热能与动力工程中的节能技术探讨 王小辉

热能与动力工程中的节能技术探讨王小辉
摘要：目前我国的能源构成主要是煤炭、天然气、石油等不可再生能源。

由于
我国人口众多，且人口增长快，这些不可再生资源总有用完的一天。

因此风能、
太阳能、热能等新能源的开发利用就显得非常必要。

热能与动力工程是当前用得
较多的方式，这些新能源和节能技术的使用，为建设节约型社会，促进我国经济
发展都发挥着重要作用。

本文将对现行使用较多的热能和动力工程在实际使用过
程中的节能技术做了简要分析，希望为我国在节能减排技术的研究中有所帮助。

关键词：热能与动力工程；节能技术；探讨
1电厂汽轮机运行中节能降耗的可行性
1.1经济层面
电厂运行要以经济效益为基础，因此，电厂汽轮机进行节能降耗技术改造前，需要经过严格的设计与预算，认真对比改造所需要投入的成本和可以获得的效益，不能为了节能而节能。

根据国内外的实践经验，电厂采购新型汽轮机的成本要远
大于改造现有汽轮机的成本，并且改造后的汽轮机降低的能耗与新型汽轮机降低
的能耗差别不大，都能节约大量成本，因此，对汽轮机进行节能降耗改造在经济
层面上是可行的，符合电厂的经济利益。

1.2技术层面
我国电厂汽轮机的技术改造工作已经有几十年的经验，其节能降耗改造技术
已经比较成熟。

研究表明，电厂汽轮机经过改造后，能源消耗问题大为减轻，能
源转换效率得到大幅度提高，同时汽轮机的安全性也得到改善。

因此，电厂汽轮
机的节能降耗改造在技术层面具有很高的可行性。

2电厂汽轮机的损耗分析
2.1机组能量的损耗
汽轮机是能将蒸汽热能转化为机械功的回转式机械。

来自锅炉的蒸汽进入汽
轮机后，依次经过一系列环形配置的喷嘴和动叶，将蒸汽的热能转化为汽轮机转
子旋转的机械能。

蒸汽在汽轮机中，以不同方式进行能量转换，这种复杂的运行
过程是导致能量损耗的原因。

2.2启停能耗
当汽轮机正处于运转的状态中时，设备启停过程会发生各种参数变化的状况，从而导致内部温度场不稳定。

在这种高压和高温的状态下，如果参数处理不当，
在启停过程中的损耗将会更大。

而汽轮机能量损耗过大，其工作效率自然也会降低，使用寿命长短也会相应减少。

2.3凝汽器的损耗
凝汽器是汽轮机热效率得以传递的枢纽。

当凝结水中溶氧出现时，不管是热
传递还是汽轮机设备都会受到氧化腐蚀的影响。

冬季的时候，凝汽器一旦出现流
量不均的问题，便有可能导致汽轮发电机组的整体效率有所降低。

3热电厂热能与动力工程当前存在的问题
3.1重热现象
重热现象是指由于多级汽轮机级内的做功损失，可以通过重新转化为热能而
被蒸汽吸水，使得后级的进气焓值增加，从而使得汽轮机整机的理想焓降小于各
级理想焓降之和的现象。

重热现象在热电生产中，容易导致每个环节的能量利用
率出现不稳定，进而对整体热电生产工作造成影响。

尤其是在对能源的质量的影
响上，由于重热现象的存在，化石燃料在燃烧过程中，其蒸汽的波动幅度增加，
对气压和热效率均会造成影响，严重时会影响到整个发电过程的稳定性。

3.2调节损失问题
当发电厂现场工况出现变化时，节流调节能量损失的限制效应是难以避免的。

而调压调节工序虽然可以提高机组的可靠性，但在负荷较高时，方案的经济性较差。

实际上，在现场设备的运行过程中，尤其是蒸汽在叶片做功完成能量转换过
程中，必然会存在大量能力损失。

3.3湿气损失问题
湿气损失问题，是指发电机组在运行过程中产生的蒸汽凝结成为水滴后，对
水汽扰动而造成的能量损失。

机组的湿气损失一般包括过饱和损失、摩擦阻力损失、制动损失和疏水损失等，其中的最大威胁在于对叶片进气边缘结构的损伤，
尤其是在页面顶端的背弧位置，会造成明显的冲蚀现象。

