熱能動(dòng)力工程在鍋爐中的應(yīng)用分析

郭紅偉　王云

【摘要】伴隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈化，以及對(duì)于自身工業(yè)發(fā)展的需要，熱能動(dòng)力工程在我國(guó)應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，在工業(yè)生產(chǎn)生活中發(fā)揮了不可替代的重要作用。本文探討了熱能動(dòng)力工程在鍋爐中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】熱能動(dòng)力工程；鍋爐方面；應(yīng)用；探討

Application of Thermal Energy Engineering in Boiler

Guo Hong-wei，Wang Yun

（China Energy Construction Group Shanxi Electric Power Construction Co.， LtdTaiyuanShanxi030012）

【Abstract】With the increasingly fierce competition in the market， as well as for their own industrial development needs， thermal power engineering projects in China continue to expand， in industrial production and life played an irreplaceable important role. This paper discusses the application of thermal power engineering in boilers.

【Key words】Thermal power engineering；Boiler；Application

熱能動(dòng)力工程館就是利用轉(zhuǎn)換的原理，將原材料燃燒產(chǎn)生的熱能通過(guò)轉(zhuǎn)換變?yōu)楣I(yè)生產(chǎn)所需要的機(jī)械能力。今天我們所要研究的是熱能動(dòng)力工程在鍋爐方面的發(fā)展，鍋爐在社會(huì)的生產(chǎn)生活中是一個(gè)非常常見(jiàn)的物體，其本職就是工業(yè)上的一種能量轉(zhuǎn)換的媒介工具。目前，鍋爐的分類(lèi)有很多，主要是根據(jù)其功能分類(lèi)以及按照燃燒材料的不同分類(lèi)。對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)而言，鍋爐是密不可分的一個(gè)重要?jiǎng)恿ぞ?。但是，隨著我國(guó)實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略以及原材料價(jià)格的普遍上漲，如何合理的利用資源已經(jīng)成為了所有企業(yè)都在考慮的問(wèn)題。由此，利用熱能動(dòng)力工程對(duì)于企業(yè)的動(dòng)力工具進(jìn)行改造已經(jīng)成為了提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、瞬移國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重點(diǎn)。

1. 熱能動(dòng)力工程

（1）從理論層面來(lái)講，熱能動(dòng)力工程就是“熱能”與“工程”之間關(guān)系的引發(fā)的相關(guān)應(yīng)用實(shí)體機(jī)械與工程。目前，熱能動(dòng)力工程的應(yīng)用范圍非常普遍，部分企業(yè)引入了熱能發(fā)電機(jī)作為企業(yè)的供電設(shè)備。還有一部分條件的企業(yè)引入了水利電動(dòng)力工程為企業(yè)的生產(chǎn)提供動(dòng)力，這里需要注意的是相對(duì)于傳統(tǒng)的燃燒礦物資源來(lái)提供生產(chǎn)動(dòng)力，水利電動(dòng)力工程是目前比較環(huán)保的一種動(dòng)力工程建設(shè)，但是相對(duì)造價(jià)要比傳動(dòng)動(dòng)力設(shè)備高。目前，雖然國(guó)家在大力提倡環(huán)保節(jié)能建設(shè)，但是，水利電動(dòng)力工程僅僅是有條件的大企業(yè)在采用。本文中所探討的鍋爐，其主要涉及了熱力發(fā)電機(jī)、相關(guān)的熱能轉(zhuǎn)換動(dòng)力機(jī)械等方面的技術(shù)。

（2）熱能動(dòng)力工程無(wú)論設(shè)計(jì)的相關(guān)科目有多少，其最根本的就是“熱能”與“動(dòng)力”之間的關(guān)系，也就是兩者的轉(zhuǎn)換問(wèn)題。目前，國(guó)內(nèi)熱能動(dòng)力工程的主要應(yīng)用與熱電廠、空調(diào)制冷方向以及部分流程的自動(dòng)化方向，未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)也將立足于這些具體的應(yīng)用來(lái)進(jìn)一步解決相關(guān)能源應(yīng)用的問(wèn)題。從上述我們可以看出，熱能動(dòng)力工程主要解決我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)生活中的最根本的動(dòng)力問(wèn)題，由此熱能動(dòng)力工程的相關(guān)發(fā)展與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展息息相關(guān)，熱能動(dòng)力工程的改革將對(duì)于我國(guó)可持續(xù)發(fā)展道路起到重要的作用。

