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关键词:热电厂 动力工程 热能
中图分类号:TM621.4 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)02(a)-0152-01
1 关于热电厂的概述
1.1 热电厂发电的原理
热电厂在进行发电的过程中,先是让锅炉产生蒸汽,然后把蒸汽送到汽轮机当中,由汽轮机的转动来带动发电机使其发电。汽轮机所排出的气体进入到凝汽器的冷端设备当中,使气态的水变回液态,再由凝结水泵输入到水泵中,最后再进入到锅炉中。这就是发电厂利用蒸汽不断的循环发电的工作原理。
1.2 热电厂发电的流程
热电厂所用的发电方式是火力发电,煤炭是它发电的最主要的能源,煤炭经过处理后变为煤灰,在运用皮带传送的技术,输送到锅炉当中,煤粉燃烧后产生的热量用于锅炉的加热,把锅炉中的水变为水蒸汽,经过第一次加热之后,水蒸汽进入到高压缸之中。为了使热效率有所提高,可以对水蒸汽进行第二次加热,让水蒸汽进入到中压缸之中。再利用中压缸的蒸汽推动汽轮发电机让其发电。
1.3 热电厂的选址问题
热电厂的装机容量受热负荷的性质以及大小等因素的制约,导致了目前热电厂的机组规模比火电厂的主力机组小很多。热电厂即要发电又要提供供热服务,因此锅炉的容量要比同规模的火电厂锅炉的容量大一些。由于功能以及原料的限制,所以热电厂必须靠近热负荷中心,具体来说,热电厂必须建立在人口密集的城镇中心,它在环保要求、拆迁、用水量、征地等方面的问题上均高于同容量的火电厂,同时它还必须建立热力管网,以便于供热系统的运行。
2 热电厂的热能与动力的关系
2.1 热能的转换
在热电厂的发电过程中,热能被转化成动能,动能再经过汽轮发电机的作用后,一部分被转化为电能,其余部分再次从汽轮机中被转送出去。在转化的过程当中,蒸汽会有部分热损失以及焓降,优化转化的过程,不仅会使热电厂在生产过程中的能耗大大减少,而且对操作技能的提高也有很大的帮助。把前级的损失用到下级的转换过程中,让下级的理想焓降值在同压差下比前级在没有损失情况下的理想焓降值大一点,此种现象就是多级的汽轮机的重热现象。
2.2 导致机组变工的因素
电没有办法大量地储存,功率随着外界的需要不停地在变化;进入到汽轮机里的蒸汽的参数随着锅炉内燃料燃烧的不稳定而随时在发生着变化;凝汽设界工况的变化,使得凝汽器的压力发生变化;电网频率的变化,汽轮机内部通流部分产生污垢等都是导致机组产生变工的主要因素。
(1)第一次调频,并网运行的发电机组,当电网频率随着外界的负荷变化而发生改变时,每个发电机组就会根据自己的静态特性,对调速系统进行自动的增减负荷,使电网的周波得以维持,这样的过程就是我们所说的一次调频。
(2)调节级,当第一阀把所有的工况全部打开后,电流量就会增加,瞬时的电压比也就随之增大,因此调节级的比焓降就会减小,相反,在流量减小的时候比焓降却增大。第一阀全开,第二阀却未开之时,调节级的比焓降就会达到中间级的最大值,而工况在发生变动时,压力比在中间级的压力是不会变化的,比焓降在中间级也不变。最未级,当流量增加时压比就会减小,未级的比焓降随之增加。
2.3 喷管调节的适用场合及其特点
(1)在每个调节阀上所通过的负荷的最大流量不完全相等。
(2)当有调节级,且负荷小于时1,时间的变化与调节阀的开启数目的变化有关。
(3)当只有部分负荷时,喷管调节的效率比节流调节的效率要高一些。
(4)当工况发生变化的时候,调节级的汽室温度的变化相对较大,导致负荷的适应性变差。
(5)同步器是对于任意类型的汽轮机都能平移其调节系统的静态特性线的装置。
(6)喷管调节的主要的作用是:在进行单机运行时,使机组的转速在启动的过程中快速的达到额定值;因此在它进行带负荷运行的时候,机组在任意的稳态负荷下的转速都会保持在额定值;在进行并列运行时,同步器可使汽轮机的功率进行改变,它还可以在每个机组之间进行对负荷进行重新分配,维持电网的频率在大体上不会产生变化,这个过程就是二次调频。
2.4 节流调节的适用场合及其特点
(1)无调节级,也就是第一级的全周进汽。
(2)在变工况进行的时候,各级的温度变化相对较小,因此负荷的适应性就显得比较好。
(3)在进行变工况时会有节流损失的情况存在,因此它的经济性相对较差。
(4)节流调节的方法适用于只带有基本的负荷的大机组以及小容量机组,级组中的任何一级处在临界状态时产生的最高背压被称为临界压力,级组的级数越多,临界压力的数值就越小,也就是说临界的压力比的数值就会越小。
2.5 调压调节的特点
(1)加强了机组在运行过程中的可靠性以及对于负荷的适应性。
(2)使得机组在某些负荷的作用下的经济性得到提高。
(3)对于高负荷区的滑压调节的经济效益有不良的影响。
(4)调压调节对于单元大机组比较实用,当蒸汽在动叶栅当中做功之后,可以用余速的动能来离开动叶栅,它是没有在动叶栅中被转化为机械功的动能,因此也被称为此级的余速损失。
3 热电厂在发电过程中产生湿气损失的原因以及解决办法
3.1 产生湿汽损失的原因
(1)湿蒸汽膨胀,导致蒸汽凝结成水减少了做功的蒸汽量;(2)水珠的流速比蒸汽流速低,牵制了高速汽流,使得部分动能被消耗;(3)水珠对喷管背弧的撞击使得主流被扰乱;(4)过冷的湿蒸汽现象的产生。
3.2 减少湿汽损失的方法
(1)在中间使用再热循环;(2)安置去湿的装置;(3)使用具有大量的吸水缝的空心喷管;(4)提高设备的抗冲蚀的能力。
4 结语
综上所述,在热电厂的生产过程中,必须掌握好热能和动力工程的关系以及变化情况,在工作中做出正确的判断,以便于在处理异常的情况;这样做不仅可以提高生产过程中的操作技术,还可以把对热能的利用率提到最高。
参考文献
[1] 黄景利.热电厂中的热能与动力工程[J].黑龙江科技信息,2010(27):8.
[2] 高雷.热电厂中的热能与动力工程[J].城市建设理论研究:电子版,2012(11).
[3] 郑飞飞.关于热能与动力工程的讨论[J].中国科技博览,2011(22):74-74.