由于在发电过程中，水
滴的产生是不可避免的，使得在实际的运行过程中，维护人员对湿气损失的重视
程度不够，为发电运行效率带来了很大的损失。

3.4频率波动问题
电力系统的频率，不仅决定于电力系统内部所有并联发电机组的功率，还计
入系统负荷的有功功率，是依靠二者的平衡来维持的。

然而，在电力系统运行过
程中，尤其是发电并入外网时，受到外负荷的影响，电网频率本身会出现较大幅
度的波动，从而影响到电网的稳定性。

在实际应用中，电厂是通过一次调频来解
决该问题的：一次调频是发电机组调速系统的固有能力，其通过监测电网频率的
变化而进行自动的频率调整，改变各机组所带负荷，使其与外负荷相匹配，具有
频率调整响应快等优点。

然而一次调频是一种有差调节，其只是缓和电网频率的
改变程度，随着发电机组的不同，频率调整量也会发生变化，在实际应用中，其
对电网的调整能力十分有限。

4运行优化和措施
4.1火力发电厂汽轮机组优化措施
汽轮机是火力发电厂汽轮机系统的主要设备，应当注重火力发电厂汽轮机组
优化，降低汽轮机热耗，提高效率。

按规定进行汽轮机的安装及大修，把好质量关，严格控制汽轮机组安装、检修质量。

当汽轮机组发生故障时，及时与汽轮机
厂家及有资质和技术力量的单位进联系，确保解决措施和方案得当，避免因检修
不到位对汽轮机造成二次伤害。

为了提高汽轮机效率，在规定范围内尽量提高主
汽压力。

提高主汽压力容易造成调门抖动。

调整调门开启顺序，汽轮机调门控制
采用顺序阀控制，避开容易发生抖动的开度范围，可以有效的解决汽轮机系统在
高负荷运行下产生调门振动，提高汽轮机运行安全性和运行效率。

4.2凝汽器真空优化
首先我们要搞清楚造成凝汽器真空降低的原因是什么。

经过对循环水系统、
空气系统、轴封系统进行排查，以及相关数据进行分析，造成凝汽器真空降低的
原因主要有四点：第一，在汽轮机内的循环水量不足。

第二，在汽轮机运行时，
真空泵内的水温一定维持在较高的状态。

第三，疏水阀门存在内漏现象，加大了
凝汽器的热负荷。

第四，凝汽器的真空严密性差，容易出现气侧漏汽，造成凝汽
器端温差大，最高端差可达10℃。

凝汽器冷却面积、清洁度和严密性决定了机组
真空。

在特定负荷条件下，凝汽器真空与循环水的温度和流量有关。

如果循环水
的温度不同，那么其流量也将会出现一定的差别，所以，循环水泵的运行必须合
理。

解决方法：优化循环水泵的运行，循环水泵在高负荷工作时，可双循泵高速
运行；当循环水当进水温度变化或机组负荷变化时，固定负荷区间，低速循泵、
高速循泵搭配运行。

在正常的工作中，应该根据机组负荷和循环水温度不同，采
用不同的循环水泵运行方式，其次，可采用是降低射水泵的工作水温度方式来提
高出力，比如采取掺凉或换热的方式，再次，注重对疏水系统管道和阀门的安装
质量控制。

在汽轮机系统日常稳定运行过程中，应落实对疏水管道及阀门的检修
和维护，对疏水系统泄漏检测方式的不断创新，如采用测温枪和温度传感器，通
过采取这些方法提高汽轮机运行效率。

4.3辅助系统优化措施
原来汽封压力调节系统十分复杂，其逻辑比较器为机械式，受环境的影响而
产生故障，导致运行维护难度加大。

汽封压力设定值为现场手动设定，增加了运
行人员的工作危险性，这不符合现代化工业生产要求。

随着技术的不断进步，自
动化程度更高的电厂生产控制系统的出现，原有的老式机械式控制仪表组件别自
动化更高的控制系统代替。

目前轴封采用的控制方法为：轴封平衡管压力经过压
力变送器测量，然后通过压力变送器将压力信号送入控制系统，控制系统内设定
值与实时参数进行比较，经过模块整定计算，将计算后的标准信号输入到电动调
节阀或者气动隔膜调节阀的电气转换器开关，从而调整调节阀的开度，保证汽轮
机轴封蒸汽压力在一定范围内稳定运行。

5结束语
总而言之，热能与动力工程中节能技术的应用，不但可以提高热能的利用率，还能最大化的降低热能转化和传递过程中的环境污染，使热能与动力工程的应用
达到可持续发展的目标。

参考文献：
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用,2017(16):119-120.。