杨林娜
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[摘要]火电工程的应用得到了加强，并以机械工程和交叉火力发电工程为基础，通过转换热能和机械能来发电。锅炉是 一种能量转换工具。只有锅炉设计合理，才能达到一定的效果。近年来，中国的锅炉类型逐渐增多，但锅炉的制造和使用仍存在 许多问题。因此，能源利用率低，如何提高能源利用率是当前国家热工需要研究的问题。
[关键词]热能动力工程;能源;锅炉
全球化进程的加快,越来越多的国家将新型能源的开发利用提上国家经济发展与环境保护的议程。热能动力工程建立在工程热 物理学科的基础上,通过研究内燃机和其它新型动力机械及系统再运用工程力学、机械工程学和微电子技术学等高科技学科内容将燃 料的化学能和液体的动能安全高效低污染甚至无污染地转换成动力。人类的发展伴随着的是常规能源的日益减少，人类若想寻得长久的 发展必须提高自身的环保意识,让更多的节能方法以及更多的新型能源储备进入人们的视野中,并将其广泛运用到人们的衣食住行中。
1.热能动力工程的研究方向
我国能源动力类热能与动力工程专业 形成于20世纪50年代。当时受苏联教育体 制的影响,专业分割很细。在热能与动力工 程专业中就先后包括锅炉、电厂热能、内燃 机、涡轮机、风机、压缩机、制冷、低温、供热 通风与空调工程、冷冻与冷藏、水能动力工 程、水电站动力装置、水电站动力设备、水 能动力及其自动化、机电排灌工程、水能动 力与提水工程以及工程热物理等几十个小 专业,形成了以工业产品生产引导高等学 校人才培养目标的基本格局,一定程度上 与我国当时的发展相互适应。热动主要研究热能与动力方面，是跨热能与动力工程、机 械工程等学科领域的工程应用型专业。目前我国有120多所院 校开设有该专业，它由旧本科的九个相关专业合并而成，包括 了原来的热力发动机(080311)、热能工程(080501)、流体机 械及流体工程(080313)、热能工程与动力机械(080319W)、制冷与低温技术(080502)、能源工程(080506W)、工程热物 理(080507W)、水利水电动力工程(080903)、冷冻冷藏工程 (081409)专业。 热动主要学习机械工程、热能动力工程和工程热物理的基 础理论，学习各种能量转换及有效利用的理论和技术。专业通 过理论力学、材料力学、工程制图、机械设计、电工与电子技 术、工程热力学、流体力学、传热学、控制理论、热工测试技 术以及专业方向课程的学习，使我们具备工程热力学、流体力 学、传热学和热工测试技术等热能与动力工程领域的基础理论、 实验技能和基本专业知识，掌握制冷空调设备、制冷装置、动 力机械与动力工程、流体机械等设计、制造和实验研究的基本 技术。在此基础上，它是一个宽口径的专业，拓展空间很大， 就业方向很广，有电厂热能工程及其自动化方向、工程热物理 过程及其自动控制方向、流体机械及其自动控制方向、空调制 冷方向等。同时，热动还是现代动力工程师的基本训练，可见 热动是现代动力工程的基础。
2.热能工程技术在能源方面需要解决的问题
能源问题在当今社会举足轻重，热能与动力工程专业在国 民经济中的地位可想而知。能源动力工业是我国国民经济与国 防建设的重要基础和支柱型产业，同时也是涉及多个领域高新 技术的集成产业，在国家经济建设与社会发展中一直起着极其 重要的作用。风机是一种装有多个叶片的通过轴旋转推动气流 的机械。风机广泛应用于发电厂、锅炉和工业炉窑的通风和引 风，矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘 和冷却等下。尤其是在电站，随着机组向大容量、高转速、高 效率、自动化方向的发展，电站也对风机的安全可靠性提出了 越来越高的要求，锅炉风机在运行中常发生烧坏电机、窜轴、 叶轮飞车、轴承损坏等事故，严重危害设备、人身安全，也给 电厂造成巨大的经济损失。
