淺談熱能與動力工程發展方向

肖建峰

摘要：近些年來我國面臨的一個較為嚴重的現狀為資源短缺問題,特別是對于一些不可再生的資源以及常規能源而言。然而科學技術不斷進步以及發展的同時,亦不斷深入研究熱能與動力工程。在熱能與動力工程當中較早建立的為鍋爐專業,因此鍋爐專業相關技術的應用為熱能與動力工程核心部分,特別是一些制藥廠以及鍋爐廠等皆對熱能與動力工程進行廣泛運用?；诖嘶A上，本文對熱能與動力工程在鍋爐方面的科技創新進行分析研究，以期將相關參考依據提供給同行業人士。

關鍵詞：熱能與動力工程； 能源動力； 社會發展；

中圖分類號：TK11文獻標識碼： A

引言

各類專業當中熱能與動力工程所具有的應用性以及實踐性皆具有較強的特點，該類專業主要的理論基礎包括兩個方面，分別是動力工程理論與機械工程學理論。與此同時該類專業主要的原理是促使機械能同熱能有效轉化的目標可以實現，最終有機生產鍋爐有效運轉的那些動力。鍋爐作為一個工具，其可以對能量進行轉化，所以要對其進行合理且有效的設計方可將能源的利用率有效提升的目的實現。然而我國具有較多鍋爐種類，且熱能與動力工程廣泛應用以及鍋爐制造等方面仍具有一定問題存在，要想將能源的利用率提高就應對熱能動力的工程技術進行合理應用，以便不斷創新鍋爐。

一、熱能與動力工程在鍋爐中的應用相關概述

1.1 工程中熱能與動力工程的概述

若從字面的角度而言熱能與動力工程是對動力以及熱能之間相互的轉化進行研究，主要包括九個部分，有冷凍冷藏的工程、水利電動力的工程、工程熱物理、能源工程、制冷以及低溫技術、熱能工程以及動力機械、流體機械與流體工程、相關熱能工程等。與此同時確保鍋爐最終的運行可以合理、穩定且有效的運行較為重要且合理的一些專業技術涵蓋了熱力的發動機以及熱能工程和動力機械，還有能源工程與工程的熱物理等。在我國相關研究領域當中熱能動力工程較為顯著的一個研究角度為相互轉換動力與熱能，而研究最終亦橫跨一些學科領域，諸如機械工程以及工程的熱物理等領域。從現實的角度而言熱能動力工程現在以及未來發展方向具有多方面的特點，其中電廠熱能工程是主要的方向。

從另一角度來說應將熱能與動力工程相關研究當中需要加大力度的部分為自動化發展方向。而其中值得注意且較為特別的一個研究角度是工程物理， 且當前我國此方面的一個重要現狀是相關人才較為缺乏，因此國家要對鍋爐熱能的轉換、空調制冷、流體機械與自動控制的方向等相關專業人才進行重點培養。與此同時熱能動力工程作為當今時代動力工程基礎工程之一，其主要方向為將能源方面存在的問題有效解決。

1.2 熱能與動力工程中鍋爐的相關概述

燃氣鍋爐的電器控制以及外殼部分有機組成鍋爐，而燃氣鍋爐外殼有機組成馮芬亦包括面殼與底殼兩方面。通常情況來說燃氣鍋爐底殼主要組成成分為主熱交換器以及三通閥和板式的熱交換器，還有電控盒以及燃氣閥、輪回水泵、膨脹水箱等，其經過底殼連接主要作為整體而存在，且底殼可連接固體墻體，防灰塵以及防風等各類保護的作用是鍋爐面殼主要功效。鍋爐最重要的一個硬件部分為燃氣鍋爐的電器控制，對地暖溫度的探測器、燃氣閥與輪回水流、風壓開關、風機、輪回水泵、燃料燃燒等裝置有效運行進行控制是其主要的作用。電腦的自動控制方式是現今社會較為流行的方式， 這對溫度的精確操控有利，亦對燃燒溫度均衡維持有利。

