电厂热能动力设计的探究

【摘要】随着我国经济的不断发展，常规能源的供求严重不平衡，能源需求量大，但供应不足，热能动力在安全、高效、低污染将热能转化为动能方面发挥着不可替代的作用。对其设计进行研究是为了提高热能转化为动能的效率。本文就电厂热能动力设计进行了简单的分析。

【关键词】电厂；热能动力；设计

一、当前热动能设计的现状

目前，在我国北方城市，由于地理位置的原因，大型热电厂成为城市用电的主要来源。然而绝大部分火力发电厂所用的燃料是燃煤。针对当前中国燃煤的产量，其资源日渐枯竭，并且燃烧后的产物对环境产生极大的破坏。除此之外，输煤控制系统在火力发电的过程中起着关键的作用，其主要工作是负责上煤和配煤，从而提供燃煤保证运行。但整个过程工作量大、条件恶劣、人工作业难以畅通等缺点；目前大多数热电厂都是采用的局部优化方法，系统工程方法技术不成熟，应用研究较少，具有局限性，利用计算机研究的项目不完善，系统节能还需要得到进一步发展；对于热力系统来说，不同的分析理论热力系统要从不同的角度来理解，因此，不同理论间的关系的研究有待加强。改善当前现状，采用节能设计需要准确的理论指导，就必须正确建立系统研究。

二、热动能设计原则

任何设计都需要遵循基本原则，电厂热动能设计更应该如此。在热动能设计中应把握“系统可行性、技术先进性、经济合理性”，这三个基本原则。（一）系统可行性，在规划设计方案提出后，要进行可行性研究。虽然热动能子系统具有很高的优越性，但是不同场合选择性也不相同，要针对实际情况再做决定。（二）技术先进性，先进的技术很重要，但是不能盲目引进，要达到国家标准、满足客户需求，在追求先进技术时，要使设备得到及时的维修。（三）经济合理性，热动能设计目的在于经济上取得最大利益。要根据实际情况，制定切实有效的方法来节能，不能仅仅为追求节能而增加不必要的投资，尽可能的合理选用设备。总之，要根据具体的实际情况来处理，多方面的考虑节能措施，相互协调平衡，达到最大经济效益。

三、不断优化电厂动能设计和研究的方案

在电厂动能设计中，要不断优化的设计方案。合理的热动能设计是火力发电的重要环节。要想能够做到优化方案，就需要采取以下措施：（一）对于火力发电中的运行机组，需要通过节能诊断，系统优化，质量监测等环节实现目标。（二）对汽轮机通流部分进行改造。可以提高汽轮机内效率，达到降低消耗的目的，或者是提高汽轮机的出力，更换气缸，将双列调节级改为单列调节级等措施。（三）改造锅炉空气预热器。空预器漏风问题会影响锅炉燃烧，降低工作效率。采用新型密封技术，可以减少排烟损失降低灰尘，节省场内用电量。（四）锅炉系统改造。改造密封系统，提高制粉效率，从而降低燃煤消耗。（五）冷却水循环利用。将循环冷却水带走的热量利用起来，减少能源浪费。除此之外，在制定方案的过程中，还需要按照其它综合要求来不断完善整个方案。并且结合实际反复的改进，这样就会大大提高节能的效率。

