火电厂热能与动力工程的研究与应用

火电厂热能与动力工程的研究与应用

作者：杨雨

来源：《环球市场》2019年第34期

摘要：随着我国经济的高速发展，人民对美好生活的向往，自然资源匮乏问题、建设美好生态环境问题已经成为当前社会发展的主要矛盾。在工业、农业及各种新型产业快速发展的同时，全社会对电能的需求有了更高、更新的要求，即实现经济高速平稳发展的同时最大限度的保证节能减排，高效生产，建立良好生态环境。热能动力工程的有效合理应用，可以缓解我国的能源短缺问题，提高生产效率，节能减排，保护生态环境。在对热能与动力工程研究的过程中，需要以实际的应用为基础，通过不断的观察总结来掌握热能与动力工程的原理及能量之间的转换过程，从而提高在生产效率，保证安全、高效、环保生产。在研究创新过程中，要保证以提高生产效率，减少能源的消耗为前提，减少环境污染，使能源能够最大限度的合理利用。同时根据实践总结来不断提高热能与动力工程在实践中的应用水平，从而使能源的利用效率提高到一个新的高度。

关键词：火电厂;热能动力工程;合理应用 一、引言

随着我国由经济高速发展转向高质量平稳发展的同时，电力资源也在创新发展，近年来，核电、风力发电、太阳能、光伏、地热等清洁能源发展迅速，但是电力资源需求的主体还是依靠火力发电来满足。火力发电厂主要是燃煤发电，随之而来的就是需要解决一系列问题。怎样节约燃料，怎样节约水，怎样减少排放，怎样实现资源循环利用等等。结合热能与动力工程的相关应用与研究，进一步提高火力发电厂发电效率，节约资源、减少排放、保护环境迫在眉睫。

二、热能与动力工程分析

热能与动力工程是一项实现热能与动能相互转化的工程。在转化过程中不仅只有一种转化形式，还有其他不同的转化形式存在，它们能够帮助热能与动力、热能与电力等之间的相互转化，只要能源能够得到有效利用，就可以为国家与社会创造出更多的经济效益。热能与动力工程在解决能源问题上具有很大的价值，所以为了能够充分发挥热能与动力工程的价值，一定要对其进行有效、深入的分析。

同时热能与动力工程是一项系统和复杂的工程，它涉及的范围较广，科学合理的应用热能与动力工程原理和专业知识，实现能量间的充分转化，创造出更多的经济利益，才能为我国的市场经济作出贡献。通过对热能与动力工程的专业知识进行分析与梳理，发现它的具体表现有几个方面：第一就是热能的转化与利用及热动能的控制工程方面，比如新能源的开发与利用工

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程等，这也是相关研究人员重点关注的内容。第二就是热力发电机以及汽车工程，前提是它必须是以内燃机做为驱动系统。第三就是流体机械与制冷低温工程，它是将电能转化为机械能的过程。第四就是火力火电与水利水电工程，它们是将热能、机械能转化为电能的工程。本文主要研究热能与动力工程在火力发电厂中的应用。 三、热能与动力工程在火电厂中的应用

目前，我国的电力系统发电结构仍以火力发电为主，以燃煤机组为主，其他方式辅助。火力发电站主导地位的主要原因是发电效率更高，不受环境变换的影响，能够在多种不同的环境下开展发电工作。此外，我国在火力发电方面技术应用较为成熟，能够将单一的结构能源转化为多种电力资源，对于进一步提高电力发电的基本效果有着一定的推动作用，是现代发展不可或缺的重要组成部分。针对火力发电生产本身特性及其工艺流程，目前需要利用热能与动力工程相关的先进原理解决以下问题。 （一）节约燃料能耗

合理利用热能与动力工程，结合空气动力学、燃料特性、由单一的燃煤发电方式，调整优化锅炉结构，由燃煤锅炉改变为循环流化床锅炉，改变锅炉燃烧方式，在燃料中加入煤矸石、煤泥，降低大量优质煤的消耗，节约不可再生资源，同时合理利用煤矸石、煤泥等作为燃料，变废为宝。由于减少高热量的煤粉消耗，锅炉烟气排放中二氧化硫、一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、粉尘等有害气体大量减少。环境也得到很大改善。 （二）节约水资源

火力发电厂的原理主要是：由锅炉燃烧燃料加热水形成大量高温高压蒸汽来推动汽轮机高速转动带动发电机发电。整个过程主要是由锅炉将燃料的化学能转化为汽轮机的动能最后由发电机转化为电能。其中在这个生产过程中水资源是不可或缺的。整个生产过程中，锅炉燃烧发电用水、各种机械设备冷却用水，都需要大量的水资源。而汽轮机利用高温高压蒸汽形成的机械能带动发电机的过程是热能与动力工程中的朗肯循环原理，高温高压蒸汽推动汽轮机做功后形成的乏气要经过冷却成凝节水这一环节使大量水资源循环利用。

