热能与动力工程在热电厂中的运用

摘要：在热电厂运行中，应用供热式机组并通过电能实现电供应，能够有效满足用户的用电需要。文章首先对热电厂的发电原理和发电流程进行了介绍，然后对热能与动力工程之间的关系进行分析，并对热电厂运行中热能与动力工程的应用方式进行详细探究，可供参考。

关键词：重热系数；调频转换；调频现象 文献标识码：A 中图分类号：TM621

文章编号：2096-4137（2018）08-045-03 DOI：10.13535/j.cnki.10-1507/n.2018.08.17

热电厂能够将热能转换为动能，而在蒸汽作用下，动能可以推进发电机运行，将动能再转化为电能。但是需要注意，在能量转化的过程中不可避免地会产生能量消耗问题。对此，需要合理应用热能工程和动能工程专业技术，提升能源转换效率，降低能耗。

1 热电厂概述

1.1 热电厂发电原理

在热电厂实际运行过程中，锅炉中会产生蒸汽，蒸汽逐渐传送到汽轮机中，促进汽轮机转动，并带动发电机发电。在发电机的发电过程中，汽轮机中会产生很多气体，随着气体逐渐进入冷凝设备，其能够转变为液态，通过凝结水泵将水传输至水泵中，并再次进入锅炉，进而实现循环发电。

1.2 热电厂发电流程

热电厂发电的主要能源为煤炭，在发电过程中，首先需要将煤炭处理为煤灰，通过皮带将煤灰传送至锅炉。随着煤灰的充分燃烧，其会释放出很多热量，对锅炉进行加热。而在锅炉加热过程中，水转变为水蒸汽，在第一次加热过程中，水蒸汽可以直接进入高压缸。为了提升水蒸汽利用率，可以对其进行二次加热，促进其进入中压缸，并推动汽轮发电。

2 热电厂中热能与动力的关系

热电厂中的热能和动能之间的关系如下：

（1）在调节阀的运行过程中，不同调节阀的通过流量有所不同。

（2）在调节阀的开启过程中，由于开启数量不同，调节级也会随之发生变化。

（3）汽轮机同步器的作用是：在单机运行过程中，随着设备启动，能够促进机组在较短时间内提升至额定值；同时，在机组带负荷运行时，能够保证设备运行稳定性。另外，如果采用并列运行方式，同步器可转变汽轮机功率，还可以对机组运行负荷进行重新分配，这一过程即二次调频。

3 热电厂中热能与动力工程存在的问题

（1）在热电厂运行中，重热因素会对能源利用率造成不良影响。在热电厂生产中，生产环节众多，而不同生产环节对于能源利用情况也有一定的区别，这样就很难保证热电厂的工作质量。对于损失能源，无法进行存放和二次利用。另外，在燃料的燃烧过程中，不可避免地会产生蒸汽数值波动的问题，会对热电厂的发电稳定性造成不良影响，导致锅炉中的气压稳定性降低。

（2）调频现象。调频对于电网稳定性也会产生一定的不良影响。在电网运行过程中，如果频率波动比较大，调速部门可以采用适当减小负荷的方式保证电网运行稳定性。过去仅采用一次调频的方式，就能够实现能源高效利用，但是现如今，在电网运行过程中，调频波动幅度越来越大。在这种情况下，如果依然采用一次调频方式，必然会产生偏差。

（3）在节流调节过程中，如果温度变化比较小，则会导致系统调节能力降低，节流调节会造成热电厂经济损失增加，这样就会对发电机运行稳定性造成不良影响。

（4）低压调节经济性降低，导致热电厂运行成本增加。如果低压调节处于非状态运行模式，就会不断消耗能源，甚至对发电机组质量造成严重损害。

4 热能与动力工程在热电厂中的运用方式

4.1 合理选择重热系数

（1）集合损失采用损失集合的方式，可以提升整体效率。通常情况下，重热系数在5%～10%之间，在热电厂实际运行中，可结合实际情况选择重热系数。

（2）减少蒸汽损失。在锅炉燃烧中，会产生大量的蒸汽，当蒸汽进入机组后，即可带动叶栅运转，然后进入凝汽系统。在此过程中，不可避免地会产生能量损失，具体表现如下：在蒸汽推动叶栅运转时，部分蒸汽凝结或水，无法做功，这样就会造成动能下降；在锅炉燃烧所产生的蒸汽中含有很多水珠，随着水珠流动，就会对蒸汽运动产生一定的牵制作用，导致其动能损失。对此，为了降低蒸汽损失，提升热能和动力的应用效益，应该注意调节蒸汽运行参数，可结合实际情况应用湿仪器设备。另外，还可以对蒸汽进行二次加热循环利用，尽量减少能量损失。

4.2 调频转换的控制

（1）促进热能转换。在热电厂发电过程中，热能转化为电能，当热能传递至汽轮机后即可传送出去，但是在此过程中，由于蒸汽无法完全转化，必然会产生能耗问题。对此，需要注意提升热能转换效率。

