熱能與動力工程在鍋爐領(lǐng)域的應(yīng)用探究

吳立平

摘要：熱能與動力工程是一項有著較強(qiáng)專業(yè)性的學(xué)科，在諸多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，由于目前能源的利用問題一直是人們重點關(guān)注的內(nèi)容，因此熱能與動力工程也得到了更多的重視，尤其是在鍋爐燃燒方面，利用熱能動力技術(shù)能夠更好的提高鍋爐的運(yùn)轉(zhuǎn)效率和燃燒利用率，這樣有效的提高了鍋爐的生產(chǎn)效率，同時也很大程度的減少了對資源的浪費。本文就熱能與動力工程在鍋爐方面的應(yīng)用進(jìn)行全面的分析和探討。

關(guān)鍵詞：熱能與動力工程；鍋爐；應(yīng)用

前 言

目前，隨著我國社會生產(chǎn)力的不斷進(jìn)步，各行各業(yè)都取得了相應(yīng)的發(fā)展成就，在此過程中，對熱能與動力工程的需求和依賴越來越大，熱能與動力工程必將會得到更廣泛的應(yīng)用。本文首先簡單介紹了熱能與動力工程和鍋爐的構(gòu)成，然后詳細(xì)分析了熱能與動力工程在鍋爐中的發(fā)展以及出現(xiàn)的相關(guān)問題，最后概述了熱能動力工程爐內(nèi)燃燒控制技術(shù)運(yùn)用、熱能與動力工程在今后的發(fā)展方向。

一、熱能與動力工程概述

熱能與動力工程是一項綜合性的學(xué)科，包括對熱能的研究以及熱能和動力之間的相互轉(zhuǎn)化，其中包含了熱力發(fā)動機(jī)、流體機(jī)械以及流體工程等內(nèi)容，熱能工程涉及到的因素也相對較多，其中包括熱力發(fā)動機(jī)、熱能工程、流體機(jī)械及流體工程，熱能工程與動力機(jī)械、制冷與低溫技術(shù)、能源工程、工程熱物理、水利電動力工程、冷凍冷藏工程等九個方面，而鍋爐的運(yùn)行更好的體現(xiàn)了熱能與動力工程的研究內(nèi)容。從鍋爐的設(shè)計中可以看出，鍋爐的設(shè)計涉及了熱能和動力工程的方方面面，并且有著一定的系統(tǒng)性。我們在加強(qiáng)對熱能與動力工程研究的同時，還要注意對機(jī)械工程、工程熱物理等多種領(lǐng)域的研究，尤其是在熱能和機(jī)械能之間的能源轉(zhuǎn)化，更是研究的重點內(nèi)容。同時，熱能和動力工程的發(fā)展方向也是多方面的，隨著科技的不斷發(fā)展進(jìn)步，熱能動力工程的發(fā)展也更加趨于自動化，特別是在物理工程方面，我國的這方面人才相對較少，未來的發(fā)展還需要進(jìn)一步的加強(qiáng)對人才的培養(yǎng)，并且在空調(diào)制冷以及鍋爐的熱能轉(zhuǎn)換等方面都需要進(jìn)一步的提高能源的利用率，這也是熱能動力工程發(fā)展的基礎(chǔ)條件，只有做好熱能動力工程在能源方面的使用問題，才能夠進(jìn)一步的發(fā)揮熱能動力工程的重要作用，從而為我國的國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供一個良好的基礎(chǔ)，因此，我們對熱能與動力工程的深人研究也將有著非常重要的意義。

二、鍋爐結(jié)構(gòu)

