熱能動(dòng)力工程在電廠鍋爐中的應(yīng)用探討

王猛

摘 要：就目前來看，能源短缺問題現(xiàn)已成為影響地區(qū)可持續(xù)發(fā)展的重要因素之一。發(fā)電廠是獲取電力資源重要場所，發(fā)電廠內(nèi)鍋爐更是內(nèi)部基礎(chǔ)生產(chǎn)設(shè)施。為提升電力供應(yīng)期間的能源利用率，需加強(qiáng)電廠內(nèi)鍋爐運(yùn)行狀態(tài)管理力度，將熱能動(dòng)力工程與電廠鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)工作結(jié)合在一起，切實(shí)提升電廠鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)效率。本文就針對(duì)此，以熱能動(dòng)力工程理論研究為切入點(diǎn)，闡述電廠鍋爐設(shè)施及其運(yùn)行特征，提出熱能動(dòng)力工程在電廠工作中應(yīng)用的具體措施，以期為相關(guān)工作人員提供理論性幫助。

關(guān)鍵詞：熱能動(dòng)力工程;電廠鍋爐;實(shí)際應(yīng)用

熱能動(dòng)力工程涵蓋了諸多專業(yè)知識(shí)，將其應(yīng)用在發(fā)電廠電廠鍋爐運(yùn)行與管理過程中，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)與改進(jìn)電廠鍋爐在實(shí)際運(yùn)行期間存在的諸多問題，確保電廠鍋爐可穩(wěn)定轉(zhuǎn)換各機(jī)械設(shè)施運(yùn)轉(zhuǎn)所需動(dòng)力，切實(shí)提升電廠鍋爐燃燒效率，保障發(fā)電廠在運(yùn)行期間的能源資源利用率。

1 熱能動(dòng)力工程理論研究

1.1 熱能動(dòng)力工程概念

從實(shí)質(zhì)上來講，熱能動(dòng)力工程主要就是將動(dòng)能與熱能進(jìn)行穩(wěn)定轉(zhuǎn)化，研究內(nèi)容包括熱能工程、動(dòng)力機(jī)械、傳熱學(xué)、流體力學(xué)等。在熱能動(dòng)力工程實(shí)施中，各部分機(jī)械能通過做功將轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)所需的熱能，為各領(lǐng)域生產(chǎn)經(jīng)營建設(shè)提供有用的資源。同時(shí)，在動(dòng)力機(jī)械與工程物理等研究與實(shí)施過程中轉(zhuǎn)化機(jī)械能及熱能，會(huì)涉及到數(shù)量較多的專業(yè)知識(shí)，不僅為研究者帶來更加豐富的學(xué)科體驗(yàn)，還可幫助社會(huì)解決實(shí)際能源問題，總體發(fā)展前景廣闊。

1.2 熱能動(dòng)力工程發(fā)展趨勢

我國熱能動(dòng)力工程在新中國成立初期50年代就已開展，但受到經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢、工業(yè)發(fā)展模式單一等問題影響，熱能動(dòng)力工程沒有得到顯著研究成果。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度不斷加快，工業(yè)生產(chǎn)也逐步朝向于節(jié)能環(huán)保方向前進(jìn)，為大規(guī)模開展熱能動(dòng)力工程的研究奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。就目前來看，熱能動(dòng)力工程人才需求量日漸提升，各高校紛紛開展專項(xiàng)熱能動(dòng)力工程專業(yè)，教學(xué)內(nèi)容與技能培養(yǎng)具有極強(qiáng)針對(duì)性，應(yīng)用領(lǐng)域主要涉及發(fā)電廠鍋爐方面.