关键词:卓越计划;实践能力;师资队伍;人才培养
作者简介:胡鹏飞(1985-),男,河北邯郸人,东北电力大学能源与动力工程学院,助教;曹丽华(1973-),女,山东单县人,东北电力大学能源与动力工程学院,教授。(吉林 吉林 132012)
基金项目:本文系东北电力大学教学改革基金项目“研究性学习在卓越工程师人才培养中的应用”、东北电力大学教学改革基金项目“研究性学习和创新能力培养在《单元机组集控运行》课程中的研究与实践”、东北电力大学教学改革基金项目“《汽轮机原理》实验自主学习网络教学平台建设”的研究成果。
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)14-0028-02
东北电力大学热能与动力工程专业已经有60多年的办学历史,该专业于2010年入选教育部“卓越工程师教育培养计划”试点专业,2013年入选教育部“本科教学工程”地方高校第一批本科专业综合改革试点专业。毕业生主要分布在五大发电集团,通过调研用人单位对毕业生就业后发展的反馈,发现东北电力大学热能动力工程专业的毕业生在电厂工程实践中存在一些问题,不能很好地适应现场环境,不能解决现场出现的一些简单问题。这反映出现有的教学体系已经不能满足电厂工程生产的需要,与教育部“卓越工程师教育培养计划”(以下简称“卓越计划”)的要求预期有一定差距。
“卓越计划”是为贯彻落实党的十七大提出的走中国特色新型工业化道路、建设创新型国家、建设人力资源强国等战略部署,贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》实施的高等教育重大计划。“卓越计划”对高等教育面向社会需求培养人才、调整人才培养结构、提高人才培养质量、推动教育教学改革、增强毕业生就业能力具有十分重要的示范和引导作用。“卓越计划”的宗旨是培养具有较强工程实践技能、创新精神的国际化工程技术和管理人才,为国家走新型工业化发展道路和建设创新型国家提供保障。[1,2]东北电力大学热能与动力工程专业是“卓越计划”试点专业,结合笔者在该专业任教的经历对热能动力工程专业卓越工程师教育培养进行了探讨。
一、热能动力工程专业教学存在的问题
1.师资队伍存在的问题
电厂热能动力工程专业卓越工程师培养的关键在于拥有一支具有电厂现场经验的教师。由于学生人数越来越多,师生比例严重失衡,很多青年教师没有进行电厂实践就开始给学生讲授专业课的知识。[3]这样学生只能从书本上学习到电厂系统和电力生产的流程,从图片上看到现场的重要设备,所学知识太过书本化、理论化,而对现场设备没有概念,不知道设备的内部构造和实际作用,甚至到现场都不知道该设备的位置,这样的毕业生不能胜任电厂工程实际的要求。
由于现在大学对教师的考核重心从教学向科研倾斜,造成现在青年教师的精力也都放在了科研上,本科生的教学质量严重下降,目前的师资队伍已不能满足“卓越计划”对教师的要求。
2.学生培养方案存在的问题
目前学生培养方案只是注重书本知识,而对今后工作中起重要作用的工程实践技能、科研与工程创新及管理能力的培养却是少之又少,学生只是考试的机器、应试教育的牺牲品。这种只注重传授学生显性知识,而对学生隐性知识置之不理的培养方案是不健全的。[4]只有增加实践能力、创新能力等综合能力在学生培养方案中所占的比重,才能使学生在学习电力生产理论知识的同时,培养和训练观察分析能力、解决工程实际问题的能力,最终使学生既具有良好的素质和专业的基础知识又能够解决电厂生产过程中简单的事故,从而全面提高学生在电力领域的综合素质。
二、热能动力工程专业师资队伍建设
1.提高学校专业教师的工程实践能力
一方面可以通过加强学校和电厂之间的研究合作,比如工程项目合作、共同完成技术开发、技术服务等,让青年教师到电厂进行中长期培训,熟悉电力生产过程、机组的运行方式、了解电厂主要生产设备的结构和电厂运行管理制度,提高学校青年教师的电厂工程实践能力。
另一方面可以在校内聘请具有丰富电厂生产经验的老教师,对青年教师进行“一对一”的传、帮、带培训指导。老教师可以带领青年教师到生产现场进行指导,帮助青年教师尽快成长,提高青年教师的工程实践能力,使教师队伍的整体水平有显著提高。
2.企业教师的聘用
根据“卓越计划”的需要,可以从电厂聘用技术人员参加本科生的教学。
(1)聘请电厂顾问。聘请电厂技术人员担任教学顾问。电厂顾问可以和校方共同制定热能动力工程专业的培养计划,对学生现场实习进行指导;还可以参与汽轮机、锅炉、热力发电厂和单元机组集控运行等专业课的大纲和教材的编写。
(2)聘请电厂兼职教师。对实践性和应用性较强的专业课,可以从电厂聘请技术人员作为兼职教师,以现场的实际运行情况为主体给学生授课;也可以聘请相关电厂技术人员进行专题讲座,对电厂某一生产环节进行专题授课。
3.制定各项配套政策
制定各项激励政策,提高教师参与工作实践能力培训的热情。对于去现场进行工程实践能力培训的教师给予一定的工程量补贴。对于参与“一对一”传、帮、带培训指导的老教师,当青年教师通过培训考核后,给予一定的奖励。
三、热能动力工程专业学生培养方案改革
1.培养目标
东北电力大学热能动力工程专业主要学习发电厂生产过程,发电厂主要设备运行和维护。着重培养学生的电厂运行实践能力、解决电厂突发事故的能力和进行电厂运行节能降耗研究的能力,使学生成为具有一定的观察分析能力、解决现场实际问题的能力,能够从事电厂生产过程的设计、生产过程的控制以及生产过程技术改革,并且有较强的工程实践能力和创新精神的新一代电力行业人才。
2.培养标准
(1)掌握电力生产过程的操作技能,能够对国内主力机型进行启停操作,对生产过程中出现的简单故障能够进行调试和处理。这样,学生到今后的工作岗位上就可以很快上手,通过考核。
(2)具有分析和解决现有电力生产过程中问题的能力。由于能源和环境问题已经成为制约我国发展的主要瓶颈,节能减排尤为重要。如果学生能够对电力生产过程中存在的问题进行分析和解决,就能够在今后的工作中对现有电力生产提出自己的看法和方案,这对学生的发展是十分有利的。
(3)具备有效的沟通和交流能力,具备一定的外语交流能力,具有强大的人际交流及工程表达能力;具备协调、管理、竞争和合作的能力,领导团队运行、成长的基本能力;具有良好的社会适应性,自我调整能力强,能快速适应社会环境的复杂变化;具有应对危机与突发事故的基本能力。
(4)具有良好的职业道德,掌握一定的职业健康安全的法律法规、标准知识,以及应遵守的职业道德规范;掌握自我提升身体素质的基本技能。
3.培养标准的实现
(1)校内实践教学。校内实践教学由两个部分构成:一部分是在课内教学统一安排的集中实践教学;另一部分是学生在课外通过自主性学习与实践。
课内实践教学包括以下几个环节:一是英语听说训练,包括听力理解能力、口语表达能力和交谈中使用基本的会话策略,通过此训练能使学生具备一定的外语交流能力。二是课程设计,包括汽轮机课程设计、锅炉课程设计、热力发电厂课程设计和单元机组集控运行课程设计。通过课程设计可以使学生了解电厂最基本的设备和流程,为以后的工作学习奠定基础。三是毕业设计。通过给学生布置研究性课题,让学生具有一定的创新能力和科研能力,使学生具备终身学习的能力。四是仿真学习。学习300MW、600MW国内主力机型启停和故障消除等操作,考核合格后,颁发相应证书。
课外实践包括以下几个环节:一是参与科研课题。学生在教师的指导下利用课余时间参与科研课题的研究,验收时提供相应的报告和论文,通过后给予奖励。二是能力拓展训练。学生自主选择设计能力、表达能力和管理能力等方面的训练项目,并通过相应考核。三是参加全国大学生创新竞赛、大学生节能减排竞赛、大学生数学建模竞赛等竞赛活动。
(2)校外实践教学。主要是电厂生产实习,学生通过实习教学环节,可以在一定程度上融入电厂生产活动,要求学生带着问题进现场,使学生在短时间内尽量贴近生产、贴近技术、贴近工艺,激发学生的主观能动性,使学生变成学习的“主体”。通过校外实习的教学环节,使学生能加深理论知识的理解,提高自身的工程实践能力,达到“卓越计划”的培养要求。
四、结束语
卓越工程师培养计划是我国提出的重大教育改革项目,是进一步完善我国工程教育质量的重要举措。建设具有工程实践能力的师资队伍是卓越工程师计划顺利实施的保证,而健全良好的学生培养方案是卓越工程师计划的基石。本文针对东北电力大学热能与动力工程专业在卓越工程师计划培养中存在的问题,提出了一些改革措施和方案,目的在于把学生培养成符合“卓越计划”要求的合格毕业生,但学生的工程实践能力和创新能力的培养是一个循序渐进的过程,需要学校、企业和社会的共同努力才能完成。因此,培养造就一大批创新能力强、适应我国电力工业发展需要的高质量工程技术人才任重而道远。
参考文献:
[1]吴江,郑莆燕,任建兴,等.关于热能与动力工程专业卓越工程师培养的探索与实践[J].中国电力教育,2011,(24):3-4.