3.热能专业中工业炉的发展
工业炉是在工业生产中，利用燃料燃烧或电能转化的热量, 将物料或工件加热的热工设备。 中国在商代出现了较为完善的炼铜炉，在春秋战国时期， 人们在熔铜炉的基础上进一步掌握了提高炉温的技术，从而生 产出了铸铁。1794年，世界上出现了熔炼铸铁的直筒形冲天炉。 后到1864年，法国人马丁运用英国人西门子的蓄热式炉原理，建造了用气体燃料加热的第一台炼钢平炉。随着现代化管理水 平的提高，计算机控制系统的不断完善，现代连续加热炉也应 运而生、现代连续加热炉炉型可以归入两大类:推钢式炉和步 进式炉。两类炉型的根本区别，仅在于炉内的输料方式。
4.炉内燃烧控制技术
其燃烧控制是步进炉的核心技术之一，手动控制已被自动 控制方式所取代。目前大规格钢锭推钢式加热炉可选用的燃烧 自控方式通常有: (1)空燃比例连续控制系统，该系统主要由烧嘴、燃烧控 制器、空气/燃气比例阀、空气/燃气电动蝶阀、空气/燃气流量 计、热电偶、气体分析装置、PLC等组成。工作原理是由热电 偶或气体分析装置检测出来的数据传送到PLC与其设定值进行 比较，偏差值按比例积分、微分运算输出4-20mA的电信号分 别对空气/燃气比例阀和空气/燃气电动蝶阀的开度进行调节, 从而达到控制空气/燃气比例和炉内温度之目的。 (2)双交叉限幅控制系统，该系统主要由烧嘴、燃烧控制 器、空气/燃气流量阀、空气/燃气流量计、热电偶等组成。工 作原理是:通过一个温度传感器热电偶把测量的温度变成一个 电信号，该信号表示测量点的实际温度，该测量点的温度期望 给定值是由预存贮在上位机中的工艺曲线自动给定的。空气/燃 料比控制，借助于孔板和差压变送器来测量空气流量，燃气的 流量是借助于一台安装在燃气支管上的质量流量计来测量，使 精确的温度控制得以实现。
5.软件仿真锅炉风机翼型叶片
由于锅炉叶轮机械内部流场非常复杂，并带有强烈的非定 常特征，进行细致的实验测量非常困难，目前尚没有完善的流 体力学理论解释诸如流动分离、失速和喘振等流动现象，这就 迫切需要可靠详细的流动实验和数值模拟工作来了解机械内部 流动本质。将利用软件对锅炉风机翼型叶片进行二维的数值模 拟，研究空气以不同的方向流人翼型叶片入口所造成的流动分 离。根据数值模拟的一般步骤:创建二维模型，进行网格划分， 设定边界条件和区域，输出网格，再利用求解器求解，对不同 空气来流攻角角下的流动进行二维数值模拟。在得到模拟结果 后，对不同攻角下模拟所得到的速度矢量图进行比较分析，得 出锅炉风机翼型边界层分离和攻角的关系。
6.结语
通过以上说明，必须认识到，火力发电技术广泛应用于各个领 域。火电技术的出现导致了各个领域的不同程度的发展。随着时间 的推移，在过去的几年里，中国的科技水平取得了长足的进步，火 力发电技术处于科技的前沿,积累了丰富的知识和熟练的操作技术， 技术长期以来我已经掌握了火是纯净的。在现实生活中，火力发电 工程被大量认可，其在锅炉和能源中的应用十分普遍，它可以从根 本上消除有害气体的产生，从而避免对大气的污染并保护环境。展望未来，火电工程已开始在控制工程和火电方面 取得重大进展，为未来能源发展奠定了基础。因此，有必要关注锅 炉和能源的火力发电技术的发展，并继续为人类的利益进行探索。
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