浅谈热能动力工程在锅炉方面的发展应用

邱 巍

吉安市特种设备监督检验中心

浅谈热能动力工程在锅炉方面的发展应用

邱 巍

吉安市特种设备监督检验中心

本文主要从热能动力工程及锅炉的概述出发，分析了在锅炉中热能动力工程锅炉炉内燃烧控制技术运用，最后对热能与动力工程在锅炉方面的发展创新进行了探讨。

热能动力工程；锅炉技术；应用

随着经济的发展，热能动力工程在社会生产及锅炉发展中发挥重要作用，不仅是我国经济发展的基础，同时还是工业水平提高的重要标志。因此，加强热能与动力的研究，使其在锅炉的正常稳定运转及能源生产中更好的发挥作用，为我国经济的可持续发展及能源利用率提供保障。

一、热能动力工程及锅炉的概述

1、热能动力工程概念。热能动力工程是现代动力工程的基础，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，主要进行热能与动能之间的循环转换。主要研究方面为热能与动力之间的转换问题，其研究方面横跨机械工程、工程热物理等多种科学领域。主要需要解决的问题是能源方面的问题，作为热能源的主要利用工程，热能动力工程对于我国的国民经济的发展中具有很高的地位。其发展方向多为电厂热能工程以及自动化方向、工程物理过程以及其自动控制方向、流体机械及其自动控制方向、空调制冷方向、锅炉热能转换方向等。

2、锅炉的构成。锅炉作为能够实现各种能量之间转化的设备，不仅能够将燃料中的热能转化为化学能、光能、电能等，还是工业生产中的重要设备，直接决定着工业技术的发展。主要由以下设备构成：

1)燃烧器分为两种：直流式燃烧器：喷口成狭窄形，其一、二次风在燃烧器中都不旋转。煤粉在其中能完全燃烧。旋流式燃烧器：携带煤粉的一次风和不带煤粉的二次风分别用不同管道与燃烧器连接。煤粉与空气能充分混合并形成回流区。

2)受热面，主要分为蒸发受热面和过热受热面。前者吸收炉内辐射热；后者吸收对流热。当前锅炉是以水冷壁构成炉膛，由受热面吸收炉内辐射热使水蒸发成饱和蒸汽。过热受热面可分为布置于炉膛上部的屏式过热器受热面和布置于对流烟道内的对流过热器受热面。

3)空气预热器，主要装于锅炉烟道尾部，用以回收烟气余热，提高助燃空气的温度。高参数、大容量的锅炉为提高热风温度(〉300℃)，常需使空气预热器与省煤器分级交叉布置。

4)电气控制器。电气控制器对于锅炉来说就相当于“大脑”，通过“大脑”来控制锅炉内部的主要活动。

二、热能动力工程在锅炉炉内燃烧控制技术运用

随着科技的发展，传统人力添加燃料的模式已经无法满足需要，自动填充模式逐渐成为了主流。

1、空燃比里连续控制系统，主要由烧嘴、燃烧控制器、电动蝶阀、热电偶、比例阀、流量计、气体分析装置以及 PLC等部件组成。这种燃烧控制系统是由热电偶检测出数据传送至 PLC与其本身设定的数值进行比较，偏差值通过使用比例积分及微分运算输出电信号同时分别对比例阀门以及电动蝶阀的开放程度进行调节，从而达到控制空气与燃料比例调节锅炉内温度的目的。目前，该系统主要是利用锅炉内部相关燃烧数据的分析传入可编程的逻辑控制器，通过逻辑控制器对于向比例阀传输电子信号，对其开放程度进行调控，由此来控制锅炉内部的温度。

2、双交叉先付控制系统名主要由烧嘴、燃烧控制器、流量阀、流量计、热电偶等组成，其工作原理是通过温度传感器热电偶把需要进行精确测量的温度变成电信号，这个电信号即是用来代表测量点的实际温度，此测量点温度期望给定值是由预先存贮在上位机中的工艺曲线自动给定的，并根据两者数据之间的偏差值的大小，由PLC自动调整燃料与空气流量阀门的开合程度，通过电动的方式运行机构的定位以及空气和燃料的控制比例，并接住孔板和差压变送器测量空气的流量，燃料的控制也通过一个专用的质量控制装置来测量，是温度精确的控制在必要的数值上。

3、软件仿真锅炉风机翼型叶片。由于锅炉叶轮机械内部流场复杂，并带有强烈的非定常特征，进行细致的实验测量非常困难，迫切需要可靠详细的流动实验和数值模拟工作来了解机械内部流动本质。将利用软件对锅炉风机翼型叶片进行二维的数值模拟，研究空气以不同的方向流入翼型叶片入口所造成的流动分离。数值模拟的一般步骤：创建二维模型，进行网格划分，设定边界条件和区域，输出网格，再利用求解器求解，对不同空气来流攻角角下的流动进行二维数值模拟。在得到模拟结果后，对不同攻角下模拟所得到的速度矢量图进行比较分析，得出锅炉风机翼型边界层分离和攻角的关系。

三、热能与动力工程在锅炉方面的发展创新

1、热能与动力工程在锅炉方面的发展。当前，在我国各行各业上广泛应用、工业上加热装置普遍使用的锅炉就是工业炉，它的种类很多，数量涉及的范围广，并且我国经济发展很大程度是依赖工业炉的改良与使用，因此它的发展与国家建设以及战略息息相关。在国家节能减排的号召下，锅炉业首当其冲，节约型的锅炉建设是各个行业努力发展的目标。能源对于一个国家的重要性不言而喻，国家经济发展是否长久受能源利用效率的直接影响，创新、环保能力的培养、发展新技术、提高能源利用率在锅炉行业的效率等是摆在我们面前的问题。

2、热能与动力工程在锅炉方面的创新。随着时代的不断发展，锅炉的类型以及填充燃料的方式都有较大发展，同时也有效控制了锅炉的燃烧效率。在燃料的消耗系统中，有两类是能够进行能量控制的，一类是调节空气与燃料的比例值，通过和锅炉的设定值进行比较来得出所想要的结果，但是这种方式比较复杂，而且精确的计算也没有实现，要想使技术的准确性能够保障，还需要对锅炉的设定值进行多次的确认才可以。现在的主要手段是经过计算机的设计计算来提高锅炉的效率，通过计算机来控制锅炉的运行与操控，达到自动化的目的。通过调整锅炉的燃烧方式提高了能源利用率，减少了对环境的污染。在锅炉风机上，热能与动力工程为降低风机故障而造成设备损害，因此在改良风机的问题上热能与动力工程也进行了很大的创新，保障了锅炉电机的安全运行。

四、结束语

总之，在能源紧缺的世界背景下，热能与动力工程因其环保、热能高而得到了很多的重视。在锅炉的燃烧方面，热能与动力工程发展尤其迅速，其能迅速提高锅炉的运转速率以及能源的燃烧利用率，锅炉的生产效率因此也得到了有效提高。因此，要熟练掌握热能动力技术，才能使燃料在锅炉的使用上，提高燃料利用率。

[1]费雍.浅析电厂的热能与动力工程[J].科技创新与应用，2013，02