王飛騰

摘要：在社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)不斷增加的形勢(shì)下，致使能源的使用越來(lái)越大，尤其生產(chǎn)活動(dòng)中使用的鍋爐設(shè)備，它作為能量轉(zhuǎn)換的主要設(shè)備在進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換時(shí)需要消耗大量的能源，而鍋爐在各類生產(chǎn)活動(dòng)中都有應(yīng)用，這也是導(dǎo)致我國(guó)能源緊張的主要因素之一。而熱能與動(dòng)力工程的提出有效緩解了上述問(wèn)題，不能能夠提升能源的利用率，還可以對(duì)煤炭燃燒過(guò)程中形成的有毒氣體進(jìn)行特殊處理，使其對(duì)環(huán)境的影響降至最低，符合我國(guó)對(duì)生產(chǎn)活動(dòng)節(jié)能環(huán)保的要求，這也是在熱能與動(dòng)力工程理論提出之后就被大多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)所接受的原因之一。為了使熱能與動(dòng)力工程能夠發(fā)揮出最佳的作用，我們對(duì)其在鍋爐領(lǐng)域中的運(yùn)用進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：熱能與動(dòng)力工程；鍋爐；熱能動(dòng)力

熱能與動(dòng)力工程的融合可以使熱能發(fā)揮出更高的動(dòng)力能效，這也是其能夠提升能源利用率的主要原因。近幾年，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)水平有了大幅度的提升，在不斷發(fā)展的過(guò)程中，對(duì)于熱能的需求量也在逐漸提升，為鍋爐企業(yè)的發(fā)展帶來(lái)生機(jī)的同時(shí)，也對(duì)能源和環(huán)境帶來(lái)較大的影響。為了緩解鍋爐運(yùn)行排放氣體對(duì)環(huán)境的影響以及運(yùn)行中所消耗的大量能源進(jìn)行優(yōu)化，提出了將熱能與動(dòng)力工程融入到鍋爐領(lǐng)域中的觀念，文中就對(duì)熱能與動(dòng)力工程在鍋爐領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行研究。

一、鍋爐結(jié)構(gòu)分析

鍋爐生產(chǎn)的主要目的是將燃燒過(guò)程中所產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)換成電能、光能和各種機(jī)械能，可以說(shuō)鍋爐是作為能源轉(zhuǎn)換的介質(zhì)而存在的。鍋爐作為重要的能源轉(zhuǎn)換設(shè)備，其轉(zhuǎn)換能量的質(zhì)量與鍋爐技術(shù)息息相關(guān)，而作為為生產(chǎn)活動(dòng)提供能量的裝置，又與生產(chǎn)質(zhì)量和水平具有一定聯(lián)系，可以說(shuō)鍋爐領(lǐng)域的發(fā)展將對(duì)工業(yè)發(fā)展產(chǎn)生直接影響。按照生產(chǎn)需求，將鍋爐分成不同的規(guī)格和類型，但是運(yùn)行的原理都是相同的。我國(guó)在生產(chǎn)活動(dòng)中使用鍋爐最多的要屬工業(yè)生產(chǎn)方面和發(fā)電站方面，其中的工業(yè)生產(chǎn)使用的是工業(yè)鍋爐，且用途較為廣泛，可以應(yīng)用到其他類型的生產(chǎn)活動(dòng)中，而發(fā)電站所使用的則是專用的電站鍋爐，僅能在發(fā)電廠中應(yīng)用，活力發(fā)電廠中的應(yīng)用率最大。

鍋爐的結(jié)構(gòu)主要由電氣控制和外殼兩個(gè)部分組成，而外殼又可分為底殼和面殼兩個(gè)部分，其中的底殼作用較為明顯是支持鍋爐燃燒的關(guān)鍵部分，屬于為鍋爐運(yùn)行提供支持的核心部分。在底殼中設(shè)置了對(duì)應(yīng)的交換器和電控設(shè)備，確保與其他部件連接的緊密性。面殼的作用雖然相對(duì)較小，但是，在鍋爐運(yùn)行中起到對(duì)應(yīng)的保護(hù)作用，可以防治灰塵進(jìn)入內(nèi)部，對(duì)系統(tǒng)元件造成影響。