[2]吴江,何平,任建兴,等.能源动力卓越计划学生工程实践能力评价体系研究[J].中国电力教育,2012,(36):43-44.
【关键字】:锅炉;能源领域;热能动力工程;发展现状;
就现阶段的世界能源使用情况来看,积极的开发新能源,已经成为了一项重要的责任指标,我们从能源的利用率出发,对其工程的能源资源利用率来说,其高低就决定了工程的合理性。专业领域在研究的过程中,会 影响到自身能源资金的有效性,因工程领域内的环境来说,其所发挥出的基本能力以及供给发挥作用,都能够对其运行效率有所提升。下面我们对锅炉与能源领域额热能动力工程进行简要分析。
一、能源动力工程概述
能源动力工程是对现代热能工程以及热力发动机的研究,其主要包括了对基本工程技术与热物冷藏等多个工程方面的合理化设计,这一点与热能的动力转化形式来说,可根据其技术的热能工程以及热力发动机的多个方面,其作用在于对热能和动力发动机的综合设计。在我国的煤炭资源丰富建设上,可结合企业的节制性质来看,可结合世界范围内的场景分析,并完善其在废气的处理,根据土壤环境的诸多危害,改善对脱硫技术等多方面的改进,对于基本的威胁作用,都会严重影响到资源的使用率,在应用的过程中,我们从环境的污染情况进行综合发展研究,其利用率是影响其转化率的重点。
就我国近年来的社会发展程度来说,对于工业锅炉的电站锅炉发展情况,其作用对于锅炉的使用来说,作用也可以确保其基本的设施需求,在连接上,根据整体的能应用渠道进行整体检测控制,这从基本的燃气阀冰箱调控等,都会产生主体形式上的调控失调,从配件的通过率上,可满足其整体的设计。其作用技术形式,对热力的发动机以及工程物理作用等,都会形成一套有效的促进作用,这在我国的人口基数以及促进的煤炭效应等方面,根据其科技水平的发展,也逐渐的影响到了对科技水平的实践作用。对于存储量的资源设施受益建设,其科技的进步是确保电脑控制方法得体的根本所在。
二、锅炉与能源领域的动力工程中存在的相关问题
从现代的设施发展情况来看,其动力工程中存在的诸多问题,都会因锅炉内部问题而导致其基本运行出现故障问题,这就需要我们加强基本的设施建设,并通过安全威胁上的控制,从而确保其发展过程中的有效性。下面从不同方面的问题进行简要分析。
(一)锅炉方面存在的诸多问题
锅炉建设过程中对主要问题的设施检查,则主要集中在了锅炉的内部以及风机上,从现代锅炉的主体设施,在建设中,就可根据其相互的转换过程,实现对基本器件设施上的安全防护建设,这对于风机在转动上的策略发展上,间接的影响到基本设施上的基本设施建设,这对于我们的锅炉基本设施,其设施风机的安置工作,也就形成了对整体运动负荷作用的合理化创建,对于经济损失操作上的现象调整问题,可根据人员的安全威胁,促进其不同阶段上的安全性能保障,从而让避免出现操作中的特重大事故发生。对于热能的动力工程设置,就需要建立在对基本发展措施上的有机控制,这对于基本形式上的有效控制,都能避免事故发生。
(二)热能动力工程在风机应用中的问题
从我们现阶段所出现的风机作用来看,其机械的转化率,对人们在应用过程中对动能形式上的控制,这对随着能源的需求量问题来说,是促进其增加作用上的有机发展,我们从风机运行过程中所呈现出来的算坏问题,都会影响到基本设施的正常使用,对于基本的措施控制来说,促进热能的使用作用,可结合实际的使用规律来进行综合的控制调整。但是在实际使用过程中自身存在的问题,会影响到对风机装备的设施改善。
三、热能动力工程在建设过程中的锅炉应用策略
从现代社会的发展情况来看,对于基本设施的建设发展规律,需要结合以下的几点应用来进行相应的调整,其主要分为以下几点。
(一)热能动力工程的应用
能源动力的发展,是影响国家经济发展的重点,这在国防、民生多个方面都有极大的影响作用,我们从现代经济的发展积极性来看,其适应效果对热能动力工程的影响来说,都是影响自身发展的重点,为加强这一形式的风机作用应用等,需要从风机的应用效果来进行电厂等多个角度上的就控制,并促进对领域内通风效果的全面监控管理。为满足现代社会的告诉发展,对已有的机组容量与效率等,都需要进行操作上的控制强化,并通过安全性分析,从而实现对需求上的加强。这对系统的安全性,以及可靠性等,都能够为其提供有效的保障作用。
(二)动力工程的锅炉应用
从我国现阶段的动力工程应用来说,其燃料的使用对电能的转化作用等,都需要加强对物料以及使用工件形态结构上的有效控制,这对于锅炉队伍的动力能力来说,需要促进其在工程应用过程的综合作用,并以软件的方针锅炉效应进行综合的发展,并以此来加强对锅炉内部燃烧技术上的有效控制,通过有效的策略控制建设,从而是吸纳对控制方式上的交叉控制,这对于幅度的控制体系来说,都能够极大的促进其燃料比例上的有效控制,是促进其连续性的根本所在。
对于动力工程的应用,热能锅炉的使用,是将机械能转化为电力的根本所在,因此只有更好的完成对这挂历形式上的控制,才能够确保其使用的运作正常。
四、锅炉与能源动力工程的未来发展路线展望
伴随着现代社会的不断发展,在能源的使用理论上,需要结合实际使用过程中的是操作,而这对实际的生产需求来说,其能源的不可缺少效果,均会影响到对基本设施上的控制。从能源动力的利用效率来看,基本的热能控制,需要从风机的实际应用范围进行机械设施上的严格监控。
为提高能源动力的应用效率,我们从无用功率形式损耗形式上的有效 调控,并以此来加强对工业发展渠道内部的合理控制,这样对工业的发展持续作用来说,也能更好的促进其在基本设施方向上的有效控制,并促进其生产设备的安全性发展建设。
对于现代能源的综合性应用,我们需要加强对电厂、船舶等方面的控制,并通过风机的有效控制实现对主要能源需求上的控制,并促进其机械能的有效运作。
结语:
对于现代社会的不断发展,对能源需求上逐渐出现了供能不足的情况,这一问题的出现,在现代的社会发展中,就成为了主要的影响因素,我们需要结合综合行为上的合理化调控,从根本上完成对基本行为策略上的调整,真正的做到可持续发展。在实践中,通过不断的挖掘相关工程的技术动能,从领域内的潜力发展上,哇哈才能对高效率锅炉的有效转变,并以此来完成对高燃料利用率形式上的创新创建。
参考文献:
[1]齐盛.热能与动力工程在锅炉运用中存在的问题及解决对策[J].科技创新与应用,2014,(17):109-109.
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[4]张子轩.热能动力工程在锅炉和能源方面的发展状况分析[J].电子制作,2015,(3):263-263.
