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摘要：热能与动力工程学是目前能源研究中的热门科目，其研究内容能够在很大程度上改善目前的工业动力体系，在应用中能够有效地体现节能环保的可持续发展思想。通过在锅炉中使用热能与动力工程技术能够有效提高燃料的燃烧率，进而起到节约能源的作用，同时还能够减少锅炉安全事故的发生。因此，本文将针对热能与动力工程在锅炉燃烧方面的应用问题进行具体分析，并提出有效的改进意见。
关键词：热能与动力工程；锅炉；应用问题
热能与动力工程是一项十分复杂的学科，包含很多其他周边学科的内容，其主要是以跨热能动力工程及机械工程方面为理论基础，实现机械和热能之间的能量转换。锅炉作为一种十分重要的能量转换机械设备，锅炉的燃烧过程就是能量转换过程，需要计算出锅炉在燃烧的过程中需要的动力值。为了能够提高锅炉的燃烧效率，节省资源，就需要在锅炉的设计过程中以热能与动力工程为原则。但是目前来看，我国针对锅炉热能方面的研究还比较少，研究的还不够深入和透彻，距离理想的水平还存在着一定的差距，需要相关学者对锅炉的运用和热能与动力工程的关系进行深入分析。
1热能与动力工程概述
热能与动力工程是多种技术的综合体，不仅仅涉及到现代能源技术，还涉及到信息技术和管理技术。其应用领域十分广泛，主要包括热能动力设备及系统的设计和信息处理、制冷空调、计算机应用、环境保护、自动控制、能源高效利用和新能源开发等方面。
热能与动力工程的主要理论基础是工程热物理学，研究对象是动力机械系统和内燃机。在研究过程中需要综合应用工程力学、机械工程学、自动控制、计算机、环境科学、微电子技术等学科的知识来研究如何高效的将化学能转化为热能等其他能量形式。此外，还要研究能量转化过程中系统和设备的自动控制技术。
能源动力是我国经济发展的重要支撑点，其涉及到很多高新技术产业，随着中国经济的发展，环境污染形势也日益严峻，我国开始注重新能源的开发和利用。我国目前是世界第一的产煤大国也是用煤大国。因此导致我国优质的煤炭燃料储量逐年减少。燃煤造成的污染也已经造成了我国很大程度的环境污染。雾霾天气已经成为一种常态。为了维持我国经济的高速增长，发电必须要跟上。而我国新能源开发还处于起步阶段，发电量不能满足我国经济发展的需要，还需要大量的燃煤发电。这就导致我们必须更加高效清洁的利用煤炭资源，也为热能与动力工程提出了新的研究发展方向。应用热能与动力工程提高我国锅炉的热能效率是目前亟待解决的重要问题。
2对热能与动力工程、锅炉的构成
2.1热能与动力工程
就热能与动力工程表层意义而言，其主要涉及热能、动力两个方面的内容，也就是说，热能与动能之间的循环转换（热能转化为功能或动能转化为热能）。当然，某些时候，在这起技术的作用下，动能可以转化为电能，以满足电力行业的需求，从而促进其高效发展。经调查、研究发现，能量转换过程中所应用的技术与其他工程存有很大的区别。与此同时，其涉及多个学科的内容。此外，热能与动力工程具有广阔的发展前景，主要包括工程物理工程、电厂热能工程等。实践证明，热能与动力工程的存在、发展在缓解我国能源压力方面发挥着不可替代的作用。由此可知，热能与动力工程必然会受到社会各界的高度重视，以满足我国经济、生活对能源的需求。
2.2锅炉的构成
对于锅炉的构成，主要包括燃气锅炉电气控制、外壳等，如图1所示。其中，锅炉的外壳由面壳、底壳构成，其在锅炉作业过程中发挥着各自的价值。就底壳而言，其主要用于固定锅炉的燃烧器，从而确保锅炉使用的安全性。此外，锅炉底壳上配置了其他部件，以构成一个整体，从而更好地发挥其自身的作用。防风防尘是面壳的主要功能，能够有效保护锅炉，以保证锅炉平稳、有序运行。现今，科学技术、社会经济的迅猛发展，很多企业大都倾向于采用计算机控制方法。根据调查结果显示，计算机控制具有高度的科学性、精确性。
3热能与动力工程在锅炉中的发展及存在的问题
3.1热能与动力工程在锅炉中的发展
自19世纪70年代第一台锅炉诞生，人们开始迈入蒸汽时代。18世纪90年代，分离冷凝器面世，这标志着具备完整运作体系的锅炉初步确立。经调查、研究发现，锅炉与工业炉在原理方面存有一定的共性。严格意义上来讲，锅炉属于工业炉范畴。所谓的工业炉指的是一种工业设备，其存在有利于实现热量的转换。在我国，工业炉起源于商代，主要用于加热提炼铜器。随着时代的发展，铸铁技术应运而生，其充分反映出工业炉在控制温度方面的进步、发展。近年来，社会经济、科学技术迅猛发展，对于锅炉系统的控制不再是人工，而是计算机。通常吸纳连续加热炉主要包括两种类型：步进式炉、推钢式炉，其存在着一定的差异性：运输燃料的方式。
3.2热能与动力工程在锅炉中存在的问题
众所周知，锅炉中的风机具备转换能量（机械能转变为动能）的作用。但是，当前国民经济、生活对能量的需求量不断增大，处于作业状态的风机极易损坏电机，甚至会影响到使用者的人身安全。此外，其对企业经济效益具有负面影响，严重妨碍了企业的长远发展。因此，企业改善、提高风机装备对解决锅炉中存在的问题颇有益处、推动热能与动力工程发展进程等颇有益处。
