陈镜清
浙江理工大学 浙江 杭州 310018
摘 要：热电厂作为联合生产热能和电能的中心，长期以来在我国国民经济中扮演着至关重要的角色。如今，怎样提高能源利用效率以及减少环境污染已经成为了热电厂谋求新发展的重大问题。而热能与动力工程是发电厂热能应用中的关键,也是节能减排的核心。文章首先对热能与动力工程专业在热电厂应用中的意义进行了分析，然后结合当前热电厂热能与动力工程应用中经常存在的问题，对本专业学生今后如何在热电厂中实现热能与动力工程专业的有效运用提出了建议。文章以本专业学生今后如何在热电厂中实现热能与动力工程专业的有效运用为范例，希望为现代化的教育展示一种高度重视专业知识在实际工作环境中有效应用的教学思维，并希冀高校将专业知识的实际应用教学融入到学生课堂、生产实习以及科研实践当中去，以期为祖国的美好发展培养更多注重专业知识运用的专业性人才。
关键词：热电厂；热能与动力工程专业；节能降耗意识；实际运用
一、热能与动力工程专业在热电厂应用中的意义
“全球碳项目” (Global Carbon Project) 发布的《2017全球碳预算报告》显示, 我国碳排放占全球总量的28%, 减少碳排放是我国面临的迫切任务。党的十九大报告有关建设“美丽中国”的举措中指出要大力推进绿色发展和着力解决突出环境问题。
为了满足国家战略的发展要求，在加快科技进步的同时需要促进能源产业的进一步发展。热能与动力工程在能源产业的实际工程运用中主要为了实现热能和动能的相互转化，并针对能源产生和使用进行分析，不仅可以提升能源的使用效率，还可以进一步节约能源。将热能与动力工程运用到热电厂进行研究的主要目的是促进其能源的转换效率[1]。此外，对于本专业学生而言，热能与动力工程所联系的内容非常广泛，同时具有相对较强的实用性。热能与动力工程的实际运行是一项运行操作较为复杂的工程，涉及问题非常多，实际操作过程也需要非常高的严谨性。另外，本专业学生虽然已经学习了《锅炉》、《汽轮机》等课程的知识，但是对如何将这些知识运用到实际的工作环境（如热电厂）当中去的问题感到非常迷茫，对实际的工作环境了解也非常少。因此，本专业学生光停留在课本学习理论知识是难以适应专业性人才培养要求的，还应该注重本专业在实际工程中的运用。学校也应该将专业知识在实际工作环境中的应用教学融入到学生课堂、生产实习以及科研实践当中去，以便学生毕业时更快地融入本专业的生产岗位。总之，本专业学生有必要对热能与动力工程专业在实际工程中的有效利用的研究进行学习，以响应国家战略目标对本专业学生的新要求，这也是本文用意所在。
热电厂涉及众多的能量转换过程，过程中必然会损耗掉一部分能量，从而产生热损耗与焓降问题。因此，如何减少热量的损耗以及提高能量的转化效率是值得大家深入研究的重要课题，而将热能与动力工程有效运用于热电厂正是其核心所在[2]。关于热电厂如何有效利用热能与动力工程的这一研究，受到了国内众多研究者的高度关注，也产生了很多的研究和实践成果，成果也比较一致。针对本专业学生，本研究对热电厂中热能与动力工程应用优化策略的研究成果进行了相应地筛选和总结，以期为热能与动力工程专业学生今后更进一步的学习打下一定的基础，为我国热电厂发展和能源节约提供一些理论依据，。
二、在热电厂中如何有效利用热能与动力工程
（一）选择合适的重热系数
对于热电厂中的多级汽轮机, 前一级的热功损失会很快被转化为可被蒸热二次吸收的热能, 从而提高了后一级的进汽烩值，这种现象被称为重热现象。而后一级的进汽烩值增大后，该级的烩降将随之增大，类推的，最终各级烩降和将大于机组总的压降范围内的烩降值，从而影响热能与动力工程的有效运用。[4]
研究指出，重热系数一般在4%到8%的范围内波动,实践中可以通过增大数值来提高运用效率，但是系数的数值大小最终应该根据热电厂的实际生产过程的情况做出合理的调整[3]。
（二）选择合适的调配方式
