淺談熱能與動力工程發(fā)展方向

肖建峰

摘要：近些年來我國面臨的一個較為嚴(yán)重的現(xiàn)狀為資源短缺問題,特別是對于一些不可再生的資源以及常規(guī)能源而言。然而科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步以及發(fā)展的同時,亦不斷深入研究熱能與動力工程。在熱能與動力工程當(dāng)中較早建立的為鍋爐專業(yè),因此鍋爐專業(yè)相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用為熱能與動力工程核心部分,特別是一些制藥廠以及鍋爐廠等皆對熱能與動力工程進(jìn)行廣泛運(yùn)用?；诖嘶A(chǔ)上，本文對熱能與動力工程在鍋爐方面的科技創(chuàng)新進(jìn)行分析研究，以期將相關(guān)參考依據(jù)提供給同行業(yè)人士。

關(guān)鍵詞：熱能與動力工程； 能源動力； 社會發(fā)展；

中圖分類號：TK11文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

引言

各類專業(yè)當(dāng)中熱能與動力工程所具有的應(yīng)用性以及實(shí)踐性皆具有較強(qiáng)的特點(diǎn)，該類專業(yè)主要的理論基礎(chǔ)包括兩個方面，分別是動力工程理論與機(jī)械工程學(xué)理論。與此同時該類專業(yè)主要的原理是促使機(jī)械能同熱能有效轉(zhuǎn)化的目標(biāo)可以實(shí)現(xiàn)，最終有機(jī)生產(chǎn)鍋爐有效運(yùn)轉(zhuǎn)的那些動力。鍋爐作為一個工具，其可以對能量進(jìn)行轉(zhuǎn)化，所以要對其進(jìn)行合理且有效的設(shè)計(jì)方可將能源的利用率有效提升的目的實(shí)現(xiàn)。然而我國具有較多鍋爐種類，且熱能與動力工程廣泛應(yīng)用以及鍋爐制造等方面仍具有一定問題存在，要想將能源的利用率提高就應(yīng)對熱能動力的工程技術(shù)進(jìn)行合理應(yīng)用，以便不斷創(chuàng)新鍋爐。

一、熱能與動力工程在鍋爐中的應(yīng)用相關(guān)概述

1.1 工程中熱能與動力工程的概述

若從字面的角度而言熱能與動力工程是對動力以及熱能之間相互的轉(zhuǎn)化進(jìn)行研究，主要包括九個部分，有冷凍冷藏的工程、水利電動力的工程、工程熱物理、能源工程、制冷以及低溫技術(shù)、熱能工程以及動力機(jī)械、流體機(jī)械與流體工程、相關(guān)熱能工程等。與此同時確保鍋爐最終的運(yùn)行可以合理、穩(wěn)定且有效的運(yùn)行較為重要且合理的一些專業(yè)技術(shù)涵蓋了熱力的發(fā)動機(jī)以及熱能工程和動力機(jī)械，還有能源工程與工程的熱物理等。在我國相關(guān)研究領(lǐng)域當(dāng)中熱能動力工程較為顯著的一個研究角度為相互轉(zhuǎn)換動力與熱能，而研究最終亦橫跨一些學(xué)科領(lǐng)域，諸如機(jī)械工程以及工程的熱物理等領(lǐng)域。從現(xiàn)實(shí)的角度而言熱能動力工程現(xiàn)在以及未來發(fā)展方向具有多方面的特點(diǎn)，其中電廠熱能工程是主要的方向。

從另一角度來說應(yīng)將熱能與動力工程相關(guān)研究當(dāng)中需要加大力度的部分為自動化發(fā)展方向。而其中值得注意且較為特別的一個研究角度是工程物理， 且當(dāng)前我國此方面的一個重要現(xiàn)狀是相關(guān)人才較為缺乏，因此國家要對鍋爐熱能的轉(zhuǎn)換、空調(diào)制冷、流體機(jī)械與自動控制的方向等相關(guān)專業(yè)人才進(jìn)行重點(diǎn)培養(yǎng)。與此同時熱能動力工程作為當(dāng)今時代動力工程基礎(chǔ)工程之一，其主要方向?yàn)閷⒛茉捶矫娲嬖诘膯栴}有效解決。

