淺談熱力動力工程及能源方面的發展

摘要：經濟的發展離不開能源的使用，越來越多的國家開始將能源發展眼光轉向了能熱，熱力動力工程因此得到了廣泛的發展，其能夠減少工業爐中的能源消耗，減少對環境的污染，使得能源的利用更有效率。本文對熱力動力工程對于工業爐以能源方面進行了相關的研究，對熱力動力專業進行了闡述，對于其與能源之間的關系進行了探討。

關鍵詞：熱力動力工程;能源;相關發展

隨著世界范圍內的經濟發展，越來越多的國家認識到能源對于國家經濟影響的重要作用，在環境保護這個大背景下，熱能成為了能源開發中的重要研究對象。熱力動力工程的核心理論是工程熱物理學，其研究的對象就是內燃機和其內部的動力機械燃燒系統，通過相關的理論研究和實踐，將資源的利用得到最大限度的提升。從專業適應性上看，熱能動力工程專業主要以跨熱能功利工程和機械工程理論作為其基礎的理論指導，通過熱能與機械能之間不斷的能源轉換，從而產生不斷的動力，實現這一轉變的重要工具就是工業爐。近年來我國工業爐的數量不斷的增多，但是其設計和使用還存在著很多的問題，使得能源在使用中出現了很多的浪費。因此國家關于熱例動力工程研究的主方向，就是如何提升能源的利用率。

一、我國熱力動力工程的發展狀況

20世紀50年代，我國從蘇聯引進了熱力動力工程專業，其中包括的學科主要有電廠熱能、壓縮機、工業爐、內燃機、空調工程等與熱能相關的十幾個專業，在改革開放之后，這些小專業逐漸合并為一個大專業，即熱力動力工程專業，目前我國的高等院校中，大約有110所高校開設了熱能和動力工程專業。

熱力動力工程是一個專業應用性非常強的專業，其開設的基礎理論課程主要有熱能動力工程、機械工程理論、熱物理工程、能量轉換基礎理論等，除了這些專業的理論基礎知識外，還需要掌握一定的技術能力，比如掌握制冷裝備設備、流體機械設計、實驗研究制造、動力機械設計等相關的基本技術技能。熱力動力工程是我國科技發展的基礎專業，在很多的領域上都有著廣泛的應用，并且隨著市場經濟的發展，社會生產的不斷需求，使得熱能動力工程得到了愈發的重視。現如今熱能動力工程已經成為我國教育發展中的重要方向，動力工程師也成為了社會上需求越來越多的人才。

二、熱力動力工程的發展前景

熱力工程專業現階段正朝向著工程控制的方向發展，其主要的內容是要求學生掌握工業爐原理、熱能動力測試技術、燃燒污染與環境保護、流體機械、機械常識等，其次就是在汽車動力工程方向，其要求掌握內燃機的相關原理、內部結構、燃料的燃燒、氣體排放等環境工程、電子控制、傳熱等方面的理論。在溫度控制方面，其主要轉向了制冷低溫控制工程，需要掌握的是低溫原理、環境自動化、流動機械仿真原理等方面的知識理論。學生在學習的時候需要掌握一些具體的空調制冷系統、低溫控制系統、低溫設備操作等方面的知識。還有水利電力工程專業，其要求掌握水輪機的安裝與調試、水利輔助設備維護、現代化控制理論、電機學、發電設備保護、繼電維修的等電控計算機現代化設備技術等方面的知識。熱力動力工程專業已經擴展到汽車工程、溫度控制工程、水利工程等各個發面，由此也可以看出，能源工程專業的重要性。

三、熱力動力工程在能源生產中的應用

（一）工業爐

工業爐設備的原理就是利用燃料的燃燒產生大量的熱量，從而對工件、物料等進行加熱。工業爐已經成為我國工業加熱處理的重要設備，其價值體現在國民經濟中的各行各業。工業爐的種類有很多，比如出現最早的煉銅爐，電爐、燃料爐等等。根據相關的不完全統計，全國12主要的行業具有工業爐的數量在10萬臺以上，燃燒爐占據了總比例的60%，這也意味著燃燒爐在工業爐中的使用價值，由此可見，工業爐的使用對我國的工業發展具有非常大的作用。下圖為維護人員在對燃燒爐進行維護。

（二）風機

熱力工程在發展中應用最具有代表性的就是工業爐的使用，利用工業爐的燃燒來產生熱量可以很好的解決環境保護的問題，但是在實際的生產中，也逐漸的顯露出了很多的問題。首先就是風機的問題，風機是一種機械設備，其通過很多葉片的繞軸轉動來帶動氣流的流動，葉片能夠將旋轉的機械轉變為氣體流動的壓力，從而實現氣體的快速流動，被廣泛的應用在各種設備中，比如發電廠、車輛、建筑物的通風設備等，都需要風機的作用。現階段的風機發揮出了高轉速、容量大等優勢，在電站中發揮出了重要的作用，但是其也有著很多的安全隱患，比如電容大易燒壞電機，或造成葉片的竄軸、軸承損壞等，不僅對給發電廠帶來非常大的經濟損失，還會對工作人員造成很大的威脅。因此對于風機的使用，不僅需要發揮其良好的優勢，還需要不斷完善其技術，提升風機設備使用的安全性，逐漸向智能化發展，從而實現節能與高效齊發展。

