王曉鵬 喬承龍

（河南省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院，河南 鄭州 450000）

熱電站機(jī)械設(shè)備的多樣性及用途種類的復(fù)雜化，使得人們將更多的目光投向其的實(shí)用價(jià)值。我國(guó)經(jīng)過(guò)多年的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)得出了一個(gè)結(jié)論：保證熱機(jī)設(shè)計(jì)關(guān)鍵環(huán)節(jié)作用并積極跟進(jìn)，就可以很大程度上的避免事故的發(fā)生，并且提高運(yùn)作的效率。

1 中小型熱電站熱機(jī)的工作原理

熱機(jī)是利用內(nèi)能來(lái)做功的機(jī)器，它是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的零件。熱機(jī)的工作原理是將燃料燃燒，生成高溫高壓的水蒸氣或者是燃?xì)?，使其推?dòng)活塞或葉輪而做功。熱機(jī)的效率為用來(lái)做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的能量之比。

熱電站熱機(jī)的工作過(guò)程是由進(jìn)氣﹑壓縮﹑燃燒和膨脹﹑排氣等過(guò)程組成。這些過(guò)程中只有膨脹過(guò)程是對(duì)外作功的過(guò)程，其他過(guò)程都是為更好地實(shí)現(xiàn)做功過(guò)程而必須的過(guò)程。按照實(shí)現(xiàn)一個(gè)工作循環(huán)的行程數(shù)，工作循環(huán)也可分為四沖程和二沖程兩類。要對(duì)其進(jìn)行專業(yè)的設(shè)計(jì)，首先就要了解熱機(jī)的工作性能，熱電站熱機(jī)主要有三個(gè)性能分別是：內(nèi)燃機(jī)性能﹑動(dòng)力性能﹑經(jīng)濟(jì)性能。內(nèi)燃機(jī)性能主要包括動(dòng)力性能和經(jīng)濟(jì)性能。動(dòng)力性能是指內(nèi)燃機(jī)發(fā)出的功率（扭矩），表示內(nèi)燃機(jī)在能量轉(zhuǎn)換中能量的大小，標(biāo)志動(dòng)力性能的參數(shù)有扭矩和功率等參考數(shù)據(jù)。經(jīng)濟(jì)性能：是指發(fā)出一定功率時(shí)燃料消耗的多少，表示能量轉(zhuǎn)換中質(zhì)的優(yōu)劣，標(biāo)志經(jīng)濟(jì)性能的參數(shù)有熱效率和燃料消耗率，電廠對(duì)于熱和電力之間的效率轉(zhuǎn)化問(wèn)題也可以在這里找到答案。

2 關(guān)于中小型電廠熱機(jī)專業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容的論述

當(dāng)今社會(huì)，隨著電力需求的不斷提高，越來(lái)越多的發(fā)電設(shè)備被更新，但是針對(duì)目前的現(xiàn)狀，靠電廠的發(fā)電對(duì)用戶進(jìn)行供應(yīng)，仍然是當(dāng)今社會(huì)用電的主流。雖然新能源及其利用技術(shù)在不斷研究和開(kāi)發(fā)中，但是我國(guó)電力工業(yè)在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)仍將以燃煤的火力發(fā)電為主?；鹆Πl(fā)電廠既是產(chǎn)能大戶，又是耗能大戶，作為其運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性考核的關(guān)鍵工具的熱力系統(tǒng)在當(dāng)中起著關(guān)鍵性的作用，所以對(duì)于它的研究具有十分重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義，它既是熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)﹑技術(shù)改造的理論基礎(chǔ)，又是火電廠熱力設(shè)備經(jīng)濟(jì)運(yùn)行在線分析的實(shí)用技術(shù)。