（2）调节喷管。调节阀上所通过的负荷的最大流量并不是统一的，如果有调节剂，并且负荷在1以内，则调节阀开启的数量与时间变化之间有一定的联系。如果为部分负荷，则通常情况下，喷管调节效率大于节流调节效率。在热电厂运行中，如果运行工况的变化比较小，则汽室温度也不会发生较大变化，这样就会造成负荷适应能力降低。在喷管调节过程中，能够快速将机组转速调节至额定值，如果设备功率发生变化，其可以对各个机组之间的负荷进行再次分配，保证电网频率不会发生较大变化。

（3）调节节流。当运行工况发生变化时，可能会出现节流损失问题，对于任何一级组级数，都可以进行节流调节。节流调节的主要特征有：没有调节级，第一级全周进汽；在运行工况发生变化时，各级温度的变化幅度比较小，并且负荷适应性高；在运行工况发生变化时，会产生一定的节流损失，经济性比较差；机组的临界压力指的是在机组运行中，其在任何一级处于临界状态时，机组的最高背压。机组的级数有很多种，如果数值比较小，则说明临界压力值也比较小，在机组的同一个运行工况下，不同级组所通过的流量是相同的，但是如果机组处于不同的运行工况，不同级的通流面应保持不变。通过应用调压调节方式，能够提升机组运行的可靠性以及对于负荷的适应性，进而促进机组运行经济效益的增加。高负荷区滑压调节的经济性比较差，因此，主要作用于单元大机组，当蒸汽推动叶栅中做功后，会产生这一级的余速損失，工作喷管所占的弧段长度与整个圆周长派的比值指的是部分进汽的程度。

4.3 减少湿气损失

在热电厂消耗能量中，湿气损耗是十分重要的组成部分，为了促进热能以及动力工程在热电厂中的应用，必须采取有效措施，降低湿气损耗。造成湿气损耗的原因有很多种，最为关键是蒸汽流动的速度比水珠快，主要是因为水珠有阻挡作用，这样就会损失很多能量，导致湿气损耗，或者湿蒸汽温度不高。在湿蒸汽的膨胀过程中，蒸汽会不断凝结，进而出现湿气量损耗。湿气损耗对于叶片的边缘位置可能会造成一定的损害，其中叶片顶部所受到的冲击作用最大，损害也最大。对此，可以降低湿气损耗，减少损害。具体应该注意以下几点：采用具有吸水缝隙的喷灌，提升机组抗冲击能力，同时，在使用过程中进行加热一次轮回，降低湿气损耗。在汽轮设备工作的程序中，应该开启主油泵以及调速设备，在此过程中会产生机械损耗。采用轴流式汽轮设备，可以一边吸入高压蒸汽，而另一边排放低压蒸汽，以此形成高压朝低压的指向力，降低能量损失，提升热电厂运行经济效益。

4.4 恰当的工况变动

汽轮机工况的变化与焓降的变化之间有一定的关联，随着全开第一阀工况流量的不断增加，其压力也会有所增加，而调节级与焓降比较小。随着流量的降低，其压力也会随之降低，此时，调节级与焓降比较比较大。当全开第一阀并且关闭第二阀时，调节级要达到最大中间级，此时如果运行工况发生变动，则各中间级的焓降以及中间级的压力比不会发生较大的变化。因此，可以在结合所需要得到的焓降变化的基础上，合理调节运行工况。

4.5 提高汽轮机的真空度

在汽轮机运行中，为了保证机组运行的真空调节，应该注意提升汽轮真空度，这就要求对第二台循环水泵以及真空泵的开启时间以及运行时间进行严格控制。在真空系统实际运行过程中，可能会出现低负荷泄漏的问题，而在高负荷运行状态下不会发生泄漏。对此，应该注意提升真空度。在控制真空度的过程中，首先可以对当地大气压进行计算和测量，算出当启动第二台循环水泵后背压降低1.5kPa时，则多发280kW·h，以此来控制真空度。

4.6 缩短锅炉上水到锅炉点火时间间隔

为了尽量减少循环水泵的运行时间，应该注意结合实际情况适当缩短锅炉上水到锅炉点火之间的时间间隔。在机组运行前，可以打开主汽管道，排除大气，并根据温差适当减小汽包压力，尽快停运。另外，还需要注意，在循环水泵的实际运行过程中，如果汽机低压缸排汽温度下降，则应该停止运行。热电厂的主要能源为原煤，但是煤的供应稳定性比较差，燃烧效果无法保证。对此，要求合理配给燃料，在锅炉燃烧过程中，注意燃烧调整，减少不完全损失。除此以外，还应该注意定期排地沟门，减少蒸汽通过时的凝结水，在最大程度上减少能量损失。

5 结语

综上所述，在热电厂运行过程中，可以直接将热能转换为其他形式的能，并加以利用。文章主要对热能与电力工程在热电厂运行中的应用方式进行详细探究。在热电厂运行中，应该注意合理选择重热系数，优化调频转换，减少湿气损失，合理变动运行工况，这样才能够提升热电厂运行效益。

参考文献

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[2] 高新勇，孙士恩，何晓红，等.基于热力学第二定律的热电厂低真空供热能耗分析[J].热能动力工程，2016，（6）.

[3] 刘勇，王志勇.谈热电厂中的热能与动力工程[J].信息记录材料，2017，（8）.

（責任编辑：吕 杰）

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