熱能與動力工程科技創新探析

王哲

摘 要：由于資源有限，能源問題已經成了全球關注的重點問題，因此有關人員在研究如何開發新能源。在這一點上，對熱能與動力工程的探索有助于做好能源的開發和利用工作。同時，研究人員也要分析現有工程中的不足之處，設法改進和創新，以便更好地實現能源的有效利用。

關鍵詞：熱能與動力工程；科技創新

中圖分類號：TK11 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）21-0167-02

1 熱能與動力工程

從實際情況來看，熱能與動力工程直接關系到電力企業的經濟效益，而且在對于解決能源利用的問題有重要貢獻。這一工程涉及到的學科非常廣泛，而且學科相互之間的聯系非常復雜和系統，因此，要科學地發展熱能與動力工程，通過能量轉化產生經濟效益，促進經濟發展。

從專業構成的角度來看，可以將熱能與動力工程的相關內容劃分為幾個專業模塊，進行合理的分析、開發和研究。這些模塊分別為：以熱能轉換和利用為基礎的熱能動力及其控制工程；以內燃機及其驅動系統為基礎的熱力發電機和汽車工程；以電能轉化為機械能為基礎的流體機械和制冷低溫工程；以機械功轉化為電能為基礎的火力火電和水利水電動力工程。

2 熱能與動力工程的應用

2.1 熱電廠中的應用

2.1.1 噴管調節

隨著調節閥數量的不同，可以通過調節閥的最大流量是變化的。在滿足負荷適應性的基礎上，各種不同的汽輪機的調節和變化可以通過噴管調節，從而達到平衡，進而使汽輪機的工作效率得到提高。

在控制各類調節的數值中，單機運行和多級運行存在差異：前者能把負載控制在有限值以內，并使增加機組的速度達到合理范圍；后者在保證電網頻率的前提下，重組和分配負載，是新的一輪調頻過程。

2.1.2 節流調節

在工作狀況發生變化時，節流調節會產生一些負面影響，進而造成經濟損失。負載荷度在溫度變化不大時，適應性相對較高。相對而言，熱能動力工程在小一些的企業生產中，這一情況較明顯，因此多被用于小容量的機組。

2.2 鍋爐中的應用

科學技術的進步和信息技術的應用，使得熱能與動力工程可以被用在鍋爐中。在使用過程中，燃燒使鍋爐產生極大的熱能，作為保護鍋爐安全的重要措施之一，爐底的控制器可以隨時監控鍋爐的運行情況。

實際運行中，鍋爐自身會形成一個自我保護系統，將一定的機械熱能轉化為其他能量，以保護自身。然而，因為一些意外，這部分轉化的能量往往會燒壞鍋爐。因此，對鍋爐運行的管理和控制方法需要提高。

3 熱能與動力工程在當前應用的問題

3.1 需要解決的能源方面的問題

我國是能源消耗的大國，每年要消費大量的石油和煤炭，而煤炭主要用于火力發電。目前，全國發電量的80%以上都是火力發電，其中又有96%是依靠燃煤。這一過程中，循環水和水汽帶走了大量的余壓和熱能，它們被直接排放到大氣中，能源因此就被浪費了。當前，我國火電廠的能源利用率大約有35%，利用率較低。因此，我國工業領域節能工作的重點，就是實現火電的節能降耗。

3.2 需要解決的環境污染方面的問題

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“環境殺手”。燃煤電廠的數量隨著電力工業的發展而增多，而且有排污量大、污染物單一、排污集中等特點，電力工業對環境的負面影響越來越大，嚴重干擾了附近居民的生活、工作和身體健康。因此，電力工業面臨著愈發嚴峻的環境保護問題。

3.3 需要解決的安全方面的問題

在電站，鍋爐中風機是為了壓縮和運輸氣體，也就是實現機械能到動能的轉化，在實際運行中，將氣體運輸到特定設備。隨著機組的容量增大，轉速和效率也越來越高，因此，對風機的安全可靠性的要求也越來越高。

然而在實際情況中，風機往往要運行很長時間，而且沒有專業人員對其進行定期養護，因此，鍋爐風機常常發生發生燒壞電機、軸承損壞、竄軸、葉輪飛車等事故，不但影響了設備的正常運行，還給電廠造成巨大的經濟損失，甚至對人身安全造成威脅。

4 熱能與動力工程的科技創新

4.1 在熱電廠方面的發展

4.1.1 科學合理利用重熱現象

在多級汽輪機內，上一級損失的一部分熱量，在之后的各級中可以得到利用，這一現象就被稱為重熱現象。在熱電廠運行過程中，重熱現象是不可避免的。利用重熱現象可以使整個設備的效率大于各級的平均效率，在一定的數值范圍內，重熱現象可以減少一部分能量的損失，即可以提高能源的利用率，在這一范圍內，數值自然越大越好。然而，重熱現象是以降低各級的效率為前提的，所以數值并不是越大越好，也就是不能超過一定范圍。

因此，必須根據熱電廠的實際運行情況來確定重熱系數（即重熱數值），既保證各級的效率，又盡可能地減少能量損耗，通過科學的計算，合理利用重熱現象，使重熱現象的效果達到最大。

