熱能與動(dòng)力工程在鍋爐領(lǐng)域的運(yùn)用研究

魯維奇

（青海大美煤業(yè)股份有限公司，青海西寧 810000）

熱能與動(dòng)力工程在鍋爐領(lǐng)域的應(yīng)用，是改善我國鍋爐應(yīng)用中，能源過度浪費(fèi)、資源量減少的重要舉措。經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要能源支撐，近些年環(huán)保意識提升，對于能源應(yīng)用方面更注重利用率的提高。作為能源轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵媒介，鍋爐的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大，逐漸成為熱能與動(dòng)力工程研究關(guān)注的焦點(diǎn)。我國地大物博，有豐富的能源資源，但是若一度過度浪費(fèi)或者無節(jié)制消耗，能源會(huì)不斷減少，甚至限制城市建設(shè)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展。在此基礎(chǔ)上，就需要及時(shí)將鍋爐領(lǐng)域發(fā)展以及熱能與動(dòng)力工程研究力度加大，推進(jìn)鍋爐建設(shè)步伐的同時(shí)，不能忽視熱能與動(dòng)力工程的創(chuàng)新升級，植入更多學(xué)科知識，并激發(fā)熱能與動(dòng)力工程作用，扎實(shí)鍋爐發(fā)展基礎(chǔ)，提高運(yùn)行效率，有效節(jié)約能源消耗。

1 鍋爐應(yīng)用研究

鍋爐在很多工業(yè)生產(chǎn)中都是必備組成。通過化學(xué)能轉(zhuǎn)換的方式，將能源以熱能或者其他能的方式為人們提供，除了化學(xué)能與熱能轉(zhuǎn)換之外，還能夠?qū)⒄羝D(zhuǎn)換為機(jī)械能，其具體結(jié)構(gòu)詳見圖1。鍋爐實(shí)際應(yīng)用中，與發(fā)電機(jī)相互配合，將普通能源轉(zhuǎn)換為電能，滿足生產(chǎn)生活需要的同時(shí)，方便產(chǎn)業(yè)發(fā)展。鍋爐的應(yīng)用種類受到燃料差別影響存在一些不同，如熱水鍋爐或者蒸汽鍋爐等，天然氣、煤等都是鍋爐運(yùn)行的關(guān)鍵燃料。應(yīng)用最普遍的為熱水鍋爐，是正常生活的必備器械，滿足民用熱水需求。工業(yè)、傳播或者機(jī)車等行業(yè)則應(yīng)用的鍋爐類型為蒸汽鍋爐。鍋爐應(yīng)用為人們生活提供了很多方便，同時(shí)也為工業(yè)發(fā)展等創(chuàng)造更多發(fā)展與創(chuàng)新的契機(jī)。鍋爐應(yīng)用價(jià)值巨大，但是能源消耗也比較大，這方面是鍋爐長久發(fā)展與創(chuàng)新必須關(guān)注的內(nèi)容。如何提高鍋爐應(yīng)用作用，減少鍋爐運(yùn)行能耗，是當(dāng)前鍋爐應(yīng)用研究的重點(diǎn)內(nèi)容。

圖1 普通鍋爐結(jié)構(gòu)圖

2 熱能與動(dòng)力工程介紹

熱能與動(dòng)力工程研究中，必須掌握其中的組成內(nèi)容，這樣才能在提高熱能與動(dòng)力工程轉(zhuǎn)化效率方向引導(dǎo)下，取得更理想的創(chuàng)新效果。流體機(jī)械、熱力發(fā)動(dòng)機(jī)、熱能動(dòng)力、火力火電、水利水電、制冷低溫工程、能源環(huán)境、新能源開發(fā)等都是熱能與動(dòng)力工程研究的重點(diǎn)，尋找更科學(xué)的方式，有效轉(zhuǎn)化熱能與動(dòng)力，是熱能與動(dòng)力工程研究的主要方向，同時(shí)也是綜合性較強(qiáng)的體現(xiàn)。熱能與動(dòng)力工程研究中，加大深入研究力度，從系統(tǒng)化角度出發(fā)，融入更多自動(dòng)化元素，簡化能量轉(zhuǎn)化過程的同時(shí)，真正將能源利用率提高，并且為鍋爐的應(yīng)用與升級提供更多幫助。

