热能与动力工程在锅炉领域的应用实践
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作者:张霁
摘 要：现代社会的不断发展对我国电力工程提出了更高的要求，在此过程中，锅炉是实现电力生产的重要载体，必须对其加强重视，科学应用热能动力工程是实现电力行业发展的必然途径，为了进一步明确在应用锅炉实现电力生产过程中，提升热能动力工程应用效果就显得非常关键，基于此，本文对热能与动力工程在锅炉领域的运用展开了分析和探讨，旨在进一步提升锅炉使用的能效。
关键词：热能与动力工程 锅炉领域 运用实践
中图分类号：TK22 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）06（c）-0039-02
工业革命以前，工业化生产主要是通过手工劳动来实现，生产效率较低，工人劳动强度较大，18 世纪中叶，英国涌现出工业革命的热潮，较为代表性的便是瓦特对蒸汽机进行改良，使工业生产从传统的手工劳动逐步朝机械化生产进行转变，使工业化生产的效率有了很大的提升，促进了工业社会的发展。后来，世界各国先后在工业上进行改革，给人们的生活及工作带来了很大的便利，人们更是从此进入到一个崭新的“蒸汽时代”。
1 锅炉的介绍
锅炉能够实现将化学能转换成热能供人们生活使用，同时还可以将锅炉中的蒸汽通过转换变成机械能，若再通过发电机则还可以产生电能供人们生活及生产劳动所需。其主要以天然气、石油或是煤作为燃料，锅炉又分热水锅炉与蒸汽锅炉，其中，热水锅炉主要用于民用，以提供人们生活所需的热水为主要用途，蒸汽锅炉则大多用于工业，如工矿企业、机车、船舶、火车站等。锅炉的使用给工业的发展带来了契机，为人们的生活带来了温暖。如何进一步的提高锅炉技术的应用水平对人们的生活及工业的发展有着很大的影响作用，因此，需不断提高锅炉的技术水平，同时使能耗降到最低，这是我们的设想也是我们需要去努力的方向。
2 热能与动力工程概述
热能与动力工程主要蕴含流体工程、流体机械以及热力发动机等主要内容，其主要的研究方向是如何将热能与动力能够更好的转化，总的来讲，热能与动力工程的综合性较强。此外，热能与动力工程涉及领域较为广泛，诸如，水利电动力工程、工程热物理、能源工程、低温技术与制冷、动力机械与热能工程、流体工程及流体机械、热力发动机等，因此其应用技术也颇为复杂，需要我们从多个领域进行研究，并进行系统化的分析。随着自动化发展进程的推进，人们对热能与动力工程的研究不断深入，从最初的如何实现简单的能量转换，到现在的如何提高能源利用率，以及如何将其应用到更多的新领域当中为人们的生活和工作带来更多的便利。因此加强对热能与动力工程在锅炉领域的应用研究，具有重要的意义。
3 热能与动力工程在锅炉领域运用的问题探析
在实现锅炉生产过程中，风机是其不可或缺的重要构成，能够实现电能转变为动能，在进行实际生产时，可以像锅炉内部有效输送气体。基于此，我们不仅需要对风机运行状态进行有效调整，同时在改进锅炉制造时还需要合理应用热能与动力工程。但是在此过程中，锅炉内部叶轮具有极为复杂的机械结构，相关温度变化值很容易受到外界因素的影响，导致测量结果缺乏可靠性，必须对其加强重视。针对该种状况，我国目前还没有研究出切实有效的处理办法，但是在风机叶片燃烧过程中，从多个角度科學应用热能与动力工程相关软件对其速度进行有效测定，同时还可以在一定程度内模拟所測速度，能够对软件模拟效果准确性进行更高程度的保障，进而准确评估风机叶片寿命，更为有效控制锅炉燃烧，使其生产运行过程中所存在的使用风险得到有效降低。
4 热能与动力工程在锅炉领域的应用
4.1 在锅炉风机监控中的应用