如何提高熱機(jī)專業(yè)設(shè)計(jì)的通用性﹑智能化﹑精確度和適應(yīng)計(jì)算機(jī)計(jì)算已經(jīng)成為該領(lǐng)域研究的重中之重。本文認(rèn)為在對(duì)現(xiàn)有火電廠熱力系統(tǒng)分析計(jì)算方法進(jìn)行深入研究分析的基礎(chǔ)上，從傳統(tǒng)的常規(guī)熱平衡（熱力學(xué)基本定律在熱力系統(tǒng)計(jì)算上的顯式表達(dá)）出發(fā)，引入矩陣思想，通過(guò)嚴(yán)格數(shù)學(xué)推導(dǎo)，就可以構(gòu)建適于火電廠熱力系統(tǒng)分析方程。這樣可以更直接表達(dá)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)（循環(huán)效率）的矩陣元素，也可方便地用數(shù)學(xué)語(yǔ)言表達(dá)熱力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特性和熱力特性，從而使得熱機(jī)工作效率的進(jìn)一步提升，降低對(duì)于熱機(jī)設(shè)計(jì)的工作難度。

3 關(guān)于中小型熱機(jī)專業(yè)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題

在中小型熱機(jī)專業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，由于設(shè)計(jì)人員水平有限，加上使用人員的不合理操作，導(dǎo)致中小型火電廠的經(jīng)濟(jì)效率得不到提升，進(jìn)一步影響它的發(fā)展。本著節(jié)約的原則出發(fā)，以少化錢﹑多辦事的精神來(lái)發(fā)展新發(fā)電廠，就需要在設(shè)計(jì)工作上努力尋求一些新的發(fā)展途徑，來(lái)保證熱機(jī)的正常工作和運(yùn)行，于此同時(shí)，還必須推陳出新，力求在保證安全可靠和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)的條件下盡可能的節(jié)省建設(shè)資金，發(fā)揮電廠熱機(jī)的實(shí)際作用。合理利用和節(jié)約能源是設(shè)計(jì)工作中的一項(xiàng)長(zhǎng)期的方針，要時(shí)刻抓緊，盡力貫徹。目前，大部分的中小型火力發(fā)電站的熱機(jī)使用都存在效率不高的問(wèn)題，而關(guān)鍵是在應(yīng)用過(guò)程中浪費(fèi)了火力能源，所以在應(yīng)用的過(guò)程中節(jié)能也不失為一種提高熱機(jī)效率，改進(jìn)目前熱機(jī)效率利用率低的現(xiàn)狀的手段之一。針對(duì)此問(wèn)題，就要求設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)熱機(jī)的時(shí)候要注重對(duì)于節(jié)能環(huán)保的要求，節(jié)能的總目標(biāo)無(wú)非就是提高能源利用的經(jīng)濟(jì)效益。就整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)來(lái)說(shuō)，從能源的開(kāi)采﹑加工﹑運(yùn)輸﹑轉(zhuǎn)換﹑分配直到消費(fèi)各個(gè)環(huán)節(jié)都要挖掘潛力，減少耗費(fèi)，不斷提高能源的利用率。熱機(jī)專業(yè)設(shè)計(jì)工作中的節(jié)能措施是廣闊的，也是節(jié)能關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。節(jié)能的措施包括從具有方針性的發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)和改造中﹑低壓機(jī)組等到結(jié)合電廠的實(shí)際情況采用一些行之有效的提高熱經(jīng)濟(jì)性的設(shè)計(jì)措施。前者是設(shè)計(jì)的前期工作中應(yīng)論證決策的內(nèi)容。熱電聯(lián)產(chǎn)是建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型城市的重要渠道之一。無(wú)論是城市的集中供熱還是工業(yè)供熱，都因具有較高的熱效率，而且體現(xiàn)了國(guó)家充分利用有限能源的步伐。由于熱機(jī)參數(shù)的多樣性和廣泛性，以及熱機(jī)的供熱管網(wǎng)熱損失比較大，管網(wǎng)規(guī)模不可能太大等原因，使中小熱電站在我國(guó)現(xiàn)有的熱電站份額中仍然是主力軍。然而，由于中小型熱電站熱機(jī)組的熱力參數(shù)與利用率較低，以及為了降低工程造價(jià)而簡(jiǎn)化工藝系統(tǒng)等原因，造成了中小型熱電站供電煤耗居高不下，從而使熱機(jī)的利用率一直不高，進(jìn)而使得熱機(jī)的節(jié)能效果大打折扣，而熱機(jī)效率的底下的原因與電站設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)備選型不當(dāng)，工藝系統(tǒng)考慮不周有很大的關(guān)系。因而在中小型熱電站熱機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)充分注意節(jié)能問(wèn)題，注意各方面的細(xì)節(jié)。由于熱電站本身的局限性，所以在中小型熱機(jī)的設(shè)計(jì)中還是出現(xiàn)了各種各樣問(wèn)題，所以提高熱機(jī)的效率，并為以后的運(yùn)行創(chuàng)造有利條件，也是設(shè)計(jì)的重中之重。事實(shí)上，在國(guó)家熱電站熱機(jī)初步設(shè)計(jì)的有關(guān)文件中，就明文規(guī)定了初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書中應(yīng)有節(jié)能篇章，這也體現(xiàn)了其重要性。本文就是對(duì)熱電站熱機(jī)專業(yè)設(shè)計(jì)中的若干問(wèn)題進(jìn)行的闡述。

