熱能與動力工程在鍋爐領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)踐

張霽

摘? ?要：現(xiàn)代社會的不斷發(fā)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(shí)現(xiàn)電力生產(chǎn)的重要載體，必須對其加強(qiáng)重視，科學(xué)應(yīng)用熱能動力工程是實(shí)現(xiàn)電力行業(yè)發(fā)展的必然途徑，為了進(jìn)一步明確在應(yīng)用鍋爐實(shí)現(xiàn)電力生產(chǎn)過程中，提升熱能動力工程應(yīng)用效果就顯得非常關(guān)鍵，基于此，本文對熱能與動力工程在鍋爐領(lǐng)域的運(yùn)用展開了分析和探討，旨在進(jìn)一步提升鍋爐使用的能效。

關(guān)鍵詞：熱能與動力工程? 鍋爐領(lǐng)域? 運(yùn)用實(shí)踐

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

工業(yè)革命以前，工業(yè)化生產(chǎn)主要是通過手工勞動來實(shí)現(xiàn)，生產(chǎn)效率較低，工人勞動強(qiáng)度較大，18 世紀(jì)中葉，英國涌現(xiàn)出工業(yè)革命的熱潮，較為代表性的便是瓦特對蒸汽機(jī)進(jìn)行改良，使工業(yè)生產(chǎn)從傳統(tǒng)的手工勞動逐步朝機(jī)械化生產(chǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)變，使工業(yè)化生產(chǎn)的效率有了很大的提升，促進(jìn)了工業(yè)社會的發(fā)展。后來，世界各國先后在工業(yè)上進(jìn)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(jìn)入到一個嶄新的“蒸汽時代”。

1? 鍋爐的介紹

鍋爐能夠?qū)崿F(xiàn)將化學(xué)能轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換變成機(jī)械能，若再通過發(fā)電機(jī)則還可以產(chǎn)生電能供人們生活及生產(chǎn)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(yè)，如工礦企業(yè)、機(jī)車、船舶、火車站等。鍋爐的使用給工業(yè)的發(fā)展帶來了契機(jī)，為人們的生活帶來了溫暖。如何進(jìn)一步的提高鍋爐技術(shù)的應(yīng)用水平對人們的生活及工業(yè)的發(fā)展有著很大的影響作用，因此，需不斷提高鍋爐的技術(shù)水平，同時使能耗降到最低，這是我們的設(shè)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(yùn)含流體工程、流體機(jī)械以及熱力發(fā)動機(jī)等主要內(nèi)容，其主要的研究方向是如何將熱能與動力能夠更好的轉(zhuǎn)化，總的來講，熱能與動力工程的綜合性較強(qiáng)。此外，熱能與動力工程涉及領(lǐng)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(shù)與制冷、動力機(jī)械與熱能工程、流體工程及流體機(jī)械、熱力發(fā)動機(jī)等，因此其應(yīng)用技術(shù)也頗為復(fù)雜，需要我們從多個領(lǐng)域進(jìn)行研究，并進(jìn)行系統(tǒng)化的分析。隨著自動化發(fā)展進(jìn)程的推進(jìn)，人們對熱能與動力工程的研究不斷深入，從最初的如何實(shí)現(xiàn)簡單的能量轉(zhuǎn)換，到現(xiàn)在的如何提高能源利用率，以及如何將其應(yīng)用到更多的新領(lǐng)域當(dāng)中為人們的生活和工作帶來更多的便利。因此加強(qiáng)對熱能與動力工程在鍋爐領(lǐng)域的應(yīng)用研究，具有重要的意義。

3? 熱能與動力工程在鍋爐領(lǐng)域運(yùn)用的問題探析

在實(shí)現(xiàn)鍋爐生產(chǎn)過程中，風(fēng)機(jī)是其不可或缺的重要構(gòu)成，能夠?qū)崿F(xiàn)電能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽埽谶M(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)時，可以像鍋爐內(nèi)部有效輸送氣體?；诖耍覀儾粌H需要對風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效調(diào)整，同時在改進(jìn)鍋爐制造時還需要合理應(yīng)用熱能與動力工程。但是在此過程中，鍋爐內(nèi)部葉輪具有極為復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，相關(guān)溫度變化值很容易受到外界因素的影響，導(dǎo)致測量結(jié)果缺乏可靠性，必須對其加強(qiáng)重視。針對該種狀況，我國目前還沒有研究出切實(shí)有效的處理辦法，但是在風(fēng)機(jī)葉片燃燒過程中，從多個角度科學(xué)應(yīng)用熱能與動力工程相關(guān)軟件對其速度進(jìn)行有效測定，同時還可以在一定程度內(nèi)模擬所測速度，能夠?qū)浖M效果準(zhǔn)確性進(jìn)行更高程度的保障，進(jìn)而準(zhǔn)確評估風(fēng)機(jī)葉片壽命，更為有效控制鍋爐燃燒，使其生產(chǎn)運(yùn)行過程中所存在的使用風(fēng)險(xiǎn)得到有效降低。