（三）熱電廠

熱力動力工程在熱電廠也有著很多的應用，在熱電廠的很多工程項目中，都會涉及到熱能與動力工程的相關理論，主要體現在以下三方面。首先是噴管的調節，在熱電廠的設備中，噴管的調節是非常重要的一種設備裝備，在進行噴管調節時，由于空氣調節閥在使用中會存在著一定的誤差，因此噴管調節需要根據調節閥的數值變化進行相應的改變，從而適應不同的氣體負荷。為了更好的提升燃料的使用效率，還需要對汽輪的變化進行平衡調節，對于分負荷也要進行一定的調整，從而減少設備之間的運行參數差距。在多種設備的參數調整中，需要將機組控制在一個平衡的、適當的運行范圍，保證電網的輸入、輸出頻率穩定在固定的參數范圍之內，同時將超出負荷的參數進行重新配合，以配合新的調頻。然后是氣流調節。在一些特殊的情況下，比如氣體流動不穩定等，會使得噴管的調節出現一定的誤差，從而導致出現一定的經濟損失，因此在整體變化不大的情況下，需要對設備的負荷程度進行適當的調節，在進行氣流調節的時候，對于系統的整體穩定性要求比較高，因此在一些比較小的機組中運行要注意其調控的安全性，減少事故發生的風險。最后是調壓調節，當設備的壓力過大時，產生的負荷就難以進行調節，這時就需要進行部分的調壓調節，從而恢復整體的經濟性。在設備生產運行的過程中，機械能不能完全轉變為有效的熱能，部分流失的機械能不能進行有效的能量轉變，這種情況也會導致機組的速度降低，甚至剩余速度消失。

四、工業爐燃燒控制技術

工業爐產生熱量的主要途徑就是燃料的燃燒生熱，因此想要最大限度的進行熱量的提升，燃燒控制技術就成為了工業爐發展的核心技術。隨著工程技術的不斷發展，現階段的燃燒控制技術已經由原來的手動控制燃燒系統發展為自動控制燃燒系統，而工業爐采用的自動控制系統主要有雙交叉限幅自動控制系統和空燃比例連續燃燒控制系統。

（一）雙交叉限幅自動控制系統

這種控制系統主要有燃燒控制器、燒嘴、空氣流量計、燃氣流量控制閥、熱電阻等部分組成，其在工作的時候是通過溫度傳感器，將熱電阻上測量的溫度轉變成為一個特定的電信號，作為表示此測量點的實際系統溫度。當溫度超出系統設置的最大值后，會自動阻斷燃料的供應，從而進行燃料的節省。當溫度過高發生意外的情況，其可以自動斷開，從而進行報警，使得事故能夠及時的被發現，減少工業事故帶來的損失。

（二）空燃比例連續燃燒控制系統

這個系統主要有燃燒控制設備、燒嘴、空氣電動閥、熱電偶、氣體分離設備、空燃比例閥、PLC等部分組成，其在工作的時候是由熱電偶進行氣體數據檢驗并且將檢查的結果傳送到PLC中，通過比例差值的運算，讓空氣電動閥、空燃比例閥對氣體進行自動的調節，使得顱內的空氣比例和溫度達到最佳的狀態，從而最大限度的提升燃料的燃燒，減少燃料的浪費。燃料的燃燒充分，也減少了向空氣中排放有害氣體成分，使得環境、空氣都得到了有效的保護。

五、我國的能源發展戰略及能源發展前景

（一）能源發展戰略

我國在能源發展中注重經濟與環境的共同發展，不僅要對一次性能源進行有效利用，還要大力發展新型能源，同時減少能源發展對于環境的影響。隨著工業技術的不斷發展，在可持續發展的觀念影響下，一些生活的廢物、工業有機廢物等也可以成為能源的形式。我國的相關能源政策指出，要繼續進行可持續發展戰略，保持低碳，運用先進的技術不斷的發展新能源，從而使得經濟和環境保護共同發展。在發展中，利用熱力動力專業，最大限度的提升能源的利用率，緩解國家能源供應的壓力，需要將現有的資源進有行效的整合，利用可持續生產資源進行經濟發展，利用能源的發展帶動相關產業的不斷提升，從而更好的提升能源發展的經濟價值。

（二）能源發展前景

能源是維持人們生存、促進經濟發展的重要資源，如何進行能源的最大化利用，是全世界各國國家發展要面對的重要問題，能源的利用能夠促進經濟的發展，但是很多能源都是有限的，比如煤等，因此大力發展新型的、可持續利用的能源就成為了我國經濟發展要面對的重要問題。“風能、太陽能、核能”等新能源的出現，使得能源的發展有了新的契機，能源與生產、環境保護之前的關系也是發展中所必須面對的問題。熱力動力工程的出現符合我國能源的發展路線，通過相關專業的學習，使得越來越多的人才具有專業的理論知識與實踐能力，能夠更好的適應國家能源的發展。

結語：

本文分析了熱力動力專業的發展歷程和發展中的應用，結合了能源燃燒利用的相關問題，分析了現階段我國能源方面存在的問題及發展的前景。熱力動力工程中的理論技術為能源的發展提供了堅實的基礎支持，推動了我國的能源經濟發展，為能源的發展培養出了大量的人才。國家要大力支持熱力動力專業的發展，從而緩解能源發展中面臨的壓力。

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