热能与动力工程技术的科技创新应用分析

1.郑义 2.牛旭东

（沈阳西部环境有限公司，辽宁 沈阳 110000）

一、热能与动力工程在现代生产活动中的应用

（一）在锅炉工程中的应用

热能与动力工程在锅炉中的应用，主要体现在燃烧控制技术的开发和改进上。所谓燃烧控制，就是对锅炉内燃料的燃烧转化幅度进行动态调整的技术。传统的锅炉燃烧，是靠人工向锅炉内填充燃料，但在计算机控制技术不断发展的今天，许多先进的锅炉设备已经应用了自动化、智能化填料设备。燃烧控制技术的主要思想，就是利用燃烧控制器、热传感器（热电偶）、流量控制设备和PLC 等组成自动控制系统，PLC根据传感器实测的锅炉温度，与预设温度相比较，根据差值的大小和方向驱动流量控制设备，以对燃烧状态进行调整。

（二）在热电厂生产中的应用

在热电厂生产设备中，汽轮机可以将锅炉所产生的蒸汽（热能）转化为轮机转子的动能，是主要的热能-动能转化设备。在热能-动能转化过程中，一部分热能转化为动能后，经过发电机再转化为电能输送出去；但还有一部分热能通过热传导损耗掉了。因此，热能与动力工程再热电厂生产中起到的最重要作用，就是研究减少热损耗的方法，提高能源的利用效率。一般来说，热电厂可以利用多级汽轮机的重热现象来提高能源的利用率。所谓重热现象，就是指蒸汽在上一级汽轮机做功的损失，可以被下一级汽轮机所利用的现象。重热现象是提高热电厂热能利用率的重要理论基础，一般可以用重热系数来表征。

（三）在空调工程中的应用

在空调工程中，以电能为代表的能源通过流体与制冷机械设备转化为机械功。因此空调工程是热能与动力工程中流体机械领域的一个典型应用。在空调工程中，电力驱动压缩机，使得电力能源转化为制冷剂的机械能，具备一定压力和流速后的推动制冷剂按照冷凝器、节流阀、蒸发器的顺序流动，使得制冷剂在房间内部的蒸发器内蒸发吸热，在外部的冷凝器完成冷凝放热，以达到热交换的目的。

二、热能与动力工程的前沿科技创新

（一）燃烧控制技术的优化创新

锅炉燃烧控制技术的优化创新，主要体现在节能和减排两个方面。所谓节能，就是通过合理调节送料量和送风量以优化燃料的燃烧效率，达到节省燃料的目的。在国家推行节能减排政策力度不断加大的背景下，可以采用燃烧优化技术改造（Advanced Process Control，简称APC）系统来实现。APC 系统可以通过外挂的计算机通信设备对锅炉燃烧实现闭环或开环控制，其中采用的模糊逻辑控制技术可以应付多种工业控制问题。在已经采用了APC 技术的锅炉燃烧控制系统中，锅炉符合升降能力明显提高，负荷爬坡能力增强；同时实现了过热温度优化控制、喷水控制和智能吹灰控制等，达到了较好的节能效果。在减排方面，燃料用量的减少，使得温室气体排放量得到控制，同时，通过燃煤送风量的智能控制，可以促使煤的完全燃烧，减少氮氧化合物的排放，也降低了锅炉飞灰的排放。

（二）热电厂节能降耗技术创新

热电厂是热能与动力工程技术应用最为广泛的领域，其在节能降耗技术创新中也走在前列。其中，超超临界机组的应用使得热效率明显提高，具有显著的节能减排效果。所谓超超临界机组，是以锅炉内部介质的工作压力为判别标准的。当锅炉内蒸汽压力在31MPa 以上时，被称为超超临界锅炉，在超超临界机组机组中，燃煤具有更高的热效率。另外，在百万千瓦级的超超临界机组中，由于其设备数量较多、机组结构极为复杂，在进行手动操作数，容易由于误操作引起设备事故，因此机组自停控制技术的应用显得十分必要。机组自停控制系统，可以通过安装在锅炉、汽轮机等各处的监视系统，监控系统的实时运行状态，并利用预先写入的程序调动各个设备的顺序控制系统，以实现机组的自启自停。APS 作为具有先进控制理念的控制技术，对于提高热电厂运行效率和自动化水平，以更好实现节能降耗具有重要的作用。

（三）空压机余热回收技术创新

空气压缩机，简称空压机，是一种用以压缩气体的机械设备，其作用原理和水油压力泵类似，工厂中能耗较高的动力设备之一。空压机将输入的电能转化为压缩空气能，从而驱动其他设备运作，其在流体机械领域有着较为广泛的应用。但值得关注的是，供应给空压机的电能，通常仅有两成转化为机械能，而剩余八成能量以热能的形式散失，从而造成了极大的能源浪费，不符合节能减排的生产要求。而空压机余热回收技术设备的出现，大大改善了这一状况。空压机通过冷热交换的原理，将压缩气体过程中产生的热量重新利用，将原本耗散到空气中的热量收集起来，作为加热生活、生产用水所需热能，替代原本的用水加热设备，大大减少了能量的浪费状况。

三、结语

随着科技和经济水平的不断提升，国家对于能动行业的发展提出了更高的要求。传统的热能与动力工程粗放、高能耗型应用模式已经不再适用。为了保障可持续发展，提高能源的利用率，相关技术人员和理论研究人员应当从现有的锅炉、热电生产、空调等高能耗产业出发，进行优化创新研究针对锅炉燃烧的节能减排控制技术、热电厂的高效运行控制、以及空压机等高能耗设备的节能降耗等进行科技创新，为热能与动力工程专业研究开辟新的方向。本文仅针对当前能动专业的几个典型应用实例，给出了一些较有前景的创新方向，对于相关研究工作的进行具有一定的参考意义。