熱動(dòng)力工程在鍋爐方面的應(yīng)用研究

郭齊齊

廣州珠江電力有限公司 廣東 廣州 511458

據(jù)我國的能源發(fā)展現(xiàn)狀可知，我國能源占比非常大，發(fā)展過程中能源比較短缺，所以在發(fā)展過程中必須對(duì)能源給予高度重視。而眾所周知，能源開發(fā)過程中熱能和動(dòng)力工程是可以充分發(fā)揮其積極作用的，以此為基礎(chǔ)可以實(shí)現(xiàn)能源的高效開發(fā)和應(yīng)用。因此，熱能動(dòng)力工程對(duì)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展有一定的影響。熱能動(dòng)力工程涉及多個(gè)領(lǐng)域，在未來建設(shè)中需要加大能源動(dòng)力工業(yè)的發(fā)展，以此來帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展；而且在各種新型技術(shù)不斷涌現(xiàn)的過程中，實(shí)現(xiàn)新技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用，可以在現(xiàn)代理念和技術(shù)集中過程中發(fā)展新型技術(shù)產(chǎn)業(yè)，進(jìn)而促進(jìn)國家經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展。

1.1 熱能的來源 熱能與動(dòng)力工程最重要的理論基礎(chǔ)是工程熱物理學(xué)，其通常以內(nèi)燃機(jī)與其他新型動(dòng)力機(jī)械為主要研究對(duì)象，研究人員通過對(duì)機(jī)械工程學(xué)、工程力學(xué)、環(huán)境科學(xué)、信息技術(shù)、自動(dòng)技術(shù)以及微電子技術(shù)等專業(yè)知識(shí)的有效利用，探索如何采用安全、高效、無污染或低污染的方式將燃料的化學(xué)能與液體動(dòng)能轉(zhuǎn)換為動(dòng)力，實(shí)際上是包括基本規(guī)律和轉(zhuǎn)換過程設(shè)備與系統(tǒng)的自動(dòng)控制技術(shù)。簡(jiǎn)單來講，熱能與動(dòng)力工程的主要作用在于將熱能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，或通過將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，實(shí)現(xiàn)高效利用能源的目的，使兩種能量在形式不同的情況下共同轉(zhuǎn)化，有效促進(jìn)生產(chǎn)的多樣化。熱能與動(dòng)力目前發(fā)展的主要目標(biāo)是在確保能源充分利用的基礎(chǔ)上，提高產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，進(jìn)一步促進(jìn)我國更快、更好的發(fā)展。

1.2 熱能動(dòng)力裝置 熱能動(dòng)力裝置是將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而產(chǎn)生原動(dòng)力的成套熱力設(shè)備。熱能動(dòng)力裝置一般由熱交換器、第一熱電模塊、第二熱電模塊、蒸發(fā)器、汽輪機(jī)、冷凝器、液體泵、充滿循環(huán)介質(zhì)的管道、保溫材料組成。熱能動(dòng)力裝置就是將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而產(chǎn)生原動(dòng)力的成套熱力設(shè)備。熱能的來源包括利用煤、石油、天然氣、油頁巖、生物質(zhì)能等燃料燃燒所放出的熱能以及核能、太陽能、地?zé)崮艿取崮軇?dòng)力裝置包括汽輪機(jī)動(dòng)力裝置、內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力裝置、燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力裝置和核能動(dòng)力裝置等。它們主要是由原動(dòng)機(jī)(汽輪機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī))及其輔助設(shè)備組?；鹆Πl(fā)電就是利用熱能動(dòng)力裝置所產(chǎn)生的原動(dòng)力來驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)生產(chǎn)電能。