【关键词】热电厂 热能 动力工程 提高
电力资源是现代化生产的主要动力,同样也是促进现代化工农业生产、推动科学技术发展,以及不断提高人们物质文化生活的必要条件。然而长期以来,我国电力工业基础薄弱,电力生产技术相对落后,并伴随有生产中能源损耗量大,环境污染日益严重等方面问题。在我国大力提倡节约型社会的时代背景下,如何有效提高能源的利用效率,以成为了促进我国经济社会可持续化和健康化发展的重要课题。
一、改善热电厂的热负荷特性
(一)选择合适的重热系数
重热现象是指热电厂多级汽轮机内上一级损失的部分热能,在以后各级中还能继续利用,这种现象即被称为重热现象。由于重热现象的存在,汽轮机全机的相对内效率会高于各级平均的相对内效率。
但是实际生产中,并非重热系数选值越大越好。当重热系数值α过大时,整机的内效率反而会降低。通常而言,多级汽轮机的重热系数取值为0.03~0.08之间,其具体取值与以下因素有关:
1.与汽轮机的级数多数相关。当汽轮机的级数越多时,则前级的损失在后面级中被回收的程度也就越大,所以重热系数α的取值也越大。
2.与汽轮机各级的内效率相关。如果汽轮机各级效率为100%时,即使没有损失发生,重热系数仍然为0。因此当级效率越低时,重热系数α的取值也越大。
3.与工作蒸汽的状态相关。通常而言,过热蒸汽区的重热系数会比饱和区大,这是由于过热蒸汽区中等压线向熵增方向的扩散速度比饱和区大的缘故。
在实际生产中,我们可采用下列经验公式,来选择适宜的重热系数α:
在方程式中,Z为汽轮机级数,η为汽轮机内效率,H为汽轮机的理想焓降。K为蒸汽状态的修正系数,当汽轮机各级均在过热区工作时,K=0.2;各级全在饱和区工作时,K=0.12;部分在过热区,部分在饱和区工作时,K=0.14~0.18。
(二)提高蒸汽初参数
热电厂的综合热效率,会随着主蒸汽压力和温度的上升而提高,也可以说,热电厂汽轮机的热能与动力工程性能是随着耐高温金属材料的水平而提高的。当热电厂机组采用初压为16~24.5MPa,初温为535~565℃的主蒸汽参数后,其综合热效率可达到40%以上。
(三)降低蒸汽损失
蒸汽在热电厂汽轮机内由热能转换为机械功的过程中,存在着各种损失,使蒸汽的可用热能无法完全被转换为机械功。在理想状况下,蒸汽的膨胀过程应当是绝热的等熵过程,热焓降应为h0。然而在实际生产中,热电厂蒸汽的膨胀过程并非是绝热过程,总是伴随着能力的损失,因此蒸汽在汽轮机内的实际热焓降h1总是小于h0。蒸汽在汽轮机中的损失,主要有以下几种:
1.节流损失。由锅炉传递来的新蒸汽,在经过主汽门和调节汽门时,会受到阀门的节流作用,使得蒸汽的压力降低,蒸汽的可用焓值会减少,从而降低了蒸汽在汽轮机内的做功能力,这种损失通常被称为节流损失。对于节流损失,通常采用将节流调节阀开大的方式,一方面可以加大蒸汽的流量,另一方面也减少了节流损失。
2.湿气损失。热电厂中的凝汽式汽轮机,其排汽压力通常较低,汽轮机在饱和蒸汽区内工作时,因蒸汽湿度较大,常伴随有水滴出现。这些水滴会随着蒸汽一起流动,不但不会做功,反而会大量消耗能量,增加了汽轮机的轴向推力。
(四)选择合适的进汽调节方式
热电厂汽轮机的进汽调节方式主要有节流调节、喷嘴调节和旁通调节这三种,应根据热电厂的实际生产情况,选择合适的进汽调节方式,其提高机组的热经济性。
1.节流调节。节流调节最大优点是结构简单,且当汽轮机组满负荷运行时,其节流损失较小,而机组的内效率较高。但是当机组在低负荷工况运行时,由于节流损失的影响,必然会导致机组内效率的显著下降,并影响到热电厂的经济性。因此,节流条件主要用于小功率机组中。
2.喷嘴调节。喷嘴调节的主要优点是可有效克服节流调节在部分负荷时,机组内效率降低的缺点,其在低负荷运行时比节流调节的损失小,经济性好。缺点主要是其安装、检修和调整的过程较为复杂,当实施变工况运行时,负荷的变动整度不能太快。
3.旁通调节。旁通调节并非一种独立的调节方法,而是针对以上两种调节方式的辅助方法。对于热电厂部分汽轮机组在超出负荷工况运行时,不能仅仅通过继续开大汽阀来实现,而应当将新蒸汽绕过汽轮机的前几级,并旁通到中间级去做功,这样能更有效的增加机组的内效率。
二、改善热电厂供热机组的形式
(一)采用联合循环系统提高效率
为了减少传热温差损失,提高循环上限温度,随着我国高温金属材料的开发以及汽轮机组效率的提升,采用燃气/蒸汽联合循环发电,可将燃汽轮机排出的温度较高的废热,用以加热蒸汽循环,有利于提升热电厂的综合效率与热能经济性。近年来,世界各发达国家中,新增加的发电装机有50%以上均采用的燃气/蒸汽联合循环发电的方式。燃气/蒸汽联合循环的主要特点有:
1.提高热经济性。只要汽轮机与燃气轮机的容量匹配,并蒸汽选择各项参数和热力系统,热电厂的综合热效率可提高到45%以上。
2.减轻环境的污染。由于联合循环系统是利用了燃气轮机的废热,因此蒸汽锅炉中有害气体的排放量会得到极大的降低。
(二)提高机组的运行水平
随着现代化热电厂中机组容量的逐步增加,其参数提高必然会导致机组零部件的增多、机组尺寸和热应力也会相应出现变化。因此,也相应增加了事故因素,使机组运行的安全性和动力可靠性降低。为了提升热电厂机组运行、维护和检修水平,以增加机组动力可靠性与安全性,应使用现代化的实时监测设备和电子系统。同时,为了确保机组运行的经济性,还应当采用各种最优化的运行方式,例如推广在低负荷范围内的变压运行,采用滑参数启停的运行方式等等,以综合性提高热电厂机组的运行水平。
三、改善热电厂机组连接电网的特性
对热电厂机组连接电网特性的改善,主要通过适当的调频选择来加以实现,包括了一次调频和二次调频。
(一)一次调频
当热电厂机组在电网中并列运行时,如果外界负荷出现变化,将导致电网的频率也会发生改变,从而引起电网中各机组均自动的按照其静态特性承担一定的负荷变化,以减少电网频率改变的过程,即被称为一次调频。
(二)二次调频
由于一次调频只能够缓和电网频率改变的程度,并不能维持电网频率不发生改变,这就需要再利用同步器增加或减少部分机组的功率,来恢复电网频率的正常,这一过程就被称为二级调频,只有通过二次调频后,才能精确的使电网的频率能保持在一个恒定值。通常情况下,二次调频主要包括了自动调频和手动调频这两种形式,其中因自动调频的准确可靠、方便快捷等优势在当前热电厂中得到了普遍应用和推广。在热点厂的实际生产中,选择合适的调频方式,对改善热电厂机组连接电网的特性以及提高自身运行水平都有着重要的影响。
关键词: 热能动力;能源利用;节能减排;研究
中图分类号:TE08 文献标识码:A
0 引言
能源是一个国家和民族发展的基石,同时,也是人类赖以生存的关键。现阶段,在全世界范围之内,相关的不可再生能源,例如天然气、石油、煤炭等,依然是占到了能源使用率的百分之九十左右,就现今而言,这些不可再生的能源,依然是人类生活和生产当中所使用的主体能源,但是,从长远的角度来看,这些能源迟早都会有使用枯竭的一天,所以,如何开发和利用新型能源,并且深入地研究其对环境带来的影响以及节能减排方面的内容,是现今非常关键的一点工作内容,同时,也是国家相关工作当中的重点。将针对热能与动力工程的利用和开发,进行详细的分析,针对其发展的前景、对环境的影响以及节能减排方面,进行细致的探析,力求帮助此项能源更好地开发和利用,为人类的发展做出更加突出的贡献。
