熱能動力系統與應用研究分析

趙鑫

摘 要：能源是國家經濟發展的物質基礎，能源問題關系到經濟社會發展的重要保障。節能環保，減少污染物的排放，提高能源的利用率已經成為當今社會的一個重要議題。加強熱能動力系統優化與節能改造，能夠對工業鍋爐產生的廢煙、廢水以及蒸汽凝結水的余熱進行二次利用，這樣不僅能夠節約能源，提高能源的利用效率，還能夠減少工業生產污染物的排放，保護了生態環境，達到節能環保的效果。

關鍵詞：熱能；動力系統；鍋爐改造

總的來說，熱能與動力這一專業不只局限于熱能與動力工程它的名字上。對于這些內容的了解最終目的無非是使各種能源更好的被人類所利用。而在實現這個目的的過程中牽扯到更好利用能源的方法、技術，高效、安全問題，經濟性問題以及儀表分析、自動化等等。就拿動力工程中的內燃機來講，內燃機有活塞型內燃機還有轉子型內燃機，那會不會還能做出新型的內燃機呢，有創新而且很有挑戰性。內燃機是從蒸汽機發展而來的，他們的原理基本上相同。然而同為發動機的電動機卻與之有這截然不同的原理，所以發動機就是挺有研究性的。研究新原理型的發動機確實是很難的，但可貴之處就在于它難，但是并不是沒有一點希望。類似于這一類的有研究性的方向有挑戰還有待我們幾代人去深入研究。

1 熱能動力系統概念介紹

熱能動力系統就是將熱能轉化為機械能，從高溫熱源處獲得熱量，在高溫高壓的情況下產生膨脹，并將循環的廢熱進行排除。目前熱能系統的高溫熱源主要來自于礦物燃料，例如煤炭的燃燒，產生熱能。但是，許多燃燒的礦物原料都是不可再生資源，同時燃燒礦物燃料對環境的破壞非常大，所以節約能源，提高能源的利用率是值得企業和社會思考的一個話題。在熱能動力系統化學能轉化為熱能，熱能轉化為機械能和向環境中排放廢熱的過程中，存在著許多節約能源的潛力。因此，要加強對熱能動力系統優化與節能技術的分析與改造，提高資源利用率，有利于緩解資源緊張的壓力，有利于減少污染的排放，保護生態環境，提高企業的經濟的增長效率，建設節約型經濟增長模式。

2現代社會的能源及其分類

我們把能夠產生能量的資源稱為能源，能源大體可分為：

2.1一次能源與二次能源。一次能源是指自然界中存在的天然能源；二次能源是由一次能源直接或間接加工轉換而成的人工能源。

2.2可再生能源與非再生能源。可重復產生的一次能源稱為可再生能源，不能重復產生的自然能源稱為非再生能源。

2.3常規能源與新能源。常規能源是指技術上已經成熟、已大量生產并廣泛利用的能源；新能源是指技術上正在開發、尚未大量生產和廣泛利用的能源。

2.4清潔能源與非清潔能源。在開發和利用中對環境無污染或污染程度很輕的能源叫做清潔能源，否則稱為非清潔能源。

3現階段的熱能動力裝置

燃料在適當的設備中燃燒而產生的熱能，然后在熱能動力機中將熱能轉變為機械能。燃燒設備、熱能動力機以及他們的輔助設備統稱為熱能動力裝置。熱能動力裝置主要有兩大類：一種是以燃燒產生的燃氣直接進入發動機進行能量轉換，如內燃機和燃氣輪機等；另一種則首先將燃料燃燒產生的熱能傳遞給某種液體使其汽化，然后將蒸汽導入發動機進行熱功轉換，如蒸汽機和汽輪機等。

4熱能的特點

能量的轉換：人類所用能源基本上都是由一次能源經一次或多次轉換而來。

4.1太陽能的轉換：太陽照射使植物內葉綠素發生光合作用，將太陽能轉換為生物質能；太陽能的光——熱轉換；太陽能的光——電轉換，太陽能電池。

燃料化學能的轉換：通過燃燒，將化學能——熱能——機械能。如汽輪機：化學能——蒸汽的熱能——經汽輪機轉換為機械能；內燃機：化學能——燃氣的熱能——經活塞連桿機構轉換為熱能。

4.2熱能的轉換：兩種能量形式，即機械能——內燃機、汽輪機；電能——熱電發電

5熱能動力單元機組汽溫控制系統

鍋爐汽溫控制系統主要包括過熱蒸汽和再熱蒸汽溫度的調節。主蒸汽溫度與再熱蒸汽溫度的穩定對機組的安全經濟運行是非常重要的。如果過熱蒸汽溫度偏低，則會降低電廠的工作效率，據估計，溫度每降低5℃，熱經濟性將下降約1%；且汽溫偏低會使汽輪機尾部蒸汽溫度升高，甚至使之帶水，嚴重影響汽輪機的安全運行。一般規定過熱汽溫下限不低于其額定值10℃。通常，高參數電廠都要求保持過熱汽溫在540℃的范圍內。