2 電能生產(chǎn)主要影響因素

2.1 鍋爐運(yùn)行狀況 鍋爐的運(yùn)行在鍋爐熱能提供中是最重要的一個(gè)過程，鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)的效率直接影響了電力生產(chǎn)的效率，鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間以及能源的消耗都是影響電力質(zhì)量的重要因素。在這其中，鍋爐的質(zhì)量又是影響鍋爐運(yùn)行的重要條件之一。在日常生產(chǎn)運(yùn)行當(dāng)中，鍋爐是電廠的三大主機(jī)之一，扮演的位置無比重要。鍋爐的平穩(wěn)運(yùn)行也就意味著整個(gè)機(jī)組的正常運(yùn)行。鍋爐是燃料通過燃燒來加熱給水?？此坪?jiǎn)單過程，實(shí)際是非常復(fù)雜。首先，通過給煤機(jī)把煤從原煤倉送到磨煤機(jī)進(jìn)行研磨，使煤粉細(xì)度達(dá)標(biāo)。然后一次風(fēng)機(jī)送來的一次風(fēng)通過空氣預(yù)熱器加熱變成熱一次風(fēng)把煤粉進(jìn)行干燥。然后把煤粉送到爐膛與送風(fēng)機(jī)送來的二次風(fēng)進(jìn)行混合燃燒。燃燒的過程要均勻的調(diào)整各個(gè)二次風(fēng)門，使燃料充分燃燒。這時(shí)候從凝汽器過來的通過給水泵加壓的給水，進(jìn)去省煤器到爐膛水冷壁輻射吸熱，低溫過熱器，高溫過熱器，末級(jí)過熱器進(jìn)行加熱。整個(gè)鍋爐的運(yùn)行過程，磨煤機(jī)，風(fēng)機(jī)是重要設(shè)備，在運(yùn)行過程當(dāng)中要加強(qiáng)檢查。通過參數(shù)分析運(yùn)行情況。不然出現(xiàn)故障，都會(huì)影響日常生產(chǎn)。影響經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 設(shè)備的選擇與熱能損失 熱能動(dòng)力工程在鍋爐中應(yīng)用主要涉及熱能工程、發(fā)電機(jī)和動(dòng)力機(jī)械等相關(guān)學(xué)科知識(shí)。人們最早利用鍋爐實(shí)現(xiàn)了熱量轉(zhuǎn)換，在使用過程中主要是把燃料填進(jìn)之后進(jìn)行燃燒，但其會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，而且能源不能充分燃燒，導(dǎo)致資源利用效率比較低。隨著當(dāng)前各種新技術(shù)的發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)中人們利用新技術(shù)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，采取各種有效措施減少環(huán)境污染，與國家的綠色環(huán)保理念相適合。當(dāng)前，工業(yè)鍋爐運(yùn)行中的熱量主要是利用燃料燃燒和電能轉(zhuǎn)化，在此過程中會(huì)提前對(duì)物料和供電進(jìn)行加熱處理。除此之外，熱能動(dòng)力工程應(yīng)用在鍋爐中，可以研究出相應(yīng)的仿真鍋爐風(fēng)機(jī)，利用其葉片實(shí)現(xiàn)內(nèi)部燃燒控制。目前，此項(xiàng)控制技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化轉(zhuǎn)變，由過去的人為手動(dòng)操控轉(zhuǎn)變?yōu)楫?dāng)前的自動(dòng)化控制，設(shè)備運(yùn)行中控制技術(shù)應(yīng)用可以自主選擇雙交叉和空燃比例連續(xù)控制。鍋爐運(yùn)行中風(fēng)機(jī)充分發(fā)揮作用，可以保障對(duì)氣體的輸送和壓縮進(jìn)而實(shí)現(xiàn)動(dòng)能轉(zhuǎn)化，由此可見在鍋爐燃燒中風(fēng)機(jī)的重要作用。近些年，社會(huì)發(fā)展過程中對(duì)各種能源的需求量逐漸增多，很多企業(yè)在發(fā)展中依靠鍋爐，導(dǎo)致鍋爐的工作量逐漸加大，很多鍋爐出現(xiàn)超負(fù)荷工作，由此會(huì)引發(fā)一些實(shí)際問題，企業(yè)在發(fā)展中也會(huì)因此有一些損失。比如，鍋爐長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)必須保證風(fēng)機(jī)的長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)，而風(fēng)機(jī)在長(zhǎng)時(shí)間使用過程中很容易出現(xiàn)故障進(jìn)而導(dǎo)致鍋爐不能正常運(yùn)行。由此可知，企業(yè)要想實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展必須保證風(fēng)機(jī)運(yùn)行的科學(xué)性，并且讓相關(guān)工作人員學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)，避免在應(yīng)用過程中造成不必要的損失。

2.3 鍋爐的排煙損失 排煙損失的影響因素是兩方面共同作用的結(jié)果，那就是排煙的溫度和容積。首先排煙的溫度和排煙造成的熱量損失二者成正比，具體的換算關(guān)系是排煙的溫度上升15度，排煙損失的比例就增加1%。影響到排煙溫度的因素很多，其中導(dǎo)致排煙溫度上升的原因包括漏風(fēng)、火焰位置過高、煤炭選用不適當(dāng)以及受熱面積灰這幾條原因，其中漏風(fēng)是其中最重要的原因。在整個(gè)鍋爐結(jié)構(gòu)中最容易出現(xiàn)漏風(fēng)問題的部位有爐膛、鍋爐底部以及煙道這幾處。其中尤其應(yīng)該注意爐膛，爐膛每增加0.1的漏風(fēng)系數(shù)，排煙溫度就會(huì)上升5度[5]。除此意外，鍋爐內(nèi)部的結(jié)渣和積灰情況也會(huì)對(duì)排煙情況帶來不同程度的影響，鍋爐內(nèi)部的一些關(guān)鍵部位積灰嚴(yán)重會(huì)明顯降低傳熱效果，傳熱效果降低，熱效率也就隨之降低了，這些都是影響到整個(gè)鍋爐運(yùn)行效率的關(guān)鍵因素。