1.3 熱能動(dòng)力工程在電廠鍋爐中的應(yīng)用重要意義

現(xiàn)階段我國發(fā)電廠依舊以火力發(fā)電方式為主，此種發(fā)電方式可以高效轉(zhuǎn)化能量，但也使得能量轉(zhuǎn)化期間消耗的資源增多，造成資源浪費(fèi)情況出現(xiàn)。為確保發(fā)電廠運(yùn)行與經(jīng)營能夠更好實(shí)現(xiàn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，緩解國家能源短缺矛盾，需要將熱動(dòng)力工程與發(fā)電廠電廠鍋爐的改造工作結(jié)合在一起。熱能動(dòng)力工程在解決能量浪費(fèi)問題時(shí)具有較為顯著的優(yōu)勢，通過將化石燃料所釋放出的熱量進(jìn)行加熱處理，制作成蒸汽能并轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，最終獲得所需的高質(zhì)量電能。

2 電廠鍋爐運(yùn)行現(xiàn)狀特征

2.1 自動(dòng)控制技術(shù)在電廠鍋爐中的應(yīng)用

現(xiàn)階段自動(dòng)控制技術(shù)已被廣泛運(yùn)用在電廠鍋爐中，切實(shí)增強(qiáng)了電廠鍋爐在實(shí)際運(yùn)行過程中的全面管控水平。在電廠鍋爐中，燃?xì)忮仩t是較為常見的設(shè)施，將自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用在燃?xì)忮仩t日常管理期間，能夠切實(shí)提升鍋爐運(yùn)行效率，積極配合鍋爐熱能動(dòng)力工程改造工作。傳統(tǒng)電廠鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)主要依靠人力投放燃料，燃料投入量以及投入時(shí)間無法得到精準(zhǔn)控制，致使燃料浪費(fèi)頻繁出現(xiàn)。而利用自動(dòng)控制設(shè)施，可以從根本上控制人力資源投入量，保障燃料投入準(zhǔn)確度，為電廠鍋爐熱能電力工程的應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)。

2.2 電廠鍋爐聯(lián)動(dòng)設(shè)備嚴(yán)密

發(fā)電廠內(nèi)鍋爐設(shè)備主要由外部控制與燃?xì)鉅t控制兩種控制方式指導(dǎo)，電廠鍋爐外殼可加強(qiáng)設(shè)備整體的穩(wěn)定性，有效固定燃燒器，增強(qiáng)鍋爐運(yùn)行過程中的安全與可靠性。在鍋爐設(shè)備底部還設(shè)置了專用水箱，使鍋爐能夠與墻面連接在一起。該結(jié)構(gòu)不僅具有良好的保護(hù)作用，還可保障鍋爐正常運(yùn)轉(zhuǎn)，使后期熱能動(dòng)力工程的應(yīng)用目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。

3 熱能動(dòng)力工程在電廠鍋爐中的具體應(yīng)用措施

3.1 增強(qiáng)電廠鍋爐運(yùn)行期間的熱能與機(jī)械能轉(zhuǎn)換率

為確保發(fā)電廠能夠在推動(dòng)地區(qū)可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程中發(fā)揮出重要作用，需要采用先進(jìn)的熱能動(dòng)力技術(shù)，對(duì)電廠鍋爐結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改造，增強(qiáng)電廠鍋爐運(yùn)行期間的熱能與機(jī)械能轉(zhuǎn)化效率。下圖為電廠鍋爐能量轉(zhuǎn)換原理。

熱能與機(jī)械能轉(zhuǎn)化期間需要有明確的目標(biāo)，在各項(xiàng)技術(shù)與條件都具備的情況下，通過優(yōu)化鍋爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提升能量轉(zhuǎn)換效率。首先，注重收集發(fā)電廠電廠鍋爐運(yùn)行期間的各類數(shù)據(jù)，將此數(shù)據(jù)作為重要研究基礎(chǔ)，制定出指導(dǎo)電廠鍋爐技術(shù)改進(jìn)與完善中的系統(tǒng)方案;其次，要求相關(guān)研究與技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)充分掌握發(fā)電廠鍋爐運(yùn)行原理與熱能動(dòng)力技術(shù)，在實(shí)際操作過程中發(fā)現(xiàn)電廠鍋爐運(yùn)行存在問題，規(guī)避電廠鍋爐運(yùn)行危險(xiǎn)事故發(fā)生。

3.2 對(duì)電廠鍋爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行不斷優(yōu)化

發(fā)電廠鍋爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)可直接影響到能量轉(zhuǎn)換效率，內(nèi)部結(jié)構(gòu)改造工作的順利開展是實(shí)現(xiàn)提升資源利用率目標(biāo)的重要保障。電廠鍋爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)改造工作主要包括新技術(shù)應(yīng)用與設(shè)備優(yōu)化等環(huán)節(jié)。其中，新技術(shù)與設(shè)備的選擇標(biāo)準(zhǔn)需要基于長久以來形成的數(shù)據(jù)及經(jīng)驗(yàn)，確保內(nèi)部結(jié)構(gòu)改造工作可以有效改善鍋爐設(shè)備整體質(zhì)量，使熱能動(dòng)力工程能夠真正意義上的與發(fā)電廠鍋爐改造工作結(jié)合在一起。