1 热能动力装置
在现阶段当中,热能动力工程,其无论是在人们的生产还是生活当中,都发挥着极其重要的作用,对于人类的发展,有着积极的意义,所以,深入地对其相关设备装置进行研究,对设备的工艺技术以及操作的具体流程进行探析,对于此项技术的建设是非常有必要的。其工作的原理,首先,将其工程所需的燃料,放置在相应的设备当中进行燃烧,进而产生热能,然后在相关的热能动力装置之中,通过技术手段,将其热能转化成有效的机械能。燃烧的相关装置以及相应的热能动力机,再加上辅助的设备,此套整体称之为热能动力装置。主要的来讲,热能动力装置分为两大基本类型:a) 主要是以燃烧之中产生的燃气进入到发动机之中,进而进行相关能量的转换,并且加以循环利用,比如内燃机等装置,是此种类型的典型代表;b) 首先将燃料燃烧过程之中所产生的热能,通过技术手段,传递至相关液体之中,并且使液体汽化,进而气化之后产生的蒸汽导入到发动机当中,从而进行热能的传递以及转换,蒸汽机是其典型的代表。
2 热能的特点以及利用
根据上文的详细阐述和分析,可以对热能动力的装置使用情况有一个详细的掌握,接下来,将针对热能动力工程当中的热能特点以及实际的使用情况,进行研究。
2.1 热能的利用
热能在我国许多行业当中都有着广泛的运用,并且,在国民经济当中,也占据了核心的地位。总的来讲,热能的相关利用,在以下几个行业当中最为广泛:a) 电力工业,热能动力工程在其中有着非常重要的应用,在核发电、火力发电等装置设备的使用之中,热能动力工程及相关的技术,是其工作的基础;b) 钢铁工业,尤其在高炉炼铁、炼钢以及轧钢等工艺当中,应用极为广泛;c) 相关的有色金属工业,其中包括有铝、铜等有色金属,其冶炼,均使用的是热能;d) 化学工业,在化学工业的相关应用之中,合成氮、酸碱等的相关生产工艺程序,主要使用到的是热能动力工程之中的技术手段,以其基本的原理来作为理论依据;e) 石油工业,其中包括石油的采集、冶炼、运输等等多个环节,都运用到了热能动力工程当中的相关技术理论;f) 机械工业以及相关的建筑工业,包括材料的生产、材料的制造、相关工艺锻造、焊接技术以及铸造等,都有热能的利用;g) 交通运输领域当中,包括汽车、轮船、飞机等的使用;h)农业生产以及水产养殖等方面,也有着广泛的运用,包括蔬菜的温室培养、鱼池的加温加热、电力方面的农业灌溉等方面,均有着广泛的使用。同时,在人们的日常生活之中,热能也有着广泛的使用,例如冬天之时的供暖设备等。根据上述的分析,可以看出,热能及其相关的动力工程,在人们的生活以及生产当中,发挥着非常重要的作用,是一项极为重要的能源,下文将针对热能的特点,进行深入细致的探究,帮助在日常的使用过程当中,发挥出更大的效应。
2.2 热能的特点
现阶段当中,人类所使用的热能,主要是通过一次能源的转换而得来的,所以,分析热能的特点,需要从以下三个方面来入手进行:a) 太阳能及其能量的转换。太阳能,通过对植物的照射,进而使植物的内部存有的叶绿素,发生一系列的能源转换以及光合作用,进而将太阳能转换成为生物的质能,而太阳能的光,则是经过热量的转换以及点的转换,进而成为我们所使用的能源物质;b) 燃料化学能及其转换过程。燃料化学能的转换,主要是通过燃烧的方式,将存在于其中的化学能,转换成为热能,进而再通过相关的技术手段,将其转换成为人类生活和生产所需要的机械能,例如常见的汽轮机等,其工作的方式,就是首先将化学能源,转换成为蒸汽的热能,进而再通过相关的设备以及技术,将汽轮机之内的热能转换成为机械发动所需的机械能;c) 热能的转换,其中主要包括两种能量的形式,即电能以及机械能,电能包括热电发电机,而机械能,则主要有汽轮机以及内燃机。
3 热能动力工程对于环境的影响
热能动力工程对于环境的影响,主要存在于四个方面,即热污染、空气污染、噪音污染以及放射性的危害等,在热污染当中,带来的主要危害是温室效应,其主要是河水发电站等,在很大程度上会影响水源当中生物的生存以及空气质量的变化,空气污染,则主要是发电厂、工业设备企业以及暖气、汽车尾气的排放,同样会造成温室效应,所以,针对以上几点问题,需要在相关的工作当中予以改进,更好地为环境的可持续性发展做出积极的贡献。
4 节能减排工作重点
根据上文的详细分析和阐述,可以对热能动力工程的技术要点、实际的应用以及对于环境的影响等多个方面,有着清晰的了解和认识,接下来,将着重地针对热能动力工程当中的节能减排工作,进行研究和分析,力求更加高效率地使用能源,并且减少对于环境的污染以及能源的损耗等。
4.1 工作的重点
针对热能动力工程的实际特点和具体的应用,相关工作的重点,应该从以下几个方面来入手进行:
a) 加快相关产业结构的调整。针对热能动力工程,需要很好地对其相关的产业结构进行调整和改进,力求提升能源的使用效率,同时,积极地针对生产性的服务业,进行发展,以满足人们的方便、提升生产质量为核心内容,来进行改进,在工业生产之中,需要淘汰过时的产品,对于陈旧的工艺技术以及相关的设备,要加快淘汰的速度,并且适时地发展新型的技术,力求全面地提升生产质量以及生产效率,优化产业结构,进一步地推动产业的转型以及升级;
b) 强化技术创新。针对热能动力工程及相关的产业,需要很好地针对其技术手段进行更新,例如在电力工业以及钢铁工业之中,很好地发展新型的技术手段,针对现今存在的主要劣势,进行改进和提升,很好地结合当前市场经济环境和体制的发展,加强和相关科研院校的合作,合力构建起技术性的研究发展以及服务平台,将技术的发展和规范化,作为工作的重点和核心来进行,建设好相关的能源高效循环利用模式,积极地开展相关的减量技术、替代技术、再利用技术以及资源化技术,全面地将热能动力工程当中生产效率较为低下的方面进行改进,力求减少排放、减少对于环境的污染,同时提升能源的利用效率。
4.2 具体措施的实施
具体措施的实施,需要从根本做起、从基础性的建设做起,逐步地控制增量,并且要针对相关的不足,进行产业的调整以及结构的优化,逐渐地强化相关的污染防治措施,全面地实施重点工程建设[3]。同时,还需要发展创新性的模式,进而加快经济的循环,依靠现代化的科学技术手段,将节能减排工作管理,作为工作当中的重点内容以及核心内容,加快新技术的发展步伐,并且很好地结合热能动力工程的实际特点和具体的应用情况,发展新型的热能技术,开发出新的能源,投入到具体的使用当中,针对高能耗的企业以及相关的生产,要采取相关的节能措施,例如窑炉的热效率等,要降低其排烟并且很好地进行相关的热损失回收工作,针对烟气以及余热等,进行回收再利用,进而达到节能的效果和目的。此外,相关的政府部门单位,还需要针对其中的法制进行健全,加大监督和管理工作的力度,完善政策和约束机制、相关体系的建设,并且加强宣传的力度,提升全体公民的节能减排意识,全面地对热能动力工程的使用进行提升和改进。
5 结语
综上所述,根据对热能动力工程的详细阐述,重点地分析了相关热能动力工程设备装置的使用、工艺流程,并且针对热能的特点、利用以及对于环境的污染、节能减排工作的重点和具体的实施措施等,进行了探析,力求更加全面地掌握热能动力工程的实际状况,更好地加以运用,逐步地提升生产的质量和效率,为相关的节能减排工作做出突出的贡献,同时,也为社会的可持续性发展做出积极的贡献。
参考文献:
[1] 张兰.论热能动力工程的建设和发展
关键词 热电厂;热能与动力;运用
