热能与动力工程在锅炉领域的运用研究

鲁维奇

（青海大美煤业股份有限公司，青海西宁 810000）

热能与动力工程在锅炉领域的应用，是改善我国锅炉应用中，能源过度浪费、资源量减少的重要举措。经济发展需要能源支撑，近些年环保意识提升，对于能源应用方面更注重利用率的提高。作为能源转换的关键媒介，锅炉的应用领域扩大，逐渐成为热能与动力工程研究关注的焦点。我国地大物博，有丰富的能源资源，但是若一度过度浪费或者无节制消耗，能源会不断减少，甚至限制城市建设与经济发展。在此基础上，就需要及时将锅炉领域发展以及热能与动力工程研究力度加大，推进锅炉建设步伐的同时，不能忽视热能与动力工程的创新升级，植入更多学科知识，并激发热能与动力工程作用，扎实锅炉发展基础，提高运行效率，有效节约能源消耗。

1 锅炉应用研究

锅炉在很多工业生产中都是必备组成。通过化学能转换的方式，将能源以热能或者其他能的方式为人们提供，除了化学能与热能转换之外，还能够将蒸汽转换为机械能，其具体结构详见图1。锅炉实际应用中，与发电机相互配合，将普通能源转换为电能，满足生产生活需要的同时，方便产业发展。锅炉的应用种类受到燃料差别影响存在一些不同，如热水锅炉或者蒸汽锅炉等，天然气、煤等都是锅炉运行的关键燃料。应用最普遍的为热水锅炉，是正常生活的必备器械，满足民用热水需求。工业、传播或者机车等行业则应用的锅炉类型为蒸汽锅炉。锅炉应用为人们生活提供了很多方便，同时也为工业发展等创造更多发展与创新的契机。锅炉应用价值巨大，但是能源消耗也比较大，这方面是锅炉长久发展与创新必须关注的内容。如何提高锅炉应用作用，减少锅炉运行能耗，是当前锅炉应用研究的重点内容。

图1 普通锅炉结构图

2 热能与动力工程介绍

热能与动力工程研究中，必须掌握其中的组成内容，这样才能在提高热能与动力工程转化效率方向引导下，取得更理想的创新效果。流体机械、热力发动机、热能动力、火力火电、水利水电、制冷低温工程、能源环境、新能源开发等都是热能与动力工程研究的重点，寻找更科学的方式，有效转化热能与动力，是热能与动力工程研究的主要方向，同时也是综合性较强的体现。热能与动力工程研究中，加大深入研究力度，从系统化角度出发，融入更多自动化元素，简化能量转化过程的同时，真正将能源利用率提高，并且为锅炉的应用与升级提供更多帮助。

3 锅炉领域中热能与动力工程应用问题剖析

针对当前的锅炉应用来讲，其生产运行期间，风机非常关键，是帮助其实现能源转换的基础，及时为锅炉运行输送所需要的有效气体。在这种情况下，热能与动力工程的应用，将其有效渗透到风机运行中，经过行之有效的优化与调整，对锅炉风机结构加以升级，并且提高锅炉运行效能。当然整个过程中必须认识到，锅炉内部结构尤其复杂，特别是叶轮方面，外界因素极易对温度变化值造成影响，造成锅炉测量的结果准确性下降，系统安全可靠性降低，这方面必须提高重视。面对这方面的问题，热能与动力工程植入研究中，虽然不断寻找更合理的创新方式，但是所提出的处理办法缺乏确切性。两者的融入并非一无所获，热能与动力工程帮助锅炉及时对风机叶片燃烧环节进行检测，不仅能够精准掌握其速度，同时还能够根据数据统计对燃烧速度进行模拟，对风机叶片的使用寿命进行高精度模拟与评估，严格控制锅炉运行与燃烧速度，将锅炉运行期间可能存在的风险排除。

4 锅炉领域热能与动力工程应用必要性

热能与动力工程在锅炉的应用中，根据锅炉运行依靠的机械工程学原理，及时在其中注入跨热能动力学内容，从而对转化规律进行掌握，梳理与总结将能量进行最大化转化的方法。从整体上来讲，热能与动力工程在锅炉中的应用，工程专业性特点非常突出。实际应用中，研究的主体为热能与动力转化，根据锅炉应用特点，注重转化效率提高的同时，还要综合机械、工程热物理以及其他领域工程变化规律，以达到锅炉运行中热能与动力工程应用目的。作为锅炉运行中的重要组成，热能与动力工程实际应用中，必须尊重其中的系统性变化，并且总结锅炉运行规律。加大信息技术与自动化技术等的应用，明确锅炉发展的方向，核心在于综合应用自动化技术，有效将其融合到热能与动力工程中，将其作用发挥到最大化。与此同时，还要将锅炉运行效率提高，保证锅炉运行安全的同时，激发锅炉运行的经济价值。