3.3 熱能動(dòng)力工程在電廠鍋爐中應(yīng)用的技術(shù)要點(diǎn)

在將熱動(dòng)力工程應(yīng)用在電廠鍋爐改造過程中，涉及到的專業(yè)技術(shù)較多，相關(guān)工作人員專業(yè)水平及職業(yè)素養(yǎng)提出了更高要求。具體來說，電廠鍋爐改造關(guān)鍵技術(shù)主要包括以下幾點(diǎn)：

3.3.1 雙交叉先付控制技術(shù)

主要就是借助溫度傳感器，將受到精準(zhǔn)測量后的溫度轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，并根據(jù)電廠鍋爐實(shí)際運(yùn)行要求，計(jì)算出實(shí)際測量溫度與預(yù)期達(dá)到溫度之間的偏差值，后利用可編程邏輯控制器對(duì)空氣與燃料比例進(jìn)行不斷計(jì)算與優(yōu)化。在原電廠鍋爐結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增加孔板與差壓變送裝置，對(duì)空氣內(nèi)流量進(jìn)行有效控制，確實(shí)節(jié)省燃燒料用量，使燃燒溫度的控制更加精準(zhǔn)。

3.3.2 空燃比例連續(xù)控制技術(shù)

該控制技術(shù)主要就是借助熱電耦設(shè)施，檢測出電廠鍋爐運(yùn)行期間的相應(yīng)數(shù)據(jù)，然后傳輸?shù)娇删幊踢壿嬁刂蒲b置，對(duì)比分析檢測數(shù)據(jù)與預(yù)期數(shù)據(jù)之間的差距，而后通過比例積分及微分運(yùn)算方式，計(jì)算出合理的電信耗量，準(zhǔn)確調(diào)節(jié)電場鍋爐比例閥門與電動(dòng)碟閥開放程度，從而對(duì)電廠鍋爐內(nèi)溫度進(jìn)行合理管控。相較于其他控制技術(shù)而言，該控制技術(shù)執(zhí)行簡單，但后期計(jì)算結(jié)果的精準(zhǔn)性不高。

3.3.3 電廠鍋爐風(fēng)機(jī)葉片仿真技術(shù)

風(fēng)機(jī)葉片可直接影響到電廠鍋爐運(yùn)行效率，在熱能動(dòng)力工程改造背景下，相關(guān)研究部門也需將仿真技術(shù)應(yīng)用在風(fēng)機(jī)葉片結(jié)構(gòu)的完善與優(yōu)化過程中，充分了解風(fēng)機(jī)葉片流動(dòng)速度，獲得更加詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及模型。利用計(jì)算機(jī)設(shè)備模擬風(fēng)機(jī)葉片結(jié)構(gòu)與實(shí)際運(yùn)行期間的具體情況，不斷優(yōu)化風(fēng)機(jī)葉片形態(tài)，確保其能夠在實(shí)際運(yùn)行過程中節(jié)省更多的動(dòng)力。

4 結(jié)術(shù)語

總而言之，發(fā)電廠內(nèi)鍋爐結(jié)構(gòu)與運(yùn)行功能逐步完善，為了確保電廠鍋爐能夠滿足社會(huì)可持續(xù)發(fā)展要求，從根本上提升各類資源利用率，需將熱能動(dòng)力工程與電廠鍋爐運(yùn)行結(jié)合在一起，運(yùn)用更加先進(jìn)的熱能動(dòng)力工程技術(shù)，控制鍋爐燃料利用量。現(xiàn)階段我國熱能動(dòng)力工程專業(yè)人才較為稀缺，對(duì)電廠鍋爐的研究力度不足，需要在電廠鍋爐熱能動(dòng)力改造過程中投入更多的人力及物力，增強(qiáng)發(fā)電廠實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)營期間的經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益。

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