摘要:經(jīng)濟(jì)的發(fā)展離不開(kāi)能源的使用,越來(lái)越多的國(guó)家開(kāi)始將能源發(fā)展眼光轉(zhuǎn)向了能熱,熱力動(dòng)力工程因此得到了廣泛的發(fā)展,其能夠減少工業(yè)爐中的能源消耗,減少對(duì)環(huán)境的污染,使得能源的利用更有效率。本文對(duì)熱力動(dòng)力工程對(duì)于工業(yè)爐以能源方面進(jìn)行了相關(guān)的研究,對(duì)熱力動(dòng)力專(zhuān)業(yè)進(jìn)行了闡述,對(duì)于其與能源之間的關(guān)系進(jìn)行了探討。
關(guān)鍵詞:熱力動(dòng)力工程;能源;相關(guān)發(fā)展
隨著世界范圍內(nèi)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展,越來(lái)越多的國(guó)家認(rèn)識(shí)到能源對(duì)于國(guó)家經(jīng)濟(jì)影響的重要作用,在環(huán)境保護(hù)這個(gè)大背景下,熱能成為了能源開(kāi)發(fā)中的重要研究對(duì)象。熱力動(dòng)力工程的核心理論是工程熱物理學(xué),其研究的對(duì)象就是內(nèi)燃機(jī)和其內(nèi)部的動(dòng)力機(jī)械燃燒系統(tǒng),通過(guò)相關(guān)的理論研究和實(shí)踐,將資源的利用得到最大限度的提升。從專(zhuān)業(yè)適應(yīng)性上看,熱能動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)主要以跨熱能功利工程和機(jī)械工程理論作為其基礎(chǔ)的理論指導(dǎo),通過(guò)熱能與機(jī)械能之間不斷的能源轉(zhuǎn)換,從而產(chǎn)生不斷的動(dòng)力,實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變的重要工具就是工業(yè)爐。近年來(lái)我國(guó)工業(yè)爐的數(shù)量不斷的增多,但是其設(shè)計(jì)和使用還存在著很多的問(wèn)題,使得能源在使用中出現(xiàn)了很多的浪費(fèi)。因此國(guó)家關(guān)于熱例動(dòng)力工程研究的主方向,就是如何提升能源的利用率。
一、我國(guó)熱力動(dòng)力工程的發(fā)展?fàn)顩r
20世紀(jì)50年代,我國(guó)從蘇聯(lián)引進(jìn)了熱力動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè),其中包括的學(xué)科主要有電廠熱能、壓縮機(jī)、工業(yè)爐、內(nèi)燃機(jī)、空調(diào)工程等與熱能相關(guān)的十幾個(gè)專(zhuān)業(yè),在改革開(kāi)放之后,這些小專(zhuān)業(yè)逐漸合并為一個(gè)大專(zhuān)業(yè),即熱力動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè),目前我國(guó)的高等院校中,大約有110所高校開(kāi)設(shè)了熱能和動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)。
熱力動(dòng)力工程是一個(gè)專(zhuān)業(yè)應(yīng)用性非常強(qiáng)的專(zhuān)業(yè),其開(kāi)設(shè)的基礎(chǔ)理論課程主要有熱能動(dòng)力工程、機(jī)械工程理論、熱物理工程、能量轉(zhuǎn)換基礎(chǔ)理論等,除了這些專(zhuān)業(yè)的理論基礎(chǔ)知識(shí)外,還需要掌握一定的技術(shù)能力,比如掌握制冷裝備設(shè)備、流體機(jī)械設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)研究制造、動(dòng)力機(jī)械設(shè)計(jì)等相關(guān)的基本技術(shù)技能。熱力動(dòng)力工程是我國(guó)科技發(fā)展的基礎(chǔ)專(zhuān)業(yè),在很多的領(lǐng)域上都有著廣泛的應(yīng)用,并且隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,社會(huì)生產(chǎn)的不斷需求,使得熱能動(dòng)力工程得到了愈發(fā)的重視?,F(xiàn)如今熱能動(dòng)力工程已經(jīng)成為我國(guó)教育發(fā)展中的重要方向,動(dòng)力工程師也成為了社會(huì)上需求越來(lái)越多的人才。
二、熱力動(dòng)力工程的發(fā)展前景
