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发电厂热能动力系统优化与节能改造研究段慧维

发表时间：2020/7/21 来源：《电力设备》2020年第8期作者：段慧维

[导读] 摘要：资源枯竭与环境污染问题无时无刻困扰着全球人民。

        (中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司山西 030001)
        摘要：资源枯竭与环境污染问题无时无刻困扰着全球人民。因此，传统的先发展而后治理的发展模式逐渐被淘汰。世界各国都开始加大对可持续发展的投资力度，作为能够为世界社会提供足量电力能源的工厂，发电厂会在为人民生活提供便利的同时给环境带来负面影响。尽管当前国家正在倡导开发风能核能以及潮汐能等环保能源，但是火力发电依旧是当前国内的主要电力能源获取方式。
        关键词：电力能源；热能动力；节能改造　　　　　
        一热能动力系统的基本概述
        所谓火力发电，主要是指借助一些化石燃料或是焚烧垃圾来获取相应的内能，并通过发电动力转换装置来产生电力能源，其经历的主要过程是：由燃烧化学能转变为蒸汽动能，进而通过机械能的过渡转换，最终生成电力能源。考虑到当前发电厂中多数情况下都存在燃料燃烧不充分的现象，致使国内乃至全球的化石燃料出现资源浪费。与此同时，在燃料的燃烧过程中，还会产生一些二氧化硫和二氧化碳等气体，会给大气造成破坏，给整个环境带来空气污染。受到设备性能本身的限制，导致国内乃至全球发电厂的整体能量转化率较低，这也是当前绝大多数发电厂所面临的问题。
        二热能动力系统建设的必要性
        1 设计技术的优越性
        国内发电厂首先应该对工程系统设计所应用的各类技术进行有效衡量，将其与国家行业标准进行对比。与此同时，还应该对热能动力系统中涉及的各种机械设备与设备组合方式进行性能考核，确保整个系统在后期的运行中保持较高的维护可行性。换而言之，火力发电厂的热能动力系统需要在保持自身先进性的同时，能够在日后的交付使用中具备自我维护的能力。因此，火力发电厂在进行先进技术与理念的引进时，首先需要综合考虑本单位的技术水平，避免盲目追求技术先进性而忽略了后期的维护能力。
        2 经济效益的重要性
        只有在獲取一定量的经济效益之后，火电厂才会考虑进一步加大对热能动力系统的建设。如果该系统给火力发电厂带来的经济效益不达标，就可能会带来资源浪费的现象。因此，发电厂的领导层在进行建设项目的考察时，首先需要对建设费用以及设备费用进行探讨，应当在科学合理的资金预算范围之内选择发电设备。一旦热能动力系统投入使用之后，就需要努力提高系统的工作效率，并改善热能动力系统的工作质量。如果经济效益远远高于热能动力系统的维修费用以及耗损费，那么该类工程系统就可以进行安装。
        三热能与动力工程在发电厂中的具体应用
        1 降低调压调节的损失
        万事都有利有弊，调压调节也包括在内，其主要特点是能够提升机组自身的稳定性与适应能力，还可以有效改善机组给整个发电厂带来的经济效益。与此同时，调压调节还可以为热能动力系统提供有效的实际条件。其不足主要集中在处理高负荷区域时经济成本较高，大型机组蒸汽在动叶栅中工作后，机械能会发生公里转换，在一定程度上会产生蒸汽余速损失、废气损失和爆炸损失。这些损失存在于调压过程中，说明汽轮机组运行的整体经济性在不断降低，造成这些损失的主要原因是由汽轮机组的运行机制决定的，而不是简单的人为失误或系统故障。发电厂的工作人员需要积极研究和探索压力调节的方法，旨在开发出更科学的产品，进一步降低能量损耗。为减少热能和电力工程的损耗，应深入探讨电厂生产过程中的调压损耗等问题，并在实践中应用技术含量较高的新产品，提高电厂热能和电力工程的应用效率。
        2 科学利用重热现象
        专家和技术人员通过多次试验发现，重热系数通常在4%到8%之间，且知道重热系数越大越好。

