火电厂汽机排气余热发电设计研究

程传勇

摘要：火电厂生产过程中，汽机排气环节会产生一定的剩余热能。通过一定措施能够回收相应热能，在此基础上投入利用。针对热能再利用需要构建匹配性再利用系统，不仅需要完备的理论参照体系，还需科学选用专用材料等多项内容。通过对剩余热能再利用原理的探究，系统阐述了余热发电的整体设计以及开发事项。

关键词：热能发电；火电生产；设计开发

前言

汽机排气过程中，一部分热能也随之流走。这不仅会影响到发电效率，同时热能还会大面积流散到空气中，以热污染的形式存在，从而在一定程度上加重温室效应[1]。在这种情况下，以再利用的基本形式开发电能，不仅规避了污染的出现，同时还对能源达到深度利用的效果。这就需要对火电厂的温差发电系统研究，以强化热能全面转化为电能的效率。

1温差发电综述

1.1温差发电的核心原理

早在上世纪中叶，温差发电已经形成了理论概念。发展到今天，这一理论原理已经催生出了规格多样的余热发电设备，并已形成成熟的温差发电技术体系。这一技术应用过程中，需要采用特殊性能的专用材料，在温差具体作用下产生相应电能。整个原理的运作过程，与PN结原理形成了整体运作模式上的重合。借助于P、N两类性能相对特别的电子材料，通过专业方式达到联接目的，从而在形成的回路中出现热能转移。通过借助专业装置的转换功能，对热能转移过程进行利用，从而形成电能储存[2]。

温差发电的整体运作，受到两项因素的支撑。首先是专用材料的具体选择。应用的材料由于系统性能的差异，会对整个转化过程产生效率上的整体影响，如果材料不具备优良转化性能，将会因此造成热能流失。另外就是发电专用材料的系统连接方式，采用差异性较大的方式展开连接，形成的回路系统将会展现出不同程度的电能消耗。

1.2温差发电应用的材料和模块

在物理学理论中，对温差发电专用材料存在着两项性能界定指标。首先是材料的具体塞贝克系数，这项系数在一定程度上与热能转化的整体效率存在着正比关系，只有具备较高塞贝克系数的专用材料，才具备良好热电转化性能。另外一项指标，就是专用材料的具体导热系数，这项系数影响着热能整体的传递速度，两者之间以正比的关系存在。这样一来，在选取具体的应用材料过程中，必须将这两项系数作为把关指标。

在此基础上，温差发电系统中存在的核心模块是整个发电装置的主体构件。核心模块影响着整个装置的系统温度，只有借助温差发电模块的功能才能整个系统维持在恒温状态。如果温差的变化幅度十分剧烈，不仅会致使大规模热能流损的情况，甚至会冲击到发电装置[3]。只有在发电模块的辅助下，整个温差发电系统才能保证整体的平稳。

1.3温差发电装置整体构成

在火电厂中具体应用的温差发电装置规格大同小异，整体上包含几项构件。其中不仅有排气过程中的余热吸收段管道，同时还包括排出段管道，除此之外还包括开展热电转化的相应核心装置，以及专用连接设备，另外，中央调控设备也包含其中。余热吸收段管道作为汽机排气的系统入口，以热电转化的相应管道为基本传递渠道，最后将排出段管道作为最终出口，从而完成热电的系统转化过程。在热能传递的整个过程中，热能在核心装置的作用下得到能量储存。在此基础上，借助中央调控设备的系统温度调整功能，做出针对性的温度系统调节，最终实现热能转化，形成最终的电能。汽机排气中存在的相应剩余热能被吸收后，在温差的整体作用下，产生某种程度的气体对流，并进一步促进热电转化。

2温差发电系统

温差发电原理在火电厂中具体应用的过程中，相应的发电装置具备相对便捷的应用性能，同时还应具备可靠的运行系统。在这种情况下，只有借助于排气管道系统改造的方式，来达到这一标准。