4锅炉方面对热能与动力工程的应用创新
4.1热能与动力工程在锅炉风机方面的创新应用
热能与动力工程在锅炉风机方面的创新应用主要是对仿真类翼型叶片的应用。因为风机一般处于锅炉的内部，其具有非常复杂的系统结构，并且运转也非常精密。所以就给风机的实际测量带来了一定困难。而在国内，有关锅炉叶轮制作或者运行方面的问题，到目前为止尚未存有科学、完整的体系来进行解决和完善。对于评估机械内部气体流动方面的问题来说，只有通过实验模拟的方法，以出入风机时的不同方式将模拟空气的相关气流进行分离，这样才能够获取较为准确有效的数值。然后，将这些有效数值通过计算机来实现模拟设定。通过热能与动力工程方面内容，探究在不同速度下所产生的矢量图，这是应用模拟实验方法的最主要目的。最后，将多组数据以及矢量图进行综合比较，从而最终将风机翼型边界层分离和攻角之间的关系确定出来，以便再往下进行更深一步的分析和研究。
4.2热能与动力工程在锅炉燃烧控制技术方面的创新应用
作为锅炉中最重要的一部分，燃烧控制部分以及其控制技术对于锅炉业的发展具有十分重要的影响作用，是能量转化幅度的核心技术，可以说这一部分及技术决定着该行业的发展情况。现代锅炉基本已经取代了传统的依靠人力进行燃料投放的方式，而改用现代化控制技术来自动进行燃料的投放。自动控制技术一般分为以下两种方式：第一种是空燃比里连续控制技术方式；第二种就是双交叉先付控制方式。这两种方式各有自身的优点，如果能够对其进行科学利用，就能够实现有效的控制，进而达到生产目标。
（1）空燃比里连续控制技术方式该控制方式的构成要素主要是热电偶比例阀、燃嘴燃烧控制器、PLC、流量计气体分析装置以及电动蝶阀等。当需要进行数据比较时，PCL起主要作用；当需要处理和传递有关数据时，热电偶比例阀起主要作用；而对于信号的设置，则需要利用微积分等计算方法来实现。另外，对于电动蝶阀和燃嘴燃烧控制器的开放幅度也要进行准确的控制。当对这一切实现准确控制之后，锅炉内的温度才能够被更好控制和调节。但是空燃比里连续控制技术方式对于温度的控制并不十分精准，因此，为了实现更好的控制，就需要对相关数据进行谨慎和认真的计算与确定。
（2）双交叉先付控制技术方式该控制方式的构成要素主要有燃烧控制器、流量阀、烧嘴和流量计热电偶。在这种控制技术方式下，热电偶的主要作用是生成电信号，然后再由其自身将温度转化为电信号，最后得出锅炉燃烧测量点的实际温度，该温度是通过电信号来进行标记的。但是，这一测量点温度期望值的获取方式是工艺曲线，也就是说是通过自动给定的，所以在测量点温度期望值与其实际测量温度值之间可能会存有一定的偏差。在这种情况下，PCL可以依据这一偏差来实现对阀门开合程度的科学调节，进而找到一定的调节范围和调节幅度，从而准确控制好其温度。另外，双交叉先付控制技术方式还具有专门化的特点，它由一个专门的质量控制装置来实现对燃料的控制测量。这种方式能够有效降低损耗，同时也能够节省其他部件的使用。除此之外也要有效保障精确的温度数值。总之，对于锅炉方面来说，一定要注重应用热能和动力工程的燃烧控制技术，并能够分析出以上两种控制技术方式的优缺点。
5热能与动力工程的发展方向
目前，随着社会经济、科学技术的高速发展，热能与动力工程的发展前景更为广阔，其对多个领域的发展具有重要的意义，例如：汽车工程、热力发电机、热能动力及控制工程等。然而，值得注意的是，将热能与动力工程应用于工程发展中时，须理解、掌握其所涉及的原理知识，并针对不同问题进行不同分析，从而确保各项工程平稳、有序地进行。与此同时，鉴于热能与动力工程良好的发展前景，相关人员应通过不断学习，加强自身技能、综合素质，为更好地促进其的发展奠定坚实的基础，进而最大程度地满足我国经济、社会等对能源日益增长的需求。
结语
热能与动力工程在锅炉领域当中的应用促进了锅炉领域的进步，提高了资源的使用效率，对于缓解当前的能源危机意义重大，有利于减轻环境污染。在建设资源节约型与环境友好型社会的背景下，热能与动力工程的应用成效不仅表现在锅炉领域，在其他领域当中也有体现。锅炉领域在看到热能与动力工程为本领域带来的可喜变化的时候，也要留意热能与动力工程带来的负面影响，锅炉领域不能只依靠热能与动力工程来促进本领域发展，要积极开拓创新，不断借鉴国内外成功经验，引进先进技术，消除阻碍自身发展的因素，保证锅炉高效运转，只有这样，才是获得可持续发展的出路。
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作者简介：
李坤（1985.06―），男，宁夏银川人，单位：宁夏宁鲁煤电有限责任公司灵州电厂，研究方向：热能与动力工程
论文作者:李坤
论文发表刊物:《电力设备》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/23
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