熱力工程專(zhuān)業(yè)現(xiàn)階段正朝向著工程控制的方向發(fā)展,其主要的內(nèi)容是要求學(xué)生掌握工業(yè)爐原理、熱能動(dòng)力測(cè)試技術(shù)、燃燒污染與環(huán)境保護(hù)、流體機(jī)械、機(jī)械常識(shí)等,其次就是在汽車(chē)動(dòng)力工程方向,其要求掌握內(nèi)燃機(jī)的相關(guān)原理、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、燃料的燃燒、氣體排放等環(huán)境工程、電子控制、傳熱等方面的理論。在溫度控制方面,其主要轉(zhuǎn)向了制冷低溫控制工程,需要掌握的是低溫原理、環(huán)境自動(dòng)化、流動(dòng)機(jī)械仿真原理等方面的知識(shí)理論。學(xué)生在學(xué)習(xí)的時(shí)候需要掌握一些具體的空調(diào)制冷系統(tǒng)、低溫控制系統(tǒng)、低溫設(shè)備操作等方面的知識(shí)。還有水利電力工程專(zhuān)業(yè),其要求掌握水輪機(jī)的安裝與調(diào)試、水利輔助設(shè)備維護(hù)、現(xiàn)代化控制理論、電機(jī)學(xué)、發(fā)電設(shè)備保護(hù)、繼電維修的等電控計(jì)算機(jī)現(xiàn)代化設(shè)備技術(shù)等方面的知識(shí)。熱力動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)已經(jīng)擴(kuò)展到汽車(chē)工程、溫度控制工程、水利工程等各個(gè)發(fā)面,由此也可以看出,能源工程專(zhuān)業(yè)的重要性。
三、熱力動(dòng)力工程在能源生產(chǎn)中的應(yīng)用
(一)工業(yè)爐
工業(yè)爐設(shè)備的原理就是利用燃料的燃燒產(chǎn)生大量的熱量,從而對(duì)工件、物料等進(jìn)行加熱。工業(yè)爐已經(jīng)成為我國(guó)工業(yè)加熱處理的重要設(shè)備,其價(jià)值體現(xiàn)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的各行各業(yè)。工業(yè)爐的種類(lèi)有很多,比如出現(xiàn)最早的煉銅爐,電爐、燃料爐等等。根據(jù)相關(guān)的不完全統(tǒng)計(jì),全國(guó)12主要的行業(yè)具有工業(yè)爐的數(shù)量在10萬(wàn)臺(tái)以上,燃燒爐占據(jù)了總比例的60%,這也意味著燃燒爐在工業(yè)爐中的使用價(jià)值,由此可見(jiàn),工業(yè)爐的使用對(duì)我國(guó)的工業(yè)發(fā)展具有非常大的作用。下圖為維護(hù)人員在對(duì)燃燒爐進(jìn)行維護(hù)。
(二)風(fēng)機(jī)
熱力工程在發(fā)展中應(yīng)用最具有代表性的就是工業(yè)爐的使用,利用工業(yè)爐的燃燒來(lái)產(chǎn)生熱量可以很好的解決環(huán)境保護(hù)的問(wèn)題,但是在實(shí)際的生產(chǎn)中,也逐漸的顯露出了很多的問(wèn)題。首先就是風(fēng)機(jī)的問(wèn)題,風(fēng)機(jī)是一種機(jī)械設(shè)備,其通過(guò)很多葉片的繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)帶動(dòng)氣流的流動(dòng),葉片能夠?qū)⑿D(zhuǎn)的機(jī)械轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w流動(dòng)的壓力,從而實(shí)現(xiàn)氣體的快速流動(dòng),被廣泛的應(yīng)用在各種設(shè)備中,比如發(fā)電廠、車(chē)輛、建筑物的通風(fēng)設(shè)備等,都需要風(fēng)機(jī)的作用。現(xiàn)階段的風(fēng)機(jī)發(fā)揮出了高轉(zhuǎn)速、容量大等優(yōu)勢(shì),在電站中發(fā)揮出了重要的作用,但是其也有著很多的安全隱患,比如電容大易燒壞電機(jī),或造成葉片的竄軸、軸承損壞等,不僅對(duì)給發(fā)電廠帶來(lái)非常大的經(jīng)濟(jì)損失,還會(huì)對(duì)工作人員造成很大的威脅。因此對(duì)于風(fēng)機(jī)的使用,不僅需要發(fā)揮其良好的優(yōu)勢(shì),還需要不斷完善其技術(shù),提升風(fēng)機(jī)設(shè)備使用的安全性,逐漸向智能化發(fā)展,從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能與高效齊發(fā)展。
(三)熱電廠