鍋爐作為能源轉(zhuǎn)換設(shè)備，能夠?qū)⑷剂现械臒崮苻D(zhuǎn)換成電能、化學(xué)能、光能等。鍋爐是工業(yè)生產(chǎn)的動力源，鍋爐的技術(shù)水平直接決定工業(yè)的發(fā)展程度。根據(jù)用途、外形、內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同，鍋爐可以分為許多種類，但其本質(zhì)都是相同的，都是能源轉(zhuǎn)換裝置。在我國大量應(yīng)用的鍋爐大致有兩種：工業(yè)鍋爐和電站鍋爐。前者應(yīng)用范圍較廣，在鋼鐵、機(jī)電生產(chǎn)、礦產(chǎn)加工等行業(yè)都有應(yīng)用，后者主要應(yīng)用在發(fā)電廠，是火力發(fā)電廠主要的供能設(shè)備。鍋爐包括外殼和電氣控制部分。外殼可以分為底殼和面殼兩部分，其中每個部分都有不同的作用，底殼承擔(dān)著鍋爐燃燒的任務(wù)，是鍋爐燃燒的主要環(huán)節(jié)，底殼上有熱交換器和電控盒等部件，通過底殼的連接鍋爐形成一個整體結(jié)構(gòu)，從而保證其能夠更好地與其他部分進(jìn)行連接。面殼的主要作用是防止灰塵等進(jìn)入鍋爐內(nèi)部，它能夠更好地保護(hù)鍋爐，從而延長鍋爐的使用壽命。電氣控制部分是鍋爐的核心部件，對于控制鍋爐的燃燒及其他各項工作有著重要的作用?，F(xiàn)如今，鍋爐的控制都已經(jīng)實現(xiàn)了自動化，這對于鍋爐的燃燒控制和熱平衡控制都有著非常好的效果，能夠更好地提高鍋爐燃燒的效率及熱能利用率，從而減少資源的浪費。

三、熱能與動力工程在鍋爐中的發(fā)展以及出現(xiàn)的相關(guān)問題

1.熱能與動力工程在鍋爐中的發(fā)展

1872年第一臺鍋爐在英國被制造，隨著鍋爐的產(chǎn)生，蒸汽機(jī)時代出現(xiàn)，1796年瓦特發(fā)明了分離冷凝器，代表著鍋爐的完整運(yùn)作體系的初步確立，工業(yè)爐和鍋爐原理類似，從某些方面來講，鍋爐也是工業(yè)爐的一種，工業(yè)爐是指在工廠的工業(yè)生產(chǎn)過程中通過燃料的燃燒進(jìn)行熱量的轉(zhuǎn)換，對材料進(jìn)行加熱的設(shè)備，工業(yè)爐產(chǎn)生于中國商代，主要的工作方式是通過加熱提煉銅器，春秋時期產(chǎn)生了鑄鐵技術(shù)，這證明著工業(yè)爐的溫度控制正在進(jìn)步。1794年熔煉鑄鐵的高爐出現(xiàn)，1864年馬丁建造了氣體燃料加熱的平爐，隨著現(xiàn)代化科技的進(jìn)步，計算機(jī)逐漸代替了人工進(jìn)行對鍋爐系統(tǒng)的控制，推鋼式爐和步進(jìn)式爐成為吸納帶連續(xù)加熱爐的兩種基本類型，兩者只有運(yùn)輸燃料的方式有所不同而已。

2.熱能與動力工程在鍋爐風(fēng)機(jī)方面出現(xiàn)的相關(guān)問題

我們知道鍋爐中的風(fēng)機(jī)的主要作用就是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為人們所需要的動能。然而，隨著人們對能源的需求量的不斷增加，風(fēng)機(jī)在運(yùn)行的過程中極易破壞電機(jī)，在某些較為嚴(yán)重的情況下，還會給工作人員帶來生命危險，使企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益大大下降，給企業(yè)帶來了巨大損失。所以我們很有必要針對鍋爐中風(fēng)機(jī)出現(xiàn)的這些問題來改善和提高風(fēng)機(jī)的裝備，促進(jìn)熱能與動力工程的發(fā)展。

