淺談熱力動力工程及能源方面的發(fā)展

摘要：經(jīng)濟(jì)的發(fā)展離不開能源的使用，越來越多的國家開始將能源發(fā)展眼光轉(zhuǎn)向了能熱，熱力動力工程因此得到了廣泛的發(fā)展，其能夠減少工業(yè)爐中的能源消耗，減少對環(huán)境的污染，使得能源的利用更有效率。本文對熱力動力工程對于工業(yè)爐以能源方面進(jìn)行了相關(guān)的研究，對熱力動力專業(yè)進(jìn)行了闡述，對于其與能源之間的關(guān)系進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：熱力動力工程;能源;相關(guān)發(fā)展

隨著世界范圍內(nèi)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，越來越多的國家認(rèn)識到能源對于國家經(jīng)濟(jì)影響的重要作用，在環(huán)境保護(hù)這個大背景下，熱能成為了能源開發(fā)中的重要研究對象。熱力動力工程的核心理論是工程熱物理學(xué)，其研究的對象就是內(nèi)燃機(jī)和其內(nèi)部的動力機(jī)械燃燒系統(tǒng)，通過相關(guān)的理論研究和實踐，將資源的利用得到最大限度的提升。從專業(yè)適應(yīng)性上看，熱能動力工程專業(yè)主要以跨熱能功利工程和機(jī)械工程理論作為其基礎(chǔ)的理論指導(dǎo)，通過熱能與機(jī)械能之間不斷的能源轉(zhuǎn)換，從而產(chǎn)生不斷的動力，實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變的重要工具就是工業(yè)爐。近年來我國工業(yè)爐的數(shù)量不斷的增多，但是其設(shè)計和使用還存在著很多的問題，使得能源在使用中出現(xiàn)了很多的浪費。因此國家關(guān)于熱例動力工程研究的主方向，就是如何提升能源的利用率。

一、我國熱力動力工程的發(fā)展?fàn)顩r

20世紀(jì)50年代，我國從蘇聯(lián)引進(jìn)了熱力動力工程專業(yè)，其中包括的學(xué)科主要有電廠熱能、壓縮機(jī)、工業(yè)爐、內(nèi)燃機(jī)、空調(diào)工程等與熱能相關(guān)的十幾個專業(yè)，在改革開放之后，這些小專業(yè)逐漸合并為一個大專業(yè)，即熱力動力工程專業(yè)，目前我國的高等院校中，大約有110所高校開設(shè)了熱能和動力工程專業(yè)。

熱力動力工程是一個專業(yè)應(yīng)用性非常強(qiáng)的專業(yè)，其開設(shè)的基礎(chǔ)理論課程主要有熱能動力工程、機(jī)械工程理論、熱物理工程、能量轉(zhuǎn)換基礎(chǔ)理論等，除了這些專業(yè)的理論基礎(chǔ)知識外，還需要掌握一定的技術(shù)能力，比如掌握制冷裝備設(shè)備、流體機(jī)械設(shè)計、實驗研究制造、動力機(jī)械設(shè)計等相關(guān)的基本技術(shù)技能。熱力動力工程是我國科技發(fā)展的基礎(chǔ)專業(yè)，在很多的領(lǐng)域上都有著廣泛的應(yīng)用，并且隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會生產(chǎn)的不斷需求，使得熱能動力工程得到了愈發(fā)的重視。現(xiàn)如今熱能動力工程已經(jīng)成為我國教育發(fā)展中的重要方向，動力工程師也成為了社會上需求越來越多的人才。