而乏汽凝结成水这一环节需要结合当地自然资源条件优化配置。如：采用空冷技术代替水冷技术，利用变频调速节能风机代替水冷技术，及利用空气冷却乏汽，这样可以节约大量水资源。同时变频冷却风机高效省电，降低发电煤耗，汽耗、水耗、降低厂用电率，提高发电效率，节约大量能源。

（三）提高机组AGC效率

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AGC即机组自动发电控制，（AutomaticGeneration ControD是能量管理系统EMS中的一项重要功能，它控制着调频机组的出力，以满足不断变化的用户电力需求，并使系统处于经济的运行状态。在联合电力系统中，AGC是以区域系统为单位，各自对本区内的发电机的出力进行控制。它的任务可以归纳为如下三个方面：1.维持系统频率为额定值，在正常稳态运行工况下，其允许频率偏差在正负（0.050.2）Hz之间，视系统容量大小而定。2.控制本地区与其他区间联络线上的交换功率为协议规定的数值。3.在满足系统安全性约束条件下，对发电量实行经济调度控制EDC.（Economic Dispatch Contro1）.

在并网机组发电行过程中，随着外界用电负荷的变化需要发电机组精确调整，节约能耗提高发电效率。合理利用热能与动力工程中燃烧特性原理，优化锅炉燃烧特性，调整风煤配比，提高锅炉燃烧效率，同时利用流体力学原理优化汽机高中压调节阀控制，合理分配汽轮机进汽比例，使锅炉与汽轮机緊密配合，协调控制，在用电负荷高的时候快速响应，在用电负荷低的时候及时调整节约能耗，提高机组发电效率以保证机组安全经济运行。 （四）优化发电工艺，改善环境 1.减少空气污染

火力发电所使用的燃料主要以燃煤为主，而煤粉的燃烧能够产生较多的二氧化硫、氮氧化物及烟尘等，其中铅物质、汞物质及铜物质所占比例也相对较高，以上物质夹杂于空气中将对空气环境造成严重的污染，使部分地区产生严重的雾霾情况。

合理利用热能与动力工程原理，改变燃料，利用煤矸石、煤泥等作为燃料，变废为宝。由于减少高热量的煤粉消耗，锅炉烟气排放中二氧化硫、一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、粉尘等有害气体大量减少。环境也得到很大改善。同时依据我国火力发电厂现行排放标准增加优化火电厂烟气排放处理工艺，增加烟气脱硫脱硝设备，烟气CEMS连续监测系统，调整锅炉燃烧，实现超低排放。 2.较少噪音污染

火力发电厂热力设备运行时，音律分贝较大，噪音污染较为严重，不仅波及范围广泛，同时具备较强的破坏性，如其长期处于该噪音环境污染中，对基本身体健康构成威胁，所以在电厂中动力热能工程设备产生的噪音污染问题不容忽视。

合理利用热能与动力工程相关知识，根据热力设备原理、空气动力学原理及流体力学原理，合理优化火力发电厂重要辅机的流量特性，提高机械效率，减少噪音污染。同时合理推进大型设备的变频控制技术应用，节能降耗，降低噪音。 3.固体废料污染

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火力发电厂锅炉燃烧产物形成大量粉煤灰。粉煤灰扬尘污染空气，同时大量粉煤灰堆积污染环境、污染水源成了处理难题。合理利用热能与动力工程原理，优化锅炉结构，优化燃烧方式，减少粉煤灰的形成，同时配置锅炉除尘、除灰设备，较少粉煤灰排放，改善生态环境。 四、结束语

保证火力发电厂安全高效环保生产，利国利民。热能动力工程的发展更好的解决了这一问题，随着科技的进步，热能与动力工程技术也有了提高。高效合理利用热能与动力工程专业知识，提高生产效率、节能减排，保護生态环境。同时为实现热能动力工程的良好应用，实施相应的产业结构调整，促使其能够适应热能动力工程的应用，进而促进能源应用效率的提升。在火力发电生产当过程中，淘汰高耗能的小型发电机组、建立效率更高的大型发电机组。淘汰过时的高耗能设备，采用新技术，新工艺、促进生产效率和生产质量的全面提升。

同时为实现节能减排，建设美好生态环境，应合理应用热能与动力工程的相关领域进行技术的创新，并对其加以提升和改进，促使其能够满足目前市场经济体制和环境的要求，建立起相应高效循环的能源模式，并结合相应替代技术、减量技术、资源化技术和再利用技术，提高火力发电生产效率，满足电力资源需求的同时，节约能源、低碳排放，共同构建祖国的蓝天白云，绿水青山。 参考文献：

[1]吕太.热能与动力工程概论[M].机械工业出版社，2013 [2]火力发电控制原理[M].电力工业出版社.2012.

[3]陈佑乾.浅析热能与动力工程在热电厂中的巧妙运用[J]城市建设理论研究，2012 （1）. [4]郑飞飞.关于热能与动力工程的讨论[J]中国科技博览，2012 （01）