火力发电厂热机设计优化的途径分析

2017-01-28黄伟中国电力工程顾问集团华北电力设计院有限公司

消费导刊 2017年21期

关键词：热机火电厂汽轮机

黄伟中国电力工程顾问集团华北电力设计院有限公司

火力发电厂热机设计优化的途径分析

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本文主要针对火电厂的热机设计工作展开探讨，通过分析火电厂热力设计的基本原理，明确当前设计工作中存在的问题，进而提出改善火电厂热机设计工作的相关策略。本论文的撰写对于未来火电厂热机优化工作有一定的指导意义。

火力发电厂热机设计优化途径

一、火电厂热机及其工作原理概述

热机简单来说就是利用热能来做功的机器，在运行过程中，它能够将热能顺利转化为机械能。蒸汽轮机是由钢盘和其外延的弧形的叶片所构成的是利用高温高压产生的蒸汽来冲击汽轮机的叶片，从而带动机轴一块发生转动。蒸汽一旦喷射到叶片上，轮机就会迅速转动起来，而且蒸汽的速度越快，轮机转动的也越快。当气体从高压区域向低压区域流动时就会产生较大的压强差，此时流动速度加快。蒸汽轮机会利用它的喷嘴喷出过热管道所输送过来的过热蒸汽。当压强降低时，蒸汽动能提升。蒸汽喷射到叶片，此时动能会转变为机械能。为了提高蒸汽的使用效率，火电厂多才采用多级冲动式的汽轮机。目前我国大型火电厂都利用蒸汽轮机进行发电。

下面，笔者将深入分析当前火电厂热机设计工作中存在的问题，并对其优化提升途径进行分析。

二、火电厂热机设计存在的问题及原因分析

从本质上来说，火电厂的热机设计是一项十分复杂的任务，会受到多方面因素的影响，设计过程中也极容易出现这样或那样的问题。目前我国火电厂热机设计工作中存在着科学技术落后、设计工作人员水平不达标的问题。例如，当前火电厂大都采用挡板阀来调节风扇驱动的速度，二大扭矩的电动执行机构往往在运行过程中出现故障，使得风扇的速度不能够自由调节，造成了大量资源的浪费。从另一方面来说，设计工作人员的专业技能不达标，加上工作人员存在违规操作的行为，使得火电厂的经济效率受到较大的影响。

从总体上说，火电厂热机运行过程中最为突出的问题就是热机的工作效率低下。从表面上分析这种现象出现的原因，可以发现目前很多火电厂发电过程中，热能所转化的电能还远远不足，大量的火力资源在生产中浪费，同时也造成了大量的污染。通过深入分析，这个现象出现的原因在于火电厂热机设计不够合理。而热机设计不合理又体现在如下两个方面：第一，火电厂热机机组的热力参数设计不合理，热力利用效率偏低。第二，为了降低火电厂工程造价，热机设计过程中的工艺过分简化所造成的。正是由于上述原因，火电厂热机的应用效率一直偏低，热机的节能效果也不达标。这些与火电厂热机设计的不合理有很大的关系。未来，火电厂一定要注意做好热机的设计工作，进一步提高热机的利用率及使用效率等。

三、火电厂热机设计的优化途径分析

火电厂热机设计工作不到位将会对热机的工作效率、节能性以及火电厂的经济效益等产生尤为重要的影响。为此，笔者将在下文中对火电厂热机设计的优化途径进行分析与探讨。

第一，火电厂热机设计优化的思路分析。随着科技的不断发展，当前我国工程设计的方式也发生了较大的变化，三维设计在其中占据主导地位，这也是当前工程设计最为先进的技术，更是在传统设计技术基础上的创新发展，也丰富了工程设计的内容。三维设计具有直观性的特点，火电厂热机设计中应用三维设计技术是十分必要的。在三维设计过程中，工作人员要将本地提供的各类设计数据输入到计算机的三维设计软件中，并开始建模。当然，随着社会的发展演变和技术的不断创新，火电厂热机的设计工作也应该不断优化更新。

第二，加强对汽轮发电机的设计优化。汽轮机设计优化是火电厂热机设计优化的关键部分。在汽轮机的优化过程中，工作人员必须注意做好以下几个方面的工作：首先，要从火电厂的实际情况出发，严格按照设计要求，使得汽轮发电机的轴承中心线设计更为合理，从而进一步提高汽轮发电机的连接尺寸的精确性，优化汽轮机的设计工作。其次，要充分考虑汽轮机基座的预留空间，使其厚度满足二次浇灌的要求，保证二次浇灌工作的顺利进行。再次，要合理设定汽轮发电机机岛之间的距离，优化汽轮机的设计工作，保证凝气器的出水口位置的管柱与排气管口处不会出现摩擦，使得设备各部分安装都相对合理。

第三，做好火电厂热机的节能优化设计。火电厂运行的根本目的是为了获得更好的经济效益，更好地为人们的生产生活服务，就目前来说，由于热机设计不够合理，火电厂运行过程中仍然存在着浪费严重的情况。为此必须做好火电厂热机的节能设计工作，提升火电厂的效益。火电厂的热机设计工作人员要从目前实际情况出发，结合其他地区火电厂热机优化设计的相关经验，改良设计工艺，并将节能理念充分融入其中，努力实现热电联产，提高火力资源的利用率。这对于节约资源、保护环境意义重大，对于社会经济的可持续发展也具有十分重要的意义。

除了上述几个方面之外，火电厂应该定期组织热机设计工作人员参与技能培训，学习最新的设计知识，提高综合素质，从而更好地进行热机设计工作，提高热机的工作效率。另外，火力发电机的蒸汽轮机叶片是在高温高压环境中长期高速旋转工作,在离心力作用下,叶片根部的应力集中现象非常严重,而这正是导致叶片失效的主要原因。因此，相关人员要对火力发电机组的蒸汽汽轮机叶片进行优化设计。另外，火电厂还要做好热机的选型工作，对比热机的机型、调节方式、中低压缸分岗的参数、铭牌出力的优化等，从而保证热机性能更好地发挥出来。