熱力動(dòng)力工程在熱電廠也有著很多的應(yīng)用,在熱電廠的很多工程項(xiàng)目中,都會(huì)涉及到熱能與動(dòng)力工程的相關(guān)理論,主要體現(xiàn)在以下三方面。首先是噴管的調(diào)節(jié),在熱電廠的設(shè)備中,噴管的調(diào)節(jié)是非常重要的一種設(shè)備裝備,在進(jìn)行噴管調(diào)節(jié)時(shí),由于空氣調(diào)節(jié)閥在使用中會(huì)存在著一定的誤差,因此噴管調(diào)節(jié)需要根據(jù)調(diào)節(jié)閥的數(shù)值變化進(jìn)行相應(yīng)的改變,從而適應(yīng)不同的氣體負(fù)荷。為了更好的提升燃料的使用效率,還需要對(duì)汽輪的變化進(jìn)行平衡調(diào)節(jié),對(duì)于分負(fù)荷也要進(jìn)行一定的調(diào)整,從而減少設(shè)備之間的運(yùn)行參數(shù)差距。在多種設(shè)備的參數(shù)調(diào)整中,需要將機(jī)組控制在一個(gè)平衡的、適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行范圍,保證電網(wǎng)的輸入、輸出頻率穩(wěn)定在固定的參數(shù)范圍之內(nèi),同時(shí)將超出負(fù)荷的參數(shù)進(jìn)行重新配合,以配合新的調(diào)頻。然后是氣流調(diào)節(jié)。在一些特殊的情況下,比如氣體流動(dòng)不穩(wěn)定等,會(huì)使得噴管的調(diào)節(jié)出現(xiàn)一定的誤差,從而導(dǎo)致出現(xiàn)一定的經(jīng)濟(jì)損失,因此在整體變化不大的情況下,需要對(duì)設(shè)備的負(fù)荷程度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié),在進(jìn)行氣流調(diào)節(jié)的時(shí)候,對(duì)于系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性要求比較高,因此在一些比較小的機(jī)組中運(yùn)行要注意其調(diào)控的安全性,減少事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。最后是調(diào)壓調(diào)節(jié),當(dāng)設(shè)備的壓力過(guò)大時(shí),產(chǎn)生的負(fù)荷就難以進(jìn)行調(diào)節(jié),這時(shí)就需要進(jìn)行部分的調(diào)壓調(diào)節(jié),從而恢復(fù)整體的經(jīng)濟(jì)性。在設(shè)備生產(chǎn)運(yùn)行的過(guò)程中,機(jī)械能不能完全轉(zhuǎn)變?yōu)橛行У臒崮?,部分流失的機(jī)械能不能進(jìn)行有效的能量轉(zhuǎn)變,這種情況也會(huì)導(dǎo)致機(jī)組的速度降低,甚至剩余速度消失。
四、工業(yè)爐燃燒控制技術(shù)
工業(yè)爐產(chǎn)生熱量的主要途徑就是燃料的燃燒生熱,因此想要最大限度的進(jìn)行熱量的提升,燃燒控制技術(shù)就成為了工業(yè)爐發(fā)展的核心技術(shù)。隨著工程技術(shù)的不斷發(fā)展,現(xiàn)階段的燃燒控制技術(shù)已經(jīng)由原來(lái)的手動(dòng)控制燃燒系統(tǒng)發(fā)展為自動(dòng)控制燃燒系統(tǒng),而工業(yè)爐采用的自動(dòng)控制系統(tǒng)主要有雙交叉限幅自動(dòng)控制系統(tǒng)和空燃比例連續(xù)燃燒控制系統(tǒng)。
(一)雙交叉限幅自動(dòng)控制系統(tǒng)
這種控制系統(tǒng)主要有燃燒控制器、燒嘴、空氣流量計(jì)、燃?xì)饬髁靠刂崎y、熱電阻等部分組成,其在工作的時(shí)候是通過(guò)溫度傳感器,將熱電阻上測(cè)量的溫度轉(zhuǎn)變成為一個(gè)特定的電信號(hào),作為表示此測(cè)量點(diǎn)的實(shí)際系統(tǒng)溫度。當(dāng)溫度超出系統(tǒng)設(shè)置的最大值后,會(huì)自動(dòng)阻斷燃料的供應(yīng),從而進(jìn)行燃料的節(jié)省。當(dāng)溫度過(guò)高發(fā)生意外的情況,其可以自動(dòng)斷開(kāi),從而進(jìn)行報(bào)警,使得事故能夠及時(shí)的被發(fā)現(xiàn),減少工業(yè)事故帶來(lái)的損失。
(二)空燃比例連續(xù)燃燒控制系統(tǒng)
