热电厂中的热能与动力工程

底志峰

【摘要】：随着社会的不断发展，人们的生活水平也不断提高。目前，我国常规能源正日渐短缺，人类环境保护意识也在不断的增强。因而，实现热电厂中节能高效的热能与动力工程构建就显得尤为重要了。对此，本文将对热电厂中的热能与动力工程进行分析，以内燃机和动力机械及系统为研究对象，运用工程力学和机械工程学等知识，将燃料的化学能转换成动能。

【关键词】：热电厂 热能 动力工程

【前言】：随着我国科学技术的发展，热电厂中的热能与动力工程也取得了很大进步。热电厂中能量的利用与转换除了水力、潮汐能和风能等少数能源外，基本上都是直接地以热能的形式利用或间接地将热能转换成其他的能量形式进行多种方式的利用，煤炭和石油一类矿物燃料的能源资源可以通过燃烧将化学能转变成热能直接加以利用，或通过热力发动机转换成机械能，或再通过发电机转换成电能。而烘干和供暖属于热能的直接利用。机组在热电厂中实现由热能转变为动能，通过汽轮发电机后使得一部分转变为电能，另一部分通过汽轮机转送出去，在这一过程中会发生蒸汽的热损失及焓降，这就会造成热电厂的能耗降低。为了有效解决这一问题就必须加大对热电厂的热能与动力工程的研究，以实现热电厂热能转变的高效节能目的。

一、重热现象

多级汽轮机的重热现象是指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。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，重热的利用可使整个的效率大于各级的平均效率，但是以降低级效率为前题的重热只能回收热损失的一小部分，由此可见重热系数不是越大越好。

二、机组变工况

汽轮发电机组中，通过对调压器垫片的厚度、稳态调速率调整器刻度的调整可以使机组在高低蒸汽参数下稳态调速率趋于一致。稳态调速率调试规律对后续汽轮发电机组稳态调速率的调试工作能起到一定的借鉴作用。引起机组变工况的因素有很多，如电不能实现大量储存，而外界所需的功率时刻在发生变化。还有锅炉的燃烧不稳定会使进入汽轮机的蒸汽参数发生变化。再有就是凝汽设界工况变化会使凝汽器的压力发生变化。

三、一次调频

一次调频是指通过各原动机调速器来调节发电机组的转速，以使驱动转矩随系统频率而变化的调频方式。一次调频属于有差调节，只能将频率控制在一定范围内。负荷的增量由调速器作用使发电机有功出力增加和负荷功率随频率的下降而自动减少两个方面共同调节平衡。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。

四、汽轮机变工况时各级焓降的变化

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，而流量减小时比焓降则增大。在第一阀全开而第二阀未开的时候，调节级比焓降将达到最大的中间级，在工况变动时各中间级的压力比不变，各中間级的比焓降亦不变。最未级，流量增加，压比减小，未级比焓降增加。

五、喷管调节的特点及适用场合

各调节阀所通过的最大流量不一定相等，有调节级的其调节阀的开启数目会发生变化，在部分负荷时比节流调节效率高。在工况变化时就会使得调节级汽室温度变化大，造成负荷适应性差的问题。作为适用于各种类型的汽轮机能平移调节系统静态特性线装置的同步器，其主要的作用就是在单机运行时，实现启动过程中提升机组转速到额定值的目的，而在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。最后就是在并列运行时，用同步器可以改变汽轮机的功率，并可在各机组间进行负荷的重新分配，以此来保持电网频率。

六、流调节的特点及适用场合

在无调节级时第一级要全周进汽，在变工况时由于各级温度变化较小这就使得负荷的适应性较好。变工况存在节流损失，经济性较差。临界压力适用于小容量的机组和带基本负荷的大机组，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。级组中的级数在同一工况下，通过级组各级的流量相同，而在不同工况下级组中各级的通流面积应该保持不变。

七、调压调节的特点

调压调节能够增加机组运行的可靠性和对负荷的适应性，提高了机组在部分负荷下的经济性以及高负荷区滑压调节的不经济。调压调节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，由于没有实现在动叶栅中转换为机械功，导致这一级的余速损失。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，喷管的分组布置一般分为工作弧段和非工作弧段。一般情况下鼓风损失发生在非工作弧段。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，由于在非工作弧段停滞的蒸汽充满了动静轴向的间隙，当动叶片转到非工作弧段时就会将这些停滞的蒸汽从叶轮的一侧鼓到另一侧，这就造成部分有用功的消耗，也就是鼓风损失。斥汽损失与鼓风损失相反，一般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。

八、产生湿汽损失的原因

湿汽损失的产生原因有很多，当湿蒸汽发生膨胀时，就会使得一部分蒸汽凝结成水滴使做功的蒸汽量减少。一些水珠其流速低于蒸汽流速，导致高速汽流被低速水珠牵制，这也造成了部分动能的消耗损失。另外，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也是会产生湿汽损失，而湿蒸汽的过冷现象也会造成湿汽的一定量损失。

九、减少湿汽损失的方法

湿汽损失会损伤动叶进汽的边缘，特别是对叶顶背弧处的冲蚀严重。目前减少湿汽损失的方法有很多，而中间再热循环、去湿装置和具有吸水缝的空心喷管的采用都能减少湿气的损失。为了有效减少湿气还要提高抗冲蚀能力，在汽轮机运行时要克服支持轴承和推力轴承的摩擦阻力，加上还需要带动主油泵和调速器，这就会导致产生一部分有用功的损耗造成损失。在轴流式汽轮机中通常是高压蒸汽由一端进入，低压蒸汽由另一端流出，蒸汽对汽轮机转子施加了一个由高压端指向低压的轴向力，使汽轮机转子存在一个向低压端移动的趋势，这个力就叫子的轴向推力。

【结语】：综上所述，能源动力工程是我国国民经济与国防建设的重要基础和支柱型产业，同时也是涉及多个领域高新技术的集成产业，在国家经济建设与社会发展中一直起着极其重要的作用。热电厂的热能与动力工程之间的关系及变化情况，必须经过刻苦钻研理论知识和实践经验的总结才能充分把握，对热能与动力工程之间的关系及变化情况的研究对于掌握变工况时的各种情况有非常重要的作用，从而实现在工作中正确判断处理各种异常情况。

【参考文献】：

[1]罗瑞韧.浅谈热电厂中的热能与动力工程.北京：国际文化出版社，2011（13）.

[2]朱德武.热电厂中的热能与动力工程[M].广州：广东经济出版社，2012（20）.

[3]沈建明.浅析热电厂中的热能与动力工程[M].机械工业出版社，2012（07）.

[4]张强.热电厂中的热能与动力工程[M].机械工业出版社，2013（24）.

[5]薛澜.试论热电厂中的热能与动力工程[M].机械工业出版社，2013（2）.

[6]钟开斌.论热电厂中的热能与动力工程[M].机械工业出版社，2013（21）.