热电厂提高热能与动力工程操作技能的方法
【摘 要】热电厂作为联合生产电能和热能的发电厂，其供热系统是以利于汽轮机同时生产电能和热能的热电合供系统作为热源。如何通过改善热点厂的热能与动力性，以综合提高热点厂运行效率与运行水平，一直是近年来电力部门所关注的重要课题。本文结合实际工作经验，着重就热电厂提高热能与动力工程操作技能的方法进行了探讨与研究。
【关键词】热电厂,热能,动力工程,提高
然而长期以来，我国电力工业基础薄弱，电力生产技术相对落后，并伴随有生产中能源损耗量大，环境污染日益严重等方面问题。在我国大力提倡节约型社会的时代背景下，如何有效提高能源的利用效率，以成为了促进我国经济社会可持续化和健康化发展的重要课题。因此，以热电厂为代表的电力工业，应当不断提高其热能经济性与动力性，以此促进热电厂运行效率的进一步优化和能源利用效率的提升。
一、改善热电厂的热负荷特性
(一)选择合适的重热系数
重热现象是指热电厂多级汽轮机内上一级损失的部分热能，在以后各级中还能继续利用，这种现象即被称为重热现象。由于重热现象的存在，汽轮机全机的相对内效率会高于各级平均的相对内效率。
但是实际生产中，并非重热系数选值越大越好。当重热系数值α过大时，整机的内效率反而会降低。通常而言，多级汽轮机的重热系数取值为0.03～0.08之间，其具体取值与以下因素有关：
1.与汽轮机的级数多数相关。当汽轮机的级数越多时，则前级的损失在后面级中被回收的程度也就越大，所以重热系数α的取值也越大。
2.与汽轮机各级的内效率相关。如果汽轮机各级效率为100%时，即使没有损失发生，重热系数仍然为0。因此当级效率越低时，重热系数α的取值也越大。
3.与工作蒸汽的状态相关。通常而言，过热蒸汽区的重热系数会比饱和区大，这是由于过热蒸汽区中等压线向熵增方向的扩散速度比饱和区大的缘故。
在实际生产中，我们可采用下列经验公式，来选择适宜的重热系数α：
在方程式中，Z为汽轮机级数，η为汽轮机内效率，H为汽轮机的理想焓降。K为蒸汽状态的修正系数，当汽轮机各级均在过热区工作时，K=0.2;各级全在饱和区工作时，K=0.12;部分在过热区，部分在饱和区工作时，K=0.14～0.18。
(二)提高蒸汽初参数
热电厂的综合热效率，会随着主蒸汽压力和温度的上升而提高，也可以说，热电厂汽轮机的热能与动力工程性能是随着耐高温金属材料的水平而提高的。当热电厂机组采用初压为16～24.5MPa，初温为535～565℃的主蒸汽参数后，其综合热效率可达到40%以上。
因此，为了提升热能与动力性能，其中一个重要措施就是提高蒸汽的初参数，因此选择耐高温、高压的汽轮机组将是未来热电厂发展的主要方向之一。
(三)降低蒸汽损失
蒸汽在热电厂汽轮机内由热能转换为机械功的过程中，存在着各种损失，使蒸汽的可用热能无法完全被转换为机械功。在理想状况下，蒸汽的膨胀过程应当是绝热的等熵过程，热焓降应为h0。然而在实际生产中，热电厂蒸汽的膨胀过程并非是绝热过程，总是伴随着能力的损失，因此蒸汽在汽轮机内的实际热焓降h1总是小于h0。蒸汽在汽轮机中的损失，主要有以下几种：
1.节流损失。由锅炉传递来的新蒸汽，在经过主汽门和调节汽门时，会受到阀门的节流作用，使得蒸汽的压力降低，蒸汽的可用焓值会减少，从而降低了蒸汽在汽轮机内的做功能力，这种损失通常被称为节流损失。对于节流损失，通常采用将节流调节阀开大的方式，一方面可以加大蒸汽的流量，另一方面也减少了节流损失。
2.湿气损失。热电厂中的凝汽式汽轮机，其排汽压力通常较低，汽轮机在饱和蒸汽区内工作时，因蒸汽湿度较大，常伴随有水滴出现。这些水滴会随着蒸汽一起流动，不但不会做功，反而会大量消耗能量，增加了汽轮机的轴向推力。因此，为降低湿气损失，通常在热电厂凝汽式汽轮机的末几级上，都采用去湿措施，如在隔板外缘上开去湿槽，在喷嘴静叶片的背弧开吸水缝等，从而使水滴能通过空心的静叶片排入到凝汽器内。