二、熱能與動(dòng)力工程在鍋爐領(lǐng)域的應(yīng)用

熱能與動(dòng)力工程理論是在機(jī)械工程學(xué)和熱能動(dòng)力學(xué)的理論基礎(chǔ)上提出的，對(duì)能源利用率具有一定改善作用的工程。在對(duì)熱能和機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)換過(guò)程做出深入研究之后，提出了有效提升轉(zhuǎn)化率的方法。由此可見，對(duì)熱能與動(dòng)力工程理論應(yīng)用的過(guò)程需要掌握足夠的專業(yè)知識(shí)，對(duì)于操作人員的個(gè)人能力素質(zhì)具有較高的要求。為了保證熱能與動(dòng)力工程在鍋爐系統(tǒng)中發(fā)揮出最佳的效果，需要在應(yīng)用的過(guò)程中對(duì)相關(guān)的理論進(jìn)行充分考慮，提升能源轉(zhuǎn)換的幾率，起到提升能源利用率的作用。鍋爐運(yùn)行的過(guò)程中除了需要熱能與動(dòng)力工程理論的支持之外，還涉及其他多種理論知識(shí)的支持，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)技術(shù)的快速發(fā)展，高新技術(shù)的發(fā)展也有了顯著的提升，鍋爐領(lǐng)域要想取得十足的發(fā)展就必須在后續(xù)的發(fā)展過(guò)程中不斷引入高新技術(shù)，在提升能量轉(zhuǎn)換率的同時(shí)，增強(qiáng)能量轉(zhuǎn)換的質(zhì)量，為工業(yè)發(fā)展和電力行業(yè)的發(fā)展提供支持。

（一）熱能與動(dòng)力工程在鍋爐風(fēng)機(jī)監(jiān)控中的應(yīng)用

為了提升鍋爐的燃燒質(zhì)量，需要在鍋爐裝置的適當(dāng)位置安裝一個(gè)性能較好的風(fēng)機(jī)，讓其在鍋爐的運(yùn)行中產(chǎn)生作用，使周邊的空氣充分進(jìn)入鍋爐內(nèi)部，以此提升鍋爐的燃料質(zhì)量和燃燒率。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)于能源的需求量也就越來(lái)越大，致使在很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)我國(guó)都處于能源緊張的狀態(tài)下，要想改變這一現(xiàn)狀，就必須在生產(chǎn)的過(guò)程中采用有效的措施實(shí)現(xiàn)節(jié)能生產(chǎn)的目的，這也是現(xiàn)階段我國(guó)對(duì)生產(chǎn)活動(dòng)的要求。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，延長(zhǎng)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行時(shí)間可以起到節(jié)約能源和提升能源利用率的作用，同時(shí)，風(fēng)機(jī)進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)運(yùn)行也會(huì)產(chǎn)生大量的熱能，如果不加以降溫處理就會(huì)引發(fā)風(fēng)機(jī)燒毀的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響能量轉(zhuǎn)換的效率。為此，可以采用熱能與動(dòng)力工程的理論對(duì)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行機(jī)制進(jìn)行改良，使其盡可能的延長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間。

