邱 巍

吉安市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)中心

淺談熱能動力工程在鍋爐方面的發(fā)展應(yīng)用

邱 巍

吉安市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)中心

本文主要從熱能動力工程及鍋爐的概述出發(fā)，分析了在鍋爐中熱能動力工程鍋爐爐內(nèi)燃燒控制技術(shù)運(yùn)用，最后對熱能與動力工程在鍋爐方面的發(fā)展創(chuàng)新進(jìn)行了探討。

熱能動力工程；鍋爐技術(shù)；應(yīng)用

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，熱能動力工程在社會生產(chǎn)及鍋爐發(fā)展中發(fā)揮重要作用，不僅是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，同時(shí)還是工業(yè)水平提高的重要標(biāo)志。因此，加強(qiáng)熱能與動力的研究，使其在鍋爐的正常穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)及能源生產(chǎn)中更好的發(fā)揮作用，為我國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展及能源利用率提供保障。

一、熱能動力工程及鍋爐的概述

1、熱能動力工程概念。熱能動力工程是現(xiàn)代動力工程的基礎(chǔ)，就熱能與動力工程表層意義而言，其主要涉及熱能、動力兩個(gè)方面的內(nèi)容，主要進(jìn)行熱能與動能之間的循環(huán)轉(zhuǎn)換。主要研究方面為熱能與動力之間的轉(zhuǎn)換問題，其研究方面橫跨機(jī)械工程、工程熱物理等多種科學(xué)領(lǐng)域。主要需要解決的問題是能源方面的問題，作為熱能源的主要利用工程，熱能動力工程對于我國的國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中具有很高的地位。其發(fā)展方向多為電廠熱能工程以及自動化方向、工程物理過程以及其自動控制方向、流體機(jī)械及其自動控制方向、空調(diào)制冷方向、鍋爐熱能轉(zhuǎn)換方向等。

2、鍋爐的構(gòu)成。鍋爐作為能夠?qū)崿F(xiàn)各種能量之間轉(zhuǎn)化的設(shè)備，不僅能夠?qū)⑷剂现械臒崮苻D(zhuǎn)化為化學(xué)能、光能、電能等，還是工業(yè)生產(chǎn)中的重要設(shè)備，直接決定著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展。主要由以下設(shè)備構(gòu)成：

1)燃燒器分為兩種：直流式燃燒器：噴口成狹窄形，其一、二次風(fēng)在燃燒器中都不旋轉(zhuǎn)。煤粉在其中能完全燃燒。旋流式燃燒器：攜帶煤粉的一次風(fēng)和不帶煤粉的二次風(fēng)分別用不同管道與燃燒器連接。煤粉與空氣能充分混合并形成回流區(qū)。

2)受熱面，主要分為蒸發(fā)受熱面和過熱受熱面。前者吸收爐內(nèi)輻射熱；后者吸收對流熱。當(dāng)前鍋爐是以水冷壁構(gòu)成爐膛，由受熱面吸收爐內(nèi)輻射熱使水蒸發(fā)成飽和蒸汽。過熱受熱面可分為布置于爐膛上部的屏式過熱器受熱面和布置于對流煙道內(nèi)的對流過熱器受熱面。

3)空氣預(yù)熱器，主要裝于鍋爐煙道尾部，用以回收煙氣余熱，提高助燃空氣的溫度。高參數(shù)、大容量的鍋爐為提高熱風(fēng)溫度(〉300℃)，常需使空氣預(yù)熱器與省煤器分級交叉布置。

4)電氣控制器。電氣控制器對于鍋爐來說就相當(dāng)于“大腦”，通過“大腦”來控制鍋爐內(nèi)部的主要活動。

二、熱能動力工程在鍋爐爐內(nèi)燃燒控制技術(shù)運(yùn)用

隨著科技的發(fā)展，傳統(tǒng)人力添加燃料的模式已經(jīng)無法滿足需要，自動填充模式逐漸成為了主流。

1、空燃比里連續(xù)控制系統(tǒng)，主要由燒嘴、燃燒控制器、電動蝶閥、熱電偶、比例閥、流量計(jì)、氣體分析裝置以及 PLC等部件組成。這種燃燒控制系統(tǒng)是由熱電偶檢測出數(shù)據(jù)傳送至 PLC與其本身設(shè)定的數(shù)值進(jìn)行比較，偏差值通過使用比例積分及微分運(yùn)算輸出電信號同時(shí)分別對比例閥門以及電動蝶閥的開放程度進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而達(dá)到控制空氣與燃料比例調(diào)節(jié)鍋爐內(nèi)溫度的目的。目前，該系統(tǒng)主要是利用鍋爐內(nèi)部相關(guān)燃燒數(shù)據(jù)的分析傳入可編程的邏輯控制器，通過邏輯控制器對于向比例閥傳輸電子信號，對其開放程度進(jìn)行調(diào)控，由此來控制鍋爐內(nèi)部的溫度。

