冶金企业节能降耗中热能与动力工程的应用

2019-01-03王耀杰

中国金属通报 2019年4期

王耀杰

（河钢唐刚能源科技分公司，河北唐山 063000）

当前，冶金企业主要采用汽轮机组工作的形式进行发电。在这个过程中，会出现庞大的热能，这些热能除了有一部被用来发电、供热外，还有一部分未能得到有效的利用。由于国内资源节约意识不断提高，所以提高热能与动力工程运用的效率，就成为了当前冶金企业发展的关键。

1 热能与动力工程的概述

热能与动力工程实际就是能量的相互转换，在二者的相互转换中，通过一定的装置将热能转换为动力资源，而在能量的转换过程中，便能得到人们所需要的电能。电能的转换并不是非常容易，冶金企业在生产电能进行能源转换时，必须要遵循能量守恒定律，因此，在这个过程中，热能与动力工程便在能量转换中发挥了重要的作用。冶金工业是耗能型的工业，对于热能与动力工程的应用也是十分的需要的。热能与动力工程在节能降耗中广泛的运用到了环保技术，因此在许多行业和领域得到了应用。当前，环保是人们所最为关注的一个问题，冶金企业在生产电能时，不免会出现热能耗能较高的问题。因此热能与动力工程发挥了重要的作用。

2 热能与动力工程的关系

2.1 热能转换成动能的相关过程

冶金企业在进行电能生产时，主要是分为两个主要的部分，一是将部分的热能转换为动能，通过相关的步骤将动能转化为动力资源；另一部分则是将剩余的电能通过发电机再次转化为电能，并且供应给人们使用。但是，在进行电能生产时，并非所有的热能都能最大程度上得到转化，有一部分的热能在发电过程中往往会被内部的蒸汽所消耗掉。因此，这个过程就在一定程度上浪费了能源，不利于节能降耗。想要减少能源的浪费，就要改进整个电能转换技术的水平，实现节能的目的。

2.2 造成机组变工的相关因素

冶金企业在进行发电时，无法大量的储存电能，这是当前我国发电站普遍存在的一个问题。并且电功率往往会较容易的受外界因素影响，无法实现相应的稳定性。由于发电炉在发电过程中有着极大的不稳定性，因此产生的电能也就存在着变数。若是电能资源在生产时，受到相关杂质和电网的影响，就会导致生产机组发生一定的变化。

3 影响电能生产的相关因素

冶金企业在进行电能生产的时候，会有着一系列的步骤，因此，必须要对各个过程做好保障，若是某一个步骤出现问题，就会导致重热现象的出现。冶金企业在生产电能时，往往会受到多种因素的影响而出现状况，对于能耗较高的冶金产业来说更是有所影响。

（1）锅炉运行情况的变化。锅炉运行的情况是复杂多变的，极易受到相关因素的影响，在这种情况下，就使得汽轮机在运行的过程中一定程度上会影响生产电能。锅炉是热电作业中燃烧幅度波动较大的设备，在燃烧时具有一定的不稳定性，当汽轮机接收蒸汽后，相关参数的变化程度较大，会对热能与动力工程应用有效率产生影响，所以就会制约汽轮机自身性能的有效发挥，进而热能应用的有效率就会降低。

（2）储存电量较少。当前我国的发电站普遍存在电能储存较少的问题，因为电能的储存极为的困难，因此，这就导致电功率会出现不稳定的状况，在一定程度上影响能耗较高的产业的发展。储蓄一定数量的电能是热电作业必须要做的工作，这样在外界用电功率出现较大变化时，才能有效应对。若冶金企业储存的电能过多、未能及时应用，则会造成大量热能的浪费。若储蓄电能较少，则会降低开发、利用热能的效率。

4 节能降耗中热能与动力工程的实际运用

（1）选择合适的调频方案。将热能与动力工程合理的运用于电能生产中，对节能减耗有着显著作用，但是，在运用时并不是非常容易，因此，必须要制定相关的合理措施来实现节能降耗，这就需要制定合理的调频方案。相关工作人员在电能生产过程中，必须要全方位的掌握电网的运行频率，根据外界的实际负荷情况来灵活的调整电网频率，为更好的节能降耗提供一定的保障。在进行调频的过程中，一定要进行多次调频，采用不同方式进行操作，这样才能确保操作的准确性。