二、熱力動力工程的發(fā)展前景

熱力工程專業(yè)現(xiàn)階段正朝向著工程控制的方向發(fā)展，其主要的內(nèi)容是要求學(xué)生掌握工業(yè)爐原理、熱能動力測試技術(shù)、燃燒污染與環(huán)境保護(hù)、流體機(jī)械、機(jī)械常識等，其次就是在汽車動力工程方向，其要求掌握內(nèi)燃機(jī)的相關(guān)原理、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、燃料的燃燒、氣體排放等環(huán)境工程、電子控制、傳熱等方面的理論。在溫度控制方面，其主要轉(zhuǎn)向了制冷低溫控制工程，需要掌握的是低溫原理、環(huán)境自動化、流動機(jī)械仿真原理等方面的知識理論。學(xué)生在學(xué)習(xí)的時候需要掌握一些具體的空調(diào)制冷系統(tǒng)、低溫控制系統(tǒng)、低溫設(shè)備操作等方面的知識。還有水利電力工程專業(yè)，其要求掌握水輪機(jī)的安裝與調(diào)試、水利輔助設(shè)備維護(hù)、現(xiàn)代化控制理論、電機(jī)學(xué)、發(fā)電設(shè)備保護(hù)、繼電維修的等電控計算機(jī)現(xiàn)代化設(shè)備技術(shù)等方面的知識。熱力動力工程專業(yè)已經(jīng)擴(kuò)展到汽車工程、溫度控制工程、水利工程等各個發(fā)面，由此也可以看出，能源工程專業(yè)的重要性。

三、熱力動力工程在能源生產(chǎn)中的應(yīng)用

（一）工業(yè)爐

工業(yè)爐設(shè)備的原理就是利用燃料的燃燒產(chǎn)生大量的熱量，從而對工件、物料等進(jìn)行加熱。工業(yè)爐已經(jīng)成為我國工業(yè)加熱處理的重要設(shè)備，其價值體現(xiàn)在國民經(jīng)濟(jì)中的各行各業(yè)。工業(yè)爐的種類有很多，比如出現(xiàn)最早的煉銅爐，電爐、燃料爐等等。根據(jù)相關(guān)的不完全統(tǒng)計，全國12主要的行業(yè)具有工業(yè)爐的數(shù)量在10萬臺以上，燃燒爐占據(jù)了總比例的60%，這也意味著燃燒爐在工業(yè)爐中的使用價值，由此可見，工業(yè)爐的使用對我國的工業(yè)發(fā)展具有非常大的作用。下圖為維護(hù)人員在對燃燒爐進(jìn)行維護(hù)。

（二）風(fēng)機(jī)

熱力工程在發(fā)展中應(yīng)用最具有代表性的就是工業(yè)爐的使用，利用工業(yè)爐的燃燒來產(chǎn)生熱量可以很好的解決環(huán)境保護(hù)的問題，但是在實際的生產(chǎn)中，也逐漸的顯露出了很多的問題。首先就是風(fēng)機(jī)的問題，風(fēng)機(jī)是一種機(jī)械設(shè)備，其通過很多葉片的繞軸轉(zhuǎn)動來帶動氣流的流動，葉片能夠?qū)⑿D(zhuǎn)的機(jī)械轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w流動的壓力，從而實現(xiàn)氣體的快速流動，被廣泛的應(yīng)用在各種設(shè)備中，比如發(fā)電廠、車輛、建筑物的通風(fēng)設(shè)備等，都需要風(fēng)機(jī)的作用?，F(xiàn)階段的風(fēng)機(jī)發(fā)揮出了高轉(zhuǎn)速、容量大等優(yōu)勢，在電站中發(fā)揮出了重要的作用，但是其也有著很多的安全隱患，比如電容大易燒壞電機(jī)，或造成葉片的竄軸、軸承損壞等，不僅對給發(fā)電廠帶來非常大的經(jīng)濟(jì)損失，還會對工作人員造成很大的威脅。因此對于風(fēng)機(jī)的使用，不僅需要發(fā)揮其良好的優(yōu)勢，還需要不斷完善其技術(shù)，提升風(fēng)機(jī)設(shè)備使用的安全性，逐漸向智能化發(fā)展，從而實現(xiàn)節(jié)能與高效齊發(fā)展。

