熱能與動力工程在鍋爐領域的應用探究

摘 要：熱能與動力工程技術在鍋爐領域中應用十分廣泛，具有十分重要的作用，文章通過對熱能與動力工程和鍋爐發(fā)展歷程的介紹，指出熱能與動力工程在鍋爐方面的應用與不足。

關鍵詞：熱能與動力工程；鍋爐；熱能動力；創(chuàng)新

熱能與動力工程的理論基礎是機械工程學和跨熱能與動力工程，屬于工程應用型專業(yè)。隨著社會現(xiàn)代化的快速發(fā)展，熱能的需求量也在不斷增加，如何將熱能與動力工程技術高效地應用到鍋爐行業(yè)的創(chuàng)新和改造的進程中，提高熱能動力的應用效率，是每個從業(yè)人員都需要考慮的問題。

1 熱能與動力工程的介紹

熱能與動力工程研究的領域主要包括熱能工程、熱力發(fā)動機、流體機械、流體工程、能源工程、制冷技術、工程熱物理、冷藏冷凍工程等方面，總的來說即是研究熱能與動力的相互轉化。[1]其中鍋爐方面主要應用的技術是熱能工程、熱力發(fā)動機、動力機械、工程熱物理、能源工程等技術。熱能與動力工程作為利用能源的工程，首先要解決的即是能源方面和環(huán)保方面的技術問題。如今，雖然我國的煤炭資源較為豐富，但在一些企業(yè)毫無節(jié)制的開采之下，儲存量也日益短缺，而且由于我國的人口基數(shù)大，所以人均占有量較低，為世界人均水平的60%左右。[2]此外，煤炭資源也會產生二氧化碳、二氧化硫、一氧化碳、一氧化氮等對動植物生存、土壤環(huán)境產生威脅的有害氣體。所以如何努力研發(fā)出脫硫等技術以減少有害氣體的產生和對環(huán)境的污染危害，將煤炭資源較為高效地轉化和利用，成為一項十分艱巨的任務。首先要做好階段性目標和總體目標的規(guī)劃，這樣才能在充分了解熱能與動力工程的基礎上規(guī)避風險；其次要充分了解用戶的需求提出可行性的設計方案，有的放矢地進行建設；最后要提升熱能與動力工程的運營標準，嚴格把關，這樣才能有效避免資源和時間的浪費。

2 鍋爐的介紹

鍋爐是一種能量轉換的設備，它能將燃料中的電能、熱能、化學能等各種形式的能量轉化成具有一定熱能的氣體或液體載體。鍋爐的應用范圍十分廣泛，在船舶、工廠、礦廠、機電企業(yè)等多個領域都被使用。1796年瓦特發(fā)明的分離冷凝器，標志著鍋爐的完整運作體系的確立，誕生了最早的蒸汽鍋爐；1830年，隨著技術的進步，出現(xiàn)了火管鍋爐；而到了19世紀中段，鍋爐的制造技術進一步發(fā)展，開始出現(xiàn)了水管鍋爐；到了20世紀，更是陸續(xù)誕生了彎水管鍋爐、煤粉爐、循環(huán)流化床鍋爐等一系列新型鍋爐。

在我國目前生產應用的鍋爐主要有工業(yè)鍋爐和電站鍋爐兩種，按不同的分類方式可以分為多種，例如按鍋爐本體的不同結構，可分為火罐鍋爐、水管鍋爐和水火管鍋殼式鍋爐；按外形的不同則可分為臥式和立式；按用途的不同可分為熱水鍋爐和蒸汽鍋爐等。

鍋爐主要由外殼部分和燃氣鍋爐的電氣控制部分兩者組成，其中，外殼部分分為面殼和底殼，面殼主要用來防止風沙和塵土的損害和侵蝕，而底殼則用于固定鍋爐的燃燒器，同時要在底殼上安裝輪回水泵、燃氣閥、膨脹水箱、三通閥、主熱交換器等配件，這些配件通過底殼的連接成為一個整體。[3]此外，對于鍋爐來說，最主要的硬件即是燃氣鍋爐電器的控制部分，它的主要作用在于控制風機、風壓開關、燃氣閥、輪回水泵、燃料燃燒、地暖溫度探測等裝置的運行。而時至今日，隨著科技水平的不斷進步，大多數(shù)公司企業(yè)都開始采用電腦控制的方法進行運轉，這樣可以更加精確的控制溫度，以維持其均衡。

