熱能與動力工程在鍋爐領域的應用實踐

張霽

摘? ?要：現代社會的不斷發展對我國電力工程提出了更高的要求，在此過程中，鍋爐是實現電力生產的重要載體，必須對其加強重視，科學應用熱能動力工程是實現電力行業發展的必然途徑，為了進一步明確在應用鍋爐實現電力生產過程中，提升熱能動力工程應用效果就顯得非常關鍵，基于此，本文對熱能與動力工程在鍋爐領域的運用展開了分析和探討，旨在進一步提升鍋爐使用的能效。

關鍵詞：熱能與動力工程? 鍋爐領域? 運用實踐

中圖分類號：TK22? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）06（c）-0039-02

工業革命以前，工業化生產主要是通過手工勞動來實現，生產效率較低，工人勞動強度較大，18 世紀中葉，英國涌現出工業革命的熱潮，較為代表性的便是瓦特對蒸汽機進行改良，使工業生產從傳統的手工勞動逐步朝機械化生產進行轉變，使工業化生產的效率有了很大的提升，促進了工業社會的發展。后來，世界各國先后在工業上進行改革，給人們的生活及工作帶來了很大的便利，人們更是從此進入到一個嶄新的“蒸汽時代”。

1? 鍋爐的介紹

鍋爐能夠實現將化學能轉換成熱能供人們生活使用，同時還可以將鍋爐中的蒸汽通過轉換變成機械能，若再通過發電機則還可以產生電能供人們生活及生產勞動所需。其主要以天然氣、石油或是煤作為燃料，鍋爐又分熱水鍋爐與蒸汽鍋爐，其中，熱水鍋爐主要用于民用，以提供人們生活所需的熱水為主要用途，蒸汽鍋爐則大多用于工業，如工礦企業、機車、船舶、火車站等。鍋爐的使用給工業的發展帶來了契機，為人們的生活帶來了溫暖。如何進一步的提高鍋爐技術的應用水平對人們的生活及工業的發展有著很大的影響作用，因此，需不斷提高鍋爐的技術水平，同時使能耗降到最低，這是我們的設想也是我們需要去努力的方向。

2? 熱能與動力工程概述

熱能與動力工程主要蘊含流體工程、流體機械以及熱力發動機等主要內容，其主要的研究方向是如何將熱能與動力能夠更好的轉化，總的來講，熱能與動力工程的綜合性較強。此外，熱能與動力工程涉及領域較為廣泛，諸如，水利電動力工程、工程熱物理、能源工程、低溫技術與制冷、動力機械與熱能工程、流體工程及流體機械、熱力發動機等，因此其應用技術也頗為復雜，需要我們從多個領域進行研究，并進行系統化的分析。隨著自動化發展進程的推進，人們對熱能與動力工程的研究不斷深入，從最初的如何實現簡單的能量轉換，到現在的如何提高能源利用率，以及如何將其應用到更多的新領域當中為人們的生活和工作帶來更多的便利。因此加強對熱能與動力工程在鍋爐領域的應用研究，具有重要的意義。

3? 熱能與動力工程在鍋爐領域運用的問題探析

在實現鍋爐生產過程中，風機是其不可或缺的重要構成，能夠實現電能轉變為動能，在進行實際生產時，可以像鍋爐內部有效輸送氣體。基于此，我們不僅需要對風機運行狀態進行有效調整，同時在改進鍋爐制造時還需要合理應用熱能與動力工程。但是在此過程中，鍋爐內部葉輪具有極為復雜的機械結構，相關溫度變化值很容易受到外界因素的影響，導致測量結果缺乏可靠性，必須對其加強重視。針對該種狀況，我國目前還沒有研究出切實有效的處理辦法，但是在風機葉片燃燒過程中，從多個角度科學應用熱能與動力工程相關軟件對其速度進行有效測定，同時還可以在一定程度內模擬所測速度，能夠對軟件模擬效果準確性進行更高程度的保障，進而準確評估風機葉片壽命，更為有效控制鍋爐燃燒，使其生產運行過程中所存在的使用風險得到有效降低。