1.2 熱能與動力工程中鍋爐的相關(guān)概述

燃?xì)忮仩t的電器控制以及外殼部分有機(jī)組成鍋爐，而燃?xì)忮仩t外殼有機(jī)組成馮芬亦包括面殼與底殼兩方面。通常情況來說燃?xì)忮仩t底殼主要組成成分為主熱交換器以及三通閥和板式的熱交換器，還有電控盒以及燃?xì)忾y、輪回水泵、膨脹水箱等，其經(jīng)過底殼連接主要作為整體而存在，且底殼可連接固體墻體，防灰塵以及防風(fēng)等各類保護(hù)的作用是鍋爐面殼主要功效。鍋爐最重要的一個硬件部分為燃?xì)忮仩t的電器控制，對地暖溫度的探測器、燃?xì)忾y與輪回水流、風(fēng)壓開關(guān)、風(fēng)機(jī)、輪回水泵、燃料燃燒等裝置有效運(yùn)行進(jìn)行控制是其主要的作用。電腦的自動控制方式是現(xiàn)今社會較為流行的方式， 這對溫度的精確操控有利，亦對燃燒溫度均衡維持有利。

二、我國熱能與動力工業(yè)現(xiàn)狀

我國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消費(fèi)國，煤炭占其他商品消費(fèi)的百分之七十六。隨著環(huán)境保護(hù)意識的逐步增強(qiáng)，我國熱能與動力工程專業(yè)面臨著經(jīng)濟(jì)增長和社會發(fā)展的巨大壓力，煤炭生產(chǎn)與消費(fèi)也成為我國大氣污染的主要原因。目前已經(jīng)探明的常規(guī)能源儲量及可開采量在世界能源儲量中十分有限，石油、天然氣等優(yōu)質(zhì)能源十分匱乏。我國是世界第二大石油進(jìn)口國，隨著汽車等新興產(chǎn)業(yè)的興起，對國際石油市場的依賴度有增無減，呈逐年上升的態(tài)勢。我國的能源安全和能源危機(jī)面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，比世界總的能源形勢的潛在危機(jī)還要大。隨著國際間能源資源的競爭與考驗(yàn)，國家間能源戰(zhàn)略的沖突和斗爭都有具體反應(yīng)，例如中日雙方在俄羅斯輸油管線上的問題，伊拉克戰(zhàn)爭問題等。這些問題也使我們清楚地認(rèn)識到開發(fā)利用可再生能源和實(shí)現(xiàn)能源供應(yīng)的可持續(xù)發(fā)展的迫切性。事實(shí)上我國能源資源有限，現(xiàn)有能源的開發(fā)利用程度和效率都很低，高耗能產(chǎn)品能源單耗比發(fā)達(dá)國家平均值高百分之四十左右，單位產(chǎn)值能耗是國際平均水平的2.3 倍。長期以來，粗放型的增長方式限制了能源的發(fā)展利用，同時使能源發(fā)展與環(huán)境保護(hù)之間的矛盾日益加劇。

如何加快新能源與可再生能源的開發(fā)，充分利用天然氣、水電、核電等清潔能源，是未來發(fā)展能源中面臨的重要選擇，推廣應(yīng)用先進(jìn)的潔煤技術(shù)，逐步降低煤炭消費(fèi)的比重，實(shí)現(xiàn)能源、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，達(dá)到經(jīng)濟(jì)與環(huán)境雙贏的目的。核科技工業(yè)作為我國國家的戰(zhàn)略行業(yè)，既是國防科技工業(yè)的重要組成部分，也是國家政治、安全的重要保證，完善的核科技工業(yè)體系是我國核大國地位確立的基本保障。我國也非常需要適應(yīng)新世紀(jì)社會發(fā)展的熱能動力類專業(yè)人才，包括核軍工、核能、核燃料和核技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)等。隨著科技的進(jìn)步，新型高效的熱動力設(shè)備逐步取代老式的低效率的動力設(shè)備，例如大型流化床鍋爐的研制成功，就是將整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成為燃煤發(fā)電的主要技術(shù)，特點(diǎn)是能高效、清潔地利用煤炭資源，這些發(fā)明創(chuàng)新，意味著我國今后將需要大量熱能與動力工程專業(yè)的新型專業(yè)人才。

