邱巍

吉安市特种设备监督检验中心 江西吉安 343000

1 热能与动力工程的概述

1.1 基本内容

（1）热能与动力工程主要是对热能与动力间合理转化的研究。在实际应用中，可依赖于多种不同方式，实现热能→动力或热能→电能的合理转换，以促进能源的高效率利用，发挥其在提升经济效应水平方面的重要价值。结合实践，热能与动力工程的应用在解决能源利用问题方面有着非常重要的价值，直接关系到电力企业的经济效益水平。

（2）从专业角度来说，热能与动力工程的研究内容可以划分为以下专业模块：第一是建立在热能转换与利用基础上的热能动力及其控制工程；第二是建立在内燃机及其驱动系统基础之上的热力发电机及汽车工程；第三是建立在电能转化为机械功基础上的流体机械与制冷低温工程；第四是建立在机械功转化为电能基础上的火力火电与水利水电动力工程。

1.2 热能与动力工程的应用

（1）热电厂中的应用。在热电厂生产设备中，汽轮机可将锅炉所产生热能转化为轮机转子的动能，是主要的热能-动能转化设备。在热能-动能转化过程中，一部分热能转化为动能后，经过发电机再转化为电能输送出去；但还有一部分热能通过热传导损耗掉了。因此，热能与动力工程再热电厂生产中起到的最重要作用，就是减少热损耗的方法，提高能源利用效率[1]。

（2）锅炉中的应用。锅炉中，热能与动力工程主要体现在燃烧控制技术的开发和改进上。燃烧控制是对锅炉内燃料的燃烧转化幅度进行动态调整的技术。随着计算机控制技术的发展，锅炉设备普遍实现了自动化、智能化填料设备。而燃烧控制技术则是利用燃烧控制器、热传感器、流量控制设备和PLC等组成自动控制系统，PLC根据传感器实测的锅炉温度，与预设温度相比较，根据差值的大小和方向驱动流量控制设备，以对燃烧状态进行调整。

2 现阶段热能与动力工程应用的常见问题

2.1 能源方面的问题

作为能源消耗的大国，我国每年要消费大量的石油和煤炭，而煤炭主要用于火力发电。目前，全国发电量的80%以上都是火力发电，其中又有96%是依靠燃煤。这一过程中，循环水和水汽带走大量余压和热能，被直接排放到大气中，能源也就被浪费了。当前，我国电厂能源利用率大约有35%，利用率较低。因此，我国工业领域节能工作的重点，就是实现火电的节能降耗。

2.2 环境污染方面的问题

燃煤电厂会排放二氧化硫、粉尘、氮氧化物等污染物，因此被称为“环境杀手”。燃煤电厂的数量随着电力工业的发展而增多，而且有排污量大、污染物单一、排污集中等特点，电力工业对环境的负面影响越来越大，严重干扰了附近居民的生活、工作和身体健康。因此，电力工业面临着愈发严峻的环境保护问题。

2.3 安全方面的问题

随着机组的容量增大，转速和效率也越来越高，因此，对风机的安全可靠性的要求也越来越高。但在实际情况中，风机由于要运行很长时间，而且没有专业人员对其进行定期养护，因此，锅炉风机常常发生烧坏电机、轴承损坏、窜轴、叶轮飞车等事故，不但影响了设备的正常运行，还给电厂造成巨大的经济损失，甚至对人身安全造成威胁。

3 热能与动力工程的科技创新

3.1 在热电厂方面的发展

（1）科学合理利用重热现象。在多级汽轮机内，上一级损失的一部分热量，在之后各级中可得到利用，称为重热现象。在热电厂运行中，重热现象是不可避免。利用重热现象可使整个设备的效率大于各级的平均效率，在一定数值范围内，重热现象可减少部分能量的损失，提高能源的利用率。然而，重热现象是以降低各级的效率为前提，所以数值并不是越大越好。因此，根据热电厂运行情况来确定重热系数，既保证各级的效率，又尽可能减少能量损耗，通过科学的计算，合理利用重热现象，使重热现象的效果达到最大。

（2）降低湿气损失。在热电厂运行过程中，不可避免会产生湿气，当湿气过多，会给热电厂的运行过程造成许多潜在的威胁。例如，随着温度的变化，湿气会凝结成小水珠，这些水珠可能影响汽流的流速，造成不必要的动能损耗。

3.2 在锅炉方面的发展

（1）锅炉燃烧控制技术。以前大多数锅炉是通过人工来添加燃料，从而提供热能。尽管该方式有利于设备的稳定运行，却需大量人力资源，难以控制锅炉在燃烧过程中的热量。燃烧方式有两种：其一持续控制体系，它的组成是燃烧的控制器及各种气体的分析装置等，数值设定的依据是热电偶的检测，之后，计算机会算出偏差。这一数值比较精确，在设备的燃烧方面可以实现合理的控制。其二，交叉式燃烧控制系统。锅炉的构成元件是燃烧的控制器、流量阀、烧嘴、热电偶等，在它进行温度的转换时，必须通过计算，观察结果是否符合设定，从而控制燃烧。

（2）仿真锅炉风机翼型叶片。锅炉内部的风机结构复杂且需较精密的运行，因此对它测量非常困难的。到目前为止，还没有一套完整且科学的体系，可以实现锅炉叶轮相关制造和运作发展的完善。想要获取一些准确数值，模拟实验才能有效地评估机械内部的气体流动。实验主要是模拟不同方式的空气吹入风机时的流动分离，再用电脑网络来模拟设定相应的数值。这项实验是为便于分析不同速度得到的矢量图，对多组数据进行比较后，就可确定出锅炉风机的翼型边界层攻角和分离间的关系，进行下一步研究。

总之，通过对热能与动力工程应用分析，从设备运用到技术创新，都需要对热能与动力工程有所掌握，尤其是针对环境污染而言，采取有效措施不仅可减少对生态环境影响，还能提高热能与动力工程的效率，因此，需要我们在针对热能与动力工程展开探讨的同时，不断提高其自身科学文化方面的知识，从而真正意义上促进热能与动力工程行业的健康发展。