（三）熱電廠

熱力動力工程在熱電廠也有著很多的應(yīng)用，在熱電廠的很多工程項目中，都會涉及到熱能與動力工程的相關(guān)理論，主要體現(xiàn)在以下三方面。首先是噴管的調(diào)節(jié)，在熱電廠的設(shè)備中，噴管的調(diào)節(jié)是非常重要的一種設(shè)備裝備，在進(jìn)行噴管調(diào)節(jié)時，由于空氣調(diào)節(jié)閥在使用中會存在著一定的誤差，因此噴管調(diào)節(jié)需要根據(jù)調(diào)節(jié)閥的數(shù)值變化進(jìn)行相應(yīng)的改變，從而適應(yīng)不同的氣體負(fù)荷。為了更好的提升燃料的使用效率，還需要對汽輪的變化進(jìn)行平衡調(diào)節(jié)，對于分負(fù)荷也要進(jìn)行一定的調(diào)整，從而減少設(shè)備之間的運行參數(shù)差距。在多種設(shè)備的參數(shù)調(diào)整中，需要將機(jī)組控制在一個平衡的、適當(dāng)?shù)倪\行范圍，保證電網(wǎng)的輸入、輸出頻率穩(wěn)定在固定的參數(shù)范圍之內(nèi)，同時將超出負(fù)荷的參數(shù)進(jìn)行重新配合，以配合新的調(diào)頻。然后是氣流調(diào)節(jié)。在一些特殊的情況下，比如氣體流動不穩(wěn)定等，會使得噴管的調(diào)節(jié)出現(xiàn)一定的誤差，從而導(dǎo)致出現(xiàn)一定的經(jīng)濟(jì)損失，因此在整體變化不大的情況下，需要對設(shè)備的負(fù)荷程度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，在進(jìn)行氣流調(diào)節(jié)的時候，對于系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性要求比較高，因此在一些比較小的機(jī)組中運行要注意其調(diào)控的安全性，減少事故發(fā)生的風(fēng)險。最后是調(diào)壓調(diào)節(jié)，當(dāng)設(shè)備的壓力過大時，產(chǎn)生的負(fù)荷就難以進(jìn)行調(diào)節(jié)，這時就需要進(jìn)行部分的調(diào)壓調(diào)節(jié)，從而恢復(fù)整體的經(jīng)濟(jì)性。在設(shè)備生產(chǎn)運行的過程中，機(jī)械能不能完全轉(zhuǎn)變?yōu)橛行У臒崮?，部分流失的機(jī)械能不能進(jìn)行有效的能量轉(zhuǎn)變，這種情況也會導(dǎo)致機(jī)組的速度降低，甚至剩余速度消失。

四、工業(yè)爐燃燒控制技術(shù)

工業(yè)爐產(chǎn)生熱量的主要途徑就是燃料的燃燒生熱，因此想要最大限度的進(jìn)行熱量的提升，燃燒控制技術(shù)就成為了工業(yè)爐發(fā)展的核心技術(shù)。隨著工程技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)階段的燃燒控制技術(shù)已經(jīng)由原來的手動控制燃燒系統(tǒng)發(fā)展為自動控制燃燒系統(tǒng)，而工業(yè)爐采用的自動控制系統(tǒng)主要有雙交叉限幅自動控制系統(tǒng)和空燃比例連續(xù)燃燒控制系統(tǒng)。

（一）雙交叉限幅自動控制系統(tǒng)

這種控制系統(tǒng)主要有燃燒控制器、燒嘴、空氣流量計、燃?xì)饬髁靠刂崎y、熱電阻等部分組成，其在工作的時候是通過溫度傳感器，將熱電阻上測量的溫度轉(zhuǎn)變成為一個特定的電信號，作為表示此測量點的實際系統(tǒng)溫度。當(dāng)溫度超出系統(tǒng)設(shè)置的最大值后，會自動阻斷燃料的供應(yīng)，從而進(jìn)行燃料的節(jié)省。當(dāng)溫度過高發(fā)生意外的情況，其可以自動斷開，從而進(jìn)行報警，使得事故能夠及時的被發(fā)現(xiàn)，減少工業(yè)事故帶來的損失。

（二）空燃比例連續(xù)燃燒控制系統(tǒng)