中图分类号 TM6 文献标识码 A 文章编号 1674-6708(2016)160-0133-02
在热电厂的汽轮机组运用中,会产生相应的热能与动力,这些都是能够得到充分有效利用的能源,从而带来更多的效益。而对这些附加能源的有效利用,就比较有利于人们的日常生产生活。通过将一些新的技术在在这一过程中加以应用,就会从很大程度上为我国的热电企业带来技术上的革命,推动我国的热电厂领域的高效发展。
1 热电厂中的热能和动力工程理论
处在全面改革发展阶段,为能够有效满足社会实际发展的需求,通过将热能以及动力工程进行有机结合,就能得到创新发展。社会的进步需要对自然资源的充分利用,而面对当前社会的多元化发展现状,就要在工业领域实施多样化的变通。而热能是科技研发中的重要成绩,这是人类文明的进步,而将热电厂中的热能和动力进行相互的转化,就能将附加能源得到有效的利用,从而产生新的发展模式[1]。对热电厂的进一步发展就有着很大促进作用,从而提升热电厂的经济效益和社会效益。
2 热电厂热能和动力工程的有效运用问题和影响因素
2.1 热电厂热能和动力工程的有效运用问题分析
热电厂的热能和动力工程有效运用过程中,由于受到多方面因素的影响,还存在着一些问题有待解决。这些问题主要体现在监控系统中,在接口位置采用了开关实施接口的控制,这样在开关接口方面就能够和进行交换的信号能够得到有效的响应。这一方法的运用最为突出的特征就是在连接过程中相对比较方便,出现问题的时候也能方便的加以处理。但是也存在着相应的不足,也就是在接线比较多的情况下,在控制功能的调整就不能灵活,从而对这一运行系统的正常运行就会带来诸多的不便[2]。
对热电厂的监控系统电源的设置过程中,通过直流电源以及交流电源的使用,并要能在当中的自动化装置以及监控系统方面,要能通过双电源以及无扰切电来加以设置。安装的具体操作要能符合国家的相关标准。热电厂的电气自动化系统中,由于在电机的内存以及采样速率的影响,记录事件就很难达到要求的波形,对信号的采集过程中就比较容易出现重复采集的情况,也比较容易造成信号采集的不完整。这些方面对电缆布局就会产生很大的影响。
另外,在节流调节的相关问题上,在发电设备工作发生状况的时候,系统在能耗方面就比较严重,这就对热电厂的经济效益造成很大的损失。还有是重热现象的出现,对热电厂的效益提升就会有着诸多的阻碍,另外还有湿汽损失等方面的问题。对这些问题要能详细充分的重视,并采取科学化的手段加以解决[3]。
2.2 热电厂热能和动力工程的有效运用影响因素
热电厂的热能和动力工程的有效运用的影响因素是多方面的,其中在电能的储存影响方面就比较突出。电能储存主要是对外界的用电功率变化情况的满足,如果是在电能储存的不合理,就会造成热能的浪费,从而就会使得热能和电能的分离。当电能不充足的时候,对热能的充分开发利用效率也会因此而降低。
再者,对热能和动力的有效运用的影响因素中锅炉燃烧也是比较重要的因素,如果是燃烧的工况不能稳定,就会对其有效运用产生影响。热点厂的热能获得主要就是依靠着锅炉的燃烧,倘若在变化的幅度比较大,就会造成汽轮机在性能方面不能有效充分的发挥,从而就会热能的有效利用效率降低了[4]。
另外,旋转动叶片以及凝器设备因素,也是比较突出的影响因素。旋转动叶片如果不能正常运转就会使得大量有用功被消耗,从而影响了热能和动力工程的有效运用。而在凝器设备的变化也会热能的作用充分发挥有着直接的影响。
3 热电厂中热能和动力工程有效运用策略和发展前景
3.1 热电厂中热能和动力工程有效运用策略
对热电厂中的热能和动力工程的有效运用要从多方面进行考虑,对节流调节有效的实施。为能够使得热能以及动力工程在投入以及应用上能充分保证,可以充分的对弗留格尔公式,促进机组内的节流调节能够有效性的发挥。还要能够对热能和动力工程最大化的优化,这就要和实际情况紧密结合,对重热系数进行选择。蒸汽在汽轮机的某级做功产生的损失加以集合,然后提供下一级吸收,从而在每级的吸收效能就能不断的提升,对热能的充分利用效率也比较高。所以对重热系数的科学化选择就对能源的充分利用有着积极作用。
还要能够对的工况变动状况加以有效的调配和选择,这样才能有效对外界负荷变化得到有效的适应。在这一选择过程中,可对二次调频技术充分的应用,这就要在一次调频基础上进行对较大负荷波动采用措施[5]。通过自动或者是手动的方式,进行比较占据优势或者是自动调频技术的应用,还有是能够把湿气损失进行最大化的减少,通过去湿的一些特定装备,或者是通过对机组的增加的方式,来进行阻抗冲蚀,将中间再热循环得到充分有效的应用。
3.2 热电厂中热能和动力工程有效运用发展前景
对于热电厂的热能和动力工程的发展,要能从技术层面进行优化改造,在设备的效益上要能得到有效的提升。可以将先进的生产设备得以引进,将设备的运用效率得以提升,从长远的发展着手考虑。再有是能够对新技术的应用要加强,要向着全集成自动化的效益层面进行迈进,可以将全集成自动化编程统一数据管理目标有效实现,对管理的方式进行改进,这样才能有效保证热能和动力工程的有效运用。
4 结论
总而言之,对于当前热电厂的发展现状,要充分重视热能和动力工程的有效运用情况,从多方面进行考虑,保证运行的效率最大化。只有在热能方面得到充分有效的利用,才能真正的促进热电厂的经济效益和社会效益的最大化。此次主要对热电厂热能和动力工程的有效运用问题和影响因素等方面进行了相应分析,然后结合实际对有效运用效率策略进行了探究,将有助于实际发展。
参考文献
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[3]刘兵,马肖飞.热能动力系统优化与节能改造分析[J].山东工业技术,2014(24).
关键词 卓越工程师;课程融合;开放性实验平台
中图分类号:G642.423 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2015)10-0151-03
Research on Open Experimental Platform based on Curriculum Integration of Thermal Energy & Power Engineering//XU Li
Abstract Under the guidance of excellent engineer training program,
active exploration was carried out for the open experimental platform based on curriculum integration according to the professional characteristics, which can change the status of the present single experimental content of the traditional professional courses, and the method to solve the problem can be enhanced and the practice ability and innovation ability can also be improved consequently.
