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热能与动力工程在汽轮机中的有效运用研究

金鑫

中国能源建设集团江苏省电力建设第一工程有限公司,江苏南京,210028

摘要: 热能与动力工程是现代经济社会发展的基础性工程。工业化与城镇化背景下,能源需求总量上涨,一定程度上带来生态环境污染问题。将热能与动力工程应用于发电厂汽轮机中,可改善汽轮机能源利用情况,优化汽轮机运行的理论基础,从而达到更理想的效果。因此,文章立足问题,提出几点建议,以备后续参考。
关键词: 热能;动力工程;汽轮机
DOI:10.12721/ccn.2023.159250
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引言

新时代背景下,能源问题愈发突出,全球范围主要国家始终致力于清洁能源的研究,开发与应用工作,相应推出了一些智能化设备。能源工程建设中,要求改善能源结构,提高可再生环保型新能源比例,以此来缓解当前全球范围内存在能源、资源紧张问题。热电厂作为电能供给主要场所,汽轮机应用可基本满足热能供给需求。对此传统电厂,热电厂更符合我国国情和未来发展战略方向。同时,对热能与动力工程进行分析可发现,要具有更明显的综合性。当务之急要求相关领域人员,进一步做好研究工作,优化实际应用效果。文章以此为前提,进行如下讨论。

一、热能及动力工程、汽轮机概述

(一)热能与动力工程

在热能与动力工程中主要包括热能动力学理论和机械学理论两个主要方面。实际应用中,需要满足原理得以运行的特殊条件,将机械能和热能进行转化,从而面向设备,提供设备运行中必须要的动能,方可保证设备正常运转。热能与动力工程应用具有更好环保效果。

目前,伴随着我国人工智能先进技术的持续发展,热能与动力工程也在不断与人工智能技术相互结合,客观上改进了热能动力的工作效率。汽轮机本身作为热能动力应用中最典型例子,一方面可以保证系统运作达到更理想的效果;另一方面实现了整体能耗减少[1]

(二)汽轮机

汽轮机运行中需对轴封抽汽体系进行分析,主要包括抽气系统和排气系统两个方面。系统运行原理需现由换热器对产生的蒸汽进行排出。具体来看整个流程,如果所处温度条件交底,则部分蒸汽会受到低温度影响转变为冷凝水。之后,可通过汽轮机内部U型管道流出,而剩余气体则会被抽出。

汽轮机运行中所需要热能比较少,基本以电力作为主要动力。具体来看,汽轮机应用中也可以释放大量热能,但如果不能够对这些热能进行有效利用,也会导致一次能源的浪费。

由于汽轮机以电能作为主要的动力,因此为了保证汽轮机处于长期稳定运行状态下,就需要适当增加电力的使用量,从而引起一定额外的能源损耗额,并伴随汽轮机稳定性地削弱。因此,这就要求做好汽轮机和热能与动力工程的结合,方可达到更理想效果。

二、热能与动力工程在汽轮机中的应用

(一)减小汽轮机中损失的湿气

实践表明,热电厂运行中一般伴随多数量能源损耗。能源损耗中主要以湿气损失为主。因此,在汽轮机应用热能与动力工程的过程中,需要先思考如何减少湿气的损失。具体分析湿气损失的原因,主要体现为以下两个方面:

第一,在湿蒸汽中一般伴随着膨胀反映,膨胀过程中蒸汽会发生转化,具体为凝结后的水珠,从而导致大量蒸汽损耗;

第二,当蒸汽中存在的流动水珠后,蒸汽一般会受到水珠的影响,导致蒸汽自身运动滞缓,最终造成蒸汽中的动能损失。之后,部分蒸汽会受到过冷因素的影响,以湿气方式发生损耗。

汽轮机发生湿气损耗后,往往会连带汽轮机叶边缘严重损伤,造成汽轮机稳定性和安全性问题。当务之急要求找寻汽轮机降低湿气损失的方法,可在热电厂作业环节将耐湿气设备安装于中间再热循环装置中,设备运行可有效抵御湿气损失[2]

(二)汽轮机有效运用重热现象

重热现象主要指的是在多级汽轮机运行中,逐渐转化为上级热能产生的消耗,之后可以重新构建成为能够被蒸汽吸纳的电力热能源,并提升下级进汽焓值,从而使理想装填下的汽轮机焓降值增大。在这一基础上,如果对各级的焓降值进行求和计算,便可以发现基本超过了理想状态下的焓降值求和计算结果。如此一来,联产热电中,便出现了重热现象。

