浅谈热电厂中热能与动力工程的有效运用

【摘要】在热电厂中，在最基本的过程是将热能转变成为动能，通过汽轮发电机后，一部分转变为电能，另一部分通过汽轮机转送出去，在这过程中，会发生蒸汽的热损失及焓降，分析原因，会对热电厂的能耗降低有所帮助，并能提高操作技能。

【关键词】主蒸汽压力 热电厂 汽轮机变工况 变工况分析

一、引起机组变工况的因素

重热现象：在多级汽轮机内上一级损失中的一小部分可以在以后各级中得到利用，这种现象称为多级汽轮机的重热现象。将各级的理想焓降之和大于汽轮机理想焓降部分占汽轮机理想焓降的份额叫做重热系数。由于重热的利用可使整个的效率大于各级的平均效率，但是它是以降低级效率为前题，只能回收热损失的一部分，所以重热系数不是越大越好。重热系数一般为0.04～0.08。由于重热现象的存在，使全机的相对内效率高于各级平均的相对内效率，可使机组回收其损失的一部分，充分的利用重热现象，合理的选取重热系数，对提高对机组的认识有很大的帮助。

二、加深对机组调频的认识和理解

加深对机组调频的认识和理解，对热电厂的操作运行人员有极大的帮助。

一次调频。对并网运行的机组，当外界负荷变化引起电网频率变动时，各机组的调速系统将根据各自的静态特性，自动增减负荷，以维持电网的周波，这一过程称为一次调频。其特点是频率调整速度快，但调整量随发电机组不同而不同，且调整量有限，值班调度员难以控制。二次调频是指当电力系统负荷或发电出力发生较大变化时，一次调频不能恢复频率至规定范围时采用的调频方式。

二次调频分为手动调频及自动调频：一是手动调频。在发电厂，由运行人员根据系统频率的变动来调节发电机的出力，使频率保持在规定范围内，手动调频的特点是反映速度慢，在调整幅度较大时，往往不能满足频率质量的要求，同时值班人员操作频繁，劳动强度大。二是自动调频。这是现代电力系统采用的调频方式，自动调频是通过装在发电厂和调度中心的自动装置随系统频率的变化自动增减发电机的发电出力，保持系统频率在较小的范围内波动，自动调频是电力系统调度自动化的组成部分，它具有完成调频、系统间联络线交换功率控制、和经济调度等综合功能。

三、汽轮机变工况时，各级焓降的变化

汽轮机变工况时，各级焓降的变化（调节级中间级最末级）：调节级在第一阀全开以上的工况，流量增加时压比增大，调节级比焓降减小，反之，流量减小时比焓降增大，而在第一阀全开，第二阀未开时，调节级比焓降达到最大中间级，在工况变动时，各中间级的压力比不变，各中间级的比焓降亦不变。最未级，流量增加，压比减小，未级比焓降增加。明白各种调节方式及适应场合也是提高运行技能水平也具有极大的帮助。

喷管调节的特点及适用场合：一是各调节阀所通过的最大流量不一定相等；二是有调节级，e<1，且t随调节阀开启数目变化而变化；三是部分负荷时，比节流调节效率高。四是工况变化时，调节级汽室温度变化大，负荷适应性差；五是适用于各种类型的汽轮机能平移调节系统静态特性线的装置称为同步器，主要作用有：单机运行时，启动过程中提升机组转速到额定值；带负荷运行时可以保证机组在任何稳态负荷下转速维持在额定值；并列运行时，用同步器可改变汽轮机功率，并可在各机组间进行负荷重新分配，保持电网频率基本不变，这个过程称为二次调频。

节流调节的特点及适用场合：一是无调节级，第一级全周进汽；二是变工况时各级温度变化较小，负荷适应性较好；三是变工况存在节流损失，经济性较差；四是适用于小容量的机组和带基本负荷的大机组，级组的临界压力是指当级组中任一级处于临界状态时级组的最高背压级组包含的级数越多，其数值越小，也即临界压力比的数值越小，弗留格尔公式的应用条件：级组中的级数应不小于3-4级；同一工况下，通过级组各级的流量相同；在不同工况下，级组中各级的通流面积应该保持不变。弗留格尔公式的实际应用：可用来推算出同流量下各级级前压力求得各级的压差、比焓降，从而确定相应的功率效率及零部件的受力情况；监视汽轮机通流部分是否正常，即在已知流量的条件下，根据运行时各级组前压力是否符合弗留格尔公式，从而判断通流部分面积是否改变。

调压调节的特点：一是增加了机组运行的可靠性和对负荷的适应性；二是提高了机组在部分负荷下的经济性；三是高负荷区滑压调节不经济；四是适用于单元大机组蒸汽在动叶栅中做功后，以余速动能离开动叶栅，它是未能在动叶栅中转换为机械功的一部分动能，称它为这一级的余速损失，工作喷管所占的弧段长度与整个圆周长派的比值表示部分进汽的程度。

在部分进汽的级中，喷管分组布置，可分为工作弧段和非工作弧段，鼓风损失发生在非作弧段。旋转的动叶片每一瞬间都会处于喷管工作弧段或非工作弧段，在非工作弧段，动静轴向间隙中充满了停滞的蒸汽，当动叶片转到非工作弧段时，会像鼓风机一样，将这些停滞的蒸汽从叶轮的一侧鼓到另一侧，这要消耗部分有用功，这部分能量损失为鼓风损失。与鼓风损失相反，斥汽损失发生在喷管工作弧段，刚从非工作弧段转到工作弧段的动叶栅内充满了停滞的蒸汽，喷管中流出的蒸汽须首先排斥并加速这些停滞蒸汽，要消耗部分动能，为斥汽损失。

产生湿汽损失的原因：一是湿蒸汽在膨胀时，一部分蒸汽凝结成水滴使做功的蒸汽量减少；二是一些水珠其流速低于蒸汽流速，高速汽流被低速水珠牵制，消耗部分动能造成损失；三是水珠撞击喷管背弧扰乱主流造成损失，撞击动叶背弧阻碍动叶旋转消耗叶轮的有用功；四是湿蒸汽的过冷现象也是造成湿汽损失的原因之危害：损伤动叶进汽的边缘，特别叶顶背弧处冲蚀最严重。

减少湿汽损失的方法：一是采用中间再热循环；二是采用去湿装置；三是采用具有吸水缝的空心喷管；四是提高抗冲蚀能力。汽轮机运行时，要克服支持轴承和推力轴承的摩擦阻力，还要带动主油泵、调速器，这都将消耗一部分有用功而造成损失，为机械损失。

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