热电厂节能降耗中热能与动力工程的应用

摘要：随着我国经济的快速发展和城市化进程的加快，能源需求不断攀升。热电厂作为能源供应的重要环节，其能源消耗和环境污染问题日益突出。热能与动力工程作为热电厂的核心技术，对于提高能源利用效率、降低能源消耗和减少环境污染具有重要意义。因此，研究热电厂节能降耗中热能与动力工程的应用，对于推动我国能源产业的可持续发展具有重要意义。本文聚焦热电厂节能降耗问题，深入探讨热能与动力工程技术在其中的应用。研究表明，热能与动力工程技术能显著提升热电厂能源利用效率，降低能耗与污染物排放，对热电厂可持续发展意义重大，且随着技术创新将发挥更关键作用。

关键词：热电厂；节能降耗；热能；动力工程；应用

引言

热能与动力工程作为一门综合性学科，专注于热能与机械能之间的相互转换规律以及能源的高效合理利用。其理论与技术体系为热电厂破解节能降耗难题提供了有力支撑。借助先进的热能与动力工程技术，热电厂能够对能源利用流程进行全方位优化，从燃料燃烧、能量转换到余热利用，每一个环节都蕴藏着巨大的节能潜力。通过挖掘这些潜力，热电厂不仅可以降低能源浪费，削减生产成本，还能大幅减少污染物排放，积极响应国家绿色发展号召，实现经济效益与环境效益的双赢。因此，深入研究热能与动力工程在热电厂节能降耗中的应用，具有极其重要的现实意义与战略价值。

1、热能与动力工程在热电厂的基本原理

1.1、能量转换原理

热电厂的核心运作基于能量转换过程，而热能与动力工程原理贯穿其中。热电厂主要通过燃烧化石燃料（如煤、天然气等），将化学能转化为热能，产生高温高压的蒸汽。这一过程遵循热力学第一定律，即能量守恒定律，燃料燃烧释放的热量等于蒸汽所携带的热能与燃烧过程中损失能量之和。产生的蒸汽进入汽轮机，推动汽轮机的转子旋转，将热能转化为机械能。汽轮机的转子与发电机相连，进而将机械能转换为电能输出。在这个能量转换链条中，每一步的转换效率都直接影响热电厂的整体能源利用效率。例如，提高蒸汽的参数（压力和温度），能够增加蒸汽的焓值，从而在汽轮机中转化为更多的机械能，提升能量转换效率。

1.2、动力循环原理

热电厂中常见的动力循环有朗肯循环及其改进循环。朗肯循环由锅炉、汽轮机、冷凝器和给水泵四个主要设备组成。在锅炉中，水被加热成高温高压的过热蒸汽，蒸汽进入汽轮机膨胀做功，推动汽轮机旋转。做功后的乏汽进入冷凝器，在冷凝器中乏汽被冷却凝结成水，放出热量。凝结水通过给水泵重新送回锅炉，完成一个循环。然而，传统朗肯循环存在一定的能量损失，为了提高循环效率，出现了多种改进循环。例如，采用回热循环，从汽轮机的不同级抽出部分蒸汽，用于加热锅炉的给水，减少了锅炉中燃料的消耗，提高了循环热效率。再热循环则是将汽轮机高压缸排出的蒸汽送回锅炉再次加热，提高蒸汽温度后，再进入汽轮机低压缸继续做功，进一步提高了汽轮机的输出功率和循环效率。这些动力循环原理的优化应用，是热能与动力工程助力热电厂节能降耗的重要理论基础。

2、热能与动力工程关键技术在热电厂的应用

2.1、优化汽轮机运行

2.1.1、调节级压力控制

汽轮机的调节级压力对其运行效率有着重要影响。通过精确控制调节级压力，能够使汽轮机在不同负荷下都保持较高的效率。在实际运行中，当热电厂的电力负荷发生变化时，需要及时调整汽轮机的进汽量。传统的调节方式可能导致调节级压力波动较大，从而影响汽轮机的效率。采用先进的控制系统，如基于智能算法的控制系统，能够根据负荷变化实时精确调节进汽量，稳定调节级压力。研究表明，在负荷变化频繁的热电厂中，通过优化调节级压力控制，可使汽轮机的热耗率降低3%-5%，有效提升了能源利用效率。

2.1.2、滑压运行技术

滑压运行是一种有效的汽轮机节能运行方式。在滑压运行模式下，汽轮机的调节阀保持全开状态，通过改变锅炉出口蒸汽压力来适应负荷变化。当负荷降低时，锅炉蒸汽压力随之降低，蒸汽在汽轮机内的膨胀过程更接近理想状态，减少了调节阀节流损失。同时，由于蒸汽压力降低，给水泵的功耗也相应降低。以某300MW机组为例，采用滑压运行技术后，机组在部分负荷工况下的供电煤耗可降低10-15g/kWh，节能效果显著。滑压运行技术尤其适用于负荷变化较大的热电厂，能够在不同工况下实现汽轮机的高效运行。

2.2、改进锅炉燃烧技术

2.2.1、分层燃烧技术

分层燃烧技术是一种优化锅炉燃烧过程的有效方法。在传统的链条炉排锅炉中，燃料层厚度均匀，容易导致燃烧不充分。分层燃烧技术通过在炉排上方设置燃料分层装置，将进入炉膛的燃料按照颗粒大小和密度进行分层。较大颗粒的燃料分布在下层，较小颗粒的燃料分布在上层，使燃料与空气能够更充分地接触，促进燃烧反应的进行。研究数据显示，采用分层燃烧技术后，锅炉的燃烧效率可提高3%-8%，同时可降低烟尘排放15%-30%。这不仅提高了能源利用效率，还减少了环境污染，符合热电厂节能降耗与环保的双重要求。

