如何提高热电厂热能与动力工程的效率

黄江波 湖北华电襄阳燃机热电有限公司

热力发电是我国目前最重要的一种发电方式，随着发电技术的不断创新，热力发电效率也得到了相应的提升。然而，热力发电多使用的是不可再生资源，比如煤炭，使得我国煤炭储备越来越少，煤炭开采形势越发严峻。在这样的背景下，热电厂应采取科学的方法，提高热能效率，以缓解热力供电的压力。

一、热电厂发电

要想提高热电厂热能效率，让动力工程更好地发挥作用，首先要对热电厂的发电原理和供电流程有清晰的认识。本文从以下三个方面，对发电原理进行分析。第一，由于煤炭在燃烧的过程中，会释放热量，这些热量会让水变成水蒸汽。第二，这些水蒸汽会通过特定的管道，输送到汽轮机中，通过汽轮机带动与之相连的发电机高速运转，将其动能转换为电能。第三，汽轮机可以将上一阶段产生的汽体输送到凝汽器之中，在凝汽器之中经过冷却，水蒸汽还原成液态水，并再次参与到使用的循环当中。其次，要想提高热能效率，还要对发电流程了如指掌。通过对我国当下发电厂的客观情况进行分析，我们不难发现，发电厂都是以火力发电为主。煤炭在发电厂中经过指定步骤的处理，送入燃烧炉进行燃烧。由于燃烧的过程中会产生水蒸汽，水蒸汽进入汽轮机中，赋予汽轮机动能。汽轮机的高速运转会带动相应设备产生电能。

二、热电厂热能和动力工程效率的提升方法

（一）减少蒸汽损耗

对于热力发电来说，让煤炭在锅炉中充分燃烧是必不可少的步骤。推动汽轮机运转的水蒸汽也是在这一环节中产生的。水蒸汽通过对汽轮机的动叶栅进行做功，将自身的动能转换为汽轮机的动能，然后自身进入凝汽系统中进行冷却。然而，水蒸汽的热能并没有得到充分的转化，这就是我们通常所说的“余速损失”。究其原因，可以归纳为以下几点。第一，在对汽轮机做功时，水蒸汽的温度通常远远大于叶轮的温度。在这一过程中，能量从水蒸汽转化到汽轮机上时水蒸汽产生液化变成液态水。这就是汽轮机表面液态水的来源。而这些液态水并没有参与做功，是一种能量的损失。第二，水要想完全汽化，对温度就有一定的要求。通常，难烧炉内的水蒸汽是处于一种半汽化的状态，水蒸汽之间还夹杂着许许多多的微小水滴，使得整体对汽轮机进行做功的效果不甚理想。

由于热电厂热能的效率和动力工程的效率会受到水蒸汽的影响，所以，要想提高这一效率，就要减少蒸汽热能的损耗。具体来说，首先可以加强煤炭燃烧过程的管控。锅炉操作人员应实时监控锅炉内部的温度和压力参数，一旦发现温度或压力低于要求的标准时，要适当采取增温、增压的措施。这样能够提高液态水的汽化率，提高对汽轮机做功的效果。保证锅炉内部的温度是为了减少水滴的量，使能量转化的效率更高。其次，电厂要及时对技术进行创新，对陈旧的、性能不佳的设备进行更换，甚至可以将一些管路用新兴的高分子材料管材进行替换，减小水蒸汽在传输过程中遇到的阻力。

（二）降低湿汽损失

热电厂在发电的过程中，湿汽损失也在所难免。如何减少湿汽损失成了各发电厂近年来研究的主要课题。湿汽损失不光会降低发电效率，会给动叶进汽边缘造成伤害，尤其对叶顶背弧的伤害较为严重，为发电厂的安全生产带来隐患。造成这一现象的主要原因在于：第一，一部分蒸汽受到蒸汽膨胀作用的影响，发生了液化。第二，由于凝结的水珠质量较大，对蒸汽的运行速度造成了制约，导致蒸汽整体的动能不足。第三，蒸汽的温度不足，也会造成动能的损耗。为了解决这一问题，发电厂应在适当位置装配祛湿装置，减少蒸汽中水珠的含量。发电厂还要通过对设备材料的更新，提高设备的抗冲蚀能力。根据发电流程的具体情况，发电厂还可以适当添加热循环系统，并合理使用带吸水缝的喷灌，提高水蒸汽的使用效率。需要注意的是，发电厂还要加强对蒸汽轮机的管理，不光要减少汽轮机运行过程中各轴承之间的摩擦力，还要对材料进行改进，用抗湿性能更好的材料，用质量更轻的材料，以减少汽轮机的负担。要想进一步提高热力效率，发电厂还可以使用更先进的汽轮机，比如轴流式汽轮机。高温高压蒸汽在导入轴流式汽轮机的一端之后，会推动汽轮机的运转，让蒸汽的另一端排出。这在一定程度上借助物理原理，让蒸汽自发从高压向低压流动，进一步提高了发电效率。

（三）减少调压步骤带来的损失

热电厂的发电机组通常需要长时间运行，为了提高其稳定性和运行效率，通常需要对其内部压力进行调节。虽然针对不同的机组，调节的范围和标准各不相同，但在实际生产过程中，经常会由于各种各样的因素导致调节效果达不到预期。比如，机组操作人员的人为操作失误会让锅炉内部压力达不到标准，让机组整体的运行效率降低。还有些机组因其客观条件限制，长时间稳定的运转过程中，效率能够得到保证，反而在对机组进行调节的过程中，会造成能量损失。

（四）提高员工对调配选择的重视程度

科学的调配选择，也对电厂热能效率的提升有重要意义。不过，我国热电厂普遍在调控选择方面面临一定的困难。拿背压式汽轮机举例，为了提高背压式汽轮机的运行效率，可以在其上安装一个低压凝汽式汽轮机，让两个汽轮机协同运作，形成一个整体，形成双重发电的效果。这一系统虽然调频效率较高，但其也有一定的缺点，那就是调频难度大。

三、结语

为了提高若电厂热能和动力工程效率，要从减少能量损失入手，对技术和设备进行改进和创新。本文简单分析了热电厂发电现状，并提出了几种提高热能和动力工程效率的方法，供业内人士参考。