3 鍋爐領(lǐng)域中熱能與動(dòng)力工程應(yīng)用問題剖析

針對當(dāng)前的鍋爐應(yīng)用來講，其生產(chǎn)運(yùn)行期間，風(fēng)機(jī)非常關(guān)鍵，是幫助其實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)，及時(shí)為鍋爐運(yùn)行輸送所需要的有效氣體。在這種情況下，熱能與動(dòng)力工程的應(yīng)用，將其有效滲透到風(fēng)機(jī)運(yùn)行中，經(jīng)過行之有效的優(yōu)化與調(diào)整，對鍋爐風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)加以升級，并且提高鍋爐運(yùn)行效能。當(dāng)然整個(gè)過程中必須認(rèn)識到，鍋爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)尤其復(fù)雜，特別是葉輪方面，外界因素極易對溫度變化值造成影響，造成鍋爐測量的結(jié)果準(zhǔn)確性下降，系統(tǒng)安全可靠性降低，這方面必須提高重視。面對這方面的問題，熱能與動(dòng)力工程植入研究中，雖然不斷尋找更合理的創(chuàng)新方式，但是所提出的處理辦法缺乏確切性。兩者的融入并非一無所獲，熱能與動(dòng)力工程幫助鍋爐及時(shí)對風(fēng)機(jī)葉片燃燒環(huán)節(jié)進(jìn)行檢測，不僅能夠精準(zhǔn)掌握其速度，同時(shí)還能夠根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)對燃燒速度進(jìn)行模擬，對風(fēng)機(jī)葉片的使用壽命進(jìn)行高精度模擬與評估，嚴(yán)格控制鍋爐運(yùn)行與燃燒速度，將鍋爐運(yùn)行期間可能存在的風(fēng)險(xiǎn)排除。

4 鍋爐領(lǐng)域熱能與動(dòng)力工程應(yīng)用必要性

熱能與動(dòng)力工程在鍋爐的應(yīng)用中，根據(jù)鍋爐運(yùn)行依靠的機(jī)械工程學(xué)原理，及時(shí)在其中注入跨熱能動(dòng)力學(xué)內(nèi)容，從而對轉(zhuǎn)化規(guī)律進(jìn)行掌握，梳理與總結(jié)將能量進(jìn)行最大化轉(zhuǎn)化的方法。從整體上來講，熱能與動(dòng)力工程在鍋爐中的應(yīng)用，工程專業(yè)性特點(diǎn)非常突出。實(shí)際應(yīng)用中，研究的主體為熱能與動(dòng)力轉(zhuǎn)化，根據(jù)鍋爐應(yīng)用特點(diǎn)，注重轉(zhuǎn)化效率提高的同時(shí)，還要綜合機(jī)械、工程熱物理以及其他領(lǐng)域工程變化規(guī)律，以達(dá)到鍋爐運(yùn)行中熱能與動(dòng)力工程應(yīng)用目的。作為鍋爐運(yùn)行中的重要組成，熱能與動(dòng)力工程實(shí)際應(yīng)用中，必須尊重其中的系統(tǒng)性變化，并且總結(jié)鍋爐運(yùn)行規(guī)律。加大信息技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)等的應(yīng)用，明確鍋爐發(fā)展的方向，核心在于綜合應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，有效將其融合到熱能與動(dòng)力工程中，將其作用發(fā)揮到最大化。與此同時(shí)，還要將鍋爐運(yùn)行效率提高，保證鍋爐運(yùn)行安全的同時(shí)，激發(fā)鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

5 鍋爐中熱能與動(dòng)力工程運(yùn)用創(chuàng)新舉措總結(jié)