3 熱能動(dòng)力工程在鍋爐方面的應(yīng)用

3.1 調(diào)整燃燒技術(shù) 要想減少排煙熱的損失就應(yīng)及時(shí)調(diào)整燃燒技術(shù)，主要可以從排煙溫度和排煙容積入手。而漏風(fēng)是造成排煙溫度過高，排煙容積過大的直接原因，降低排煙熱損失可以通過控制漏風(fēng)來實(shí)現(xiàn)。首先，要正確監(jiān)視并分析不同負(fù)荷下省煤器出口氧量以及鍋爐總風(fēng)量的變化，合理的調(diào)整送風(fēng)量。其次，在鍋爐運(yùn)行的過程中，還應(yīng)定期檢查鍋爐水封槽水位，根據(jù)環(huán)境溫度變化合理調(diào)整干式排渣機(jī)的冷卻風(fēng)量。鍋爐本體的看火孔、煙氣取樣孔和人孔門應(yīng)在使用后關(guān)閉嚴(yán)密。定期對(duì)爐膛、煙道進(jìn)行檢查，減少漏風(fēng)狀況的出現(xiàn)。

3.2 鍋爐設(shè)備運(yùn)行技術(shù) 鍋爐的燃燒技術(shù)以流態(tài)t原理為基礎(chǔ)，煤轉(zhuǎn)化為固定大小的顆粒，入爐后很快著火燃燒。具有能夠穩(wěn)定燃燒各種劣質(zhì)煤的特點(diǎn)，對(duì)含硫量較高的燃料，也能達(dá)到脫硫效率的97.5%。所燃用的煤質(zhì)(熱值和灰分)是影響鍋爐熱效率的主要因素。目前國內(nèi)CFB鍋爐主要用于燃燒劣質(zhì)煤，即熱值為16.72 MJ/kg以下的煤種，都能達(dá)到所需的熱效率

3.3 提高鍋爐風(fēng)機(jī)效率 發(fā)電廠和供熱鍋爐都需要利用風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)是鍋爐設(shè)備的重要組成部分，在電廠鍋爐的正常運(yùn)行中起著重要作用。其工作原理是通過旋轉(zhuǎn)葉輪來獲取風(fēng)能，同時(shí)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為氣壓，將風(fēng)送入鍋爐，滿足燃料所需的氧量，使燃料完全燃燒。但是現(xiàn)階段我國鍋爐風(fēng)機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)問題，這是由于許多發(fā)電廠鍋爐對(duì)于風(fēng)機(jī)的出口壓力要求高，風(fēng)量大。增加了運(yùn)行鍋爐設(shè)備時(shí)風(fēng)機(jī)的工作時(shí)間和強(qiáng)度。因此，為了提高風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率，將引入熱能和動(dòng)力工程來增強(qiáng)風(fēng)機(jī)的承載能力，有效解決電廠鍋爐運(yùn)行過程中出現(xiàn)的各種問題。

3.4 爐內(nèi)燃燒控制技術(shù) 燃料能否進(jìn)行充分燃燒除了與自身性質(zhì)有關(guān)，還與爐膛的氧量有關(guān)。一次風(fēng)和二次風(fēng)也應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。一次風(fēng)能夠干燥煤粉，并為燃料的燃燒提供部分的熱量。二次風(fēng)能夠卷吸高溫?zé)煔?，并為燃料提供燃燒所需的氧量。合理的控制一次風(fēng)和二次風(fēng)的風(fēng)量、風(fēng)壓，根據(jù)不同煤種控制磨煤機(jī)出口溫度，可以提高煤粉的燃盡性。另外，根據(jù)煤種的變化，通過試驗(yàn)、計(jì)算該煤種經(jīng)濟(jì)細(xì)數(shù)，以此為依據(jù)及時(shí)調(diào)整磨煤機(jī)煤粉細(xì)度，提高煤粉的燃盡性和鍋爐運(yùn)行效率。

4 結(jié)論

隨著我國工業(yè)水平的提高，能源的需求量越來越大。熱力工程的應(yīng)用逐漸興起，特別是在鍋爐方面的應(yīng)用。本文探究了鍋爐在運(yùn)行過程中對(duì)熱力的運(yùn)用，并且分析了其熱能損失和煙氣損失，并提出了調(diào)整燃燒技術(shù)，提高風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率等措施。未來應(yīng)重研究熱能動(dòng)力工程與其它行業(yè)的結(jié)合，將熱能動(dòng)力工程推廣開來，要結(jié)合自身熱能動(dòng)力工程的特點(diǎn)，推動(dòng)新技術(shù)的不斷變革，促進(jìn)能源的利用，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。