为了使汽轮机组在运行过程中适应外界负荷的变化，热电厂常需要对机组进行调频, 调频具有快速性的特点, 而调整的幅度也因机组而异。这一问题经常会对初入热电厂的学生带来很大的难度。正常情况一般使用一次调频，而如果机组所要承受的负荷变化超出了一次调频所能调节的频率范围, 就需要采用二次调频来对一次调频的不足进行弥补[3]。二次调频技术有自动和手动之分。相比较, 自动调频技术比手动调频技术具有更大的优势，一方面可以有效降低湿气损失，另一方面与去湿装置配合采用中间再循环，可以提高机组的阻抗冲蚀能力[4]。
（三） 采用节流调节的方式降低调压损失
热电厂设备运行兼容性的问题经常会导致设备运转负荷过高，而节流调节技术可以有效地对热电厂运行过程中产生的负荷进行调整[5]。这种方法主要应用于容量较大的机组中, 而运用在小容量机组中时, 在工作状态发生改变时各级产生的温度变化不明显,存在着节流损失过大的问题。对此，建议学生利用弗留格尔公式对节流调节来优化。弗留格尔公式如下：
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（1）
式（1）中，是变化前主蒸汽的流量；是变化后主蒸汽的流量；是变化前调节级的压力；是变化前高压缸的排气压力；是变化后高压缸的排气压力；是变化前调节级的温度；是变化后调节级的温度。
具体步骤如下:
1.首先明确弗留格尔公式的使用前提条件（即在相同的流量条件下）, 计算各级之间的压差和比焓降,其次明确装置中各零部件的最大承载力、功率以及效率等信息, 然后在保证机组内部有效节流控制的前提下运用热能与动力工程;
2.通过热电厂的监控系统对汽轮机组的流通状态进行实时监控,若出现问题应及时进行处理, 以保证汽轮机能够处于正常流通的状态。
3.如果汽轮机组处于正常运行状态, 则可以利用上式对机组的节流进行计算, 从而达到节流调节优化的目的。[6]
（四）降低湿气损失
湿气损失在整个热电厂损失所占比重最大。分析湿气损失的主要原因：1、湿蒸汽在一定条件下发生凝结,蒸汽量减少，导致这部分蒸汽做功能力的损失;2、冷凝出来的水珠速度远小于蒸汽流速,水珠的牵制导致动能的损失;3、水珠对动叶背弧的撞击会阻碍动叶旋转，以致对叶轮的有用功产生消耗。[7]
降低湿气损失方法可总结为：1、增设去湿装置；2、使用带有吸水缝的喷灌；3、通过改进机组来提升抗冲蚀能力；4、中间增设热循环装置等。
另外，汽轮机运作中需启动主油泵和调速器以及克服轴承间的摩擦力会产生机械损失[8]。对此，可选择采用轴流式汽轮机，在一端通高压蒸汽，另一端排低压蒸汽，通过形成从高压向低压的自然推动力来降低能耗。
四、总结
通过以本专业学生如何在热电厂中实现热能与动力工程专业的有效运用为范例，希望展示一种高度重视专业知识在实际工作环境中有效应用的教学思维，将这种教学思维融入到日常教学中去，不但能使学生更明确如何将所学专业知识运用到工程实践中去，而且能使学生更了解未来工作岗位的基本面貌，解决多数大学生中存在的“学不知何用”的困扰。最后，希冀高校将专业知识的实际应用教学融入到学生课堂、生产实习以及科研实践当中去，为祖国的美好发展培养更多注重专业知识运用的专业性人才。
参考文献
[1]陈恒伟.热电厂热能动力工程特性的应用分析[J].电子技术,2020,49(12):72-73.
[2]陈悦.热能动力工程提升热电厂性能的合理运用探讨[J].工程建设与设计,2019(16):127-128.
[3]杨文广.热能动力工程在热电厂中的实际应用[J].山东工业技术,2017(02):206.
[4]刘伟.浅议热电厂中热能与动力工程的有效运用[J].电子测试,2018(04):114-115.
[5]安利国.电厂热能系统运行的基本原理及提升热力效力的有效措施[J].中国设备工程,2017(24):74-75.
[6]杨丽萍.浅议热电厂中热能与动力工程的有效运用[J].科技经济导刊,2019,27(01):49-50.
[7]张卫平.电厂热能及动力工程中存在的主要问题分析[J].山东工业技术,2014(22):146.
[8]陈悦.热能动力工程提升热电厂性能的合理运用探讨[J].工程建设与设计,2019(16):127-128.
作者简介：
陈镜清（1999——）男，汉族，浙江省绍兴市人，学生，本科在读，单位：浙江理工大学，研究方向：能源与动力工程专业。