5 锅炉中热能与动力工程运用创新举措总结

5.1 风机监控中热能与动力工程的应用

热能与动力工程在锅炉的运用中，针对锅炉中的风机进行了优化与创新。对风机的应用进行了客观分析，认识到风机作为锅炉结构的重要组成，及时为锅炉提供运行所需要的气体，以保证燃料得到充分燃烧。社会建设与经济发展背景下，锅炉能源消耗率增加，及时将风机运行时间延长，才能真正将锅炉运行效率以及能源供应率等提高。部分锅炉系统运行中，过度追求效率提升，以不科学的手段将风机运行时间延长，如此会增加风机运行负荷，热量迅速增加，风机结构位置特殊，若热量增加却得不到及时措施予以降温，必然会出现问题，不仅无法将锅炉运行效率提高，甚至还会对正常运行造成影响，威胁锅炉运行安全。面对这种情况，热能与动力工程的应用，及时明确风机运行期间所承受的负荷点，并制定科学合理的散热方案，保证风机恒温运行，延长风机使用寿命，提高风机运行效率。

热能与动力工程与风机运行的结合，必须对其内部结构全面了解，认识到风机运行期间温度数据的测量与统计，常规测量手段并不能满足其要求，尤其是技术方面存在明显的限制性因素，在这种情况下，从电气技术方面着手，利用软件的方式，对风机叶片燃烧速度进行实时监测，及时统计监测数据并迅速创建二维模型，在网格划分基础上，得到风机叶片燃烧的准确速度。求解器的协助下完成计算与结构分析，这种方法在一定程度上解决了风机运行期间温度控制、燃烧速度等监测短板，当然实际应用中比较容易受到温度影响而出现一些温差，这方面还需要进一步深入研究。

5.2 锅炉燃烧控制方面热能与动力工程的应用

热能与动力工程在锅炉中的应用，还体现在燃烧控制方面。锅炉整体运行中，燃烧控制是重要组成，不仅对能量转换幅度进行有效调整，同时也是自动化控制升级的关键环节。现代化技术与自动化模式的融入，帮助锅炉实现了人力填充燃料的转变，升级为步进式自动控制填料，当前部分锅炉已经实现了全自动燃烧控制，自动化水平明显提高。结合当前锅炉中热能与动力工程应用情况，其与自动控制技术的融合等，科学控制锅炉的燃烧速度。具体控制方法主要包括两方面。

（1）空燃比例连续控制系统，组成部件包括烧嘴、热电偶、流量计、PLC、燃烧控制器以及气体分析装置、电动蝶阀等。从热点偶检测的方式，对燃烧控制数据及时掌握，随后是数据传输，对比锅炉运行规定数值，通过比例积分以及锅炉输出电信号等对存在的偏差值进行调节，还要控制电动蝶阀以及比例阀等开合的具体程度，由此帮助空燃比例连续控制系统实现空气、燃料比例的严格控制，从而达到对锅炉内温度有效调节的目的（图2）。当然这种温度控制方式在实施中受影响因素较多，所以精确性方面还需要进一步提高，特别是其中的额定数值，必须提前仔细确认。

图2 常见空燃比例控制阀结构图

（2）双交叉限幅控制系统，同样是热能与动力工程在锅炉燃烧控制中的应用体现。此系统的运行，涉及到烧嘴、流量计，还应用到燃烧控制器、热电偶以及流量阀等。温度传感器积极配合热电偶，将测量温度的相关信息及时转换成电信号是基本工作原理。测量点实际温度便是电信号，结合工艺曲线测定的方式，对电信号进行数值对比，随后在PLC的帮助下，对空气流量阀开合程度适当调整，并调整燃料，严格按照规定比例对空气、燃料等加以控制。空气流量需要孔板与差压变送器的支持完成测量。在此基础上还要安装质量控制装置，及时对锅炉燃料量进行控制，保证温度控制在合理范围内。

6 锅炉中热能与动力工程运用发展方向研究

锅炉中科学应用热能与动力工程，不仅帮助锅炉实现了各方面数值的严格控制与实时监督，同时也完善了锅炉内部结构，升级了锅炉运行性能。热能与动力工程在其中的应用范围还在不断扩大，帮助锅炉对热能有效控制，节约锅炉运行能耗，降低锅炉对环境的污染，同时协助锅炉实现热工自动控制。除此之外，热能与动力工程的研究，在汽车工程或者制冷低温工程等方面也有明显应用。及时对内燃机进行优化，科学控制热力发动机的运行排放等，协调其与环境的关系。通过低温技术学以及制冷原理等研究，完善了制冷低温系统，提高制冷低温系统运行效率。

7 结束语

对于锅炉来讲，热能与动力工程在其中的运用，不仅从多方面对锅炉自动化运行水平加以提高，同时也优化了锅炉运行结构，提高了燃烧效率，协助锅炉真正实现精细化能耗控制。尤其是风机监控以及燃烧控制等方面，经过有效磨合与优化，锅炉以及热能与动力工程都取得明显进步。