锅炉中的燃料需要在氧气的作用下才能燃烧，因此锅炉运作过程中需要氧气供给。在锅炉设备中，锅炉风机的作用就是将含有氧气的空气传入到锅炉中以促使燃料燃烧，维持锅炉运作。在锅炉运行过程中会产生一定的能源消耗，而随着能源需求的不断增加及消耗，我国的能源资源快速的减少，部分能源已经出现短缺现象，因此在对能源进行应用时，需尽可能的提升能源利用率，降低能耗。在锅炉应用中，若想提高能源利用率，提升能源供应能力就需对风机运行时间进行延长，但风机在运行过程中会发热，时间一长如果热量难以散发出去便会造成局部过温，导致风机出现损坏问题，影响锅炉的正常运行。为解决这一问题，就需对热能与动力工程进行研究，分析风机运行一定时间内产生的热量以及散热效果以维持风机及锅炉的正常运行，同时尽可能的延长风机运作时间，提高能源供应及能源利用率。由于风机内部结构较为复杂，因此在测量风机温度时，诸多不便，需采用先进的测量仪器与测量技术才能对风机温度进行准确测量，但就目前测量技术发展状况而言，还没有切实可行的测量方案对风机的温度进行实时监测。现在较为普遍的做法是采用热能与动力工程软件对风机运作过程进行散热分析，其主要是通过创建数值的二维模型，并模拟不同条件下风机的温升情况，最后通过网络模型对所需结果进行求解。这种研发软件虽然可以模拟风机在一定条件下的运行温升，但由于影响风机温升的因素较多，只能选取其中较为关键的影响因素进行分析，所以其分析数据与实际温度会存在一定的偏差。
4.2 在锅炉燃烧控制中的应用
为提升能量转换率就需对能量的转换幅度进行调整，而能量转换幅度的调整可以从控制锅炉的燃烧上着手。锅炉的燃烧控制根据其运用的热能与动力自动控制技术的不同又可分为以下几种：（1）空燃比例连续控制系统。其主要组成部件包括：P L C、气体分析装置、流量计、比例阀、热电偶、电动蝶阀、燃烧控制器以及烧嘴。在控制原理上主要是通过对锅炉内部温度进行调整以及对燃料与空气的比例进行控制，其主要利用热电偶对温度的感应能力，将温度数据转换为电阻值再经过电路处理转换为电信号最后传送给PLC 进行分析处理，当发现测量值与设定值有所偏差时，便通过输出电信号来调节电动蝶阀及比例阀的开合程度，从而实现控制燃烧的目的。这种控制方式需要对额定数值进行仔细反复的确认，其控制效果不是十分理想，存在较大的误差。（2）双交叉限幅控制系统。其组成结构包括热电偶、流量计、流量阀、燃烧控制器、烧嘴。其实现思路为：首先，在上位机中预先设定一个温度期望值，然后，利用感温器件如温度传感器、热电偶对待测点进行温度测量，将测量到的数据变为电信号并与设定数值进行比较，确定偏差大小，最后PLC 根据偏差情况对空气流量阀门与燃料进行自动控制。此种控制装置除了能够实现对空气流量阀门与燃料的自动控制外，还采用了两大措施来提升温度控制的准确度。其一，通过专用质量控制装置来对燃料量进行控制，提高燃料量控制准确度。其二，对空气流量进行测量，以实现燃烧控制准确度的提升，其主要利用的测量装置有差压变送器和助孔板。因此，此种燃烧控制方式温度控制误差较小，准确度较高，能够实现对温度的精确控制。
5 结语
综上所述，热能与动力工程的应用领域较为广泛，其在锅炉领域中的应用主要是体现在提高燃料燃烧率及锅炉运行效率上。目前，我国在锅炉的设计中普遍使用了热能与动力工程理论，很大程度上提升了能源的利用率，但由于热能与动力工程所涉及的领域十分广泛，我们对其应用上的研究还有很大的提升空间。在锅炉领域中我们需不断深入探究热能与动力工程在运行效率及能耗上的应用，以实现对锅炉燃烧系统及燃烧方式进行精准控制，从而实现锅炉运行效率与能源利用率的提升，促进社会的经济发展。
参考文献
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