熱能與動力工程在鍋爐領域的運用研究

魯維奇

（青海大美煤業股份有限公司，青海西寧 810000）

熱能與動力工程在鍋爐領域的應用，是改善我國鍋爐應用中，能源過度浪費、資源量減少的重要舉措。經濟發展需要能源支撐，近些年環保意識提升，對于能源應用方面更注重利用率的提高。作為能源轉換的關鍵媒介，鍋爐的應用領域擴大，逐漸成為熱能與動力工程研究關注的焦點。我國地大物博，有豐富的能源資源，但是若一度過度浪費或者無節制消耗，能源會不斷減少，甚至限制城市建設與經濟發展。在此基礎上，就需要及時將鍋爐領域發展以及熱能與動力工程研究力度加大，推進鍋爐建設步伐的同時，不能忽視熱能與動力工程的創新升級，植入更多學科知識，并激發熱能與動力工程作用，扎實鍋爐發展基礎，提高運行效率，有效節約能源消耗。

1 鍋爐應用研究

鍋爐在很多工業生產中都是必備組成。通過化學能轉換的方式，將能源以熱能或者其他能的方式為人們提供，除了化學能與熱能轉換之外，還能夠將蒸汽轉換為機械能，其具體結構詳見圖1。鍋爐實際應用中，與發電機相互配合，將普通能源轉換為電能，滿足生產生活需要的同時，方便產業發展。鍋爐的應用種類受到燃料差別影響存在一些不同，如熱水鍋爐或者蒸汽鍋爐等，天然氣、煤等都是鍋爐運行的關鍵燃料。應用最普遍的為熱水鍋爐，是正常生活的必備器械，滿足民用熱水需求。工業、傳播或者機車等行業則應用的鍋爐類型為蒸汽鍋爐。鍋爐應用為人們生活提供了很多方便，同時也為工業發展等創造更多發展與創新的契機。鍋爐應用價值巨大，但是能源消耗也比較大，這方面是鍋爐長久發展與創新必須關注的內容。如何提高鍋爐應用作用，減少鍋爐運行能耗，是當前鍋爐應用研究的重點內容。

圖1 普通鍋爐結構圖

2 熱能與動力工程介紹

熱能與動力工程研究中，必須掌握其中的組成內容，這樣才能在提高熱能與動力工程轉化效率方向引導下，取得更理想的創新效果。流體機械、熱力發動機、熱能動力、火力火電、水利水電、制冷低溫工程、能源環境、新能源開發等都是熱能與動力工程研究的重點，尋找更科學的方式，有效轉化熱能與動力，是熱能與動力工程研究的主要方向，同時也是綜合性較強的體現。熱能與動力工程研究中，加大深入研究力度，從系統化角度出發，融入更多自動化元素，簡化能量轉化過程的同時，真正將能源利用率提高，并且為鍋爐的應用與升級提供更多幫助。

3 鍋爐領域中熱能與動力工程應用問題剖析

針對當前的鍋爐應用來講，其生產運行期間，風機非常關鍵，是幫助其實現能源轉換的基礎，及時為鍋爐運行輸送所需要的有效氣體。在這種情況下，熱能與動力工程的應用，將其有效滲透到風機運行中，經過行之有效的優化與調整，對鍋爐風機結構加以升級，并且提高鍋爐運行效能。當然整個過程中必須認識到，鍋爐內部結構尤其復雜，特別是葉輪方面，外界因素極易對溫度變化值造成影響，造成鍋爐測量的結果準確性下降，系統安全可靠性降低，這方面必須提高重視。面對這方面的問題，熱能與動力工程植入研究中，雖然不斷尋找更合理的創新方式，但是所提出的處理辦法缺乏確切性。兩者的融入并非一無所獲，熱能與動力工程幫助鍋爐及時對風機葉片燃燒環節進行檢測，不僅能夠精準掌握其速度，同時還能夠根據數據統計對燃燒速度進行模擬，對風機葉片的使用壽命進行高精度模擬與評估，嚴格控制鍋爐運行與燃燒速度，將鍋爐運行期間可能存在的風險排除。

4 鍋爐領域熱能與動力工程應用必要性

熱能與動力工程在鍋爐的應用中，根據鍋爐運行依靠的機械工程學原理，及時在其中注入跨熱能動力學內容，從而對轉化規律進行掌握，梳理與總結將能量進行最大化轉化的方法。從整體上來講，熱能與動力工程在鍋爐中的應用，工程專業性特點非常突出。實際應用中，研究的主體為熱能與動力轉化，根據鍋爐應用特點，注重轉化效率提高的同時，還要綜合機械、工程熱物理以及其他領域工程變化規律，以達到鍋爐運行中熱能與動力工程應用目的。作為鍋爐運行中的重要組成，熱能與動力工程實際應用中，必須尊重其中的系統性變化，并且總結鍋爐運行規律。加大信息技術與自動化技術等的應用，明確鍋爐發展的方向，核心在于綜合應用自動化技術，有效將其融合到熱能與動力工程中，將其作用發揮到最大化。與此同時，還要將鍋爐運行效率提高，保證鍋爐運行安全的同時，激發鍋爐運行的經濟價值。

