關(guān)于熱能與動力工程應(yīng)用問題及其創(chuàng)新策略探討

邱巍

吉安市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗中心 江西吉安 343000

1 熱能與動力工程的概述

1.1 基本內(nèi)容

（1）熱能與動力工程主要是對熱能與動力間合理轉(zhuǎn)化的研究。在實際應(yīng)用中，可依賴于多種不同方式，實現(xiàn)熱能→動力或熱能→電能的合理轉(zhuǎn)換，以促進能源的高效率利用，發(fā)揮其在提升經(jīng)濟效應(yīng)水平方面的重要價值。結(jié)合實踐，熱能與動力工程的應(yīng)用在解決能源利用問題方面有著非常重要的價值，直接關(guān)系到電力企業(yè)的經(jīng)濟效益水平。

（2）從專業(yè)角度來說，熱能與動力工程的研究內(nèi)容可以劃分為以下專業(yè)模塊：第一是建立在熱能轉(zhuǎn)換與利用基礎(chǔ)上的熱能動力及其控制工程；第二是建立在內(nèi)燃機及其驅(qū)動系統(tǒng)基礎(chǔ)之上的熱力發(fā)電機及汽車工程；第三是建立在電能轉(zhuǎn)化為機械功基礎(chǔ)上的流體機械與制冷低溫工程；第四是建立在機械功轉(zhuǎn)化為電能基礎(chǔ)上的火力火電與水利水電動力工程。

1.2 熱能與動力工程的應(yīng)用

（1）熱電廠中的應(yīng)用。在熱電廠生產(chǎn)設(shè)備中，汽輪機可將鍋爐所產(chǎn)生熱能轉(zhuǎn)化為輪機轉(zhuǎn)子的動能，是主要的熱能-動能轉(zhuǎn)化設(shè)備。在熱能-動能轉(zhuǎn)化過程中，一部分熱能轉(zhuǎn)化為動能后，經(jīng)過發(fā)電機再轉(zhuǎn)化為電能輸送出去；但還有一部分熱能通過熱傳導(dǎo)損耗掉了。因此，熱能與動力工程再熱電廠生產(chǎn)中起到的最重要作用，就是減少熱損耗的方法，提高能源利用效率[1]。

（2）鍋爐中的應(yīng)用。鍋爐中，熱能與動力工程主要體現(xiàn)在燃燒控制技術(shù)的開發(fā)和改進上。燃燒控制是對鍋爐內(nèi)燃料的燃燒轉(zhuǎn)化幅度進行動態(tài)調(diào)整的技術(shù)。隨著計算機控制技術(shù)的發(fā)展，鍋爐設(shè)備普遍實現(xiàn)了自動化、智能化填料設(shè)備。而燃燒控制技術(shù)則是利用燃燒控制器、熱傳感器、流量控制設(shè)備和PLC等組成自動控制系統(tǒng)，PLC根據(jù)傳感器實測的鍋爐溫度，與預(yù)設(shè)溫度相比較，根據(jù)差值的大小和方向驅(qū)動流量控制設(shè)備，以對燃燒狀態(tài)進行調(diào)整。

2 現(xiàn)階段熱能與動力工程應(yīng)用的常見問題

2.1 能源方面的問題

作為能源消耗的大國，我國每年要消費大量的石油和煤炭，而煤炭主要用于火力發(fā)電。目前，全國發(fā)電量的80%以上都是火力發(fā)電，其中又有96%是依靠燃煤。這一過程中，循環(huán)水和水汽帶走大量余壓和熱能，被直接排放到大氣中，能源也就被浪費了。當(dāng)前，我國電廠能源利用率大約有35%，利用率較低。因此，我國工業(yè)領(lǐng)域節(jié)能工作的重點，就是實現(xiàn)火電的節(jié)能降耗。

2.2 環(huán)境污染方面的問題

燃煤電廠會排放二氧化硫、粉塵、氮氧化物等污染物，因此被稱為“環(huán)境殺手”。燃煤電廠的數(shù)量隨著電力工業(yè)的發(fā)展而增多，而且有排污量大、污染物單一、排污集中等特點，電力工業(yè)對環(huán)境的負(fù)面影響越來越大，嚴(yán)重干擾了附近居民的生活、工作和身體健康。因此，電力工業(yè)面臨著愈發(fā)嚴(yán)峻的環(huán)境保護問題。

