热能与动力工程在锅炉应用中的问题分析
张振海
中国电建集团河南工程有限公司 河南郑州 450001
摘要：随着全球变暖问题的不断加重，为了缓解能源压力，进一步降低能源消耗对于周围环境产生的影响。我们需要应用热能与动力工程学原理，创新锅炉安装工艺措施，改进锅炉运行管理方法，不断提高锅炉的燃烧效率，减少温室气体排放和环境污染。锅炉作为一个能量转换和传递的重要设备，在我国的国民经济建设中处于重要的地位，尤其是在我国北方地区，其作为一项必不可少的冬季供暖设备，为我国民生工程作出了突出贡献。但锅炉运行需要消耗煤炭等能源物质，排放大量污染物，很容易形成雾霾天气，影响环境空气质量。因此，我们要不断研究解决热能与动力工程在锅炉应用中遇到的各种问题，提高锅炉运行效率，减少污染物排放。
关键词：热能；动力工程；锅炉；应用；问题分析
引言
科学合理的资源利用，能够使我国社会经济的发展更加稳健。同时，充分运用热能与动力工程学原理可以使资源的利用率得到有效提升，减少资源的浪费。因此，合理的应用热能与动力工程学原理，不仅能够推动我国可持续能源发展战略的实施，还能使我国的国民经济能取得更进一步的发展。
1热能与动力工程概述
热能与动力工程是工程热物理科学中的一个研究方向，它涉及到了计算机技术、力学、机械原理等理论，主要是针对热能生产活动中出现的能量转换现象进行管控与计算分析，以便不断优化此过程，提高能量转化效率，减少能量损耗。另外，热能与动力工程还利用动力工程中的相关理论，对动力机械以及内燃机等设备的运行进行科学分析，以提高热能转化为动能的效率，或者其他能量转换为动能的效率，降低能源损耗。从当前社会经济发展情况来看，热能与动力工程学科的发展离不开我国电力系统的快速发展和壮大。电能目前是人类社会中应用最为广泛的一种能源，在各大电厂生产运行过程中，要想提高能量转化率，减少能源浪费，就需要考虑能量守恒定律。虽然理论上的能量转化问题较为简单，但在实际操作过程中，有关能量转化守恒问题却十分复杂，只有将热能与动力工程科学合理应用到工业当中，才能够提高电厂运行效率，最终起到节能降耗的作用。
2热能和动力工程在锅炉应用中存在的问题分析
2.1能源效率问题
在锅炉的能量转化效率方面，目前我国走在了世界前列，投产发电机组度电煤耗一直刷新着世界纪录。虽然我们采用了相应的燃烧自动控制技术，但是能量转化效率的问题依然有潜力可挖。在锅炉将燃料的化学能转变成热能，再将热能传递给水使其变成蒸汽做功的过程中，锅炉本身的运行也会大量消耗能量。即使当前锅炉能量转化效率不断增加，锅炉自身还是要消耗一定比列的能源，外加热散失的一部分能源，整体利用程度还是偏低的。所以，在面对这种情况时，如果要想继续提高锅炉的能源效率，就必须要考虑降低锅炉自身能源消耗，减少热散失，同时提高锅炉负荷率。
2.2燃烧控制方面存在的问题
燃烧系统作为整个锅炉系统中的核心组成部分，其是否能长时间稳定运行直接关系着锅炉的能量转化效率问题。燃烧器处于锅炉核心燃烧区域，长时间受到高温炙烤以及燃物料和烟尘的冲刷，所处环境恶劣。另外，燃烧器的长时间稳定运行还受到安装工艺、燃料种类配比、运行工况等多种因素的共同影响。工业锅炉燃烧器控制系统一般采用单回路控制或串级控制，通过调节燃煤量、风煤配比来控制进风量和引风量等相关的数据，在保证安全的状况下，借助自动化手段实现锅炉运行。当前，我国大多数工业锅炉已经实现了进料、送引风、除渣、温控等全自动化手段，进一步提升了锅炉的热效率。
3热能和动力工程在锅炉应用中的解决对策分析
3.1提升机械能和热能转换的效率
根据热能和动力工程学相关理论，锅炉设备在发电机组发电过程中主要起到能量转换和传递的作用。所以，如何减少锅炉自身能源消耗和热损失，提高锅炉效率，提升能源转化率，是促成热能和动力工程技术创新的关键因素。在当前的锅炉机组中，如果要降低自身能源消耗和热损失必选要做到以下几点。
