關於火力發電的熱效率

2022-04-08 11:52:34 字數 1716 閱讀 7372

2.2 減少熱傳遞和熱輻射

要想提高效率,得從各個過程入手。首先,我們可得出熱能有三種轉移方式:做功、熱傳遞、熱輻射。

這三種方式中,我們想要的是盡可能增大熱能做功部分,而減少熱傳遞和熱輻射。在鍋爐中,水蒸汽因有高溫,還是會與外界有熱傳遞。要減少熱傳遞,可利用杜瓦瓶原理絕熱,即對裝水容器安裝兩層夾板,兩板之間抽成真空再密封,這樣,熱傳遞而流失的能量大部分都會得到收集。

另外,根據斯特藩一玻爾茲曼定律,熱輻射與容器面積和t4成正比。因而,可通過增大容器的體積和面積之比來減小熱輻射所佔比例,從而幫助熱能利用。

2.3 利用乏氣中的熱能

以上兩種思路雖然有助於提高火電效率,但提高程度不大,因而其現實意義較小,在熱電轉換過程中,熱能最主要的流失是水蒸汽推動汽輪機做功後向外界排出的乏氣中還含有大量熱能,這部分熱能沒被利用,因而現行火電效率不高。要想使這部分熱能得到利用,就得想法使它轉化為氣體的定向動能(熱能是雜亂,各向均勻同性的,無法推動汽輪機做功)。而較現實的思路是參照節流製冷原理,使水蒸氣在經汽輪機之前就讓它通過多孔性隔板,這樣,通過後的水蒸汽溫度有所降低,而流速增大,有利於增大定向動能所佔比例,從而有利於水蒸氣做功。

實驗表明,先前流速較低的氣體通過縮口式閥門過後,流速增大,溫度降低,相當於把熱能轉化為氣體的定向動能。從理論上分析,由於氣體的壓強(決定定向動能)可看作是由溫度(決定熱能)產生,則壓強可認為是動能,熱能是勢能,氣體通過小孔後,流速會增大,就是動能增大,根據能量守恆,則勢能一定會減小,即溫度會降低。而這節流過程就是把不做功的熱能轉化為能做功的定向動能,從而降低乏氣帶走的熱能,增大做功的比例,提高火電效率。

現實中可先對封閉的水蒸汽不斷加熱,待其壓強高到一定值時再讓水蒸汽通過多層多孔性隔板,多次節流,從而較大降低其溫度。同時保持節流後的水蒸汽動能和現**況大致相等(這需要節流前壓強比現在公升高),然後控制火力,使燃燒輸給水蒸汽的能量和節流後水蒸汽定向動能相平衡。

2.4 改善機件

另外,火力發電過程中,各機件運動的能量也能量消耗的原因。如汽輪機和磁極轉動,它們本身也有能量,它們也是靠熱能提供,有一部分不能轉化為電能。因此,還得盡量減小這些機件的質量或密度。

如汽輪機廠可把汽輪機的葉片盡可能做薄或用輕材料(如鈦鋁合金)代替鋼鐵部分。

三、思考

從總量來看,我國是乙個煤炭能源比較豐富的國家,但由於人口眾多,無論人均能源占有量或人均能源消費量都很低。在能源需求量日益增大的今天,有限能源不斷減少,特別是石油資源日益緊張的情況下,使得煤炭資源不僅在當前,而且在今後較長時間內將是主要能源。提高煤炭資源在發電過程中能量的充分利用,既提高了能源的利用效率,緩減能源壓力,又使得在生產相同電量的情況下,燃燒較少的煤炭,相應的,產生較少的汙染物——so2、粉煤灰、廢水、廢氣等,達到清潔生產的目的。

火力發電過程中,由於燃燒大量的煤炭資源,產生大量的汙染物,汙染物的排放對環境產生了極大的影響,我們在致力於如何處理、處置汙染物的同時,更應該注重減少汙染物的產生,而清潔生產正是從源頭削減汙染,提高資源利用效率,減少或者避免生產、服務和產品使用過程中汙染物的產生和排放,以減輕或者消除對人類健康和環境的危害。

清潔生產是環境保護戰略由被動反應向主動行動的一種轉變,是工業生產實現可持續發展的必要途徑。隨著經濟的發展,電力這種清潔能源的使用量也將大幅度增加,這就要求我們在大力生產電力能源的同時,必須引導電力企業開展清潔生產,使清潔生產有組織、有計畫地在企業中進行下去。節能、降耗、減汙、增效,提高電廠綜合競爭能力,將汙染物消除在生產過程中,降低汙染治理設施的建設和執行費用,並有效解決汙染轉移問題,從而使企業在環境效益和經濟效益兩個方面獲得雙豐收,並在不斷的清潔生產審核中,提公升企業可持續發展的目標。

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