5.1 風(fēng)機(jī)監(jiān)控中熱能與動(dòng)力工程的應(yīng)用

熱能與動(dòng)力工程在鍋爐的運(yùn)用中，針對鍋爐中的風(fēng)機(jī)進(jìn)行了優(yōu)化與創(chuàng)新。對風(fēng)機(jī)的應(yīng)用進(jìn)行了客觀分析，認(rèn)識到風(fēng)機(jī)作為鍋爐結(jié)構(gòu)的重要組成，及時(shí)為鍋爐提供運(yùn)行所需要的氣體，以保證燃料得到充分燃燒。社會(huì)建設(shè)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展背景下，鍋爐能源消耗率增加，及時(shí)將風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間延長，才能真正將鍋爐運(yùn)行效率以及能源供應(yīng)率等提高。部分鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行中，過度追求效率提升，以不科學(xué)的手段將風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間延長，如此會(huì)增加風(fēng)機(jī)運(yùn)行負(fù)荷，熱量迅速增加，風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)位置特殊，若熱量增加卻得不到及時(shí)措施予以降溫，必然會(huì)出現(xiàn)問題，不僅無法將鍋爐運(yùn)行效率提高，甚至還會(huì)對正常運(yùn)行造成影響，威脅鍋爐運(yùn)行安全。面對這種情況，熱能與動(dòng)力工程的應(yīng)用，及時(shí)明確風(fēng)機(jī)運(yùn)行期間所承受的負(fù)荷點(diǎn)，并制定科學(xué)合理的散熱方案，保證風(fēng)機(jī)恒溫運(yùn)行，延長風(fēng)機(jī)使用壽命，提高風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率。

熱能與動(dòng)力工程與風(fēng)機(jī)運(yùn)行的結(jié)合，必須對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)全面了解，認(rèn)識到風(fēng)機(jī)運(yùn)行期間溫度數(shù)據(jù)的測量與統(tǒng)計(jì)，常規(guī)測量手段并不能滿足其要求，尤其是技術(shù)方面存在明顯的限制性因素，在這種情況下，從電氣技術(shù)方面著手，利用軟件的方式，對風(fēng)機(jī)葉片燃燒速度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，及時(shí)統(tǒng)計(jì)監(jiān)測數(shù)據(jù)并迅速創(chuàng)建二維模型，在網(wǎng)格劃分基礎(chǔ)上，得到風(fēng)機(jī)葉片燃燒的準(zhǔn)確速度。求解器的協(xié)助下完成計(jì)算與結(jié)構(gòu)分析，這種方法在一定程度上解決了風(fēng)機(jī)運(yùn)行期間溫度控制、燃燒速度等監(jiān)測短板，當(dāng)然實(shí)際應(yīng)用中比較容易受到溫度影響而出現(xiàn)一些溫差，這方面還需要進(jìn)一步深入研究。

5.2 鍋爐燃燒控制方面熱能與動(dòng)力工程的應(yīng)用

熱能與動(dòng)力工程在鍋爐中的應(yīng)用，還體現(xiàn)在燃燒控制方面。鍋爐整體運(yùn)行中，燃燒控制是重要組成，不僅對能量轉(zhuǎn)換幅度進(jìn)行有效調(diào)整，同時(shí)也是自動(dòng)化控制升級的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。現(xiàn)代化技術(shù)與自動(dòng)化模式的融入，幫助鍋爐實(shí)現(xiàn)了人力填充燃料的轉(zhuǎn)變，升級為步進(jìn)式自動(dòng)控制填料，當(dāng)前部分鍋爐已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)燃燒控制，自動(dòng)化水平明顯提高。結(jié)合當(dāng)前鍋爐中熱能與動(dòng)力工程應(yīng)用情況，其與自動(dòng)控制技術(shù)的融合等，科學(xué)控制鍋爐的燃燒速度。具體控制方法主要包括兩方面。

