赵松松
单位名称:滨州热力有限公司
省市:山东省滨州市
邮编:256600
摘要：首先对火电生产中热能动力系统中存在的问题进行了分析，然后结合实际生产情况给出了一些具体的优化措施，通过论述证明了其有效性。
关键词：热能动力系统；火力发电；节能改造；优化措施
引言
热能动力系统能够实现介质化学能向机械能的转化，最为典型的就是火力发电系统。锅炉燃烧煤炭产生的热能加热水冷壁使除盐水从液态转化为高温高压的蒸汽，经过一系列热能动力系统后向汽轮机做功，电动发电机发电，实现机械能向电能的转化。煤炭作为我国火电最重要的化石能源，在漫长的工业发展历程中扮演了重要的角色。但是矿石燃烧势必会产生大量的污染物，这与不断强调的节能环保理念形成了矛盾。因此，如果通过优化热能动力系统，提高化石能源利用效率，降低污染物排放成为了一个研究热点。目前，电力生产中热能动力系统依然存在很大的改进空间，在技术创新的推动下已经取得了很多成果。基于此，文章进一步展开详细的讨论。
一、热能与动力系统存在的能源浪费问题
（一）重热问题
重热现象是指在火电厂多级汽轮机内的能量利用过程中，上一级能量损失的一小部分可以在下一级中得到利用。由汽轮机内部损失使得汽轮机整体理想焓降小于理想状态下各级的理想焓降之和。其中，在汽轮机整体理想焓降当中，各级理想焓降之和大于整体理想焓降的部分所占的份额称为重热系数。实际上，利用重热可以提升系统整体的热能利用效率，但是要以降低各级能量利用效率为前提，所以说，重热率不宜过大也不能太小，通常来说维持在0.04到0.08之间是正常的。
（二）湿气损失问题
以多级汽轮机为例，热能动力循环系统中随着饱和蒸汽做功后汽压与汽温都会出现逐级下降，于是在汽轮机的最后几级中就会出现湿蒸汽区，在这个区域，蒸汽中会夹杂一定的水滴，从而影响到干蒸汽的动力学品质，最终造成能量损失，将其称之为湿气损失。湿气损失存在于汽水循环系统的各个阶段，会造成一定程度的能源浪费，此外，为了保障蒸汽品质需要投入更多的设备在湿气处理上，增加了生产成本的增加。
（三）节流调节问题
节流调节技术广泛应用于火电厂的汽水循环系统中。节流调节技术在容量额度较小的设备中具有更强适用性，当并列设备其中有任意一个达到最大承载，机组负荷就会下调，例如两台给水泵当中有一台工作故障则另一台在达到最大输出后流量无法继续增长，机组为维持汽水平衡就要开始调整发电机负荷。有学者提出，发电系统至少需要三级水汽系统在能保证理想的节流调节效果。
二、热能与动力系统的优化与节能措施
（一）提升重热利用的科学性
第一，对电厂工作人员要进行系统的理论培训，熟悉重热现象的产生机制，便于在之后的运行工作中能够科学合理利用这一现象。第二，从设备角度来说，汽轮机级数的增加有助于提升上一级中损失能量的再利用率，从而提升整个系统的焓降。第三，重热现象无法避免，因此尽可能的提升其利用效能虽是无法避免的，但在以降低设备级效率为前提的情况下，实现对重热现象利用的效能化是有可能，重热系数通常维持在0.04到0.08之间，重热系数变大可以提升汽轮机整体的能量效率，但前提是汽轮机各级存在损失，由此可见重热系数不是越大越好的，而是通过提升各级的效率来提升设备整体的效率，此外，技术人员应当提高对损失能量的重复利用率。
（二）减少湿气损失
能量损失在火电厂运行中是不可避免的。湿气损失是能量损失的一种表现形式，因此，如何采取有效措施以降低湿气损失是极为中重要的。其一，湿气降低了蒸汽品质容易让蒸汽管路在高温高压下出现腐蚀，因此，一定要做好给水的加药工作维持好水汽PH值防止，腐蚀发生。其二，高温高压蒸汽的产生要经过水冷壁、省煤器、再热器等加热系统，通过热能的重复利用提升蒸汽的温度与压力，以超临界机组为例维持好锅炉给水量是非常重要的，过高的水量会造成蒸汽湿度增加，其三，维持凝汽器真空度稳定，可以在很大程度上减轻汽轮机低压缸湿气损失，在提升能量利用的同时保护了设备不受损害。
