热电厂中的热能与动力工程

高雷

中图分类号：TK

摘要：总结多年的工作实践，分析变工况的各种情况，讨论热电厂中的热能与动力工程的常见问题。

关键词：热电厂；热能与动力工程；变工况；分析__

在热电厂中，由热能转变成为动能，通过汽轮发电机后，一部分转变为电能，另一部分通过汽轮机转送出去，在这过程中，会发生蒸汽的热损失及焓降，分析原因，会对热电厂的能耗降低有所帮助，并能提高操作技能。重热现象：前级损失被下级利用，使下级理想焓降在相同压差下比前级无损失时理想焓降略有增大，这种现象就叫做多级汽轮机的重热现象。引起机组变工况的因素：电不能大量储存，外界所需的功率时刻在变化；锅炉燃烧不稳定，使进入汽轮机的蒸汽参数发生变化；凝汽设界工况变化，使凝汽器压力变化；其它因素影响，如电网频率变化，汽轮机通流部分结垢等。一次调频：对并网运行的机组，当外界负荷变化引起电网频率变动时，各机组的调速系统将根据各自的静态特性，自动增减负荷，以维持电网的周波，这一过程称为一次调频。汽轮机变工况时各级焓降的变化（调节级中间级最末级）：调节级，在第一阀全开以上的工况，流量增加时压比增大，调节级比焓降减小，反之，流量减小时比焓降增大，而在第一阀全开，第二阀未开时，调节级比焓降达到最大中间级，在工况变动时，各中间级的压力比不变，各中间级的比焓降亦不变。最未级，流量增加，压比减小，未级比焓降增加，反之喷管调节的特点及适用场合：（1） 各调节阀所通过的最大流量不一定相等；（2）有调节级，e<1，且t 随调节阀开启数目变化而变化；（3） 部分负荷时，比节流调节效率高；（4）工况变化时，调节级汽室温度变化大，负荷适应性差；（5）适用于各种类型的汽轮机能平移调节系统静态特性线的装置称为同步器，主要作用有：单机运行时，启动过程中提升机组转速到额定值；带负荷运行时可以保证机组在任何稳态负荷下转速维持在额定值；并列运行时，用同步器可改变汽轮机功率，并可在各机组间进行负荷重新分配，保持电网频率基本不变，这个过程称为二次调频。节流调节的特点及适用场合：（1） 无调节级，第一级全周进汽；（2）变工况时各级温度变化较小，负荷适应性较好；（3）变工况存在节流损失，经济性较差；（4）适用于小容量的机组和带基本负荷的大机组级组的临界压力是指当级组中任一级处于临界状态时级组的最高背压，级组包含的级数越多，其数值越小，也即临界压力比的数值越小，弗留格尔公式的应用条件：级组中的级数应不小于3~4 级；同一工况下，通过级组各级的流量相同；在不同工况下，级组中各级的通流面积应该保持不变。弗留格尔公式的实际应用：可用来推算出不同流量下各级级前压力求得各级的压差、比焓降，从而确定相应的功率效率及零部件的受力情况；监视汽轮机通流部分是否正常，即在已知流量的条件下，根据运行时各级组前压力是否符合弗留格尔公式，从而判断通流部分面积是否改变。

调压调节的特点：（1）增加了机组运行的可靠性和对负荷的适应性；（2）提高了机组在部分负荷下的经济性；（3） 高负荷区滑压调节不经济；（4）适用于单元大机组蒸汽在动叶栅中做功后，以余速动能离开动叶栅，它是未能在动叶栅中转换为机械功的一部分动能，称它为这一级的余速损失，工作喷管所占的弧段长度与整个圆周长派的比值表示部分进汽的程度。在部分进汽的级中，喷管分组布置，可分为工作弧段和非工作弧段，鼓风损失发生在非工作弧段。旋转的动叶片每一瞬间都会处于喷管工作弧段或非工作弧段，在非工作弧段，动静轴向间隙中充满了停滞的蒸汽，当动叶片转到非工作弧段时，会像鼓风机一样，将这些停滞的蒸汽从叶轮的一侧鼓到另一侧，这要消耗部分有用功，这部分能量损失为鼓风损失。与鼓风损失相反，斥汽损失发生在喷管工作弧段，刚从非工作弧段转到工作弧段的动叶栅内充满了停滞的蒸汽，喷管中流出的蒸汽须首先排斥并加速这些停滞蒸汽，要消耗部分动能，为斥汽损失。产生湿汽损失的原因：（1） 湿蒸汽在膨胀时，一部分蒸汽凝结成水滴使做功的蒸汽量减少；（2）一些水珠其流速低于蒸汽流速，高速汽流被低速水珠牵制，消耗部分动能造成损失；（3）水珠撞击喷管背弧扰乱主流造成损失，撞击动叶背弧阻碍动叶旋转消耗叶轮的有用功；（4）湿蒸汽的过冷现象也是造成湿汽损失的原因之一。

危害：损伤动叶进汽的边缘，特别叶顶背弧处冲蚀最严重。

减少湿汽损失的方法：（1）采用中间再热循环；（2）采用去湿装置；（3）采用具有吸水缝的空心喷管；（4）提高抗冲蚀能力。汽轮机运行时，要克服支持轴承和推力轴承的摩擦阻力，还要带动主油泵、调速器，这都将消耗一部分有用功而造成损失，为机械损失。在轴流式汽轮机中，通常是高压蒸汽由一端进入，低压蒸汽由另一端流出，从整体来看，蒸汽对汽轮机转子施加了一个由高压端指向低压的轴向力，使汽轮机转子存在一个向低压端移动的趋势，这个力就叫子的轴向推力。级组的变工况特性：（1）当变工况前后级组未达临界状态时，级组的流量与级组前后压力平方差的平方根成正比；（2）变工况前后级组均为临界状态，通过级组的流量与级前压力成正比，与级后参数无关。轴向推力的变化规律：（1） 新蒸汽温度降低；（2）汽轮机发生水冲击时；（3）负荷突增时；（4）甩负荷时；（5）叶片结垢时，轴向推力都增大。

以上这些，是以刻苦钻研理论知识为依据，通过十几年的实践经验，总结的热能与动力工程之间的关系及变化情况，掌握变工况时的各种情况，懂得其产生原因，在工作中正确判断处理各种异常情况；它可以使操作技术更精湛，提高技能通过了解降低焓降从而降低热损失的知识体系，可以使热能的利用率提高。

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