3 熱能與動力工程在鍋爐領域的應用與不足

目前，熱能與動力工程在鍋爐領域里應用越來越廣泛，并且還在不斷開發(fā)出新的應用技術，總的來說有以下幾點：

3.1 熱能與動力工程在鍋爐內部燃燒控制技術的應用

鍋爐內部的燃燒控制是能否成功地調整能量的轉換幅度的核心技術，在科技水平不斷發(fā)展的今天，鍋爐的燃料已由從前的人工向鍋爐填充燃料變?yōu)椴竭M式的自動化填充燃料，甚至有些先進的鍋爐已經(jīng)開始進入全自動填充燃燒燃料的階段。鍋爐的燃燒控制根據(jù)熱能動力自控技術的不同，可以分為兩種：第一種是由燃燒控制器、電動蝶閥、比例閥、燒嘴、熱電偶、流量計、PLC等部件組合而成的連續(xù)控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的控制方式是先由熱電偶檢測出數(shù)據(jù)，傳送至PLC與其設定好的數(shù)值比較，算出的差異值輸出相應的電信號，并根據(jù)電動蝶閥和比例閥門的開放程度的對比情況進行相應的調節(jié)，以此來進行爐內溫度的調節(jié)。這種方法的缺點是溫控不夠精確，需要仔細確認；第二種是由燃燒控制器、流量閥、流量計、燒嘴和熱電偶組成的雙交叉控制系統(tǒng)，它的控制方式是先由熱電偶把需要精確測量的溫度變成電信號，根據(jù)實際溫度和預存溫度數(shù)據(jù)間的差異值，由PLC進行燃料與空氣閥門的開合調節(jié)。這種控制方式可以節(jié)約材料，也可以把溫度控制在較為精確的范圍內。

3.2 熱能與動力工程在鍋爐領域中存在的問題

熱能與動力工程在鍋爐應用中存在的問題主要在于鍋爐的風機方面，風機作為氣體的壓縮和輸送裝置，可以把旋轉的機械能轉化為氣體的動能和氣體的壓力能，并將其輸送到指定的機械里，所以經(jīng)常應用在鍋爐運作中，但是隨著鍋爐對于能源的需求愈來愈大，在鍋爐中工作運轉的風機也會承受越來越大的負荷，經(jīng)常會出現(xiàn)把電機燒壞燒毀的情況，不僅會讓工廠遭受巨大的經(jīng)濟損失，也會嚴重威脅到工廠人員的人身財產安全。所以，只有不斷地改進風機，合理地使用熱能與動力工程技術，才能更好的保證鍋爐的正常運轉和工廠人員的安全。

4 結束語

綜上所述，鍋爐制造擁有著幾百年的歷史，在人類科技文明的發(fā)展進程中通過無數(shù)的實踐經(jīng)驗來不斷地改進自己，拓展自己。文章主要研究的是熱能與動力工程在鍋爐領域里的應用與發(fā)展，既有著十分重要的作用，也存在著一些需要解決的問題。但是只要我們充分認識到熱能與動力工程技術在鍋爐領域里的不足，勇于創(chuàng)新并解決它，并且不斷實踐與學習，來挖掘熱能與動力工程技術在其領域中更多的潛力，就能更加高效有序地保證鍋爐的運轉，提高燃料的利用率。

參考文獻

[1]王楚鴻.新形勢下電廠鍋爐應用在熱能動力的發(fā)展前景[J].科技視界，2013（31）：32.

[2]馬士峰.熱能與動力工程：現(xiàn)代文明的動力[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2013（24）：152.

[3]常鑫.探究熱能與動力工程在鍋爐方面的發(fā)展[J].電源技術應用，2013（1）.291.

作者簡介：田青（1984，5-），本科學歷，2006年畢業(yè)于重慶大學熱能與動力工程專業(yè)?，F(xiàn)任職于昆明地鐵運營有限公司維修事業(yè)部供電中心，主要負責變電運行專業(yè)管理工作。