三、在鍋爐中熱能與動力工程廣泛應(yīng)用所取得發(fā)展以及存在的一些問題分析

中國的商代是工業(yè)爐所產(chǎn)生的年代，經(jīng)過加熱對銅器進(jìn)行提煉是其主要工作方式。鑄鐵技術(shù)產(chǎn)生于春秋時代，此亦表明工業(yè)爐溫度控制取得一定前進(jìn)。與此同時熔煉鑄鐵相關(guān)高爐出現(xiàn)于18 世紀(jì)九十年代， 且馬丁于19 世紀(jì)六十年代有機(jī)改造同氣體燃料相關(guān)的那些加熱平爐。即使相關(guān)熱能與動力工程在鍋爐中的應(yīng)用取得一定成就，然而亦有一些問題存在。

3.1 在熱能與動力工程中工業(yè)爐的應(yīng)用取得的發(fā)展分析

在工業(yè)的生產(chǎn)中具有重要地位的為工業(yè)爐，較早時期工業(yè)爐熱量的有效提供是通過燃料的燃燒方式，在使用工業(yè)爐的同時廣大民眾發(fā)現(xiàn)通過燃料的燃燒方式來提供工業(yè)爐所需的熱量對現(xiàn)在及未來人類居住環(huán)境造成巨大的影響。之后人類科學(xué)以及技術(shù)獲得了不斷前進(jìn)，翻開了新的篇章，生活在地球上的人類知道利用工業(yè)爐可以使電能向熱能的方向有機(jī)轉(zhuǎn)變。現(xiàn)今熱能的動力學(xué)相關(guān)研究不斷深入且鍋爐的管理水平取得不斷提升，已經(jīng)可以利用計(jì)算機(jī)對鍋爐連續(xù)加熱進(jìn)行有效控制，此亦將能量利用度大大提升。推鋼式爐以及步進(jìn)式爐是現(xiàn)代化鍋爐主要的類型，爐內(nèi)輸料的方式不同是此兩種類型主要的區(qū)別。

3.2 在熱能與動力工程中鍋爐風(fēng)機(jī)的應(yīng)用所存在問題分析

氣體壓縮及輸送是鍋爐風(fēng)機(jī)主要的作用，即將機(jī)械能向動能方向有機(jī)轉(zhuǎn)換。當(dāng)鍋爐進(jìn)行工作的全過程中其風(fēng)機(jī)部分具有把相關(guān)氣體往指定機(jī)械內(nèi)運(yùn)送的功效，因此作用較大。經(jīng)濟(jì)與社會取得不斷發(fā)展的同時廣大人類在能源的需求方面要求日益增加，相關(guān)能源生產(chǎn)企業(yè)如果想在激烈的競爭中獲取的效益最大、最多就應(yīng)將鍋爐工作量不斷增大，而此亦使鍋爐內(nèi)風(fēng)機(jī)因?yàn)殚L時間的運(yùn)轉(zhuǎn)出現(xiàn)燒壞現(xiàn)象，進(jìn)而對鍋爐正常運(yùn)轉(zhuǎn)造成直接影響。因此應(yīng)對鍋爐風(fēng)機(jī)相關(guān)工作狀態(tài)施行進(jìn)一步且有效的改進(jìn)對策，即在鍋爐有效改進(jìn)當(dāng)中對熱能動力相關(guān)工程技術(shù)進(jìn)行有效采取。與此同時需要注意的為鍋爐內(nèi)部中葉輪機(jī)械主要且較為顯著的一個特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)及其復(fù)雜，當(dāng)其有效測量相關(guān)溫度時一些外界且不確定因素較易影響其工作。但是我國當(dāng)前亦尚未研究出效果較好、較為理想的解決對策，雖然如此然而值得一提的為采取熱能與動力工程已研發(fā)出的相關(guān)軟件可從多種方向?qū)α魅氲斤L(fēng)機(jī)葉片燃燒的速度進(jìn)行有效測定，且可對數(shù)值進(jìn)行二維模型的模擬，通過此創(chuàng)建來對網(wǎng)格進(jìn)行有效劃分，之后采取求解器對網(wǎng)格輸出、所需結(jié)果進(jìn)行有效求取，最終獲取較為準(zhǔn)確的一些模擬結(jié)果。