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火电系统的效率比较高，各电厂需要考虑自身的实际情况，合理选择区域的重热系数，在保证发电量的前提下逐渐改善热能与动力工程的操作技能水平。需要注意的是，同步器的功能如下：当热能动力系统处于单机运行状态下时，往往需要将机组的整体转速提升到预定水平。当其有足量负荷时，系统应该保持固定的机组转速，从而使电网频率基本不变。
        四热能动力系统的节能改造措施
        在火力发电过程中，由于优质煤用于其他利润更高的行业，电厂使用的煤大多是劣质煤。劣质煤不仅缺乏动力，而且锅炉燃烧极不稳定，造成资源利用率低。同时，由于设备老化、漏热、漏风等问题，无法实现煤炭的最大利用。因此，需要从以下几个方面重视火电系统的节能改造。　
        1 废烟气的余热回收技术
        锅炉排出的烟气温度高达200多摄氏度，这些余热属于二次能源，直接排放没有得到充分利用，是一种巨大的能源浪费。在“节能减排”的方针下，提高锅炉效率、减少锅炉排污、加强锅炉高温废气的充分利用是工业生产中需要注意的问题。在工业生产中，可利用锅炉运行过程中这部分烟气的余热进行热力系统循环利用，同时在锅炉尾部安装低压省煤器，在最佳取水位置与热力系统相连，充分利用锅炉烟气余热。安装低压省煤器不但可以将烟气的整体温度降下来，而且能够有效提升热能动力系统的利用率，这一方面可以在节约能源的同时提高企业的经济效益，另一方面能够减少环境污染。锅炉烟气余热回收有两种方式：预热工件和助燃预热空气。由于预热工件往往受操作场地的限制，锅炉烟气余热回收主要采用预热空气助燃，布置在加热炉上，加强锅炉的能量燃烧，充分利用资源，节能的综合效果非常显著。
        2 锅炉废水的余热回收技术
        连续排污与定期排污是热能动力系统的主要排污方式。定期排污时，扩容减压后直接排放，废水余热直接排放浪费;连续排污时，排污扩容器仅回收少量二次蒸汽，大量的余热和蒸汽将直接排放和浪费。为节约资源，充分利用排放污水的余热，企业可在锅炉上安装余热回收装置，回收污水余热，以确保热量的充分利用。
        3 蒸汽凝结水回收技术
        在工业生产中，大量的能源和工业用水被用来产生蒸汽热，实现工业生产过程。然而，在工业生产过程中，蒸汽完成放热过程以后所形成的凝结水通常会被浪费掉，废蒸汽冷凝水占蒸汽总热量的四分之一左右。如果这些高温冷凝水能够充分利用，不但可以降低对工业用水的使用量，而且还能够大大降低燃料能源消耗量。因为用蒸汽凝结水回收技术可以将低压蒸汽替换为蒸汽水余热，借助凝结水余热的作用来实现节能的目标。值得一提的是，压力回水以及背壓回水是冷凝水回收的最主要方式。其中，背压回水主要是指借助疏水阀的背压作为主要动力，实现凝结水及水蒸汽的传输，该类回水方式能够显著提高水蒸汽的利用率，从而达到节能环保的效果。
        结束语
        进入21世纪以来，国内发电厂在运行过程中已经有了全新的进步，当前发电厂努力践行资源节约与环境保护的理念。因此，要想充分实现这一目标，就应当从多个方面来控制热能动力系统的能源消耗量。对于火电厂一类企业而言，领导层应当出台相关政策以保障热能动力系统的顺利运行，充分利用热能动力系统中的余热，进而提升发电厂的能量转化率。
        参考文献：
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        [3]李泳成.发电厂热能动力系统优化与节能改造分析[J].科技创新与应用，2016（13）：137.
        [4]杨超.发电厂热能动力系统优化与节能改造探讨[J].科技创新与应用，2018（20）：145-146.•