這個(gè)系統(tǒng)主要有燃燒控制設(shè)備、燒嘴、空氣電動(dòng)閥、熱電偶、氣體分離設(shè)備、空燃比例閥、PLC等部分組成,其在工作的時(shí)候是由熱電偶進(jìn)行氣體數(shù)據(jù)檢驗(yàn)并且將檢查的結(jié)果傳送到PLC中,通過(guò)比例差值的運(yùn)算,讓空氣電動(dòng)閥、空燃比例閥對(duì)氣體進(jìn)行自動(dòng)的調(diào)節(jié),使得顱內(nèi)的空氣比例和溫度達(dá)到最佳的狀態(tài),從而最大限度的提升燃料的燃燒,減少燃料的浪費(fèi)。燃料的燃燒充分,也減少了向空氣中排放有害氣體成分,使得環(huán)境、空氣都得到了有效的保護(hù)。
五、我國(guó)的能源發(fā)展戰(zhàn)略及能源發(fā)展前景
(一)能源發(fā)展戰(zhàn)略
我國(guó)在能源發(fā)展中注重經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的共同發(fā)展,不僅要對(duì)一次性能源進(jìn)行有效利用,還要大力發(fā)展新型能源,同時(shí)減少能源發(fā)展對(duì)于環(huán)境的影響。隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展,在可持續(xù)發(fā)展的觀念影響下,一些生活的廢物、工業(yè)有機(jī)廢物等也可以成為能源的形式。我國(guó)的相關(guān)能源政策指出,要繼續(xù)進(jìn)行可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,保持低碳,運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)不斷的發(fā)展新能源,從而使得經(jīng)濟(jì)和環(huán)境保護(hù)共同發(fā)展。在發(fā)展中,利用熱力動(dòng)力專(zhuān)業(yè),最大限度的提升能源的利用率,緩解國(guó)家能源供應(yīng)的壓力,需要將現(xiàn)有的資源進(jìn)有行效的整合,利用可持續(xù)生產(chǎn)資源進(jìn)行經(jīng)濟(jì)發(fā)展,利用能源的發(fā)展帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的不斷提升,從而更好的提升能源發(fā)展的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
(二)能源發(fā)展前景
能源是維持人們生存、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要資源,如何進(jìn)行能源的最大化利用,是全世界各國(guó)國(guó)家發(fā)展要面對(duì)的重要問(wèn)題,能源的利用能夠促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,但是很多能源都是有限的,比如煤等,因此大力發(fā)展新型的、可持續(xù)利用的能源就成為了我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展要面對(duì)的重要問(wèn)題?!帮L(fēng)能、太陽(yáng)能、核能”等新能源的出現(xiàn),使得能源的發(fā)展有了新的契機(jī),能源與生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)之前的關(guān)系也是發(fā)展中所必須面對(duì)的問(wèn)題。熱力動(dòng)力工程的出現(xiàn)符合我國(guó)能源的發(fā)展路線,通過(guò)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的學(xué)習(xí),使得越來(lái)越多的人才具有專(zhuān)業(yè)的理論知識(shí)與實(shí)踐能力,能夠更好的適應(yīng)國(guó)家能源的發(fā)展。
結(jié)語(yǔ):
本文分析了熱力動(dòng)力專(zhuān)業(yè)的發(fā)展歷程和發(fā)展中的應(yīng)用,結(jié)合了能源燃燒利用的相關(guān)問(wèn)題,分析了現(xiàn)階段我國(guó)能源方面存在的問(wèn)題及發(fā)展的前景。熱力動(dòng)力工程中的理論技術(shù)為能源的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)支持,推動(dòng)了我國(guó)的能源經(jīng)濟(jì)發(fā)展,為能源的發(fā)展培養(yǎng)出了大量的人才。國(guó)家要大力支持熱力動(dòng)力專(zhuān)業(yè)的發(fā)展,從而緩解能源發(fā)展中面臨的壓力。
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