（1）空燃比例連續(xù)控制系統(tǒng)，組成部件包括燒嘴、熱電偶、流量計(jì)、PLC、燃燒控制器以及氣體分析裝置、電動(dòng)蝶閥等。從熱點(diǎn)偶檢測的方式，對燃燒控制數(shù)據(jù)及時(shí)掌握，隨后是數(shù)據(jù)傳輸，對比鍋爐運(yùn)行規(guī)定數(shù)值，通過比例積分以及鍋爐輸出電信號等對存在的偏差值進(jìn)行調(diào)節(jié)，還要控制電動(dòng)蝶閥以及比例閥等開合的具體程度，由此幫助空燃比例連續(xù)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)空氣、燃料比例的嚴(yán)格控制，從而達(dá)到對鍋爐內(nèi)溫度有效調(diào)節(jié)的目的（圖2）。當(dāng)然這種溫度控制方式在實(shí)施中受影響因素較多，所以精確性方面還需要進(jìn)一步提高，特別是其中的額定數(shù)值，必須提前仔細(xì)確認(rèn)。

圖2 常見空燃比例控制閥結(jié)構(gòu)圖

（2）雙交叉限幅控制系統(tǒng)，同樣是熱能與動(dòng)力工程在鍋爐燃燒控制中的應(yīng)用體現(xiàn)。此系統(tǒng)的運(yùn)行，涉及到燒嘴、流量計(jì)，還應(yīng)用到燃燒控制器、熱電偶以及流量閥等。溫度傳感器積極配合熱電偶，將測量溫度的相關(guān)信息及時(shí)轉(zhuǎn)換成電信號是基本工作原理。測量點(diǎn)實(shí)際溫度便是電信號，結(jié)合工藝曲線測定的方式，對電信號進(jìn)行數(shù)值對比，隨后在PLC的幫助下，對空氣流量閥開合程度適當(dāng)調(diào)整，并調(diào)整燃料，嚴(yán)格按照規(guī)定比例對空氣、燃料等加以控制?？諝饬髁啃枰装迮c差壓變送器的支持完成測量。在此基礎(chǔ)上還要安裝質(zhì)量控制裝置，及時(shí)對鍋爐燃料量進(jìn)行控制，保證溫度控制在合理范圍內(nèi)。

6 鍋爐中熱能與動(dòng)力工程運(yùn)用發(fā)展方向研究

鍋爐中科學(xué)應(yīng)用熱能與動(dòng)力工程，不僅幫助鍋爐實(shí)現(xiàn)了各方面數(shù)值的嚴(yán)格控制與實(shí)時(shí)監(jiān)督，同時(shí)也完善了鍋爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)，升級了鍋爐運(yùn)行性能。熱能與動(dòng)力工程在其中的應(yīng)用范圍還在不斷擴(kuò)大，幫助鍋爐對熱能有效控制，節(jié)約鍋爐運(yùn)行能耗，降低鍋爐對環(huán)境的污染，同時(shí)協(xié)助鍋爐實(shí)現(xiàn)熱工自動(dòng)控制。除此之外，熱能與動(dòng)力工程的研究，在汽車工程或者制冷低溫工程等方面也有明顯應(yīng)用。及時(shí)對內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行優(yōu)化，科學(xué)控制熱力發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行排放等，協(xié)調(diào)其與環(huán)境的關(guān)系。通過低溫技術(shù)學(xué)以及制冷原理等研究，完善了制冷低溫系統(tǒng)，提高制冷低溫系統(tǒng)運(yùn)行效率。

7 結(jié)束語

對于鍋爐來講，熱能與動(dòng)力工程在其中的運(yùn)用，不僅從多方面對鍋爐自動(dòng)化運(yùn)行水平加以提高，同時(shí)也優(yōu)化了鍋爐運(yùn)行結(jié)構(gòu)，提高了燃燒效率，協(xié)助鍋爐真正實(shí)現(xiàn)精細(xì)化能耗控制。尤其是風(fēng)機(jī)監(jiān)控以及燃燒控制等方面，經(jīng)過有效磨合與優(yōu)化，鍋爐以及熱能與動(dòng)力工程都取得明顯進(jìn)步。