四、电厂热能动力设计的关键环节

在电厂热能动力设计中，其关键环节就是对主要热力系统的设计，以300MW机组为例，火力发电系统主要由燃烧系统、汽水系统、电气系统、控制系统等组成。各个系统之间相互协调，保证各系统安全合理的运行。其中包括几个方面。（一）主蒸汽与再蒸汽系统。热电厂通过对煤粉的燃烧，使炉中的水变为水蒸汽，水蒸汽进入高压缸。为了减少热能浪费，进行二次加热，使水蒸汽进入中压缸。利用中压缸的蒸汽推动发电机发电。对于主蒸汽流量测量，就是在管道上设置检测装置，根据压差测量流量；或者根据汽轮机调节前后压力来测量。考虑到电厂锅炉在维修后，能够用水压检测管道，故在300MW机组设计中，对再热管道进出口设置了堵板。（二）主给水系统。300MW机组给水泵配置有几种不同容量气动与电动调速水泵的搭配方法，随着采用气动加电动调速泵的配置方式，系统给水采用一段调节。其优点是减少管道阻力损失，取消调节阀。考虑到实际情况，在管道设计中，在省煤器前加一只止回阀，一只闸阀和调节阀，其作用是弥补了调节范围的不足。（三）凝结水系统：锅炉中的水加热成水蒸汽，进一步加热成过热的蒸汽，通过管道进入汽轮机。从而推动汽轮机带动发电机发电。为提高热效率，从汽轮机抽出的部分蒸汽，用以加热给水。此外，高压机组中采用热循环，把作功的蒸汽从高压缸全部抽出，送到再热汽中加热，随后引入气轮机中压缸继续作功，出来的蒸汽，进入低压缸中作功。在这个往复过程中，蒸汽温度不断降低，最后被冷却凝结成水。凝结水由凝结水泵加热除氧，随后送至高压加热器，在以热水的形式进入锅炉，就这样不停地往复作功。（四）燃烧系统。燃烧系统是由一系列输煤控制系统，包括输煤、磨煤、粗细分离等流程组成。皮带将碎煤送进煤斗内，经过磨煤机磨粉，利用空气的热风，将煤粉分离，合格的煤粉经排粉机送至粉仓，随后进入喷燃器送到锅炉里燃烧。烟气经脱硫处理，排到大气中。（五）发电系统。发电是由永磁机发出高频电流送到主励磁机，主励磁机发出电后经过调压器送到发电机转子，发电机转子旋转便感应出电流。

五、热能动力工程的发展创新

热电厂在生产过程中可以对出现的重热现象进行合理的利用，通常重热指数会在一定的范围内合理的变化，在这种情况下，可能会出现能量损失的情况，因此，重热数值并不是越大越好，同时，热电厂在生产过程中要对出现的重热情况进行合理的利用，先要将重热数值控制在合理的范围内，然后根据热电厂的热能动力工程运行情况来进行确定。

一次调频和二次调频。一次调频是一种被动的调频措施，是根据调节发动机的转速来进行进一步的调节，这种调频措施不能对外界数值的变化而进行精准的调节，只能进行一定的控制。而二次调频在把电网频率控制在一定数值的情况下，可以利用智能调节预先设定方程式，来对机组进行重组和分配，这种调频方式可以对数据进行有效的控制，相对精确可靠。

降低湿气损失。湿气的增多会给热电厂的运作带来一定的困扰，产生湿气后对热电厂中的运作潜在许多隐患，例如，湿蒸气随着温度的变化，会凝结成小水珠，而在汽流的运行过程中小水珠可能会对流速产生影响，造成了动能不必要的消耗损失。有时蒸汽温度过低也会加重湿气，为了降低湿气的损失，减少它对机组运行的影响，可以采用祛湿装置，但安装这种装置要定期检修和更换，会带来较大的经济成本的支出，因此中间增加热循环过程是一种经济有效的措施。

结束语

火力发电是一项关乎到国计民生的伟大工程，鉴于当前人类面对越来越严重的能源危机，节约能源是必经之路。这对电厂热动能设计提出了巨大挑战。目前，我国的火力发电工程中降低能耗有着很大空间，应该对其节能环节有着充分的意识。因此在今后的发展过程中，不仅要注重经济效益，还要注重社会效益与环境效益的有效结合，充分发挥热动能设计在火力发电中的重要作用，促使火力发电节能设计不断地向前发展。并且加大研究力度，在此方面获得更大的突破，适应社会的需要，取得更长远的进步。除此之外，希望我国电力事业日益强大，争取走在世界的前沿。

参考文献

[1]闫水保、闫留保：《电厂热力系统节能分析原理及应用》[M].郑州：黄河水利出版社，2000；

[2]陆延昌、姜绍俊：《21世纪初期中国电力工业展望》[J].中国电力，2000，33（7）：1～8；

[3]林万超：《火电厂热系统节能理论》[M].西安：西安交通大学出版社，1994；

[4]张彦：《联合分析法-电厂热力系统分析法的研究》[D]. 北京：华北电力大学，2000；

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