在开展技术参数的系统计算过程中，需要借助CAESAR软件。通过对软件的针对性功能的系统应用，在锁定管件整体分布形状的基础上，明确相应的几何尺寸。在具体的管道改造过程中，不仅需要审核排气系统管道的整体弹性刚度，还需进一步做出科学的管道系统分布的整体结构方案。在此基础上，参考管道的系统设计原理，进行更精确的细化规划。这一环节中不仅需要在精准定位好管路的基础上，开展规范化的安放操作，同时还需要进行明确的系统限位，这样一来，系统的几何结构才能达到整体稳固的要求。做好整体管道的系统改造施工后，还需要利用小三角钢片的系统导流功能，在三通管的中部位置进行安装，强化三通管的全面导流性能。同时为进一步规避外界的温度波动波及到管件，还需要以隔板为基本工具具体安置在方圆节上半段，从而对管件中部起到整体的温度阻隔功能。最后，还需要对整个管道系统做好接头节点的加固工作，使弯头部位不会发生松动。

在针对温差发电装置进行具体安置的过程中，需要做好系统位置的选择工作，不同位置会牵动整个系统。这时不仅需要考虑余热尾气的转移路径，确保其能够与温差装置有效连接。在此基础上，还需要将温差发电系统分离出汽机排气系统，使两个系统能够各自运转，不会存在相互限制。

3温差发电装置的系统设计开发

3.1装置的系统构成

在温差发电装置体系中，存在三个方面系统构成。首先是冷却水管道。这一管道主要承担一定的保护作用，由于水存在着最高比热容的物理性质，能够与外部管道相联合，使相应装置在进行具体的热能转化过程中不会受到干扰。其次就是排气输送过程中应用的相关管道。在这一管道执行输送任务时，气体热能会借助于专用的核心装置完成系统转化。最后为夹紧装置，这一装置承担着装置固定的职责，通过阻断作用，使的温差发电装置完全处于封闭状态，整体隔绝外部环境，从而确保装置系统运转稳定。

3.2热端气箱整体装置

在发电装置整个系统中，热端气箱承担着提供热能的任务。汽机排出的气体中存在的剩余热能，在这一装置的具体作用下，完成了热能储备工作，从而支撑起了温差发电系统的全面运行。在深入研究了热端气箱装置功能以及系统影响力的基础上，能够明确以下事实：温差发电的整体内部环境中，只有不同部位的模块构件存在相对较小的温差值，并且不存在大幅度的整体温度波动，装置系统的整体内部环境才不会出现严重的气体混乱。只有在这种情况下，装置系统的整体运作，才能顺畅无碍。

发电装置能够在这个结论的指导下，通过对扰流片的针对性利用，得到运行效率的专项强化。通过对引流片的针对性安装，使得剩余热气可以在有具体导向的情况下，被有效引流。这样一来，余热气体才能够以均匀的形态在装置中整体分布，从而规避了局部温度超标的情况出现，使得气体排出端受到合理保护，并维护装置有效的系统运转。温差是装置发电的条件之一，只有在形成温差的基本条件下，相应装置才能够开展转化功能。但是如果装置内部的系统环境存在着温差的高度失衡，将会破坏相应装置的整体性能，并最终阻遏电能转化。因此，必须保证装置系统内部整体温度环境的均衡稳定。

结语

针对能源开展深度利用，已经是人们在能源消耗过程中形成的共识。在火电厂生产过程中，汽机排气还存在着能源深度利用的空间，通过对剩余热能的针对性转化推动电能开发。在能源深度利用的基础上，还达到某种程度的环保效果。这就需要围绕温差发电做出系统深入的研讨，在全面掌握这一技术系统的基础上，做出进一步的设计研发分析，从而深度强化能源利用效率。

参考文献

[1]刘文杰,齐雪丽.探讨火电厂汽机排气余热发电设计[J].工程技术:全文版,2016(12):00202-00202.

[2]毛顺发,王岩.利用火电厂汽机排汽余热发电的可行性研究[J].江西电力职业技术学院学报,2016,15(2):15-20.

[3]杨中舒,曹隆祥.用DCS程序实现水泥窑余热电站汽机连锁保护的方法[J].水泥,2015(2):59-61.