邱巍

吉安市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)中心 江西吉安 343000

1 熱能與動(dòng)力工程的概述

1.1 基本內(nèi)容

（1）熱能與動(dòng)力工程主要是對(duì)熱能與動(dòng)力間合理轉(zhuǎn)化的研究。在實(shí)際應(yīng)用中，可依賴于多種不同方式，實(shí)現(xiàn)熱能→動(dòng)力或熱能→電能的合理轉(zhuǎn)換，以促進(jìn)能源的高效率利用，發(fā)揮其在提升經(jīng)濟(jì)效應(yīng)水平方面的重要價(jià)值。結(jié)合實(shí)踐，熱能與動(dòng)力工程的應(yīng)用在解決能源利用問題方面有著非常重要的價(jià)值，直接關(guān)系到電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益水平。

（2）從專業(yè)角度來說，熱能與動(dòng)力工程的研究內(nèi)容可以劃分為以下專業(yè)模塊：第一是建立在熱能轉(zhuǎn)換與利用基礎(chǔ)上的熱能動(dòng)力及其控制工程；第二是建立在內(nèi)燃機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)基礎(chǔ)之上的熱力發(fā)電機(jī)及汽車工程；第三是建立在電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械功基礎(chǔ)上的流體機(jī)械與制冷低溫工程；第四是建立在機(jī)械功轉(zhuǎn)化為電能基礎(chǔ)上的火力火電與水利水電動(dòng)力工程。

1.2 熱能與動(dòng)力工程的應(yīng)用

（1）熱電廠中的應(yīng)用。在熱電廠生產(chǎn)設(shè)備中，汽輪機(jī)可將鍋爐所產(chǎn)生熱能轉(zhuǎn)化為輪機(jī)轉(zhuǎn)子的動(dòng)能，是主要的熱能-動(dòng)能轉(zhuǎn)化設(shè)備。在熱能-動(dòng)能轉(zhuǎn)化過程中，一部分熱能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能后，經(jīng)過發(fā)電機(jī)再轉(zhuǎn)化為電能輸送出去；但還有一部分熱能通過熱傳導(dǎo)損耗掉了。因此，熱能與動(dòng)力工程再熱電廠生產(chǎn)中起到的最重要作用，就是減少熱損耗的方法，提高能源利用效率[1]。

（2）鍋爐中的應(yīng)用。鍋爐中，熱能與動(dòng)力工程主要體現(xiàn)在燃燒控制技術(shù)的開發(fā)和改進(jìn)上。燃燒控制是對(duì)鍋爐內(nèi)燃料的燃燒轉(zhuǎn)化幅度進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整的技術(shù)。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，鍋爐設(shè)備普遍實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、智能化填料設(shè)備。而燃燒控制技術(shù)則是利用燃燒控制器、熱傳感器、流量控制設(shè)備和PLC等組成自動(dòng)控制系統(tǒng)，PLC根據(jù)傳感器實(shí)測(cè)的鍋爐溫度，與預(yù)設(shè)溫度相比較，根據(jù)差值的大小和方向驅(qū)動(dòng)流量控制設(shè)備，以對(duì)燃燒狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。

2 現(xiàn)階段熱能與動(dòng)力工程應(yīng)用的常見問題

2.1 能源方面的問題

作為能源消耗的大國，我國每年要消費(fèi)大量的石油和煤炭，而煤炭主要用于火力發(fā)電。目前，全國發(fā)電量的80%以上都是火力發(fā)電，其中又有96%是依靠燃煤。這一過程中，循環(huán)水和水汽帶走大量余壓和熱能，被直接排放到大氣中，能源也就被浪費(fèi)了。當(dāng)前，我國電廠能源利用率大約有35%，利用率較低。因此，我國工業(yè)領(lǐng)域節(jié)能工作的重點(diǎn)，就是實(shí)現(xiàn)火電的節(jié)能降耗。

2.2 環(huán)境污染方面的問題

燃煤電廠會(huì)排放二氧化硫、粉塵、氮氧化物等污染物，因此被稱為“環(huán)境殺手”。燃煤電廠的數(shù)量隨著電力工業(yè)的發(fā)展而增多，而且有排污量大、污染物單一、排污集中等特點(diǎn)，電力工業(yè)對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響越來越大，嚴(yán)重干擾了附近居民的生活、工作和身體健康。因此，電力工業(yè)面臨著愈發(fā)嚴(yán)峻的環(huán)境保護(hù)問題。