這個系統(tǒng)主要有燃燒控制設(shè)備、燒嘴、空氣電動閥、熱電偶、氣體分

離設(shè)備、空燃比例閥、PLC等部分組成，其在工作的時候是由熱電偶進(jìn)行氣體數(shù)據(jù)檢驗并且將檢查的結(jié)果傳送到PLC中，通過比例差值的運算，讓空氣電動閥、空燃比例閥對氣體進(jìn)行自動的調(diào)節(jié)，使得顱內(nèi)的空氣比例和溫度達(dá)到最佳的狀態(tài)，從而最大限度的提升燃料的燃燒，減少燃料的浪費。燃料的燃燒充分，也減少了向空氣中排放有害氣體成分，使得環(huán)境、空氣都得到了有效的保護(hù)。

五、我國的能源發(fā)展戰(zhàn)略及能源發(fā)展前景

（一）能源發(fā)展戰(zhàn)略

我國在能源發(fā)展中注重經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的共同發(fā)展，不僅要對一次性能源進(jìn)行有效利用，還要大力發(fā)展新型能源，同時減少能源發(fā)展對于環(huán)境的影響。隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，在可持續(xù)發(fā)展的觀念影響下，一些生活的廢物、工業(yè)有機(jī)廢物等也可以成為能源的形式。我國的相關(guān)能源政策指出，要繼續(xù)進(jìn)行可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，保持低碳，運用先進(jìn)的技術(shù)不斷的發(fā)展新能源，從而使得經(jīng)濟(jì)和環(huán)境保護(hù)共同發(fā)展。在發(fā)展中，利用熱力動力專業(yè)，最大限度的提升能源的利用率，緩解國家能源供應(yīng)的壓力，需要將現(xiàn)有的資源進(jìn)有行效的整合，利用可持續(xù)生產(chǎn)資源進(jìn)行經(jīng)濟(jì)發(fā)展，利用能源的發(fā)展帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的不斷提升，從而更好的提升能源發(fā)展的經(jīng)濟(jì)價值。

（二）能源發(fā)展前景

能源是維持人們生存、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要資源，如何進(jìn)行能源的最大化利用，是全世界各國國家發(fā)展要面對的重要問題，能源的利用能夠促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，但是很多能源都是有限的，比如煤等，因此大力發(fā)展新型的、可持續(xù)利用的能源就成為了我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展要面對的重要問題?！帮L(fēng)能、太陽能、核能”等新能源的出現(xiàn)，使得能源的發(fā)展有了新的契機(jī)，能源與生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)之前的關(guān)系也是發(fā)展中所必須面對的問題。熱力動力工程的出現(xiàn)符合我國能源的發(fā)展路線，通過相關(guān)專業(yè)的學(xué)習(xí)，使得越來越多的人才具有專業(yè)的理論知識與實踐能力，能夠更好的適應(yīng)國家能源的發(fā)展。

結(jié)語

本文分析了熱力動力專業(yè)的發(fā)展歷程和發(fā)展中的應(yīng)用，結(jié)合了能源燃燒利用的相關(guān)問題，分析了現(xiàn)階段我國能源方面存在的問題及發(fā)展的前景。熱力動力工程中的理論技術(shù)為能源的發(fā)展提供了堅實的基礎(chǔ)支持，推動了我國的能源經(jīng)濟(jì)發(fā)展，為能源的發(fā)展培養(yǎng)出了大量的人才。國家要大力支持熱力動力專業(yè)的發(fā)展，從而緩解能源發(fā)展中面臨的壓力。

參考文獻(xiàn)：

[1]王強(qiáng).淺談熱力動力工程在鍋爐和能源方面的發(fā)展?fàn)顩r[J].科技致富向?qū)В?014（18）.

[2]張晉育.淺談熱力動力工程和能源方面的發(fā)展?fàn)顩r[J].科技與企業(yè)，2013（23）.

[3]唐洪剛，陳建宇.熱能動力工程在鍋爐和能源方面的發(fā)展概況[J].科技與企業(yè)，2014（9）.