由于風(fēng)機(jī)內(nèi)部系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，無(wú)法采用常規(guī)的測(cè)量?jī)x器對(duì)其運(yùn)行中產(chǎn)生的溫度進(jìn)行測(cè)量，而我國(guó)也不具備對(duì)風(fēng)機(jī)運(yùn)行溫度測(cè)量的有效方案，更是無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)運(yùn)行溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控，這也是鍋爐運(yùn)行消耗能源無(wú)法得到有效控制的主要原因之一。對(duì)于現(xiàn)在的技術(shù)水平而言，可以運(yùn)用熱能與動(dòng)力工程的研發(fā)系統(tǒng)，將不同方向流入風(fēng)機(jī)葉片的燃燒速度進(jìn)行分析，通過(guò)建立二維模型來(lái)模擬風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，再通過(guò)網(wǎng)格劃分出特定的數(shù)值，最終由求解器得出溫度數(shù)據(jù)。

當(dāng)前這種方式測(cè)定出的溫度數(shù)據(jù)與風(fēng)機(jī)運(yùn)行的實(shí)際溫度還存在一定的差異，但是對(duì)延長(zhǎng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間的操作起到一定的作用。

（二）熱能與動(dòng)力工程在鍋爐燃燒控制中的應(yīng)用

在鍋爐運(yùn)行的過(guò)程中，對(duì)燃燒的控制情況直接影響能量轉(zhuǎn)換的效率，而鍋爐的燃燒控制技術(shù)可以有效調(diào)節(jié)能量轉(zhuǎn)換度，是確保能量轉(zhuǎn)換效率的關(guān)鍵技術(shù)之一。在鍋爐行業(yè)發(fā)展的初始，所采用的是人工填料的方式來(lái)控制鍋爐燃燒進(jìn)度，而在科技不斷發(fā)展的形勢(shì)下，已經(jīng)由人工填料方式逐漸轉(zhuǎn)換成自動(dòng)填料，一些發(fā)展較好的企業(yè)引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)成果，甚至實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)的鍋爐控制體系。在自動(dòng)技術(shù)方面可以將鍋爐燃燒的控制類型分成空燃比例連續(xù)控制系統(tǒng)和雙交叉限幅控制系統(tǒng)兩種。

（1）空燃比例連續(xù)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)是利用熱電偶對(duì)內(nèi)部的燃燒情況進(jìn)行檢測(cè)之后，再將其傳輸給PLC，與設(shè)定好的數(shù)值進(jìn)行對(duì)比之后，將產(chǎn)生的差值通過(guò)比例積分和微分運(yùn)算之后將信號(hào)進(jìn)行輸出操作，同時(shí)對(duì)比例閥和電動(dòng)碟閥發(fā)出對(duì)應(yīng)的操作指令，控制閥門的開啟度，進(jìn)而達(dá)到控制鍋爐內(nèi)部空氣、燃料比例的目的，并且對(duì)鍋爐內(nèi)部的燃燒溫度進(jìn)行控制，保證其可以長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。

（2）雙交叉限幅控制系統(tǒng)。其工作原理主要是通過(guò)溫度傳感器和熱電偶把需要進(jìn)行精確測(cè)量的溫度變成電信號(hào)，這個(gè)電信號(hào)即測(cè)量點(diǎn)的實(shí)際溫度，此測(cè)量點(diǎn)溫度期望值是由預(yù)先存貯在上位機(jī)中的工藝曲線自動(dòng)給定的，根據(jù)這兩個(gè)數(shù)據(jù)之間偏差值的大小，由PLC自動(dòng)調(diào)整燃料與空氣流量閥門的開合程度，通過(guò)電動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的定位及空氣和燃料的比例控制，并借助孔板和差壓變送器測(cè)量空氣的流量，采用一個(gè)專用的質(zhì)量控制裝置來(lái)控制燃料量，從而使溫度精確地控制在需要的數(shù)值上。

參考文獻(xiàn)：

[1]齊盛.熱能與動(dòng)力工程在鍋爐運(yùn)用中存在的問(wèn)題及解決對(duì)策[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（17）：109.

[2]馬云峰.淺談鍋爐與能源領(lǐng)域熱能動(dòng)力工程的發(fā)展及其應(yīng)用概況[J].工程技術(shù)：文摘版，2016（6）：00230.