二、我國熱能與動力工業現狀

我國是世界上最大的煤炭生產國和消費國，煤炭占其他商品消費的百分之七十六。隨著環境保護意識的逐步增強，我國熱能與動力工程專業面臨著經濟增長和社會發展的巨大壓力，煤炭生產與消費也成為我國大氣污染的主要原因。目前已經探明的常規能源儲量及可開采量在世界能源儲量中十分有限，石油、天然氣等優質能源十分匱乏。我國是世界第二大石油進口國，隨著汽車等新興產業的興起，對國際石油市場的依賴度有增無減，呈逐年上升的態勢。我國的能源安全和能源危機面臨著嚴峻挑戰，比世界總的能源形勢的潛在危機還要大。隨著國際間能源資源的競爭與考驗，國家間能源戰略的沖突和斗爭都有具體反應，例如中日雙方在俄羅斯輸油管線上的問題，伊拉克戰爭問題等。這些問題也使我們清楚地認識到開發利用可再生能源和實現能源供應的可持續發展的迫切性。事實上我國能源資源有限，現有能源的開發利用程度和效率都很低，高耗能產品能源單耗比發達國家平均值高百分之四十左右，單位產值能耗是國際平均水平的2.3 倍。長期以來，粗放型的增長方式限制了能源的發展利用，同時使能源發展與環境保護之間的矛盾日益加劇。

如何加快新能源與可再生能源的開發，充分利用天然氣、水電、核電等清潔能源，是未來發展能源中面臨的重要選擇，推廣應用先進的潔煤技術，逐步降低煤炭消費的比重，實現能源、經濟、環境的可持續發展，達到經濟與環境雙贏的目的。核科技工業作為我國國家的戰略行業，既是國防科技工業的重要組成部分，也是國家政治、安全的重要保證，完善的核科技工業體系是我國核大國地位確立的基本保障。我國也非常需要適應新世紀社會發展的熱能動力類專業人才，包括核軍工、核能、核燃料和核技術應用產業等。隨著科技的進步，新型高效的熱動力設備逐步取代老式的低效率的動力設備，例如大型流化床鍋爐的研制成功，就是將整體煤氣化聯合循環發電成為燃煤發電的主要技術，特點是能高效、清潔地利用煤炭資源，這些發明創新，意味著我國今后將需要大量熱能與動力工程專業的新型專業人才。

三、在鍋爐中熱能與動力工程廣泛應用所取得發展以及存在的一些問題分析

中國的商代是工業爐所產生的年代，經過加熱對銅器進行提煉是其主要工作方式。鑄鐵技術產生于春秋時代，此亦表明工業爐溫度控制取得一定前進。與此同時熔煉鑄鐵相關高爐出現于18 世紀九十年代， 且馬丁于19 世紀六十年代有機改造同氣體燃料相關的那些加熱平爐。即使相關熱能與動力工程在鍋爐中的應用取得一定成就，然而亦有一些問題存在。

3.1 在熱能與動力工程中工業爐的應用取得的發展分析

在工業的生產中具有重要地位的為工業爐，較早時期工業爐熱量的有效提供是通過燃料的燃燒方式，在使用工業爐的同時廣大民眾發現通過燃料的燃燒方式來提供工業爐所需的熱量對現在及未來人類居住環境造成巨大的影響。之后人類科學以及技術獲得了不斷前進，翻開了新的篇章，生活在地球上的人類知道利用工業爐可以使電能向熱能的方向有機轉變?，F今熱能的動力學相關研究不斷深入且鍋爐的管理水平取得不斷提升，已經可以利用計算機對鍋爐連續加熱進行有效控制，此亦將能量利用度大大提升。推鋼式爐以及步進式爐是現代化鍋爐主要的類型，爐內輸料的方式不同是此兩種類型主要的區別。