四、熱能與動力工程在爐內(nèi)燃燒控制技術(shù)應(yīng)用

鍋爐的燃燒控制是調(diào)整能量轉(zhuǎn)換幅度的核心技術(shù)，在當(dāng)今社會，鍋爐由人力向鍋爐內(nèi)填充燃料逐漸轉(zhuǎn)型為步進(jìn)式的自動控制填充燃料所代替。燃燒控制系統(tǒng)是鍋爐的主控系統(tǒng)，主要包括燃料控制系統(tǒng)、風(fēng)量控制系統(tǒng)、爐膛壓力控制系統(tǒng)。目前大部分鍋爐燃燒控制系統(tǒng)仍然采用PID控制。燃燒控制系統(tǒng)由主蒸汽壓力控制和燃燒率控制組成串級控制系統(tǒng)，其中燃燒率控制由燃料量控制、送風(fēng)量控制、引風(fēng)量控制構(gòu)成，各個子控制系統(tǒng)分別通過不同的測量、控制手段來保證經(jīng)濟(jì)燃燒和安全燃燒。如圖1。鍋爐燃燒自動控制系統(tǒng)的基本任務(wù)是使燃料燃燒所提供的熱量適應(yīng)外界對鍋爐輸出的燕汽負(fù)荷的要求，同時還要保證鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。一臺鍋爐的燃料量、送風(fēng)量和引風(fēng)量三者的控制任務(wù)是不可分開的，可以用三個控制器控制這三個控制變量，但彼此之間應(yīng)互相協(xié)調(diào)，才能可靠工作。對給定出水溫度的情況，則需要調(diào)節(jié)鼓風(fēng)量與給煤量的比例，使鍋爐運(yùn)行在最佳燃燒狀態(tài)。同時應(yīng)使?fàn)t膛內(nèi)存在一定的負(fù)壓，以維持鍋爐熱效率、避免爐膛過熱向外噴火，保證了人員的安全和環(huán)境衛(wèi)生。

圖1燃燒控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

五、熱能與動力工程的發(fā)展方向

熱能與動力工程的應(yīng)用范圍十分廣泛，不僅僅是在鍋爐領(lǐng)域，在機(jī)車內(nèi)燃機(jī)控制、空調(diào)制冷等方面它也都有著很好的應(yīng)用前景。（1）熱能動力及控制工程方向，關(guān)注熱能與動力測試技術(shù)、鍋爐原理、汽輪機(jī)原理、燃燒污染與環(huán)境、動力機(jī)械設(shè)計、熱力發(fā)電廠、熱工自動控制、傳熱傳質(zhì)數(shù)值計算、流體機(jī)械等知識。（2）熱力發(fā)動機(jī)及汽車工程方向：關(guān)注內(nèi)燃機(jī)原理、結(jié)構(gòu)、設(shè)計、測試，燃料和燃燒，熱力發(fā)動機(jī)排放與環(huán)境工程，能源工程概論，內(nèi)燃機(jī)電子控制，熱力發(fā)動機(jī)傳熱和熱負(fù)荷，汽車工程概論等知識。（3）制冷低溫工程與流體機(jī)械方向：關(guān)注制冷、低溫原理、人工環(huán)境自動化、暖通空調(diào)系統(tǒng)、低溫技術(shù)學(xué)、熱工過程自動化、流體機(jī)械原理、流體機(jī)械系統(tǒng)仿真與控制等知識。

六、結(jié)束語

總而言之，熱能動力工程無論在鍋爐的發(fā)展方面還是實際的生產(chǎn)生活中都起著非常關(guān)鍵的作用，希望我們可以繼續(xù)挖掘熱能動力工程在鍋爐運(yùn)作和能源生產(chǎn)中的應(yīng)用，促進(jìn)我國能源的利用率和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]齊盛.熱能與動力工程在鍋爐運(yùn)用中存在的問題及解決對策[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014，17：109.

[2]田青.熱能與動力工程在鍋爐領(lǐng)域的應(yīng)用探究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014，19：21.

[3]楊婷.應(yīng)用監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)提高供熱系統(tǒng)的自動化管理水平[J].區(qū)域供熱，2009，02：20-23+32.

[4]龐靜.智能化控制在城市供熱網(wǎng)中的應(yīng)用[J].科技傳播，2011，12：196-197.

[5]陳浩.探究熱能動力工程在鍋爐方面的發(fā)展[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015，13：93-94.