5 鍋爐中熱能與動力工程運用創新舉措總結

5.1 風機監控中熱能與動力工程的應用

熱能與動力工程在鍋爐的運用中，針對鍋爐中的風機進行了優化與創新。對風機的應用進行了客觀分析，認識到風機作為鍋爐結構的重要組成，及時為鍋爐提供運行所需要的氣體，以保證燃料得到充分燃燒。社會建設與經濟發展背景下，鍋爐能源消耗率增加，及時將風機運行時間延長，才能真正將鍋爐運行效率以及能源供應率等提高。部分鍋爐系統運行中，過度追求效率提升，以不科學的手段將風機運行時間延長，如此會增加風機運行負荷，熱量迅速增加，風機結構位置特殊，若熱量增加卻得不到及時措施予以降溫，必然會出現問題，不僅無法將鍋爐運行效率提高，甚至還會對正常運行造成影響，威脅鍋爐運行安全。面對這種情況，熱能與動力工程的應用，及時明確風機運行期間所承受的負荷點，并制定科學合理的散熱方案，保證風機恒溫運行，延長風機使用壽命，提高風機運行效率。

熱能與動力工程與風機運行的結合，必須對其內部結構全面了解，認識到風機運行期間溫度數據的測量與統計，常規測量手段并不能滿足其要求，尤其是技術方面存在明顯的限制性因素，在這種情況下，從電氣技術方面著手，利用軟件的方式，對風機葉片燃燒速度進行實時監測，及時統計監測數據并迅速創建二維模型，在網格劃分基礎上，得到風機葉片燃燒的準確速度。求解器的協助下完成計算與結構分析，這種方法在一定程度上解決了風機運行期間溫度控制、燃燒速度等監測短板，當然實際應用中比較容易受到溫度影響而出現一些溫差，這方面還需要進一步深入研究。

5.2 鍋爐燃燒控制方面熱能與動力工程的應用

熱能與動力工程在鍋爐中的應用，還體現在燃燒控制方面。鍋爐整體運行中，燃燒控制是重要組成，不僅對能量轉換幅度進行有效調整，同時也是自動化控制升級的關鍵環節。現代化技術與自動化模式的融入，幫助鍋爐實現了人力填充燃料的轉變，升級為步進式自動控制填料，當前部分鍋爐已經實現了全自動燃燒控制，自動化水平明顯提高。結合當前鍋爐中熱能與動力工程應用情況，其與自動控制技術的融合等，科學控制鍋爐的燃燒速度。具體控制方法主要包括兩方面。

（1）空燃比例連續控制系統，組成部件包括燒嘴、熱電偶、流量計、PLC、燃燒控制器以及氣體分析裝置、電動蝶閥等。從熱點偶檢測的方式，對燃燒控制數據及時掌握，隨后是數據傳輸，對比鍋爐運行規定數值，通過比例積分以及鍋爐輸出電信號等對存在的偏差值進行調節，還要控制電動蝶閥以及比例閥等開合的具體程度，由此幫助空燃比例連續控制系統實現空氣、燃料比例的嚴格控制，從而達到對鍋爐內溫度有效調節的目的（圖2）。當然這種溫度控制方式在實施中受影響因素較多，所以精確性方面還需要進一步提高，特別是其中的額定數值，必須提前仔細確認。

圖2 常見空燃比例控制閥結構圖

（2）雙交叉限幅控制系統，同樣是熱能與動力工程在鍋爐燃燒控制中的應用體現。此系統的運行，涉及到燒嘴、流量計，還應用到燃燒控制器、熱電偶以及流量閥等。溫度傳感器積極配合熱電偶，將測量溫度的相關信息及時轉換成電信號是基本工作原理。測量點實際溫度便是電信號，結合工藝曲線測定的方式，對電信號進行數值對比，隨后在PLC的幫助下，對空氣流量閥開合程度適當調整，并調整燃料，嚴格按照規定比例對空氣、燃料等加以控制。空氣流量需要孔板與差壓變送器的支持完成測量。在此基礎上還要安裝質量控制裝置，及時對鍋爐燃料量進行控制，保證溫度控制在合理范圍內。

6 鍋爐中熱能與動力工程運用發展方向研究

鍋爐中科學應用熱能與動力工程，不僅幫助鍋爐實現了各方面數值的嚴格控制與實時監督，同時也完善了鍋爐內部結構，升級了鍋爐運行性能。熱能與動力工程在其中的應用范圍還在不斷擴大，幫助鍋爐對熱能有效控制，節約鍋爐運行能耗，降低鍋爐對環境的污染，同時協助鍋爐實現熱工自動控制。除此之外，熱能與動力工程的研究，在汽車工程或者制冷低溫工程等方面也有明顯應用。及時對內燃機進行優化，科學控制熱力發動機的運行排放等，協調其與環境的關系。通過低溫技術學以及制冷原理等研究，完善了制冷低溫系統，提高制冷低溫系統運行效率。

7 結束語

對于鍋爐來講，熱能與動力工程在其中的運用，不僅從多方面對鍋爐自動化運行水平加以提高，同時也優化了鍋爐運行結構，提高了燃燒效率，協助鍋爐真正實現精細化能耗控制。尤其是風機監控以及燃燒控制等方面，經過有效磨合與優化，鍋爐以及熱能與動力工程都取得明顯進步。