2.3 安全方面的問題

隨著機組的容量增大，轉(zhuǎn)速和效率也越來越高，因此，對風(fēng)機的安全可靠性的要求也越來越高。但在實際情況中，風(fēng)機由于要運行很長時間，而且沒有專業(yè)人員對其進行定期養(yǎng)護，因此，鍋爐風(fēng)機常常發(fā)生燒壞電機、軸承損壞、竄軸、葉輪飛車等事故，不但影響了設(shè)備的正常運行，還給電廠造成巨大的經(jīng)濟損失，甚至對人身安全造成威脅。

3 熱能與動力工程的科技創(chuàng)新

3.1 在熱電廠方面的發(fā)展

（1）科學(xué)合理利用重?zé)岈F(xiàn)象。在多級汽輪機內(nèi)，上一級損失的一部分熱量，在之后各級中可得到利用，稱為重?zé)岈F(xiàn)象。在熱電廠運行中，重?zé)岈F(xiàn)象是不可避免。利用重?zé)岈F(xiàn)象可使整個設(shè)備的效率大于各級的平均效率，在一定數(shù)值范圍內(nèi)，重?zé)岈F(xiàn)象可減少部分能量的損失，提高能源的利用率。然而，重?zé)岈F(xiàn)象是以降低各級的效率為前提，所以數(shù)值并不是越大越好。因此，根據(jù)熱電廠運行情況來確定重?zé)嵯禂?shù)，既保證各級的效率，又盡可能減少能量損耗，通過科學(xué)的計算，合理利用重?zé)岈F(xiàn)象，使重?zé)岈F(xiàn)象的效果達到最大。

（2）降低濕氣損失。在熱電廠運行過程中，不可避免會產(chǎn)生濕氣，當(dāng)濕氣過多，會給熱電廠的運行過程造成許多潛在的威脅。例如，隨著溫度的變化，濕氣會凝結(jié)成小水珠，這些水珠可能影響汽流的流速，造成不必要的動能損耗。

3.2 在鍋爐方面的發(fā)展

（1）鍋爐燃燒控制技術(shù)。以前大多數(shù)鍋爐是通過人工來添加燃料，從而提供熱能。盡管該方式有利于設(shè)備的穩(wěn)定運行，卻需大量人力資源，難以控制鍋爐在燃燒過程中的熱量。燃燒方式有兩種：其一持續(xù)控制體系，它的組成是燃燒的控制器及各種氣體的分析裝置等，數(shù)值設(shè)定的依據(jù)是熱電偶的檢測，之后，計算機會算出偏差。這一數(shù)值比較精確，在設(shè)備的燃燒方面可以實現(xiàn)合理的控制。其二，交叉式燃燒控制系統(tǒng)。鍋爐的構(gòu)成元件是燃燒的控制器、流量閥、燒嘴、熱電偶等，在它進行溫度的轉(zhuǎn)換時，必須通過計算，觀察結(jié)果是否符合設(shè)定，從而控制燃燒。

（2）仿真鍋爐風(fēng)機翼型葉片。鍋爐內(nèi)部的風(fēng)機結(jié)構(gòu)復(fù)雜且需較精密的運行，因此對它測量非常困難的。到目前為止，還沒有一套完整且科學(xué)的體系，可以實現(xiàn)鍋爐葉輪相關(guān)制造和運作發(fā)展的完善。想要獲取一些準(zhǔn)確數(shù)值，模擬實驗才能有效地評估機械內(nèi)部的氣體流動。實驗主要是模擬不同方式的空氣吹入風(fēng)機時的流動分離，再用電腦網(wǎng)絡(luò)來模擬設(shè)定相應(yīng)的數(shù)值。這項實驗是為便于分析不同速度得到的矢量圖，對多組數(shù)據(jù)進行比較后，就可確定出鍋爐風(fēng)機的翼型邊界層攻角和分離間的關(guān)系，進行下一步研究。

總之，通過對熱能與動力工程應(yīng)用分析，從設(shè)備運用到技術(shù)創(chuàng)新，都需要對熱能與動力工程有所掌握，尤其是針對環(huán)境污染而言，采取有效措施不僅可減少對生態(tài)環(huán)境影響，還能提高熱能與動力工程的效率，因此，需要我們在針對熱能與動力工程展開探討的同時，不斷提高其自身科學(xué)文化方面的知識，從而真正意義上促進熱能與動力工程行業(yè)的健康發(fā)展。