2. 鍋爐的相關(guān)構(gòu)成

（1）鍋爐根據(jù)其功能的不同和燃燒材料的不同可以分為很多種類(lèi)，不同種類(lèi)的鍋爐為了滿足不同的生產(chǎn)生活需要，在構(gòu)成方面存在一定的差異。但是，其主要的外殼以及核心的前期控制部分是不變的。鍋爐的外殼對(duì)于整個(gè)鍋爐來(lái)講是一個(gè)“外表”，鍋爐在工作過(guò)程中利用這個(gè)“外表”對(duì)自身進(jìn)行固定，并且防風(fēng)防灰塵的襲擾。

（2）鍋爐中還有一個(gè)很重要的部分就是其電器控制器。電氣控制器對(duì)于鍋爐來(lái)說(shuō)就相當(dāng)于“大腦”，通過(guò)“大腦”來(lái)控制鍋爐內(nèi)部的主要活動(dòng)。隨著科技的不斷發(fā)展，鍋爐的電氣控制器已經(jīng)與信息產(chǎn)業(yè)相結(jié)合，產(chǎn)生了微電腦控制的自動(dòng)控制模式，一改傳統(tǒng)的人力操作，在溫度的精確程度、恒溫性方面得到了很大的改善。

3. 鍋爐方面存在的問(wèn)題

目前，鍋爐方面存在的問(wèn)題主要集中在鍋爐的風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)是鍋爐進(jìn)行熱能與動(dòng)能轉(zhuǎn)換不可缺少的一部分，主要是利用風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)，來(lái)提升鍋爐內(nèi)部的大氣壓力，由此壓縮后的氣體運(yùn)送到企業(yè)安裝制定的機(jī)械中，氣壓恢復(fù)正常時(shí)原本被壓縮的膨脹，進(jìn)而形成機(jī)械運(yùn)作的動(dòng)力。風(fēng)機(jī)的工作地點(diǎn)主要是在鍋爐的內(nèi)部，但是由于企業(yè)生產(chǎn)壓力的增加，往往鍋爐都是超負(fù)荷的運(yùn)轉(zhuǎn)，由此風(fēng)機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)燒壞電機(jī)的情況。燒壞電機(jī)不僅僅直接造成了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失，對(duì)于操作人員的人身安全也造成了極大的威脅。因此，對(duì)于風(fēng)機(jī)的改造就需要利用熱能動(dòng)力工程的相關(guān)技術(shù)，提高鍋爐的安全性、避免出現(xiàn)安全問(wèn)題刻不容緩。

4. 熱能動(dòng)力熱能動(dòng)力工程中鍋爐及工業(yè)爐的發(fā)展

（1）工業(yè)革命首先在英國(guó)興起的，鍋爐的產(chǎn)生推動(dòng)了動(dòng)力的改革，是人力能夠得到解放，由此，伴隨著1872年世界上第一臺(tái)鍋爐的出現(xiàn)，蒸汽時(shí)代來(lái)臨。為了保證鍋爐的正常工作效率，在經(jīng)濟(jì)需求增大的時(shí)代背景下，分離冷凝器問(wèn)世。分離冷凝器的出現(xiàn)以及廣泛應(yīng)用代表了在工業(yè)上鍋爐運(yùn)作體系已經(jīng)開(kāi)始走向完善。

（2）在實(shí)際的企業(yè)應(yīng)用中，鍋爐與工業(yè)爐基本就是“雙生花”，甚至有些工程學(xué)的學(xué)者將鍋爐劃為工業(yè)爐的某一個(gè)分支。在實(shí)際應(yīng)用中，兩者的運(yùn)作方式是一樣的。鍋爐與工業(yè)爐都是利用礦物燃料的燃燒產(chǎn)生熱能，然后通過(guò)熱能進(jìn)行動(dòng)力的轉(zhuǎn)換來(lái)拉動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行。追溯歷史，春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期我國(guó)的冶鐵業(yè)就開(kāi)始發(fā)展，在冶金活動(dòng)的推動(dòng)下我國(guó)商代就已經(jīng)出現(xiàn)了工業(yè)爐的雛形。但是，第一臺(tái)成熟的真正意義的工業(yè)爐問(wèn)世與1794年。伴隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，目前IT技術(shù)已經(jīng)與工業(yè)爐的操作系統(tǒng)進(jìn)行了完美的結(jié)合，微電子控制正在逐步替代傳統(tǒng)的人力操作對(duì)工業(yè)爐的操作系統(tǒng)進(jìn)行精確的控制。endprint

5. 工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中內(nèi)燃控制技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