Key words excellent engineer; curriculum integration; open experi-mental platform
1 前言
近年来,通过对国内一些高校的专业实验室建设进行调研,发现普遍存在建设投资较大,但利用效率相对较低、应用范围相对较窄的问题[1]。专业实验室的建设初衷是为了更好地培养学生的实验和实践技能,理应让专业实验室充分向本科生开放,然而目前国内大多数高校的实验室侧重服务于科研项目,参与人员基本上是研究生,专有的本科教学实验设备相对陈旧,一般仅仅按课程教学计划开展指定的实验,因而大多数本科生除了教材知识之外,对科研工作并没有足够的认识,缺乏新时代所需要的各种实践能力和创新能力。现今大学生参与科学研究的积极性很高,众多本科生都在申请自主创新基金项目、节能减排大赛等科技竞赛活动,因此,为提升创新实践能力,使本科生在将来的科研工作和生产工作中奠定良好基础,是本科教学实验改革需要重点关注的方向。
目前主流的实验教学改革思路是打破传统专业实验室相互独立的局限和过去只在课程内开设有限学时数实验的机制,在充分保证基础实验项目的基础上,以开设大型综合性实验和开放自主创新性实验为建设目标,通过相关联专业课程融合、跨实验室进行实验,使实验教学能够融入多学科理论知识和实验资源,既能有机结合各门课程的核心理论体现其关联性,又能让学生通过实验更深刻理解专业知识并运用知识。合理引导本科生参与科学实验工作[2],充分理解科学研究的内涵,为大学生今后走入社会或融入科研工作起到促进作用,将有利于培养学生在多学科交叉并且快速发展的科学领域中发现问题和寻找解决问题突破口的初步科研能力。
本文结合武汉理工大学热能工程系实验教学现状以及科研项目特色,进行课程融合的开放性实验平台探索研究。
2 实验教学现状分析
热能工程系经过“十一五”和“十二五”前几年的实验室建设,取得一定成绩,但也还存在诸如设备严重老化、一些新设计实验甚至传统基础实验难以开展的问题。
1)动力装置设计平台方面:目前在船舶动力装置教学方面偏重于理论,与造船企业的实际需求有一定偏差。就现状而言,实验室购置的软件中已经包含船舶工艺设计的内容,但由于计算机数量的限制并且实验目的单一,无法实现在有限学时数内让本科生得到充分的实践机会。
2)动力装置实验室方面:船舶动力装置实验室设备老化较为严重,无法开展动力装置原理与设计、船舶动力装置课程教学大纲中要求完成的部分实验环节;同时由于相关基本物理量的测试仪器在动力装置实验室和热工实验室中大量重复配置,资源存在一定闲置。
3)热工实验仪器方面:主要服务于工程热力学、传热学课程,利用率相对较高,但也存在设备台套数不足、设备老化的问题;制冷实验设备现在主要用于每年少量的开放性实验教学,利用率非常低,未能充分应用于本科生创新性科技竞赛中。
不仅如此,本科生在完成各实验室的实验内容之后,对学科体系的认识依然不足,不知道专业基础课程工程热力学、传热学的理论如何应用到核心专业课程动力装置原理与设计的动力系统设计中,因而亟待建立一套服务于相关课程实验教学的综合实验平台。
3 课程融合的开放性实验平台建设目的
基于如上分析,搭建一套课程融合的开放性实验平台显得尤为迫切和重要,建设目的包括:
1)通过利用实践环节反向补充理论教学,拓展传统热力循环理论框架,阐明热能与动力知识体系在工程应用中的基本规律和合理性;
2)按照通用标准和行业标准培养本科生的工程测试能力,能源与动力系统的设计、优化能力以及不断探索和创新的意识;
3)为本科生船舶动力装置原理、工程热力学与传热学、工程热力学、传热学、热能动力机械测试技术、机械振动分析与应用、轮机工程测试技术及船舶管理等课程提供完善的实验平台。
4 课程融合的开放性实验平台建设意义
早在2010年6月23日,教育部联合有关部门和行业协会共同在有关高校中组织实施“卓越工程师教育培养计划”[3-4]。武汉理工大学作为第一批“卓越工程师教育培养计划”高校之一,清晰的定位也对本校教育培养工作提出更明确的要求。“卓越计划”具有三个特点:一是行业企业深度参与培养过程;二是学校按通用标准和行业标准培养工程人才;三是强化培养学生的工程能力和创新能力。
本文提出的综合节能实验平台正是在“卓越工程师教育培养计划”的要求下,结合国际形势和行业背景,培养卓越工程人才,切实有效地应对航运业面临的主流问题。
5 编制的依据
在环境保护科学研究广泛开展的态势下,严格控制温室气体排放、保护大气环境问题已经受到航运界的普遍关注。CO2是最重要的人为温室气体。由于目前大多数船舶仍然依赖燃油燃烧获取的推进力来驱动船舶前进,而该结果必然产生大量CO2排入大气。为此,国际海事组织的部分成员国(包括欧盟国家、澳大利亚、新西兰和日本等)全力主张在航运界应不加区分地对所有船舶实行全球一致的温室气体排放强制标准。而船舶作为船旗国的浮动领土,能源系统具有一定的独立性,对能源的依赖性也较强,因而能源系统的合理有效应用及可再生能源的应用显得非常重要。
目前工业应用较多的能源综合梯级利用解决方案是冷热电联产系统(CCHP,Combined Cooling Heating and Power),其总的能源利用率可以达到75%~90%的程度。该系统一般以燃气(如天然气、生物质气等)作为一次能源,是将发电系统和供热、供冷系统相结合的一种综合供能方式,已经广泛应用于商用办公楼等处所,在大幅提高能源转换效率和降低温室气体排放方面,相较于常规能源转换系统具有很大的优势。在传统动力船舶上进行节省燃料或提高能效的设计或改造显得极为迫切,而作为热能与动力工程专业的本科生毕业后即将走向船舶、航运、能源企业工作,承担着节能减排这项责无旁贷的重要任务。因此,在本科实验教学中必须理论联系实际,进行相关的先进船舶节能系统的实验环节培养。本实验平台正是依据这样的能源技术进行搭建设计。
6 建设内容
本文所研究的“船舶CCHP综合节能实验平台”按本科专业教学课程的特点,可以构建工程热物理实验系统、工程测试技术实验系统、船舶节能优化实验系统三个相互关联的部分,本科生可以通过科技活动指导教师的启发,也可以结合纵向、横向科研项目或毕业设计任务书,利用开放性实验平台,选择合理的实验设计并有效地处理、分析实验数据。
1)工程热物理实验系统。
功能模块1:吸收式制冷模块。单效热水型吸收式制冷机组可以利用98 ℃左右的热水作为机组的热源,将冷剂水加热汽化,然后冷凝成液体去真空度较高的蒸发器中吸热汽化,对冷媒水进行降温达到制冷的目的。该设备具有的优点包括:①能利用柴油机的余热;②具有自动抽空的能力;③具有防止溶液结晶的保护功能;④能实现远程监控;⑤可以装在室外,节约实验室的使用面积。
功能模块2:换热器性能综合测试模块。换热器性能综合测试试验台的控制系统由工业控制台和工业过程控制软件组成。工业过程控制软件由专用的组态软件组成,能够进行数据采集、显示、信号处理及过程自动控制等功能。除此之外,还要求软件具有很强的数据处理功能,包括对数据值的记录、整理、保存和打印。数据整理结果可记录于数据表内,并可对数据进一步处理,如计算对数误差、传热系数或换热量等,并可根据这些数据和传热理论形成趋势曲线,拟合得出努谢尔特数(Nu)的实验关系式。
2)工程测试技术实验系统。
功能模块1:基本物理量测试模块。本系统主要检测的功能有:①天然气发动机主要性能参数的测试;②天然气发动机缸套水的流量、进出口温度测试;③冷媒水的流量、进出口温度测试;④电加热器的进出口温度、热水流量测
试;⑤制冷空调房间的温度、湿度测试;⑥天然气发动机实验房间的可燃气体检测与报警功能。
功能模块2:振动噪声测试模块。本系统主要检测的功能有:①实验区域噪声监测;②柴油机振动烈度测试分析实验。
功能模块3:DW电涡流测功测试模块。DW系列测功器具有宽广的测试范围,容许转速高,转动惯量小,测量控制精度高,对突变负荷响应快,不受冷却水进水压力变化的影响,且对辅助设施要求低,尤其适合于各种自动化的试验台架,与具有自动化控制功能的电控系统配套,能实现远距离操纵及数显测量。相对水力测功器而言,电涡流测功器在低速、小功率加载以及配套实现电控方面具有无可比拟的优越之处。
