摘要：随着我国城市化建设进程不断发展，热能作为能源结构中的重要组成部分，对人们的生活供电等环节有着重要影响。热能在一定程度上能够实现能源转换，例如火力发电等随着当今科学技术不断发展、社会不断进步，人们对热能的需求越来越高。从热能动力工程使用情况分析，当今热能动力在锅炉中的应用范围愈加广泛，也是城市发展中的巨大推动力。本文重点从热能动力工程在锅炉中的应用作为出发点，对其发展前景进行分析。
关键词：热能动力工程；锅炉；能源；应用
引言
近年来，锅炉技术发展革新速度较快，极大的促进了工业及各行业的稳定发展，对于提升锅炉的经济效益与社会效益具有重要意义。在现阶段的发展过程中，热能动力工程仍是锅炉的主要动力系统，在锅炉的应用过程中起到决定性作用。但为进一步适应现代社会发展，提高热能动力与科学技术的有机结合势在必行，成为现代锅炉技术与设计发展的主要方向。
1热能与动力工程的基本内容
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，我国这方面的人才相对较少，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入研究也将有着非常重要的意义。
2锅炉构成
锅炉的构成较为复杂，不同种类的锅炉在结构方而均有着一定的差异，但就整体而言，其基本构架并不发生较为明显的改变。锅炉通常以两部分为主，首先是外壳部分，即底壳与面壳。锅炉的底壳主要用于固定、杂物处理及对锅炉内燃烧器的保护。在锅炉运行过程中，必然产生一定数量的热，为确保锅炉的正常运行及其运行安全性，及时进行降温必不可少，因而在锅炉设计时，通常在底壳部位，安装有水箱及轮回水循环系统，以便于有效的对锅炉进行降温。锅炉底壳是重要的承压体，所以在底壳中，还涵盖了燃气阀、三通阀及主热交换器等设备。面壳的主要作用即为防尘及保护内部零件与系统不受外部环境影响，一方面能够提高锅炉使用安全性，另一方面也能有效提升锅炉的使用寿命。其次是锅炉的燃气电器控制部分，该部分集中了锅炉的所有核心部件，是锅炉运行最为中心区域，也是热能动力产生的关键位置，具体组成如图1所示。当下，我国多数的锅炉燃气电器控制主要采用自动化控制方法，通过对基础信息进行设置，来确保锅炉燃烧的温度能够达到相关使用标准，以此提高锅炉使用及控制的合理性。
图1锅炉的组成
3锅炉热能效率影响因素分析
火力发电厂的蒸汽动力循环通过将水从水泵送入锅炉中，燃料燃烧将蕴藏在燃料中的能量释放出来转移到水中，转化成为蕴含热能的蒸汽，并进入汽轮机进行做功。做功完成后的蒸汽进入冷凝器后释放其中的热能，凝结成为水并回到水泵中，完成一个水循环。对于整个动力装置的效率来说，通过动力装置对外做功的净值与燃料燃烧所释放出的热值的比值就是整个动力装置的机械效率。发电机组的效率越高，其生产成本就会越低，因此提高发电机组的效率，减小单位发电燃料消耗量的重要方式就是提高锅炉热效率。
影响锅炉有效吸收热量的主要因素是排烟过程中的热损失，占燃料有效释放热量的5%-7%，其主要因素是飞灰和残渣中的燃料未完全燃烧，其他方式的热损失量相对较小。除此之外，另一种影响锅炉热效率的损失是由于固体燃料未完全燃烧造成的，飞灰中的未燃碳是固体颗粒的主要组成部分，燃料不完全燃烧不仅会降低锅炉运行的热效率，而且还会增加经过锅炉排入大气的尾气中的污染物。这种情况一方面造成了资源浪费，另一方面造成了环境污染，对于面临资源短缺和环境污染双重压力下的火力发电厂来说，因此必须进行调整和改善。
4改善措施
4.1调整吹灰技术
4.1.1改善汽温
在确保受热面安全运行、无严重结渣的情况下，降低其通过不同等级过热器的换热系数，以达到提高再热器受热面的热口烟温。增加加再热器的吹灰频率，保证受热面的干净，提高再热器的换热系数，这种方式的作用效果等同于增加了再热器的受热面。
4.1.2改变偏差
在热器出口汽温偏差较大时需要通过喷水的方式解决部分受热面超温的问题，如果能够有效改善这一问题，欠温和超温情况能够得到有效缓解，通过燃烧调整和修改吹灰策略都能达到缓解这一问题的目的。增加一级再热器左右墙附近的受热面的吹灰，减少中间受热面的吹灰，能够降低其高温部分较差，改善二级再热器出口温度。不对二级再热器靠左右炉墙附近的受热面进行吹灰，能够有效减少其吸热情况，增加对位于炉膛中间的受热面进行吹灰，能够增加其吸热能力，针对中间高、四周低的温度情况进行调整，缓解由于烟气参与而造成的烟气偏差。
4.2调整燃烧技术
