可以將其靜態(tài)特性線發(fā)生地所有變化保持在一個相對平衡限制范圍內(nèi)，這能起到一個非常重要的作用。

（5）工況發(fā)生變化時，調(diào)節(jié)級中的汽室溫度出現(xiàn)的變化較大，負荷產(chǎn)生的適應(yīng)性變差。工況發(fā)生變化常常會直接影響一系列設(shè)備出現(xiàn)溫差變化，在這樣的工作運行狀況下，負荷性也會受其影響降低其適應(yīng)能力。汽輪機工作流程如圖1所示。

3 提升熱能與動力工程操作技能的方式

3.1 合理運用重熱現(xiàn)象，對汽輪機變工況進行調(diào)節(jié)

關(guān)于重熱現(xiàn)象，多級汽輪機設(shè)備中一級損失上的一小部分可在后期的各級中得到充分運用，提高進汽焓，并且每級所需進汽焓的降低值的總和一定會超過整體設(shè)備中的總焓降的數(shù)量，這就是重熱現(xiàn)象。從實際運行操作中就可以看出，實際數(shù)據(jù)和操作原理之間的區(qū)別相差較大，而且機器和相關(guān)設(shè)備自身的熱回收數(shù)據(jù)和產(chǎn)生的效果也有所不同。因此，并不是所有的熱損耗都可以被再次吸收?；诖?，熱電廠必須嚴格按照實際的制造生產(chǎn)狀況，結(jié)合適當?shù)闹責釁⒖紨?shù)據(jù)，在保證發(fā)電質(zhì)量和發(fā)電效果的前提下，完成有關(guān)熱能方面的使用[2]。

3.2 調(diào)節(jié)配置與變工況

在背壓式汽輪機組設(shè)備使用過程中，為了提高其使用效果的真實性，可以對其進行適當?shù)母倪M，在改進過程中還要為其裝置后面的汽輪機組設(shè)備，這樣就可以最大限度地發(fā)揮出背壓式汽輪機組設(shè)備中的排氣性能，同時抵押凝汽式汽輪機組設(shè)備中的汽源，使之雙重發(fā)電。據(jù)此，可以構(gòu)建凝汽樣式的汽輪機組設(shè)備的相關(guān)熱電設(shè)備體系，如果電網(wǎng)頻率發(fā)生變化，它將利用其不同的動態(tài)特性作為參考，來進行載重增減的開啟。這種熱電設(shè)備體系的主要特點是調(diào)頻速度非常快，設(shè)備之間的距離較大，調(diào)節(jié)數(shù)量受到限制，從而提高了調(diào)節(jié)和控制的困難程度。如果電力系統(tǒng)中的電網(wǎng)載重發(fā)生較大的變化時，通過一次調(diào)頻的方式無法使頻率恢復(fù)，所以必須進行二次調(diào)頻。在二次調(diào)頻過程中，可以采用手動和自動兩種方式進行調(diào)頻操作，自動的調(diào)頻形式也由于進行二次調(diào)頻后配置形式發(fā)生改變。在熱電廠實際工作過程中，要嚴格選用合適的調(diào)節(jié)配置方式，提高工作水平，最大限度地減少調(diào)節(jié)配置，導(dǎo)致熱電工程的熱能運用效果不高。背壓式汽輪機樣圖如圖2所示。

3.3 減少濕氣損失

調(diào)壓的特點是十分復(fù)雜，具體在下面的幾點中表現(xiàn)出來：①提高機組在部分負荷基礎(chǔ)上的經(jīng)濟性。②增加機組運行時的可靠性，同時對負荷相關(guān)的適應(yīng)性改變程度較大。③不經(jīng)濟性的現(xiàn)象出現(xiàn)在高負荷區(qū)域中的滑壓調(diào)節(jié)過程中。在單元制的大機組設(shè)備中，蒸汽在動葉柵中工作運行后，依靠余速動能脫離動葉柵，這是沒有在動葉柵中進行轉(zhuǎn)換變成機械能的一小部分動能，通常把它稱為所在這級的余速損失。