功能模块4:综合集成虚拟仪器模块。上述功能模块1~3需要对基本物理量、振动噪声和DW电涡流等物理量进行监测,可以对监测数据进行综合集成显示,建立虚拟仪器模块。虚拟仪表模块由传感器、数据采集卡、主控计算机和相关的虚拟仪器软件平台等组成。数据采集卡从传感器和其他待测设备等模拟和数字被测单元中自动采非电量或者电量信号,送到主控计算机中进行分析、处理。基于LabVIEW开发相应的虚拟仪器软件平台,以动态曲线、虚拟仪表等形式实时地显示测试数据,并自动记录实验测试结果。此模块便于教师引导大学生开展相关实验,加强大学生的感性认识,有助于提高大学生的实际操作能力。
3)船舶节能优化实验系统。
功能模块1:船舶节能系统虚拟设计模块。该系统可以实现的主要功能:①船舶CCHP综合节能系统发电单元设计和改造模拟;②船舶CCHP综合节能系统制冷单元设计和改造模拟;③船舶CCHP综合节能系统热利用单元设计和改造模拟。
功能模块2:船舶节能系统优化模块。该系统结合相关测试数据对节能效能进行评价,并进行重新调整,优化CCHP零部件及系统,实现较为满意的节能效果。
7 结语
在国家实施“卓越工程师教育培养计划”的大背景下,为有效提升本科生的工程实践能力和科研素养,结合当前船舶行业节能减排的严峻形势,本文进行了将相关专业课程实验内容以整体形式有机融合的开放性实验平台建设的探索,从而寻求一种能有效提供本科生完成课程实验、参加学科竞赛、进行毕业设计等的基础平台,最终提高本科生创新实践能力,努力培养优秀的毕业生,使其为今后的科研工作和生产工作中奠定良好的基础。
参考文献
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【关键词】热电厂的工作原理分析;提高热能联系动力工程;操作技能的方法
热电厂中的提高热能的方法通常与我们的动力工程的操作有着密切相关的联系,因此,我们在介绍热电厂提高热能的内容时一定要注重联系实际的操作技能的方法,掌握热电厂中热能运输的原理和过程,把握其中的内在相关点,做到将理论的方法联合到具体的生产实际中来,这样,我们的生产过程才能得到最大化的提高和优化。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。下面本文主要就向大家介绍有关于在热电厂提高热能与动力工程操作技能之间的关系,希望大家能够更加清楚的了解这方面的知识。
一、汽轮机变工况时各级焓降的变化
汽轮机在变工况时的变化主要体现在其变工况是各级焓降的变化,这也是我们在生产过程中应该主要调节的方面之一,在我们的汽轮机变工况焓降过程中,我们要知道,所谓调节级,就是指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,当然,与之相反的是,是在流量小时比焓降增大的情况下发生的,第三种情况,当第一阀全开,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。这就充分的体现了汽轮机在变工况时各级焓降的变化具体,那么,其具体的体现内容在哪些方面呢?接下来,本文从五个方面向大家介绍有关于这方面的内容。
(1)各调节阀所通过的最大流量不一定相等。各调节阀的用途就是作用其中通过的最大流量,这也是我们在生产过程中需要控制和注意的方面,我们要知道,每个调节阀的作用不一定是相同的,其中通过的最大流量也不一定是相等的,每个最大流量的变化也是不同的。
(2)有调节级,且时间随调节阀开启数目变化而变化。有了调节阀的作用,我们还需要有调节级的约束,这也是我们在具体工作的过程中应该注重的主要方面,调节级的设立帮助我们更好的确立我们的汽轮机变工况各焓降的变化。
(3)部分负荷时,比节流调节效率高。当我们在生产的过程中出现部分负荷的时,这是我们的节流调节的效率相对于其他情况来说就比较高了,这也是我们负荷作用的结果。
(4)工况变化时,调节级汽室温度变化大,负荷适应性差。工况的变化容易导致一系列的温差变化,负荷性的适应能力也得到了降低。
(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。同步器的使用能够调节系统的静态特性线的变化,并且维持其保持一定的平衡关系。这是一个非常重要的一方面作用内容。
二、节流调节的特征及适用环境
节流的调节是在热电厂的发展过程所必不可缺少的一方面重要内容,它可以分为四个方面介绍。
(1)无调节级,第一级全周进汽。没有调节级的设计使得我们的第一级成为我们日常设计过程中的主要方面,也是我们在生产过程中需要注意的一个方面。
(2)变工况时各级温度变化较小,负荷适应性较好。使得我们的生产过程变得更加的方便快捷,使得负荷的适应性也变得更加的完善。
(3)变工况存在节流损失,经济性较差。当然,热电厂的热能与动力工程的操作技能也有着一定的缺点和发展的劣势,变工况存在的节流损失是我们经济性低的主要体现。
(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。
三、在热电厂操作过程中调压调节的特点
(1)增加了机组运行的可靠性和对负荷的适应性,提高了机组在部分负荷下的经济性,高负荷区滑压调节不经济。
(2)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。
四、简要分析产生损失的原因
(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。
(5)隔离施工项目危机。项目危机是由于项目不稳定因素积累的结果,危机发生时这些能量得以迅速释放。
(6)主次分明,有重点地行动。项目危机爆发后,项目危机应对人员不可能对危机的各个方面平均地使用力量,因为施工项目危机反应的资源和时间是有限的。
五、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,负荷突增时,甩负荷时,叶片结垢时,轴向推力都增大。
六、如何减少湿汽损失给生产过程中带来的问题
湿汽损失是我们在生产过程中所要注意的主要问题,也是我们在研究的过程中想要解决的主要问题,本文从四个方面向大家分析这方面的内容。
(1)采用中间再热循环。中间再热的循环系统是能够让我们在生产过程中充分利用热能的一个主要措施,也是我们解决湿汽损失的主要措施。
(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。
结论
通过上面的介绍,我们了解了许多不同方面的内容,这些介绍的内容很多是我们日常生活中并不熟悉的方面,这也是需要我们不断的去理解和消化的。在我们以后热电厂的发展过程中,我相信我们的操作人员一定会更加的注意到一些局限的问题,做到扬长避短,这也是我们的生产过程中所应该具体实施的方面,在我们的动力工程的发展中,我们要不断规范操作的安全和有效,做到真正的将热电厂中的热能与动力工程的研究结合起来。
参考文献
[1]罗瑞韧《随身管理学院―危机管理》,2001.
[2]武《危机管理―面对突发事件的抉择》,2002.
您好!
我是XX大学汽车工程学院工业设计(车身设计)专业XX届的一名学生,即将面临毕业。
XX大学是我国著名的汽车、机械等人才的重点培养基地,具有悠久的历史和优良的传统,并且素以治学严谨、育人有方而著称;XX大学汽车学院则被誉为我国汽车工业的摇篮。在这样的学习环境下,无论是在知识能力,还是在个人素质修养方面,我都受益匪浅。
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此外,我还积极地参加各种社会活动,抓住每一个机会,锻炼自己。大学四年,我深深地感受到,与优秀学生共事,使我在竞争中获益;向实际困难挑战,让我在挫折中成长。前辈们教我勤奋、尽责、善良、正直;XX大学培养了我实事求是、开拓进取的作风。 我热爱贵单位所从事的事业,殷切地期望能够在您的领导下,为这一光荣的事业添砖加瓦;并且在实践中不断学习、进步。
收手?剩?V氐靥嵋桓鲂⌒〉囊?螅 无论您是否选择我,尊敬的领导,希望您能够接受我诚恳的谢意! 祝愿贵单位事业蒸蒸日上!