其四，用电高峰期机组负荷变动较大，汽轮器的蒸汽需求量变化会比较剧烈，这种情况下，不仅锅炉的燃煤量、给水量、加药量等都会发生改变，为了维持高品质的蒸汽，就需要极为高效的自动控制系统对各个环节进行实时调节，因此，高效能的自动控制系统对实现蒸汽系统湿气损失降低也具有重要作用。其五，系统焓值下降是与汽轮器工作状态相关的，如果汽轮机内部的一级阀处于打开状态，那么汽轮机运行的能源损耗和蒸汽压力会逐渐增加，此时阀门的开度由焓的变化决定。由此可见，汽轮机中能源损耗问题是可以通过人为介入在一定程度上实现控制的。
（三）有效提高节流调节
合理的调节进汽有助于提高多级汽轮机中能量的利用率，提升热能与动力工程学效能。其一，为了方便工作人员对汽轮机的热能水平进行实时监控，技术人员需要对蒸汽各项参数与焓降之间的数学关系进行精确计算，工作人员要对汽轮机的内部结构运行原理进行深入了解，这样才能有利于实现对汽轮机的有效节流调节。其二，在容量较小的系统环节中，节流调节更具有适用性，可以让设备达到负荷承载最大值，从而减少机组负荷，增加焓降级数，维持最佳的供汽参数。其三，汽轮机在高负荷工况下运行时，需要对蒸汽压力与流量进行同步调节，超负荷工况下，汽轮器汽轮组会产生巨大热能，这个热能的损耗就需要调压调节来加以利用。进行调压调节的目的无非只有一个，那就是通过一切可实行的手段，确保汽轮机组能够适应自身运行的稳定性。其四，蒸汽压力调节是提升火电厂热能动力工程学效能的主要手段。诚然，压力调节更具快速性，但是压力调节产生的能量损失要比流量调节大，例如，降低负荷时减少蒸汽供给，基于压力参数进行滑压调节会产生大量的蒸汽浪费，从而造成能量损失增加，对企业经济运行时极为不利的。其五，不同于流量调节，压力调节在许多方面的能量损失由客观因素造成，人为干预也无法避免，这是由设备的技术工艺水平决定的。因此，需要对热能与动力学工程系统设备进行优化升级，首先，改进当前的蒸汽调压技术，并通过引入先进制造工艺提升设备的综合性能。其次，对调压损失超出的机组成本进行更换，尽快研发出新的产品，积极探索火电厂能源转化中损耗的问题，以保证机组运行能力满足实际需求，体现火电厂中热能与电力工程动能的高效利用。
（四）利用智能控制技术
传统的PID算法鲁棒性强，适应性好，成本低廉，是机电控制当中使用最为广泛的技术，然而在某些控制领域PID算法的缺点是十分明显的，例如对某些工业回路开关的控制，其精度和速度是无法满足要求的。智能控制基于大量的智能优化算法如：粒子群算法、遗传算法、灰狼算法、蚁群算法等通过提升控制系统的快速响应能力和控制精度，克服了PID存在的缺陷，为提升控制系统的整体品质提供了更好的数学理论依据。此外，智能化控制更多的强调了工业系统的全自动模式，许多控制环节被有机的集合在了一起形成一个自动监控自动判断自动调整的系统，摒除了人为的过多干预，不仅提升了生产效率还减轻了人员的劳动量。
结束语
综上所述，热能动力系统优化与节能改造对于生产企业的运营发展的确具有重要意义。本文以火电生产为背景结合现有技术条件，从多个角度思考提出了一些具体的实践措施，希望对行业进步有所借鉴。当然对于更加深入的理论层面研究还需要广大技术人员投入更多的精力。
参考文献
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[2]高海宏.热能动力系统优化与节能改造分析[J].内燃机与配件,2019(12):274-276.
[3]张霞.热能动力系统优化与节能改造分析[J].科技资讯,2018,16(18):26+28.
单位名称:滨州热力有限公司
省市:山东省滨州市
邮编:256600
姓名:赵松松
出生年月:1987年1月25日
性别:男
民族:汉
籍贯:山东省滨州市
学历:大专
职称:助理工程师
研究方向:热能动力