（2）采用调配选择与工况变动的方法。将热能与动力工程运用到节能降耗中，通常是运用一定的方法，最常用的方法就是工况变动法与调配选择法。使用这两种方法时，需要借助一定的辅助装备才能够更好的来完成。就像是可以将低压凝气装置安装在汽轮机上，利用这两种方法来进行调节，进而更好的实现节能降耗，降低资源的浪费。

做好工程变动状况的选择与合理调配，将提高汽轮机组运行期间对外界负荷波动现象适应的能力，实现了有效应用热能和动力工程的目的。在进行一次调频实现快速调节频率时，由于蒸汽机组等之间的调频幅度差异性较大，所以，在工程变动状况选择与调配时必须予以关注。

在一次调频不能满足大负荷波动状态后，可通过二次调频技术对一次调频的不足进行弥补。通常可通过手动或自动的方式完成二次调频，而热电厂主要利用自动调频技术完成二次调频。合理运用自动调频技术完成二次调频，将减少湿气耗损量。另外，还能配合湿气装置，通过中间再循环，改善机组的冲蚀抵抗能力，从而就提高了应用热能和动力工程的效率。

（3）加强对系统节流环节的相关调控。庞大的蒸汽流量固然为机组带来了庞大的动力，不过也伴随着过度能耗现象。因此，利用节流方法管理蒸汽，精准的计算、调节单位时间里通过的流量，将提高动能均衡性、避免缺乏动力的现象发生。在运行期间要通过弗留格尔公式的应用对热能和动力工程运用效率进行保障，同时，还要与相应的条件进行有机结合实施压差、比焓降的推算，这样才能够对一些零部件的受力状况以及功率、效率等情况进行有效确定。发电的机电组在进行发电时，即使装置再先进，也不免会出现一定的节流浪费现象，因此，要想最大程度的实现电能转化和节能降耗就必须要改进技术，不断的加强节流的工作。在使用大功率装置进行发电时，往往会造成能源的浪费，所以，在使用大功率装置进行发电时，一定要提高对节流的调控能力，降低资源的浪费。而热能与电力系统在发电过程中便能够有效的实现节流控制。

（4）要减少能耗与湿气的相关损耗。在一些发电机进行发电时，往往在高温的情况下凝结出蒸汽，这就导致了发电过程中的环境变得潮湿起来。而在这种条件下通常会提高能源的消耗，直接的会影响到发电设备。热能和动力工程的运用受到湿气耗损的严重影响，若不加以控制，除了会浪费大量的热能外，还会导致温室效应加剧。因此，应该从以下若干个方面完成湿气耗损的控制与减少，从而改善热能和动力工程的运用效果：首先，湿蒸汽在正常工况中发生轻微膨胀的现象属于正常情况，若膨胀程度较大，那么就会发生凝结大量蒸汽的现象，从而致使蒸汽总量快速降低、引发蒸汽耗损。其次，水珠流速低于蒸汽流速，受水珠的牵制作用，大量的动能在此过程中被无端消耗，导致湿气出现损失。最后，要想保证湿蒸汽状态长期稳定，就必须使其时刻处于高温状态。而发电期间，一旦保温工作出现问题，导致湿蒸汽温度降低，就会引发湿气耗损加剧现象。而导致湿气损失过大的原因主要是动叶进气边缘耗损严重导致的，特别是受叶顶背弧冲蚀现象影响更为严重。为了有效解决上述诱因导致的热能和动力工程应用效率较低的问题，通常可采取以下措施处理问题：首先，为蒸汽设备安装整套新型的去湿设备；其次，提高汽轮机组整体的冲蚀抵抗能力；然后，将传统喷灌设备用携带吸水缝的设备代替；最后，提高操作中间再热循环的水平。基于蒸汽轮机工作角度分析，支撑轴承摩擦力是造成机械损失的主要原因，所以应该使用轴流式汽轮机，制造高、低压指向力，减少热能损耗，提高热能与动力工程的运行效率。