(四)选择合适的进汽调节方式
热电厂汽轮机的进汽调节方式主要有节流调节、喷嘴调节和旁通调节这三种，应根据热电厂的实际生产情况，选择合适的进汽调节方式，其提高机组的热经济性。
1.节流调节。节流调节最大优点是结构简单，且当汽轮机组满负荷运行时，其节流损失较小，而机组的内效率较高。但是当机组在低负荷工况运行时，由于节流损失的影响，必然会导致机组内效率的显著下降，并影响到热电厂的经济性。因此，节流条件主要用于小功率机组中。
2.喷嘴调节。喷嘴调节的主要优点是可有效克服节流调节在部分负荷时，机组内效率降低的缺点，其在低负荷运行时比节流调节的损失小，经济性好。缺点主要是其安装、检修和调整的过程较为复杂，当实施变工况运行时，负荷的变动整度不能太快。
3.旁通调节。旁通调节并非一种独立的调节方法，而是针对以上两种调节方式的辅助方法。对于热电厂部分汽轮机组在超出负荷工况运行时，不能仅仅通过继续开大汽阀来实现，而应当将新蒸汽绕过汽轮机的前几级，并旁通到中间级去做功，这样能更有效的增加机组的内效率。
二、改善热电厂供热机组的形式
(一)采用联合循环系统提高效率
为了减少传热温差损失，提高循环上限温度，随着我国高温金属材料的开发以及汽轮机组效率的提升，采用燃气/蒸汽联合循环发电，可将燃汽轮机排出的温度较高的废热，用以加热蒸汽循环，有利于提升热电厂的综合效率与热能经济性。近年来，世界各发达国家中，新增加的发电装机有50%以上均采用的燃气/蒸汽联合循环发电的方式。燃气/蒸汽联合循环的主要特点有： 1.提高热经济性。只要汽轮机与燃气轮机的容量匹配，并蒸汽选择各项参数和热力系统，热电厂的综合热效率可提高到45%以上。
2.减轻环境的污染。由于联合循环系统是利用了燃气轮机的废热，因此蒸汽锅炉中有害气体的排放量会得到极大的降低。
(二)提高机组的运行水平
随着现代化热电厂中机组容量的逐步增加，其参数提高必然会导致机组零部件的增多、机组尺寸和热应力也会相应出现变化。因此，也相应增加了事故因素，使机组运行的安全性和动力可靠性降低。为了提升热电厂机组运行、维护和检修水平，以增加机组动力可靠性与安全性，应使用现代化的实时监测设备和电子系统。同时，为了确保机组运行的经济性，还应当采用各种最优化的运行方式，例如推广在低负荷范围内的变压运行，采用滑参数启停的运行方式等等，以综合性提高热电厂机组的运行水平。
三、改善热电厂机组连接电网的特性
对热电厂机组连接电网特性的改善，主要通过适当的调频选择来加以实现，包括了一次调频和二次调频。
(一)一次调频
当热电厂机组在电网中并列运行时，如果外界负荷出现变化，将导致电网的频率也会发生改变，从而引起电网中各机组均自动的按照其静态特性承担一定的负荷变化，以减少电网频率改变的过程，即被称为一次调频。
(二)二次调频
由于一次调频只能够缓和电网频率改变的程度，并不能维持电网频率不发生改变，这就需要再利用同步器增加或减少部分机组的功率，来恢复电网频率的正常，这一过程就被称为二级调频，只有通过二次调频后，才能精确的使电网的频率能保持在一个恒定值。通常情况下，二次调频主要包括了自动调频和手动调频这两种形式，其中因自动调频的准确可靠、方便快捷等优势在当前热电厂中得到了普遍应用和推广。在热点厂的实际生产中，选择合适的调频方式，对改善热电厂机组连接电网的特性以及提高自身运行水平都有着重要的影响。
四、总结
在对热电厂机组和整体运行水平的优化过程中，应结合实际生产和机组的运行现状，从运行角度出发，通过对热负荷特性、供热机组形式以及机组连接电网特性的优化与改善，以实现提高热电厂热能经济性与动力性能的目的。在实际生产中，热电厂节能增效的措施还有很多，这就需要我国相关人员在实际生产中不断摸索总结，以进一步提高热能和动力工程的利用效率，推动我国热电事业向着可持续化和健康化发展的轨道不断前进。