4 關(guān)于熱機(jī)專業(yè)設(shè)計(jì)的優(yōu)化

優(yōu)化熱機(jī)發(fā)電領(lǐng)域?qū)I(yè)的設(shè)計(jì)思路及方法：以該電廠發(fā)電項(xiàng)目熱機(jī)系統(tǒng)為參考模型，結(jié)合目前機(jī)組的運(yùn)行情況，以生物質(zhì)燃料性質(zhì)為出發(fā)點(diǎn)，就電廠熱機(jī)專業(yè)設(shè)計(jì)的主輔機(jī)選型﹑熱機(jī)系統(tǒng)﹑主廠房布置等，結(jié)合本工程試運(yùn)出現(xiàn)的若干問(wèn)題，對(duì)生物質(zhì)發(fā)電廠熱機(jī)專業(yè)的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，以推動(dòng)生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。三維設(shè)計(jì)代表了目前世界上工程設(shè)計(jì)技術(shù)的最高水平，是設(shè)計(jì)手段（工具）和設(shè)計(jì)方法的革命性變革。引進(jìn)AVEVA的三維相關(guān)軟件，經(jīng)過(guò)培訓(xùn)消化和本地化開(kāi)發(fā)，在多個(gè)工程中得到了廣泛應(yīng)用，取得較大成績(jī)。優(yōu)化中小型熱電站設(shè)計(jì)管理對(duì)于項(xiàng)目的執(zhí)行有著舉足輕重的作用，同時(shí)它也是實(shí)現(xiàn)電廠盈利的有效方法，更是保證工程順利執(zhí)行的重要手段之一。近些年來(lái)我國(guó)的電廠項(xiàng)目在經(jīng)濟(jì)效益和熱機(jī)的利用率方面有了較為顯著的成效，但是在目前電廠熱機(jī)的項(xiàng)目應(yīng)用方面仍然有較大的缺陷，在目前我國(guó)的電廠項(xiàng)目中，主要還是依靠?jī)r(jià)格上的優(yōu)勢(shì)，在技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)并不明顯。

所以在今后電廠熱機(jī)的應(yīng)用方面，我們還應(yīng)該提高相關(guān)的專業(yè)技術(shù)水平，保證電廠的經(jīng)濟(jì)效益，提高熱機(jī)的利用率，有效解決熱機(jī)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問(wèn)題。目前，我國(guó)為提高熱機(jī)效率，應(yīng)該積極地引進(jìn)先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)，致使熱機(jī)的設(shè)計(jì)，熱機(jī)器件的構(gòu)建，以及熱機(jī)的利用方面得到不斷的發(fā)展，從而使的我國(guó)中小型電廠在熱機(jī)能夠取得長(zhǎng)足的進(jìn)步。

[1]李新家.中小型熱電站熱機(jī)專業(yè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[J].中國(guó)科技信息，2009.

[2]解思起.火電廠設(shè)計(jì)熱機(jī)專業(yè)會(huì)議在長(zhǎng)沙召開(kāi)[J].電力技術(shù)，1982.

[3]解思起.當(dāng)前火電廠熱機(jī)專業(yè)設(shè)計(jì)中做好節(jié)約能源工作的幾項(xiàng)措施[J].電力技術(shù)，1982.

[4]謝青華.中小型熱電站設(shè)計(jì)中的節(jié)能問(wèn)題[J].福建能源開(kāi)發(fā)與節(jié)約，1996.