3.2 在熱能與動力工程中鍋爐風機的應用所存在問題分析

氣體壓縮及輸送是鍋爐風機主要的作用，即將機械能向動能方向有機轉換。當鍋爐進行工作的全過程中其風機部分具有把相關氣體往指定機械內運送的功效，因此作用較大。經濟與社會取得不斷發展的同時廣大人類在能源的需求方面要求日益增加，相關能源生產企業如果想在激烈的競爭中獲取的效益最大、最多就應將鍋爐工作量不斷增大，而此亦使鍋爐內風機因為長時間的運轉出現燒壞現象，進而對鍋爐正常運轉造成直接影響。因此應對鍋爐風機相關工作狀態施行進一步且有效的改進對策，即在鍋爐有效改進當中對熱能動力相關工程技術進行有效采取。與此同時需要注意的為鍋爐內部中葉輪機械主要且較為顯著的一個特點是結構及其復雜，當其有效測量相關溫度時一些外界且不確定因素較易影響其工作。但是我國當前亦尚未研究出效果較好、較為理想的解決對策，雖然如此然而值得一提的為采取熱能與動力工程已研發出的相關軟件可從多種方向對流入到風機葉片燃燒的速度進行有效測定，且可對數值進行二維模型的模擬，通過此創建來對網格進行有效劃分，之后采取求解器對網格輸出、所需結果進行有效求取，最終獲取較為準確的一些模擬結果。

四、在鍋爐中熱能與動力工程的廣泛運用所取得的科技創新

4.1首先為鍋爐燃燒的控制技術方面

鍋爐的燃燒控制當中關鍵部分為如何對能量轉換進行調節。先前我國鍋爐的生產絕大部分采取人力將燃料添加到爐內的方式，以便確保相關的運轉可以穩定、可持續且合理。值得注意的是近些年來絕大多數的企業中燃料填充的技術皆為步進式的自動控制相關技術，而鍋爐燃燒方式包括如下幾種。其中一種為連續控制的系統，其主要由燃燒的控制器以及各種氣體的分析裝置等構成，經過熱電偶有效檢測來對合理數值進行設定，再經過計算機的技術將偏差準確計算出， 唯有這樣方可確保輸出結果正確，同時對鍋爐有效燃燒進行有效且合理的控制。

據實際的一些研究結果表明上述這類鍋爐所具有的構造對溫度進行控制時較亦導致一些偏差發生，因此急需相關研究對其更高精確度的數據進行研究。亦具有有一種采取交叉式燃燒控制的系統的鍋爐由燃燒的控制器、燒嘴、流量閥、熱電偶等相關部分構成，其對所需測量的溫度進行轉換是經過溫度相關傳感器， 亦可對測量溫度進行計算，計算器是否同設定好的那些溫度相滿足，進而有效控制燃料的燃燒。此類燃燒方式在節省部件以及能源的同時可準確控制溫度，因此在實際工業的生產中廣泛應用。

4.2 其次為仿真類鍋爐風機的翼型葉片方面

由于鍋爐內部所具有的風機具有較為復雜的構造以及較為精密的運行，因此測量亦具有較為困難的特點。目前為止亦沒有完整且科學的一項體系來對鍋爐葉輪相關制造以及運作發展進行完善。而要想將較為準確的一些數值有效獲取，就應通過模擬實驗方法有效評估機械內部氣體的流動，有效模擬不同方式空氣往風機吹入時相關流動分離。

五、結束語

無論鍋爐發展方面亦或者實際生活以及生產中熱能與動力工程所起的作用皆較為重要，因此現在亦或未來皆希望可以繼續對熱能與動力學進行充分挖掘，使其在能源的生產中以及鍋爐的穩定運作中充分發揮作用，進而對我國經濟不斷發展以及能源利用率的不斷提升起促進作用。

參考文獻：

[1]仵平.淺談國際能源現狀與前景[J].科技信息.2010(35)

[2]施明融.關于上海能源利用若干問題的思考[J].上海電力.2004(06)