当汽轮机进入到重热状态时,通过分析比对理想状态与现实状态数值,可发生二者间明显差异。其中,在处于一切压力级时,下级对上级进行热能回收时,也会产生回收率的数值差异,并涉及部分难以回收的能源,研究表明,一般情况下重热系数数值可处于4%-8%范围内。重热系数数值一般与回收率间呈现正比例关系。

由以上分析可得,在热电厂运行中,工作人员应当结合实际情况做好分析,对重热系数值进行正确设置,确保在汽轮机中可以实现热能与动力工程的有效推广和应用[3]

(三)汽轮机中弗留格尔理论公式的推广应用

热电厂汽轮机日产运行中,可对弗留格尔理论公式进行灵活应用,实现节流灵活调节的操纵效果,同时弗留格尔理论公式可为热能与动力工程提供基本的参考依据。

具体分析节流调节主要指的是在首级操作前,先行完善进汽方面调节工作。因此,节流调节也被称之为缺失级调节。实践表明,如果实际工况发生了改变,每一级的温度便会随之降低,且呈现出更强的负荷能力。在小容量和较大基本负荷的机组中,节流调节一般具有更理想的应用效果。但是,实际应用中往往会出现节流损失的情况,从而影响经济效益。

弗留格尔理论公式应用中,具有更简单、更便捷的优势。因此,弗留格尔理论公式受到了汽轮机的认可,可经常性用作汽轮机内部实际工况的计算,从而分析具体的经济指标和安全指标:

第一,弗留格尔理论公式可以对各种流量下的级前压力进行推断,最终获取压差、焓降等关键参数,结合参数分析明确参数对应的功率、效率、零件受力情况等关键数据,之后可对流量的大小进行进一步地推算;

第二,汽轮机运行中需要对通流运行是否正常进行统一的监视。具体来看,如果实际流量是已知条件,这时就需要工作人员判断弗留格尔理论公式与运行中各级的汽轮机组前压力是否相互匹配,结合判断结果最终分析汽轮机中是否存在机内通流面积改变的情况。因此,实际运行中,仍然需要工作人员对某些级前的电力压力进行动态化监视,最终分析是否在通流部分出现结垢、损坏等问题[4]

(四)灵活调节汽轮机滑压

第一,在对滑压进行调节的过程中,一般伴随着明显的优势,但也会出现一定的缺陷。具体来看,需要保证能够有效使用负荷。其中,如果是高负荷区域,现实滑压调节中,往往会出现不符合经济目标的情况。因此,在进行高负荷滑压调节操作时,要求工作人员可以降低蒸汽的压力。之后,分析大进气量问题,可使用汽轮机蒸汽做功,实现机械能转化。该模式处理后,能够在一定程度上减少由于摩擦鼓风带来的能源损耗;

第二,分析滑压调节的基础特征,主要表现为以下四个方面:(1)其一,机组的可靠性会得到强化,可保证机组与实际负荷之间具有更理想的适应能力;(2)其二,当处于部分特定负荷状态时,可以保证机组具有更理想的经济价值;(3)其三,如果处于高负荷区域时,可对滑压进行调节来降低经济效益;(4)其四,在对单元机组进行处理时,一般伴随着明显的余速损失减小特征,具有更好的实用性[5]

结束语

综上所述,新时代能源领域大环境下,热电厂得到显著发展,包括汽轮机在内的效果设备、理论、研究受到了很多人的关注。热能与动力工程应用一方面可为热电厂稳定运行创造有利条件;另一方面在运行工作中更有利于减少能源的损耗,提高能源和重要资源的利用率,具有良好效果。文章从减小汽轮机湿气损失、重热现象等角度出发,在实践中取得良好效果,值得被进一步推广和应用。

参考文献:

[1] 韦炜. 热能与动力工程在汽轮机中的有效运用初探[J]. 华东科技:综合, 2018(2):1.

[2] 程高品. 关于热能与动力工程在锅炉中应用问题的探讨[J]. 中国科技博览, 2015(15):1.

[3] 朱伟, 蒋滋康, 程芳真,等. 汽轮机本体分段式通用模块化建模与仿真[J]. 热能动力工程, 2000, 15(3):4.

[4] 戴义平, 刘炯, 刘朝. 基于遗传算法的汽轮机DEH控制系统的参数优化研究[J]. 热能动力工程, 2003, 18(3):4.

[5] 刘伟, 叶亚兰, 司风琪,等. 基于BP神经网络和SA-BBO算法的汽轮机组最优运行初压的确定[J]. 热能动力工程, 2013, 28(1):5.