6在鍋爐改造工業中的體現

鍋爐的任務是給水加熱，最后變化成一定參數的過熱蒸汽。其過程是： 給水由給水泵打入省煤器以后逐漸吸熱，溫度升高到汽包工作壓力的沸點，成為飽和水；飽和水在蒸發設備（ 爐）中繼續吸熱，在溫度不變的情況下蒸發成飽和蒸汽；飽和蒸汽從汽包引入過熱器以后逐漸過熱到規定溫度，成為合格的過熱蒸汽，然后到汽輪機做功。汽包：汽包俗稱鍋筒。蒸汽鍋爐的汽包內裝的是熱水和蒸汽。汽包具有一定的水容積，與下降管，水冷壁相連接，組成自然水循環系統，同時，汽包又接受省煤器的給水，向過熱器輸送飽和蒸汽；汽包是加熱，蒸發、過熱

三個過程的分解點。下降管：作用是把汽包中的水連續不斷地送入下聯箱，供給水冷壁，使受熱面有足夠的循環水量，以保證可靠的運行。為了保證水循環的可靠性，下降管自汽包引出后都布置在爐外。聯箱：又稱集箱。一般是直徑較大，兩端封閉的圓管，用來連接管子。起匯集、混合和分配汽水保證各受熱面可靠地

供水或匯集各受熱面的水或汽水混合物的作用。（ 位于爐排兩側的下聯箱，又稱防焦聯箱） 水冷壁下聯箱通常都裝有定期排污裝置。水冷壁：水冷壁布置在燃燒室內四周或部分布置在燃燒室中間。它由許多上升管組成，以接受輻射傳熱為主受熱面。

7應用于氣力除灰系統

氣力輸灰系統是以空氣為輸送介質和動力，將鍋爐各集灰斗的干灰輸送到指定地點的一種輸送裝置。氣力除灰是一種以空氣為載體，借助某種壓力（ 正壓或負壓） 設備和管道系統對粉狀物料進行輸送的方式。燃煤電廠的除灰系統是一種比較先進、經濟、環保的科學技術。20世紀80年代以后，我國在一些大型電廠相繼開始引進各類氣力除灰設備和相關技術，特別是近十多年來，由于環保、水資源等的要求和局限，我國極力倡導和推進這一技術的發展和應用，使得氣力除灰在電力系統已逐漸成為一種趨勢和強制要求，這就進一步促進了國內氣力除灰技術的發展。它具有節水、安全可靠、輸送時干灰不會飛揚、便于綜合利用等優點。氣力除灰在環保、節約水資源、實現自動控制等方面與傳統的水力輸灰及常規機械輸灰方式相比，有著無可比擬的優越性，但也存在以下不足：

7.1由于氣力除灰是以空氣為載體，物料在系統中的流動速度相對較快，摩擦較大，這樣某些設備及部件的耐磨性能難以滿足工況要求，影響單純運行的可靠性。

7.2粗大的顆粒、黏滯性粉體及潮濕粉體不宜使用氣力輸送，輸送距離和輸送量受到一定的限制。

8熱能系統汽溫調節方法

維持穩定的氣溫是保證機組安全和經濟運行所必須的。汽溫過高會使金屬應力下降，將影響機組的安全運行；汽溫降低則會降低機組循環的效率。據計算，過熱器在超溫10℃到20℃下長期運行，其壽命會縮短一半；而汽溫降低10℃會使循環若效應降低0.5%，運行中一般規定汽溫額定值的波動不能超過-10℃～+5℃。因此，要求鍋爐設置適當的調溫手段，以修正運行因素對汽溫波動的影響。對汽溫調節方法的基本要求是：調節慣性或延遲時間小，調節范圍大，對熱循環熱效率影響小，結構簡單可靠及附加設備消耗少。汽溫的調節可歸結為兩大類： 蒸汽側的調節和煙氣側的調節。所謂蒸汽側的調節，是指通過改變蒸汽的熱焓來調節溫度。

9結語

本文主要討論了熱能動力系統和除灰除塵系統的設備、功能及其要求，深入分析了電除塵器的結構，工作原理，維護及檢修還有其故障分析。通過本文的敘述熱能動力系統和除灰除塵系統應進行預防性為主的計劃檢修和設計，減少可以避免的事故的發生。隨著科技的不斷發展，我相信熱能動力系統會與時俱進的。

參考文獻：

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