四、在鍋爐中熱能與動力工程的廣泛運(yùn)用所取得的科技創(chuàng)新

4.1首先為鍋爐燃燒的控制技術(shù)方面

鍋爐的燃燒控制當(dāng)中關(guān)鍵部分為如何對能量轉(zhuǎn)換進(jìn)行調(diào)節(jié)。先前我國鍋爐的生產(chǎn)絕大部分采取人力將燃料添加到爐內(nèi)的方式，以便確保相關(guān)的運(yùn)轉(zhuǎn)可以穩(wěn)定、可持續(xù)且合理。值得注意的是近些年來絕大多數(shù)的企業(yè)中燃料填充的技術(shù)皆為步進(jìn)式的自動控制相關(guān)技術(shù)，而鍋爐燃燒方式包括如下幾種。其中一種為連續(xù)控制的系統(tǒng)，其主要由燃燒的控制器以及各種氣體的分析裝置等構(gòu)成，經(jīng)過熱電偶有效檢測來對合理數(shù)值進(jìn)行設(shè)定，再經(jīng)過計(jì)算機(jī)的技術(shù)將偏差準(zhǔn)確計(jì)算出， 唯有這樣方可確保輸出結(jié)果正確，同時對鍋爐有效燃燒進(jìn)行有效且合理的控制。

據(jù)實(shí)際的一些研究結(jié)果表明上述這類鍋爐所具有的構(gòu)造對溫度進(jìn)行控制時較亦導(dǎo)致一些偏差發(fā)生，因此急需相關(guān)研究對其更高精確度的數(shù)據(jù)進(jìn)行研究。亦具有有一種采取交叉式燃燒控制的系統(tǒng)的鍋爐由燃燒的控制器、燒嘴、流量閥、熱電偶等相關(guān)部分構(gòu)成，其對所需測量的溫度進(jìn)行轉(zhuǎn)換是經(jīng)過溫度相關(guān)傳感器， 亦可對測量溫度進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算器是否同設(shè)定好的那些溫度相滿足，進(jìn)而有效控制燃料的燃燒。此類燃燒方式在節(jié)省部件以及能源的同時可準(zhǔn)確控制溫度，因此在實(shí)際工業(yè)的生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。

4.2 其次為仿真類鍋爐風(fēng)機(jī)的翼型葉片方面

由于鍋爐內(nèi)部所具有的風(fēng)機(jī)具有較為復(fù)雜的構(gòu)造以及較為精密的運(yùn)行，因此測量亦具有較為困難的特點(diǎn)。目前為止亦沒有完整且科學(xué)的一項(xiàng)體系來對鍋爐葉輪相關(guān)制造以及運(yùn)作發(fā)展進(jìn)行完善。而要想將較為準(zhǔn)確的一些數(shù)值有效獲取，就應(yīng)通過模擬實(shí)驗(yàn)方法有效評估機(jī)械內(nèi)部氣體的流動，有效模擬不同方式空氣往風(fēng)機(jī)吹入時相關(guān)流動分離。

五、結(jié)束語

無論鍋爐發(fā)展方面亦或者實(shí)際生活以及生產(chǎn)中熱能與動力工程所起的作用皆較為重要，因此現(xiàn)在亦或未來皆希望可以繼續(xù)對熱能與動力學(xué)進(jìn)行充分挖掘，使其在能源的生產(chǎn)中以及鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)作中充分發(fā)揮作用，進(jìn)而對我國經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展以及能源利用率的不斷提升起促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]仵平.淺談國際能源現(xiàn)狀與前景[J].科技信息.2010(35)

[2]施明融.關(guān)于上海能源利用若干問題的思考[J].上海電力.2004(06)