4.1.2 一次調頻和二次調頻

作為一種被動的調頻措施，一次調頻調節的是發動機的轉速，只能大體控制外界數值的變化，而不能比較精確地調節。但是，將電網頻率保持在一定范圍的數值上，就能通過智能調節，預先對設定二次調頻的方程式，對機組進行重新分配和組合。它比一次調頻更為精確和可靠，能夠有效地控制數據。

4.1.3 降低濕氣損失

在熱電廠的實際運行過程中，不可避免地會產生濕氣，當濕氣過多，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。

此外，若蒸汽的溫度過低，濕氣同樣會加重。針對這種現象，有關人員可以安裝祛濕裝置，以便減少濕氣，進而降低濕氣所帶來的損失及其對整體機組的影響力。要注意的是，一定要定期檢查和更換祛濕裝置，保證這一過程的效果，也避免一些意外情況。不過，會增加成本支出，因此有關人員可以在此過程中增加熱循環，以此提高熱電廠在運行過程中的經濟適用性。

4.2 在鍋爐方面的發展

4.2.1 鍋爐燃燒控制技術

設備運行時，要對燃燒進行控制，這中間的關鍵就是調節能量。以前，我國的大多數鍋爐是通過人工來添加燃料，從而提供熱能。盡管這種方式有利于設備的穩定運行，卻需要大量的人力資源，也難以控制鍋爐在燃燒過程中的熱量。科技的進步帶來了自動化、智能化模式的全面普及，它們被應用于工業生產。

主要的燃燒方式有兩種。

第一種是持續控制體系，它的組成是燃燒的控制器及各種氣體的分析裝置等，數值設定的依據是熱電偶的檢測，之后，計算機會算出偏差。這一數值比較精確，在設備的燃燒方面可以實現合理的控制。但與此同時，多次的實踐也證明，在運行初期，它的結構在對溫度進行控制時還存在一定的偏差，因此，有關人員還需對其做進一步的研究，以提高數值的準確性。

第二種是交叉式燃燒控制系統。鍋爐的構成元件是燃燒的控制器、流量閥、燒嘴、熱電偶等，在它進行溫度的轉換時，必須通過計算，觀察結果是否符合設定，從而控制燃燒。與上一種方法相比，它更具優勢，不僅節省設備，在溫度的控制上也比較精確，因此在工業生產中，這一方法已經得到了廣泛的應用。

4.2.2 仿真鍋爐風機翼型葉片

鍋爐內部的風機結構復雜且需要較精密的運行，因此，想要對它進行測量是一項比較困難的工作。到目前為止，還沒有一套完整且科學的體系，可以實現鍋爐葉輪相關制造和運作發展的完善。想要獲取一些準確數值，一個有效的方法是模擬實驗，以便有效地評估機械內部的氣體流動。實驗主要是模擬不同方式的空氣吹入風機時的流動分離，再用電腦網絡來模擬設定相應的數值。這項實驗是為了便于分析不同速度得到的矢量圖，對多組數據進行比較后，就可以確定出鍋爐風機的翼型邊界層攻角和分離之間的關系，進而施行下一步的研究。

上述的幾種方法和應用的前提是科學技術的發展。因為科學的發展，技術的可靠性、安全性和精確性才能不斷地得到改進和提高，有了更多優良的設計，可以取代傳統的和缺陷較多的設備。

5 熱能與動力工程中科技創新的影響

對熱能與動力工程進行合適的科技創新，不單單符合經濟發展的要求，也對人們的生活質量和生活品質有著重要的影響。

5.1 熱能與動力工程科技創新對經濟的影響

對經濟發展來說，熱能與動力工程的科技創新極大的使能源的利用率得以提高，并在解決我國乃至全球各個國家和地區對于能源日益增長的需求方面有不可替代的作用，為經濟的發展奠定了能源基礎。

同時，科技創新提高了設備的安全性、可靠性，減少了意外的發生，也就避免了相當一部分的經濟損失。

5.2 熱能與動力工程科技創新對生活的影響

如今，環境保護已經成為了人們的共識，經濟的發展必須將其列入考慮范圍。而熱能與動力工程的科技創新就很好的結合了綠色生產的理念。能源利用率的提高和排放污染物的減少是相關的，當企業排放的污染物減少，大氣和水資源的質量也相應得到了改善，有助于提高人們的生活質量與品質。

同時，它也使人們不知不覺地接受了“綠色生產、綠色生活”的理念。

6 結 語

熱能與動力工程在工業生產中有著極為重要的應用，科技創新促進了這一工程的應用，并大大改善了傳統方法和設備的不良影響，提高了這一工程的價值。

然而，僅僅局限于現有的成果也是不合適的，隨著科技的進步，會有更多先進的技術、方法來改進現有的設備，不斷提高熱能和動力工程對經濟、環境的積極作用。

參考文獻：

[1] 蔣景.探究熱能與動力工程的現狀及科技創新[J].農村經濟與科技， 2016，（8）.