4? 熱能與動力工程在鍋爐領(lǐng)域的應(yīng)用

4.1 在鍋爐風(fēng)機(jī)監(jiān)控中的應(yīng)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(yùn)作過程中需要氧氣供給。在鍋爐設(shè)備中，鍋爐風(fēng)機(jī)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(yùn)作。在鍋爐運(yùn)行過程中會產(chǎn)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(jīng)出現(xiàn)短缺現(xiàn)象，因此在對能源進(jìn)行應(yīng)用時，需盡可能的提升能源利用率，降低能耗。在鍋爐應(yīng)用中，若想提高能源利用率，提升能源供應(yīng)能力就需對風(fēng)機(jī)運(yùn)行時間進(jìn)行延長，但風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過程中會發(fā)熱，時間一長如果熱量難以散發(fā)出去便會造成局部過溫，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)出現(xiàn)損壞問題，影響鍋爐的正常運(yùn)行。為解決這一問題，就需對熱能與動力工程進(jìn)行研究，分析風(fēng)機(jī)運(yùn)行一定時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量以及散熱效果以維持風(fēng)機(jī)及鍋爐的正常運(yùn)行，同時盡可能的延長風(fēng)機(jī)運(yùn)作時間，提高能源供應(yīng)及能源利用率。由于風(fēng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，因此在測量風(fēng)機(jī)溫度時，諸多不便，需采用先進(jìn)的測量儀器與測量技術(shù)才能對風(fēng)機(jī)溫度進(jìn)行準(zhǔn)確測量，但就目前測量技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r而言，還沒有切實(shí)可行的測量方案對風(fēng)機(jī)的溫度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測?，F(xiàn)在較為普遍的做法是采用熱能與動力工程軟件對風(fēng)機(jī)運(yùn)作過程進(jìn)行散熱分析，其主要是通過創(chuàng)建數(shù)值的二維模型，并模擬不同條件下風(fēng)機(jī)的溫升情況，最后通過網(wǎng)絡(luò)模型對所需結(jié)果進(jìn)行求解。這種研發(fā)軟件雖然可以模擬風(fēng)機(jī)在一定條件下的運(yùn)行溫升，但由于影響風(fēng)機(jī)溫升的因素較多，只能選取其中較為關(guān)鍵的影響因素進(jìn)行分析，所以其分析數(shù)據(jù)與實(shí)際溫度會存在一定的偏差。

4.2 在鍋爐燃燒控制中的應(yīng)用

為提升能量轉(zhuǎn)換率就需對能量的轉(zhuǎn)換幅度進(jìn)行調(diào)整，而能量轉(zhuǎn)換幅度的調(diào)整可以從控制鍋爐的燃燒上著手。鍋爐的燃燒控制根據(jù)其運(yùn)用的熱能與動力自動控制技術(shù)的不同又可分為以下幾種：（1）空燃比例連續(xù)控制系統(tǒng)。其主要組成部件包括：P L C、氣體分析裝置、流量計(jì)、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(nèi)部溫度進(jìn)行調(diào)整以及對燃料與空氣的比例進(jìn)行控制，其主要利用熱電偶對溫度的感應(yīng)能力，將溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電阻值再經(jīng)過電路處理轉(zhuǎn)換為電信號最后傳送給PLC 進(jìn)行分析處理，當(dāng)發(fā)現(xiàn)測量值與設(shè)定值有所偏差時，便通過輸出電信號來調(diào)節(jié)電動蝶閥及比例閥的開合程度，從而實(shí)現(xiàn)控制燃燒的目的。這種控制方式需要對額定數(shù)值進(jìn)行仔細(xì)反復(fù)的確認(rèn)，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(tǒng)。其組成結(jié)構(gòu)包括熱電偶、流量計(jì)、流量閥、燃燒控制器、燒嘴。其實(shí)現(xiàn)思路為：首先，在上位機(jī)中預(yù)先設(shè)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(diǎn)進(jìn)行溫度測量，將測量到的數(shù)據(jù)變?yōu)殡娦盘柌⑴c設(shè)定數(shù)值進(jìn)行比較，確定偏差大小，最后PLC 根據(jù)偏差情況對空氣流量閥門與燃料進(jìn)行自動控制。此種控制裝置除了能夠?qū)崿F(xiàn)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(zhǔn)確度。其一，通過專用質(zhì)量控制裝置來對燃料量進(jìn)行控制，提高燃料量控制準(zhǔn)確度。其二，對空氣流量進(jìn)行測量，以實(shí)現(xiàn)燃燒控制準(zhǔn)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(zhǔn)確度較高，能夠?qū)崿F(xiàn)對溫度的精確控制。

5? 結(jié)語

綜上所述，熱能與動力工程的應(yīng)用領(lǐng)域較為廣泛，其在鍋爐領(lǐng)域中的應(yīng)用主要是體現(xiàn)在提高燃料燃燒率及鍋爐運(yùn)行效率上。目前，我國在鍋爐的設(shè)計(jì)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(lǐng)域十分廣泛，我們對其應(yīng)用上的研究還有很大的提升空間。在鍋爐領(lǐng)域中我們需不斷深入探究熱能與動力工程在運(yùn)行效率及能耗上的應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)對鍋爐燃燒系統(tǒng)及燃燒方式進(jìn)行精準(zhǔn)控制，從而實(shí)現(xiàn)鍋爐運(yùn)行效率與能源利用率的提升，促進(jìn)社會的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

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