2、雙交叉先付控制系統(tǒng)名主要由燒嘴、燃燒控制器、流量閥、流量計(jì)、熱電偶等組成，其工作原理是通過溫度傳感器熱電偶把需要進(jìn)行精確測量的溫度變成電信號，這個(gè)電信號即是用來代表測量點(diǎn)的實(shí)際溫度，此測量點(diǎn)溫度期望給定值是由預(yù)先存貯在上位機(jī)中的工藝曲線自動給定的，并根據(jù)兩者數(shù)據(jù)之間的偏差值的大小，由PLC自動調(diào)整燃料與空氣流量閥門的開合程度，通過電動的方式運(yùn)行機(jī)構(gòu)的定位以及空氣和燃料的控制比例，并接住孔板和差壓變送器測量空氣的流量，燃料的控制也通過一個(gè)專用的質(zhì)量控制裝置來測量，是溫度精確的控制在必要的數(shù)值上。

3、軟件仿真鍋爐風(fēng)機(jī)翼型葉片。由于鍋爐葉輪機(jī)械內(nèi)部流場復(fù)雜，并帶有強(qiáng)烈的非定常特征，進(jìn)行細(xì)致的實(shí)驗(yàn)測量非常困難，迫切需要可靠詳細(xì)的流動實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬工作來了解機(jī)械內(nèi)部流動本質(zhì)。將利用軟件對鍋爐風(fēng)機(jī)翼型葉片進(jìn)行二維的數(shù)值模擬，研究空氣以不同的方向流入翼型葉片入口所造成的流動分離。數(shù)值模擬的一般步驟：創(chuàng)建二維模型，進(jìn)行網(wǎng)格劃分，設(shè)定邊界條件和區(qū)域，輸出網(wǎng)格，再利用求解器求解，對不同空氣來流攻角角下的流動進(jìn)行二維數(shù)值模擬。在得到模擬結(jié)果后，對不同攻角下模擬所得到的速度矢量圖進(jìn)行比較分析，得出鍋爐風(fēng)機(jī)翼型邊界層分離和攻角的關(guān)系。

三、熱能與動力工程在鍋爐方面的發(fā)展創(chuàng)新

1、熱能與動力工程在鍋爐方面的發(fā)展。當(dāng)前，在我國各行各業(yè)上廣泛應(yīng)用、工業(yè)上加熱裝置普遍使用的鍋爐就是工業(yè)爐，它的種類很多，數(shù)量涉及的范圍廣，并且我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展很大程度是依賴工業(yè)爐的改良與使用，因此它的發(fā)展與國家建設(shè)以及戰(zhàn)略息息相關(guān)。在國家節(jié)能減排的號召下，鍋爐業(yè)首當(dāng)其沖，節(jié)約型的鍋爐建設(shè)是各個(gè)行業(yè)努力發(fā)展的目標(biāo)。能源對于一個(gè)國家的重要性不言而喻，國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展是否長久受能源利用效率的直接影響，創(chuàng)新、環(huán)保能力的培養(yǎng)、發(fā)展新技術(shù)、提高能源利用率在鍋爐行業(yè)的效率等是擺在我們面前的問題。

2、熱能與動力工程在鍋爐方面的創(chuàng)新。隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，鍋爐的類型以及填充燃料的方式都有較大發(fā)展，同時(shí)也有效控制了鍋爐的燃燒效率。在燃料的消耗系統(tǒng)中，有兩類是能夠進(jìn)行能量控制的，一類是調(diào)節(jié)空氣與燃料的比例值，通過和鍋爐的設(shè)定值進(jìn)行比較來得出所想要的結(jié)果，但是這種方式比較復(fù)雜，而且精確的計(jì)算也沒有實(shí)現(xiàn)，要想使技術(shù)的準(zhǔn)確性能夠保障，還需要對鍋爐的設(shè)定值進(jìn)行多次的確認(rèn)才可以?，F(xiàn)在的主要手段是經(jīng)過計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算來提高鍋爐的效率，通過計(jì)算機(jī)來控制鍋爐的運(yùn)行與操控，達(dá)到自動化的目的。通過調(diào)整鍋爐的燃燒方式提高了能源利用率，減少了對環(huán)境的污染。在鍋爐風(fēng)機(jī)上，熱能與動力工程為降低風(fēng)機(jī)故障而造成設(shè)備損害，因此在改良風(fēng)機(jī)的問題上熱能與動力工程也進(jìn)行了很大的創(chuàng)新，保障了鍋爐電機(jī)的安全運(yùn)行。

四、結(jié)束語

總之，在能源緊缺的世界背景下，熱能與動力工程因其環(huán)保、熱能高而得到了很多的重視。在鍋爐的燃燒方面，熱能與動力工程發(fā)展尤其迅速，其能迅速提高鍋爐的運(yùn)轉(zhuǎn)速率以及能源的燃燒利用率，鍋爐的生產(chǎn)效率因此也得到了有效提高。因此，要熟練掌握熱能動力技術(shù)，才能使燃料在鍋爐的使用上，提高燃料利用率。

[1]費(fèi)雍.淺析電廠的熱能與動力工程[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013，02