在實(shí)際的操作 過(guò)程中，對(duì)于能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的控制時(shí)工業(yè)爐或鍋爐對(duì)于動(dòng)力燃料燃燒控制技術(shù)的核心。隨著時(shí)代的進(jìn)步，傳統(tǒng)的人力添加燃料的模式已經(jīng)無(wú)法滿足實(shí)際工廠生產(chǎn)的需要，由此自動(dòng)填充模式成為了主流。部分大企業(yè)引入的國(guó)外設(shè)備已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)流程的全自動(dòng)化，微電腦操作系統(tǒng)完全實(shí)現(xiàn)了對(duì)于燃燒的控制。根據(jù)控制技術(shù)的不同，目前將鍋爐的燃燒控制系統(tǒng)主要分為了一下兩種。

5.1目前企業(yè)比較常用的就是空燃比里連續(xù)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由可編程的邏輯控制器、比例閥、燃燒控制器等部分組成。目前，空燃比里連續(xù)控制系統(tǒng)主要是利用鍋爐內(nèi)部相關(guān)燃燒數(shù)據(jù)的分析傳入可編程的邏輯控制器，通過(guò)邏輯控制器對(duì)于向比例閥傳輸電子信號(hào)，對(duì)其開(kāi)放程度進(jìn)行調(diào)控，由此來(lái)控制鍋爐內(nèi)部的溫度。但是，受到科技發(fā)展的局限性，目前利用空燃比里的連續(xù)控制系統(tǒng)在具體操作過(guò)程中，其對(duì)于溫度控制的準(zhǔn)確度沒(méi)有達(dá)到預(yù)想的目標(biāo)，還是需要專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員的操作干涉。

5.2目前應(yīng)用比較普遍的雙交叉先付系統(tǒng)。雙交叉先付系統(tǒng)對(duì)于鍋爐的控制主要依靠溫度傳感系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)對(duì)于溫度的準(zhǔn)備測(cè)量，將溫度信號(hào)傳遞到邏輯控制器，然后通過(guò)邏輯控制器對(duì)空氣流量閥的打開(kāi)程度進(jìn)行調(diào)解。同時(shí)，對(duì)于燃料的進(jìn)出口進(jìn)行調(diào)解，精確的控制溫度。

6. 仿真鍋爐風(fēng)機(jī)翼型葉片

目前鍋爐系統(tǒng)普遍使用的葉輪機(jī)械的內(nèi)部構(gòu)造十分復(fù)雜，并且其運(yùn)作帶有不穩(wěn)定的特征。到目前為止沒(méi)有經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)論證的力學(xué)理論可以解釋流動(dòng)分流等相關(guān)現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生的原因。為了詳細(xì)了解鍋爐內(nèi)部流

動(dòng)、分流的本職，需要進(jìn)行相關(guān)流動(dòng)方式的實(shí)驗(yàn)，并且模仿鍋爐內(nèi)部的實(shí)際環(huán)境。對(duì)不同的氣流攻角的流動(dòng)進(jìn)行二維數(shù)值模擬，，達(dá)到模擬的目的，同時(shí)可以根據(jù)模擬不同攻角卜所得到的速度矢量制成矢量圖進(jìn)行比較和分析，最后得出鍋爐風(fēng)機(jī)翼型邊界層分離和攻角的關(guān)系。

7. 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)以上的分析和具體的實(shí)驗(yàn)理論結(jié)果我們可以看出，熱能動(dòng)力技術(shù)普遍應(yīng)用與工業(yè)鍋爐，提高鍋爐的燃燒控制達(dá)到企業(yè)生產(chǎn)的要求的各個(gè)環(huán)節(jié)中都離不開(kāi)熱能動(dòng)力技術(shù)的參與。因此，熱能動(dòng)力學(xué)對(duì)于我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的動(dòng)力改革具有不也替代的作用。因此，利用熱能動(dòng)力學(xué)的相關(guān)原理對(duì)工業(yè)鍋爐進(jìn)行積極的改造，對(duì)于提高生產(chǎn)效率、節(jié)約能源都將發(fā)揮巨大的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]安連鎖.泵與風(fēng)機(jī)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2009.

[2]袁春杭.鍋爐引風(fēng)機(jī)事故的預(yù)防[J].中國(guó)鍋爐壓力容器安全，2012，（12）.

[3]蔡兆林，吳克啟，穎達(dá).離心風(fēng)機(jī)損失的計(jì)算[J].工程熱物理學(xué)報(bào)，2013，（07）.

[4]松嶺.流體力學(xué)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2010.endprint