浅析热能动力工程在锅炉方面的发展

浅析热能动力工程在锅炉方面的发展

崔涛

华中科技大学文华学院崔涛

摘要：自工业革命以来，热能动力被广发应用于企业的生产之中。热能动力中发展历史最长，也是目前在工业生产领域最重要的专业就是锅炉专业以及中心汽轮机专业。同时，锅炉专业和中心汽轮机专业进过了较长时间的的发展，两者的工业中应用的相关情况直接反映了热能动力工程的核心技术发展。伴随着市场竞争的日益激烈化，以及对于自身工业发展的需要，热能动力工程在我国应用范围不断扩大，在工业生产生活中发挥了不可替代的重要作用。

关键词：热能动力工程；锅炉方面；发展目前所说的热能动力工程学是在融合了相关动力理论学科的基础上诞生的一种应用性极强的工业动力工程，其主要融合了热能工程、动力工程以及机械工程三个学科。实际上，热能动力工程馆就是利用转换的原理，将原材料燃烧产生的热能通过转换变为工业生产所需要的机械能力。今天我们所要研究的是热能动力工程在锅炉方面的发展，锅炉在社会的生产生活中是一个非常常见的物体，其本职就是工业上的一种能量转换的媒介工具。目前，锅炉的分类有很多，主要是根据其功能分类以及按照燃烧材料的不同分类。对于工业生产而言，锅炉是密不可分的一个重要动力工具。但是，随着我国实施可持续发展战略以及原材料价格的普遍上涨，如何合理的利用资源已经成为了所有企业都在考虑的问题。由此，利用热能动力工程对于企业的动力工具进行改造已经成为了提高生产效率、降低生产成本、瞬移国家可持续发展战略的重点。下面，就热能动力工程在锅炉方面的具体发展应用进行探讨。

一、热能动力工程从理论层面来讲，热能动力工程就是“热能”与“工程”之间关系的引发的相关应用实体机械与工程。目前，热能动力工程的应用范围非常普遍，部分企业引入了热能发电机作为企业的供电设备。还有一部分条件的企业引入了水利电动力工程为企业的生产提供动力，这里需要注意的是相对于传统的燃烧矿物资源来提供生产动力，水利电动力工程是目前比较环保的一种动力工程建设，但是相对造价要比传动动力设备高。目前，虽然国家在大力提倡环保节能建设，但是，水利电动力工程仅仅是有条件的大企业在采用。本文中所探讨的锅炉，其主要涉及了热力发电机、相关的热能转换动力机械等方面的技术。

热能动力工程无论设计的相关科目有多少，其最根本的就是“热能”与“动力”之间的关系，也就是两者的转换问题。目前，国内热能动力工程的主要应用与热电厂、空调制冷方向以及部分流程的自动化方向，未来的发展趋势也将立足于这些具体的应用来进一步解决相关能源应用的问题。从上述我们可以看出，热能动力工程主要解决我国工业生产生活中的最根本的动力问题，由此热能动力工程的相关发展与国民经济的进一步发展息息相关，热能动力工程的改革将对于我国可持续发展道路起到重要的作用。

二、锅炉的相关构成锅炉根据其功能的不同和燃烧材料的不同可以分为很多种类，不同种类的锅炉为了满足不同的生产生活需要，在构成方面存在一定的差异。但是，其主要的外壳以及核心的前期控制部分是不变的。锅炉的外壳对于整个锅炉来讲是一个“外表”，锅炉在工作过程中利用这个“外表”对自身进行固定，并且防风防灰尘的袭扰。

锅炉中还有一个很重要的部分就是其电器控制器。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。随着科技的不断发展，锅炉的电气控制器已经与信息产业相结合，产生了微电脑控制的自动控制模式，一改传统的人力操作，在温度的精确程度、恒温性方面得到了很大的改善。

