论电厂中热能与动力工程中的运用

陈祥

【摘 要】作为清洁能源，电能在人们生产生活中得到了广泛的应用，已经成为必不可少的能源。随着中国城镇化进程的不断推进，农村人口大量涌向城市，城市的用电量以非常惊人的速度增长，在用电的高峰时段，甚至会出现用电缺口，此时甚至需要进行限电操作，才能满足电能的供应。本文讲述了热能与动力工程在电厂的运用中所存在的问题，说明了该运用的必要性；并从五个方面讲述了目前电厂在热能与动力工程中的运用，对未来运用的方向进行了展望。

【关键词】电厂；热能与动力工程；节能减排

一、引言

在发电的过程中，除了产生电能，还会产生大量的热能和动能。现如今，火力发电仍然是中国电能生产的主要方式，根据相关部门提供的数据统计，2016年中国全年社会生产生活所使用的电能达到5.92万亿千瓦时，但是，火力发电却面临着有限的资源与人们越来越高的电能需求之间的矛盾、电能生产过程对环境的污染与人们日益提高的环保需求之间的矛盾。这两个矛盾的日益突出，使得越来越多的电厂对热能与动力工程在电能生产过程的运用采取了更加重要的态度。热能与动力工程作为以工程热物理学为理论支撑的学科，主要研究传统能源的高效使用与新能源的开发使用。[1]

二、电厂在生产电能中所遇到的问题

（一）能源利用的问题

目前中国的电厂仍主要依靠煤炭进行发电，煤炭消耗量占全部消耗的百分之六十。[2]煤炭进行发电的过程中，许多热能通过水气循环系统被直接排放到空气中，造成大量的热能浪费，据2013年的数据统计，中国电厂发电的能源利用率仅为百分之三十五左右，电厂的节能减排工作已经成为第十三个五年规划期间急需解决的问题。

（二）环境污染的问题

电厂在发电过程中，会产生很多对环境影响很大的污染物，比如SO2、NO2、粉尘等，一般电厂建设的地方，环境污染的情况会更严重。但是由于中国经济的迅速发展，对电能的需求也是与日俱增的，再考虑到中国能源多数以煤炭为主，煤炭发电产生的污染物较多，导致电厂发电严重影响了中国的环境保护工作的展开。人们的生活条件变得越来越好，对电能的需求量越来越大，与此同时，人们对生活环境的要求也越来越高，这一对矛盾使得解决电厂污染问题变得迫在眉睫。

（三）安全的问题

目前，发电机组正在向设备体积小、运转效率高、启停反应快以及自动化程度高等几个方向发展，同时，在电厂的发电过程中，要提高锅炉风机在运转过程中的可靠性，，降低电机损坏、轴承失效等问题出现的概率，保证工作人员的生命财产安全。

三、热能与动力工程在电厂中的运用

（一）调压过程的优化

在发电机组工作时，要对机组出力进行调节，调压调节提高了发电机组在负荷下的适应能力和可靠运行能力，使得机组在低负荷下拥有更好的发电效率，但是在高负荷下，发电机组则表现出效率低下的问题。这时要使用热能与动力工程的相关知识，结合电厂发电机组运行的实际情况，提高整体的发电效率。

（二）重热现象的利用

在电能的生产过程中，利用多级汽轮机的重热现象，可以将蒸汽因为内部摩擦而产生的热能转化为需要的电能。但是理论和实际之间总是存在不同之处，热能的转化效率并不能达到理想值。经过试验我们可以发现：一般的，为了使热能的转换效率达到最佳效果，重热系数的取值范围一般是4x10-2～8x10-2之间。在实际的发电过程中，工作人员应根据所使用多级汽轮机的优点与缺点，利用热能与动力工程的相关计算，算出理想的重热系数值。

（三）节流调节的优化

一般的，通过对蒸汽机组的第一级节流调节，便可以实现蒸汽的全周进汽过程。不过在不同工况调节的过程中，由于会产生明显的节流损失，导致整体的运行成本较高，所以节流调节的优化过程中，应结合热能与动力工程，采用Flugel formula的计算方法，有效得出不同级之间蒸汽做功能力的降低量和压强差，并根据机组零件的受压状态，监视机组的工作情况。Flugel formula的计算与热能与动力工程的综合运用，可有效地优化节流调节。

四、热能与动力工程在电厂中运用的展望

绿色发展已经成当今社会的主题，电厂的未来发展必定不能走过去高耗能、高污染的老路，而是要走高效发展、绿色环保的新路。对于电厂来说，自动化生产和能源管理对于提高企业的生产效率、减少污染排放有着非常重要的作用。[3]将从先进设备的使用、全集成自动化解决方案以及全集成能源管理等三个方面对未来热能与动力工程在电厂的运用进行展望。

（一）先进设备的使用

使用先进的电能生产设备不仅可以有效提高电厂的生产效率，还可以让热能与动力工程在电厂中有更多应用范围。结合热能与动力工程的相关知识，选择合适的生产设备，比如合适的变频器可以精准的调节机组的运转转速，可以使能源的利用效率提升一个台阶。

（二）全集成自動化解决方案

全集成自动化解决方案（Totally Integrated Automation）是电厂节能减排的重要实现方式。结合热能与动力工程，使用工业以太网的相关技术，将数据管理、编程、配置以及通讯等进行统一处理，大大提高了电厂能源的利用效率，并降低了对环境的污染。

（三）全集成能源管理解决方案

采用全集成能源管理解决方案（Totally Integrated Power），可以将电厂建成一个现代化的绿色企业。全集成能源管理解决方案可有效保证电厂配电系统的稳定运行，利用方便工作人员操作的软件，对热能与动力工程在电厂中的运用起到协助作用，并且，该管理方案可以为工作人员提供实时的数据反馈，是不可多得的管理方案。

五、总结

随着绿色发展的持续不断推进，绿色价值观得到了更多人的认可，电厂作为绿色发展中处于风口浪尖的企业，其改革已经迫在眉睫。在电厂的改革过程中，采用传统方法进行优化已经无法满足绿色发展的要求，而是要结合现代绿色企业发展，利用热能与动力工程的相关知识，使电厂成为绿色发展中的领跑者。

【参考文献】

[1] 任蕰佳. 热能与动力工程[J]. 求学， 2015（1）.

[2] 黄景利. 热电厂中的热能与动力工程[J]. 黑龙江科技信息， 2010（27）：8-8.

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