热能与动力工程在锅炉领域的应用探究

吴立平

摘要：热能与动力工程是一项有着较强专业性的学科，在诸多领域都有着广泛的应用，由于目前能源的利用问题一直是人们重点关注的内容，因此热能与动力工程也得到了更多的重视，尤其是在锅炉燃烧方面，利用热能动力技术能够更好的提高锅炉的运转效率和燃烧利用率，这样有效的提高了锅炉的生产效率，同时也很大程度的减少了对资源的浪费。本文就热能与动力工程在锅炉方面的应用进行全面的分析和探讨。

关键词：热能与动力工程；锅炉；应用

前 言

目前，随着我国社会生产力的不断进步，各行各业都取得了相应的发展成就，在此过程中，对热能与动力工程的需求和依赖越来越大，热能与动力工程必将会得到更广泛的应用。本文首先简单介绍了热能与动力工程和锅炉的构成，然后详细分析了热能与动力工程在锅炉中的发展以及出现的相关问题，最后概述了热能动力工程炉内燃烧控制技术运用、热能与动力工程在今后的发展方向。

一、热能与动力工程概述

热能与动力工程是一项综合性的学科，包括对热能的研究以及热能和动力之间的相互转化，其中包含了热力发动机、流体机械以及流体工程等内容，热能工程涉及到的因素也相对较多，其中包括热力发动机、热能工程、流体机械及流体工程，热能工程与动力机械、制冷与低温技术、能源工程、工程热物理、水利电动力工程、冷冻冷藏工程等九个方面，而锅炉的运行更好的体现了热能与动力工程的研究内容。从锅炉的设计中可以看出，锅炉的设计涉及了热能和动力工程的方方面面，并且有着一定的系统性。我们在加强对热能与动力工程研究的同时，还要注意对机械工程、工程热物理等多种领域的研究，尤其是在热能和机械能之间的能源转化，更是研究的重点内容。同时，热能和动力工程的发展方向也是多方面的，随着科技的不断发展进步，热能动力工程的发展也更加趋于自动化，特别是在物理工程方面，我国的这方面人才相对较少，未来的发展还需要进一步的加强对人才的培养，并且在空调制冷以及锅炉的热能转换等方面都需要进一步的提高能源的利用率，这也是热能动力工程发展的基础条件，只有做好热能动力工程在能源方面的使用问题，才能够进一步的发挥热能动力工程的重要作用，从而为我国的国民经济发展提供一个良好的基础，因此，我们对热能与动力工程的深人研究也将有着非常重要的意义。

二、锅炉结构

锅炉作为能源转换设备，能够将燃料中的热能转换成电能、化学能、光能等。锅炉是工业生产的动力源，锅炉的技术水平直接决定工业的发展程度。根据用途、外形、内部结构的不同，锅炉可以分为许多种类，但其本质都是相同的，都是能源转换装置。在我国大量应用的锅炉大致有两种：工业锅炉和电站锅炉。前者应用范围较广，在钢铁、机电生产、矿产加工等行业都有应用，后者主要应用在发电厂，是火力发电厂主要的供能设备。锅炉包括外壳和电气控制部分。外壳可以分为底壳和面壳两部分，其中每个部分都有不同的作用，底壳承担着锅炉燃烧的任务，是锅炉燃烧的主要环节，底壳上有热交换器和电控盒等部件，通过底壳的连接锅炉形成一个整体结构，从而保证其能够更好地与其他部分进行连接。面壳的主要作用是防止灰尘等进入锅炉内部，它能够更好地保护锅炉，从而延长锅炉的使用寿命。电气控制部分是锅炉的核心部件，对于控制锅炉的燃烧及其他各项工作有着重要的作用。现如今，锅炉的控制都已经实现了自动化，这对于锅炉的燃烧控制和热平衡控制都有着非常好的效果，能够更好地提高锅炉燃烧的效率及热能利用率，从而减少资源的浪费。