從實踐過程中可以發(fā)現(xiàn)，造成濕氣損耗的原因主要在以下幾個方面：①水滴的速度要低于蒸汽的速度，低流速的水滴會限制高流速的蒸汽，導(dǎo)致動能的損耗。②濕蒸汽膨脹做功過程中，部分蒸汽凝結(jié)成水，從而減少了能夠做功的蒸汽量，濕蒸氣在膨脹時，大量蒸汽凝結(jié)成水滴，很大程度地減少了可以做工的蒸汽量。③噴管背弧在水珠的影響作用下容易發(fā)生撞擊，對主流進行干擾，產(chǎn)生大量損失，并且噴管背弧在遭受撞擊后又會影響動葉旋轉(zhuǎn)，對葉輪的有用功產(chǎn)生消耗。

在濕蒸汽冷卻時，就會造成濕氣損耗的問題。所以，進行嚴格控制濕氣損耗的現(xiàn)象發(fā)生的同時，對提升熱能動力工程操作技能作用是十分重要的。這不僅要求相關(guān)工作人員盡可能地將新蒸汽參數(shù)控制在額定數(shù)值間，還要保證整體的調(diào)節(jié)閥門具有一定的可靠性。這樣對于大中型的機組設(shè)備而言，可以利用中間再熱的循環(huán)方式與除濕設(shè)備相互結(jié)合，對噴管和噴嘴加以改進。例如：通過利用吸水縫方式的空心管提升抗沖蝕的作用。汽輪機在工作運行時，就能夠有效地克服推力軸承以及支持軸承之間相互摩擦產(chǎn)生的阻力，帶動主油泵和調(diào)速器，達到降低機械損耗的目的[3]。

3.4 垃圾焚燒發(fā)電廠的具體應(yīng)用

供暖熱源及熱負荷形式。全廠工作人員生產(chǎn)及生活車間的換熱供暖站主要位于綜合廠房的一層，換熱站所用的總供暖熱負荷約為3.09 MW。供暖熱源由汽輪機抽汽其中壓強為0.355 MPa，所能承受的最高溫度為200 ℃，由立式半即熱式換熱器交換成80/65 ℃熱水采暖，由循環(huán)水泵將熱源輸送至各熱用戶并利用散熱器對生產(chǎn)、生活空間供暖。該系統(tǒng)的蒸汽耗量大約是4 t/h，具體換熱效率采用95 %進行考慮，冷凝水的具體溫度采用90 ℃進行考慮。采用方案的模擬：安裝吸收式溴化鋰熱泵機組在車間中，采用汽機抽汽作為主要的驅(qū)動熱源，并且采用廠區(qū)內(nèi)部的循環(huán)冷卻水當做低溫余熱熱源，該冷卻水冬季的溫度是28～33 ℃。利用相關(guān)的機組設(shè)備系統(tǒng)對全廠生產(chǎn)、生活的供暖提供熱水，降低汽機抽汽耗量，提高全廠能源利用率，達到節(jié)能的目的。

4 結(jié)束語

加強熱能和動力工程項目操作技能的研究和開發(fā)，及時了解汽輪機等相關(guān)設(shè)備的工況變化以及變化細節(jié)，并對其變化的原因進行研究分析，對運行中的相同工況進行有效地處理，提高運行措施和運行水平。另外，通過對降低焓值和減少熱損失系統(tǒng)的熟悉和探索，可以提高熱能利用率，減少熱電廠的支出和工作成本損失，真正的節(jié)約能源，避免污染物排放，確保熱電行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻

[1] 吳祖橋.如何提高熱電廠熱能與動力工程的效力[J].當代化工研究，2020（9）：32-33.

[2] 陳悅.熱能動力工程提升熱電廠性能的合理運用探討[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2019（16）：127-128.

[3] 時占軍，張晉波，張靜雅.熱電廠中的熱能與動力工程的有效運用[J].當代化工研究，2019（5）：136-137.