4? 熱能與動力工程在鍋爐領域的應用

4.1 在鍋爐風機監控中的應用

鍋爐中的燃料需要在氧氣的作用下才能燃燒，因此鍋爐運作過程中需要氧氣供給。在鍋爐設備中，鍋爐風機的作用就是將含有氧氣的空氣傳入到鍋爐中以促使燃料燃燒，維持鍋爐運作。在鍋爐運行過程中會產生一定的能源消耗，而隨著能源需求的不斷增加及消耗，我國的能源資源快速的減少，部分能源已經出現短缺現象，因此在對能源進行應用時，需盡可能的提升能源利用率，降低能耗。在鍋爐應用中，若想提高能源利用率，提升能源供應能力就需對風機運行時間進行延長，但風機在運行過程中會發熱，時間一長如果熱量難以散發出去便會造成局部過溫，導致風機出現損壞問題，影響鍋爐的正常運行。為解決這一問題，就需對熱能與動力工程進行研究，分析風機運行一定時間內產生的熱量以及散熱效果以維持風機及鍋爐的正常運行，同時盡可能的延長風機運作時間，提高能源供應及能源利用率。由于風機內部結構較為復雜，因此在測量風機溫度時，諸多不便，需采用先進的測量儀器與測量技術才能對風機溫度進行準確測量，但就目前測量技術發展狀況而言，還沒有切實可行的測量方案對風機的溫度進行實時監測。現在較為普遍的做法是采用熱能與動力工程軟件對風機運作過程進行散熱分析，其主要是通過創建數值的二維模型，并模擬不同條件下風機的溫升情況，最后通過網絡模型對所需結果進行求解。這種研發軟件雖然可以模擬風機在一定條件下的運行溫升，但由于影響風機溫升的因素較多，只能選取其中較為關鍵的影響因素進行分析，所以其分析數據與實際溫度會存在一定的偏差。

4.2 在鍋爐燃燒控制中的應用

為提升能量轉換率就需對能量的轉換幅度進行調整，而能量轉換幅度的調整可以從控制鍋爐的燃燒上著手。鍋爐的燃燒控制根據其運用的熱能與動力自動控制技術的不同又可分為以下幾種：（1）空燃比例連續控制系統。其主要組成部件包括：P L C、氣體分析裝置、流量計、比例閥、熱電偶、電動蝶閥、燃燒控制器以及燒嘴。在控制原理上主要是通過對鍋爐內部溫度進行調整以及對燃料與空氣的比例進行控制，其主要利用熱電偶對溫度的感應能力，將溫度數據轉換為電阻值再經過電路處理轉換為電信號最后傳送給PLC 進行分析處理，當發現測量值與設定值有所偏差時，便通過輸出電信號來調節電動蝶閥及比例閥的開合程度，從而實現控制燃燒的目的。這種控制方式需要對額定數值進行仔細反復的確認，其控制效果不是十分理想，存在較大的誤差。（2）雙交叉限幅控制系統。其組成結構包括熱電偶、流量計、流量閥、燃燒控制器、燒嘴。其實現思路為：首先，在上位機中預先設定一個溫度期望值，然后，利用感溫器件如溫度傳感器、熱電偶對待測點進行溫度測量，將測量到的數據變為電信號并與設定數值進行比較，確定偏差大小，最后PLC 根據偏差情況對空氣流量閥門與燃料進行自動控制。此種控制裝置除了能夠實現對空氣流量閥門與燃料的自動控制外，還采用了兩大措施來提升溫度控制的準確度。其一，通過專用質量控制裝置來對燃料量進行控制，提高燃料量控制準確度。其二，對空氣流量進行測量，以實現燃燒控制準確度的提升，其主要利用的測量裝置有差壓變送器和助孔板。因此，此種燃燒控制方式溫度控制誤差較小，準確度較高，能夠實現對溫度的精確控制。

5? 結語

綜上所述，熱能與動力工程的應用領域較為廣泛，其在鍋爐領域中的應用主要是體現在提高燃料燃燒率及鍋爐運行效率上。目前，我國在鍋爐的設計中普遍使用了熱能與動力工程理論，很大程度上提升了能源的利用率，但由于熱能與動力工程所涉及的領域十分廣泛，我們對其應用上的研究還有很大的提升空間。在鍋爐領域中我們需不斷深入探究熱能與動力工程在運行效率及能耗上的應用，以實現對鍋爐燃燒系統及燃燒方式進行精準控制，從而實現鍋爐運行效率與能源利用率的提升，促進社會的經濟發展。

參考文獻

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