2.3 安全方面的問題

隨著機(jī)組的容量增大，轉(zhuǎn)速和效率也越來越高，因此，對(duì)風(fēng)機(jī)的安全可靠性的要求也越來越高。但在實(shí)際情況中，風(fēng)機(jī)由于要運(yùn)行很長時(shí)間，而且沒有專業(yè)人員對(duì)其進(jìn)行定期養(yǎng)護(hù)，因此，鍋爐風(fēng)機(jī)常常發(fā)生燒壞電機(jī)、軸承損壞、竄軸、葉輪飛車等事故，不但影響了設(shè)備的正常運(yùn)行，還給電廠造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至對(duì)人身安全造成威脅。

3 熱能與動(dòng)力工程的科技創(chuàng)新

3.1 在熱電廠方面的發(fā)展

（1）科學(xué)合理利用重?zé)岈F(xiàn)象。在多級(jí)汽輪機(jī)內(nèi)，上一級(jí)損失的一部分熱量，在之后各級(jí)中可得到利用，稱為重?zé)岈F(xiàn)象。在熱電廠運(yùn)行中，重?zé)岈F(xiàn)象是不可避免。利用重?zé)岈F(xiàn)象可使整個(gè)設(shè)備的效率大于各級(jí)的平均效率，在一定數(shù)值范圍內(nèi)，重?zé)岈F(xiàn)象可減少部分能量的損失，提高能源的利用率。然而，重?zé)岈F(xiàn)象是以降低各級(jí)的效率為前提，所以數(shù)值并不是越大越好。因此，根據(jù)熱電廠運(yùn)行情況來確定重?zé)嵯禂?shù)，既保證各級(jí)的效率，又盡可能減少能量損耗，通過科學(xué)的計(jì)算，合理利用重?zé)岈F(xiàn)象，使重?zé)岈F(xiàn)象的效果達(dá)到最大。

（2）降低濕氣損失。在熱電廠運(yùn)行過程中，不可避免會(huì)產(chǎn)生濕氣，當(dāng)濕氣過多，會(huì)給熱電廠的運(yùn)行過程造成許多潛在的威脅。例如，隨著溫度的變化，濕氣會(huì)凝結(jié)成小水珠，這些水珠可能影響汽流的流速，造成不必要的動(dòng)能損耗。

3.2 在鍋爐方面的發(fā)展

（1）鍋爐燃燒控制技術(shù)。以前大多數(shù)鍋爐是通過人工來添加燃料，從而提供熱能。盡管該方式有利于設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，卻需大量人力資源，難以控制鍋爐在燃燒過程中的熱量。燃燒方式有兩種：其一持續(xù)控制體系，它的組成是燃燒的控制器及各種氣體的分析裝置等，數(shù)值設(shè)定的依據(jù)是熱電偶的檢測(cè)，之后，計(jì)算機(jī)會(huì)算出偏差。這一數(shù)值比較精確，在設(shè)備的燃燒方面可以實(shí)現(xiàn)合理的控制。其二，交叉式燃燒控制系統(tǒng)。鍋爐的構(gòu)成元件是燃燒的控制器、流量閥、燒嘴、熱電偶等，在它進(jìn)行溫度的轉(zhuǎn)換時(shí)，必須通過計(jì)算，觀察結(jié)果是否符合設(shè)定，從而控制燃燒。

（2）仿真鍋爐風(fēng)機(jī)翼型葉片。鍋爐內(nèi)部的風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜且需較精密的運(yùn)行，因此對(duì)它測(cè)量非常困難的。到目前為止，還沒有一套完整且科學(xué)的體系，可以實(shí)現(xiàn)鍋爐葉輪相關(guān)制造和運(yùn)作發(fā)展的完善。想要獲取一些準(zhǔn)確數(shù)值，模擬實(shí)驗(yàn)才能有效地評(píng)估機(jī)械內(nèi)部的氣體流動(dòng)。實(shí)驗(yàn)主要是模擬不同方式的空氣吹入風(fēng)機(jī)時(shí)的流動(dòng)分離，再用電腦網(wǎng)絡(luò)來模擬設(shè)定相應(yīng)的數(shù)值。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)是為便于分析不同速度得到的矢量圖，對(duì)多組數(shù)據(jù)進(jìn)行比較后，就可確定出鍋爐風(fēng)機(jī)的翼型邊界層攻角和分離間的關(guān)系，進(jìn)行下一步研究。

總之，通過對(duì)熱能與動(dòng)力工程應(yīng)用分析，從設(shè)備運(yùn)用到技術(shù)創(chuàng)新，都需要對(duì)熱能與動(dòng)力工程有所掌握，尤其是針對(duì)環(huán)境污染而言，采取有效措施不僅可減少對(duì)生態(tài)環(huán)境影響，還能提高熱能與動(dòng)力工程的效率，因此，需要我們?cè)卺槍?duì)熱能與動(dòng)力工程展開探討的同時(shí)，不斷提高其自身科學(xué)文化方面的知識(shí)，從而真正意義上促進(jìn)熱能與動(dòng)力工程行業(yè)的健康發(fā)展。