针对电厂锅炉再热器中间吸热少、左右吸热多的情况，调整燃烧技术能够减少受热面吸热偏差，控制每个区域的吸热量能够有效减少温度偏差，促进区域内的温度均匀。在进行锅炉检修时，需要对燃烧器的安置位置、二次风门挡板、上下摆角、SOFA水平摆动执行机构进行检查并调平，减少由于受热面吸热偏差造成的汽温不均。调整燃烧技术不仅能够有效增强燃烧燃料的完全燃烧，而且能够有效保证电厂锅炉内一级再热器、二级再热器和三级再热器在的吸热面能够通过吸收不同的热量而与其温度偏差形成平衡状态，缓解出口温度的偏差。
5热能动力工程炉内燃烧控制技术运用
要想很好的控制锅炉的燃烧温度就一定要掌握好能量的转换幅度，以前，我国的锅炉生产大多都是用人力向炉内添加燃料以保证锅炉持续工作，现在，有很多企业已经用步进式的自动控制技术进行燃料的填充，下面，笔者将介绍几种锅炉燃烧的方式。
5.1层燃炉
层燃炉燃烧的特点是燃料被加到固定的或活动的炉排上，形成燃料层。这种燃烧方式的优点是燃料层经常保持相当大的热量，燃烧容易稳定，不易造成灭火现象。
5.2室燃炉
室燃炉燃烧的主要特点是没有炉排，燃料和空气一起经燃烧器送入炉中，并在炉膛空间内一边流动，一边燃烧。这种燃烧方式最初用于燃烧气体和液体燃料，随后发展成燃用煤粉。
5.3旋风炉
旋风炉的炉子为长圆筒形，有立式和卧式两种。空气及煤粉沿圆筒切线方向或筒的顶端旋转送入，高速气流带着煤粉作强烈的螺旋运动并进行燃烧。旋风燃烧方式实际上是一种介乎层燃炉与室燃炉燃烧之间的燃烧，它具有较薄的运动着的燃料层，燃烧在炉内停留的时间也较长。
5.4沸腾炉
沸腾炉的底部装有布风板，板上放入一定密度分布的燃料层，料层下部为风室。沸腾炉燃烧的主要特点是：煤粒与空气接触面积相对较高，煤层在沸腾层内停留的时间长，混合良好，燃烧强烈，故适应于燃用劣质煤的要求。由于沸腾燃烧是模块锅炉在燃烧方式上的一种具有发展前途的新技术，各国都在研究以寻求不断改进和完善的措施。
6工业生产中内燃控制技术的发展
现代的锅炉类型相比传统锅炉有着巨大突破，其应用价值也更加突出，锅炉不仅能够传输热能，同时也能够将热能转变为动能，有着非常丰富的应用形式，从而提高能源转化率。热能动力工程在锅炉方面的发展主要表现在以下几点：
6.1企业常用空燃比例连续控制体系
空燃比例连续控制体系是现代企业主要应用的内燃控制方式，采用逻辑控制器对系统进行编程，并根据实际情况分析燃烧数据，以提高实际应用效果。该体系采用电子信号传输，具备高稳定性与高实效性的基本特点，进而将锅炉内的温度控制在标准范围内。虽然该方式在诸多方面均具有明显优势，但相关技术并不成熟，部分高难度技术操作也仅停留在理论上，在实际的应用效果不佳，必要时，需要进行人工干预，以确保其能够按照预期的计划标准运行。
6.2双交又限幅控制系统
在应用过程中，不仅需要对各参数分析、调节、对比，同时也要测量炉内温度，并结合温度的实际情况进行控制与调整。其主要的控制方法是根据实际数据信息对比炉内燃气与空气比例，从而通过对比分析实现有效调节，实现自动化温度控制。同时通过对空气过剩率的上限限幅控制，从而防止在负荷减小时空气过剩，使其始终处在最佳燃烧区，达到节能、环保和安全燃烧的效果。
6.3软件仿真锅炉风机翼型叶片
在锅炉应用当中，其中存在着热能与动能能量转化，在此过程中风机有着十分重要的作用。在我国传统风机使用中，由于风机速率无法调节，导致炉内温度无法实现实时掌控，从而影响锅炉内的动力能源转化效率，导致能量转化效率低，也无法实现锅炉的运行价值。之所以存在这一系列的问题，究其原因是由于风机叶片设置不够合理，或者安装位置不规范。针对此类问题，可以采用软件仿真锅炉风机翼型叶片，从而加强风机叶片转速控制，加强风机叶片管理质量。通过软件仿真锅炉风机翼型叶片的应用，能够对锅炉内的风机使用情况进行判断与分析，从而发现其中存在的问题，并通过软件系统设置纠正叶片转速。如果仿真实验中没有发现问题，即可对风机进行安装，保障风机运作的合理性与效率性，提高锅炉内部的燃烧效率。
结语
综上所述，热能动力工程始终影响着锅炉的设计与发展，早期的燃气锅炉俨然已无法适应现代社会发展，虽然现代内燃技术又一次提高了燃气锅炉的应用效果，但就技术与发展前景而言，仍无法在短期内达到良好的适用效果，因而有必要将热能动力工程与现代科学技术相结合，通过提高热能动力的动力效应，来为科技化的锅炉技术发展奠定坚实的基础。
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论文作者:李永辉
论文发表刊物:《基层建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/7/4
标签：锅炉论文; 热能论文; 动力工程论文; 燃料论文; 风机论文; 能与论文; 动力论文; 《基层建设》2019年第11期论文;