首先，提高锅炉机组自动化程度，根据机组负荷需求适时调整锅炉机组运行参数，使之与负荷需求相匹配；其次，在配置或改造锅炉附属转动机械时，应选用节能降耗的优质设备，且应优先考虑能减少能量转换次数的机械设备；再次，合理减少疏水、放汽次数，创新利用余热回收技术；最后，选用优质保温材料，规范施工，减少锅炉热散失。
3.2锅炉燃烧结构及其控制系统创新
在电厂发电机组中，燃烧结构及其控制系统也是锅炉十分重要的内容及组成部分，对于锅炉的稳定运行和功能的发挥有着直接的影响。基于热能与动力工程学原理，在锅炉燃烧结构及控制系统的应用中，需要选择高效的燃烧器结构和控制方式控制锅炉稳定燃烧，实现其控制效率及燃烧效率的有效提升。在锅炉燃烧器结构创新方面，一定要根据燃料种类及其燃烧特性选择最合适的燃烧器结构型式，从而发挥出不同燃烧器的优势保证燃物料充分燃烧，最大程度的将燃物料的化学能转变成热能。另外，在锅炉控制系统方面，可选择智能化的控制方式代替半自动化的控制方式，根据负荷要求自动匹配锅炉各项参数，使锅炉燃烧更加稳定且满足实际需求，从而使系统控制效率得以提升。
3.3创新锅炉燃烧控制技术
在锅炉运行过程中，燃烧越稳定越能更好的控制能量的转化，才能进一步提高锅炉效率，保证能源的有效利用。在过去很长一段时间，工业锅炉运行都采用人工方式进行燃料的填充，燃烧过程基本靠燃料自身的自然燃烧。后来，随着现代科学技术的不断进步，针对不同种类燃料的燃烧器逐渐出现和增多，慢慢演变成为自动填料和自动配风的工作形式，燃料燃烧更加充分，自动化程度逐步提高。现在，人工智能不断发展，实现锅炉运行时燃烧的智能化控制也成为现实。我们应充分利用现有技术创新锅炉燃烧控制系统，通过传感、摄像头、大数据分析等各种手段适时监视锅炉运行参数和要求，借助自动控制技术完成对锅炉送料、上水、配风、引风等的控制，保证锅炉燃烧稳定、运行正常。
4热能与动力工程对环境的影响
4.1污染空气
作为工业化过程中最主要的工业设备，锅炉在运行过程中会不断消耗燃料，排出废弃物。一般情况下，燃料在燃烧过程中都会参杂着其他物质，而这类物质与燃料混合燃烧后会形成有毒有害物质或固体颗粒随烟尘一起排入大气，造成空气污染。因此，在电厂锅炉运行过程中一定要控制燃烧器稳定进行燃烧，避免剧烈波动，造成缺氧燃烧或过氧燃烧，从而导致燃料不完全燃烧或产生一氧化碳、氮氧化物等有毒有害物质。同时，在热能与动力工程中要充分利用先进烟气净化技术对锅炉烟尘进行无害化处理，将锅炉对大气的污染问题降到最低。
4.2污染土地和水资源
锅炉运行过程中的废弃物，一部分排入了大气，还有很大一部分作为固体和液体废物存在。根据锅炉燃料的不同，大部分固体废物可以重复利用，少部分固体废物需要进行无害化处理和深埋。而锅炉运行过程的液体废物主要是含有酸碱的废水、废油等，在常规热能与动力工程中，很难做到对有害固废、废水、废油等这类废弃物的及时处理，而这些有害物质若不能得到及时的处理，将会混入大地和水源中，造成土地和水源的污染。因此，企业在追求利益的同时也要注重可持续发展观的践实。
结束语
总的来说，热能和动力工程在锅炉应用中占有非常重要的地位，锅炉技术的高低直接影响电力生产效率。对此，要想扩大电力行业的经济效益，就需要提高锅炉的使用技术，优化锅炉的生产性能。现如今，我国已经在热能和动力工程的研究和开发应用中取得了不小的成绩，在实际运用过程中，工程技术人员要根据其中存在的问题，提出有效的解决对策，保证热能和动力工程发挥最大价值。
参考文献：
[1]李香涛.热能与动力工程在锅炉中应用问题的创新[J].山东工业技术，2018（21）：91-92.
[2]苏格毅，张雅雯.锅炉领域中热能与动力工程的实践应用研究[J].新型工业化，2018，8（08）：128-130.
[3]刘鹏.热能与动力工程在锅炉中应用问题的创新探究[J].山东工业技术，2018（16）：98-99.
[4]刘曼春.关于热能与动力工程在锅炉应用中的问题探析[J].科学与信息化，2019，000（018）：99-100.
[5]何延隆.热能与动力工程在锅炉应用中的问题探析[J].房地产导刊，2019，000（005）：244-245.