2.2.2、富氧燃烧技术

富氧燃烧技术是向锅炉燃烧系统中通入高浓度的氧气，以提高燃烧效率。与传统的空气燃烧相比，富氧燃烧能够使燃料燃烧更迅速、更充分。由于氧气浓度的增加，燃烧反应的速率加快，火焰温度升高，从而提高了锅炉的热效率。同时，富氧燃烧产生的烟气量减少，降低了排烟热损失。在一些热电厂的实际应用中，采用富氧燃烧技术后，锅炉热效率可提高2%-5%，排烟温度降低10-20℃。此外，富氧燃烧技术还有利于二氧化碳的捕集与封存，为热电厂应对气候变化提供了技术支持。

2.3、余热回收利用

2.3.1、烟气余热回收

热电厂排出的烟气中含有大量的余热，如果直接排放，会造成巨大的能源浪费。烟气余热回收技术通过安装余热回收装置，如热管式换热器、板式换热器等，将烟气中的余热回收利用。回收的热量可用于加热锅炉给水、预热空气或供应生活热水等。以某热电厂为例，安装烟气余热回收装置后，每年可回收热量相当于2000吨标准煤，有效降低了热电厂的能源消耗。同时，回收余热后，烟气温度降低，减少了对环境的热污染，具有显著的节能与环保效益。

2.3.2、汽轮机乏汽余热回收

汽轮机做功后的乏汽仍含有大量的热量，传统的处理方式是通过冷凝器将乏汽冷却为凝结水，这部分热量通常被浪费掉。采用汽轮机乏汽余热回收技术，可将乏汽中的余热回收用于区域供热或工业生产过程中的加热需求。例如，采用吸收式热泵技术，利用汽轮机乏汽的余热驱动热泵，将低温热源的热量提升至可用温度范围，为周边居民或工业用户供热。在北方地区的一些热电厂，通过汽轮机乏汽余热回收进行区域供热，不仅提高了能源利用效率，还减少了集中供热系统中额外的能源消耗，实现了能源的梯级利用。

3、热能与动力工程应用于热电厂节能降耗的实施策略

3.1、设备升级与改造

热电厂应加大对设备升级与改造的投入，以适应热能与动力工程技术的应用需求。对于老旧的汽轮机，可进行通流部分改造，优化叶片形状和级间间隙，提高汽轮机的内效率。对锅炉进行燃烧器改造，采用先进的燃烧技术，如分层燃烧、富氧燃烧等，提高燃烧效率。同时，更新控制系统，采用先进的自动化控制技术，实现对热电厂设备的精确控制，确保设备在最佳工况下运行。例如，引入分布式控制系统（DCS），能够对热电厂的各个设备进行实时监测与控制，及时调整运行参数，提高能源利用效率。在设备升级与改造过程中，要充分考虑设备的兼容性和可靠性，确保改造后的设备能够长期稳定运行。

3.2、人员培训与技术管理

提高热电厂工作人员的专业素质和技术管理水平，是确保热能与动力工程技术有效应用的关键。组织员工参加热能与动力工程相关的培训课程，学习先进的技术原理、设备操作与维护知识。例如，开展汽轮机滑压运行技术、锅炉富氧燃烧技术等专项培训，使员工熟悉新技术的应用要点和操作规范。同时，建立完善的技术管理制度，加强对设备运行数据的监测与分析。通过数据分析，及时发现设备运行中的问题，并采取相应的措施进行优化。设立技术创新奖励机制，鼓励员工积极参与节能降耗技术的创新与应用，激发员工的积极性和创造性。

3.3、能源管理体系建设

构建完善的能源管理体系，有助于热电厂实现节能降耗目标。建立能源管理中心，对热电厂的能源消耗进行集中监测、分析和管理。通过能源管理中心，实时掌握热电厂各设备的能源消耗情况，制定合理的能源消耗定额和节能目标。例如，根据历史数据和实际生产需求，为汽轮机、锅炉等主要设备制定单位发电量或供热量的能耗指标，并将节能目标分解到各个部门和岗位。定期对能源管理体系进行审核和评估，持续改进能源管理工作。采用能源管理软件，对能源数据进行统计分析，为热电厂的节能决策提供数据支持。

结束语

总而言之，热能与动力工程技术在热电厂节能降耗中具有广阔的应用前景和显著的应用效果。通过优化汽轮机运行、改进锅炉燃烧技术、加强余热回收利用等措施，热电厂能够有效提高能源利用效率，降低能源消耗和污染物排放。在实施过程中，通过设备升级与改造、人员培训与技术管理、能源管理体系建设等策略，为热能与动力工程技术的应用提供保障。随着技术的不断发展和创新，热能与动力工程将在热电厂节能降耗领域发挥更加重要的作用，推动热电厂向高效、清洁、可持续的方向发展。

参考文献：

[1]张帆.热电厂集控运行节能降耗技术的应用分析[J].现代工业经济和信息化，2025，15（01）：118-119+122.

[2]赵君.热电厂集控运行节能降耗技术措施分析[J].大陆桥视野，2024，（03）：132-134.

[3]左德明.热电厂的能耗管理与节能技术研究[J].新型工业化，2022，12（02）：214-216.

[4]李泽华.浅谈节能降耗中热能与动力工程的实际运用[J].农家参谋，2018，（13）：181.

[5]张向波.浅析节能降耗中热能与动力工程的实际运用[J].民营科技，2018，（05）：35.