三、热能与动力工程在锅炉中的发展以及出现的相关问题

1.热能与动力工程在锅炉中的发展

1872年第一台锅炉在英国被制造，随着锅炉的产生，蒸汽机时代出现，1796年瓦特发明了分离冷凝器，代表着锅炉的完整运作体系的初步确立，工业炉和锅炉原理类似，从某些方面来讲，锅炉也是工业炉的一种，工业炉是指在工厂的工业生产过程中通过燃料的燃烧进行热量的转换，对材料进行加热的设备，工业炉产生于中国商代，主要的工作方式是通过加热提炼铜器，春秋时期产生了铸铁技术，这证明着工业炉的温度控制正在进步。1794年熔炼铸铁的高炉出现，1864年马丁建造了气体燃料加热的平炉，随着现代化科技的进步，计算机逐渐代替了人工进行对锅炉系统的控制，推钢式炉和步进式炉成为吸纳带连续加热炉的两种基本类型，两者只有运输燃料的方式有所不同而已。

2.热能与动力工程在锅炉风机方面出现的相关问题

我们知道锅炉中的风机的主要作用就是将机械能转化为人们所需要的动能。然而，随着人们对能源的需求量的不断增加，风机在运行的过程中极易破坏电机，在某些较为严重的情况下，还会给工作人员带来生命危险，使企业的经济效益大大下降，给企业带来了巨大损失。所以我们很有必要针对锅炉中风机出现的这些问题来改善和提高风机的装备，促进热能与动力工程的发展。

四、热能与动力工程在炉内燃烧控制技术应用

锅炉的燃烧控制是调整能量转换幅度的核心技术，在当今社会，锅炉由人力向锅炉内填充燃料逐渐转型为步进式的自动控制填充燃料所代替。燃烧控制系统是锅炉的主控系统，主要包括燃料控制系统、风量控制系统、炉膛压力控制系统。目前大部分锅炉燃烧控制系统仍然采用PID控制。燃烧控制系统由主蒸汽压力控制和燃烧率控制组成串级控制系统，其中燃烧率控制由燃料量控制、送风量控制、引风量控制构成，各个子控制系统分别通过不同的测量、控制手段来保证经济燃烧和安全燃烧。如图1。锅炉燃烧自动控制系统的基本任务是使燃料燃烧所提供的热量适应外界对锅炉输出的燕汽负荷的要求，同时还要保证锅炉安全经济运行。一台锅炉的燃料量、送风量和引风量三者的控制任务是不可分开的，可以用三个控制器控制这三个控制变量，但彼此之间应互相协调，才能可靠工作。对给定出水温度的情况，则需要调节鼓风量与给煤量的比例，使锅炉运行在最佳燃烧状态。同时应使炉膛内存在一定的负压，以维持锅炉热效率、避免炉膛过热向外喷火，保证了人员的安全和环境卫生。

图1燃烧控制系统结构图

五、热能与动力工程的发展方向

热能与动力工程的应用范围十分广泛，不仅仅是在锅炉领域，在机车内燃机控制、空调制冷等方面它也都有着很好的应用前景。（1）热能动力及控制工程方向，关注热能与动力测试技术、锅炉原理、汽轮机原理、燃烧污染与环境、动力机械设计、热力发电厂、热工自动控制、传热传质数值计算、流体机械等知识。（2）热力发动机及汽车工程方向：关注内燃机原理、结构、设计、测试，燃料和燃烧，热力发动机排放与环境工程，能源工程概论，内燃机电子控制，热力发动机传热和热负荷，汽车工程概论等知识。（3）制冷低温工程与流体机械方向：关注制冷、低温原理、人工环境自动化、暖通空调系统、低温技术学、热工过程自动化、流体机械原理、流体机械系统仿真与控制等知识。

六、结束语

总而言之，热能动力工程无论在锅炉的发展方面还是实际的生产生活中都起着非常关键的作用，希望我们可以继续挖掘热能动力工程在锅炉运作和能源生产中的应用，促进我国能源的利用率和经济的不断发展。

參考文献：

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