三、锅炉方面存在的问题目前，锅炉方面存在的问题主要集中在锅炉的风机。风机是锅炉进行热能与动能转换不可缺少的一部分，主要是利用风机的旋转，来提升锅炉内部的大气压力，由此压缩后的气体运送到企业安装制定的机械中，气压恢复正常时原本被压缩的膨胀，进而形成机械运作的动力。风机的工作地点主要是在锅炉的内部，但是由于企业生产压力的增加，往往锅炉都是超负荷的运转，由此风机经常出现烧坏电机的情况。烧坏电机不仅仅直接造成了企业的经济损失，对于操作人员的人身安全也造成了极大的威胁。因此，对于风机的改造就需要利用热能动力工程的相关技术，提高锅炉的安全性、避免出现安全问题刻不容缓。

四、热能动力热能动力工程中锅炉及工业炉的发展工业革命首先在英国兴起的，锅炉的产生推动了动力的改革，是人力能够得到解放，由此，伴随着1872年世界上第一台锅炉的出现，蒸汽时代来临。为了保证锅炉的正常工作效率，在经济需求增大的时代背景下，分离冷凝器问世。分离冷凝器的出现以及广泛应用代表了在工业上锅炉运作体系已经开始走向完善。

在实际的企业应用中，锅炉与工业炉基本就是“双生花”，甚至有些工程学的学者将锅炉划为工业炉的某一个分支。在实际应用中，两者的运作方式是一样的。锅炉与工业炉都是利用矿物燃料的燃烧产生热能，然后通过热能进行动力的转换来拉动工业生产设备的运行。追溯历史，春秋战国时期我国的冶铁业就开始发展，在冶金活动的推动下我国商代就已经出现了工业炉的雏形。但是，第一台成熟的真正意义的工业炉问世与1794年。伴随着信息技术的不断发展，目前IT技术已经与工业炉的操作系统进行了完美的结合，微电子控制正在逐步替代传统的人力操作对工业炉的操作系统进行精确的控制。

五、工业生产过程中内燃控制技术的应用与发展在实际的操作过程中，对于能量转换环节的控制时工业炉或锅炉对于动力燃料燃烧控制技术的核心。随着时代的进步，传统的人力添加燃料的模式已经无法满足实际工厂生产的需要，由此自动填充模式成为了主流。部分大企业引入的国外设备已经能够实现整个流程的全自动化，微电脑操作系统完全实现了对于燃烧的控制。根据控制技术的不同，目前将锅炉的燃烧控制系统主要分为了一下两种。

第一，目前企业比较常用的就是空燃比里连续控制系统。

该系统主要由可编程的逻辑控制器、比例阀、燃烧控制器等部分组成。目前，空燃比里连续控制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。但是，受到科技发展的局限性，目前利用空燃比里的连续控制系统在具体操作过程中，其对于温度控制的准确度没有达到预想的目标，还是需要专业技术人员的操作干涉。

第二，目前应用比较普遍的双交叉先付系统。双交叉先付系统对于锅炉的控制主要依靠温度传感系统来实现。通过对于温度的准备测量，将温度信号传递到逻辑控制器，然后通过逻辑控制器对空气流量阀的打开程度进行调解。同时，对于燃料的进出口进行调解，精确的控制温度。

六、仿真锅炉风机翼型叶片目前锅炉系统普遍使用的叶轮机械的内部构造十分复杂，并且其运作带有不稳定的特征。到目前为止没有经过经过论证的力学理论可以解释流动分流等相关现场产生的原因。为了详细了解锅炉内部流动、分流的本职，需要进行相关流动方式的实验，并且模仿锅炉内部的实际环境。对不同的气流攻角的流动进行二维数值模拟，，达到模拟的目的，同时可以根据模拟不同攻角卜所得到的速度矢量制成矢量图进行比较和分析，最后得出锅炉风机翼型边界层分离和攻角的关系结束语根据以上的分析和具体的实验理论结果我们可以看出，热能动力技术普遍应用与工业锅炉，提高锅炉的燃烧控制达到企业生产的要求的各个环节中都离不开热能动力技术的参与。因此，热能动力学对于我国工业生产过程中的动力改革具有不也替代的作用。因此，利用热能动力学的相关原理对工业锅炉进行积极的改造，对于提高生产效率、节约能源都将发挥巨大的作用。

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