浅谈热能与动力工程发展方向

肖建峰

摘要：近些年来我国面临的一个较为严重的现状为资源短缺问题,特别是对于一些不可再生的资源以及常规能源而言。然而科学技术不断进步以及发展的同时,亦不断深入研究热能与动力工程。在热能与动力工程当中较早建立的为锅炉专业,因此锅炉专业相关技术的应用为热能与动力工程核心部分,特别是一些制药厂以及锅炉厂等皆对热能与动力工程进行广泛运用。基于此基础上，本文对热能与动力工程在锅炉方面的科技创新进行分析研究，以期将相关参考依据提供给同行业人士。

关键词：热能与动力工程； 能源动力； 社会发展；

中图分类号：TK11文献标识码： A

引言

各类专业当中热能与动力工程所具有的应用性以及实践性皆具有较强的特点，该类专业主要的理论基础包括两个方面，分别是动力工程理论与机械工程学理论。与此同时该类专业主要的原理是促使机械能同热能有效转化的目标可以实现，最终有机生产锅炉有效运转的那些动力。锅炉作为一个工具，其可以对能量进行转化，所以要对其进行合理且有效的设计方可将能源的利用率有效提升的目的实现。然而我国具有较多锅炉种类，且热能与动力工程广泛应用以及锅炉制造等方面仍具有一定问题存在，要想将能源的利用率提高就应对热能动力的工程技术进行合理应用，以便不断创新锅炉。

一、热能与动力工程在锅炉中的应用相关概述

1.1 工程中热能与动力工程的概述

若从字面的角度而言热能与动力工程是对动力以及热能之间相互的转化进行研究，主要包括九个部分，有冷冻冷藏的工程、水利电动力的工程、工程热物理、能源工程、制冷以及低温技术、热能工程以及动力机械、流体机械与流体工程、相关热能工程等。与此同时确保锅炉最终的运行可以合理、稳定且有效的运行较为重要且合理的一些专业技术涵盖了热力的发动机以及热能工程和动力机械，还有能源工程与工程的热物理等。在我国相关研究领域当中热能动力工程较为显著的一个研究角度为相互转换动力与热能，而研究最终亦横跨一些学科领域，诸如机械工程以及工程的热物理等领域。从现实的角度而言热能动力工程现在以及未来发展方向具有多方面的特点，其中电厂热能工程是主要的方向。

从另一角度来说应将热能与动力工程相关研究当中需要加大力度的部分为自动化发展方向。而其中值得注意且较为特别的一个研究角度是工程物理， 且当前我国此方面的一个重要现状是相关人才较为缺乏，因此国家要对锅炉热能的转换、空调制冷、流体机械与自动控制的方向等相关专业人才进行重点培养。与此同时热能动力工程作为当今时代动力工程基础工程之一，其主要方向为将能源方面存在的问题有效解决。

1.2 热能与动力工程中锅炉的相关概述

燃气锅炉的电器控制以及外壳部分有机组成锅炉，而燃气锅炉外壳有机组成冯芬亦包括面壳与底壳两方面。通常情况来说燃气锅炉底壳主要组成成分为主热交换器以及三通阀和板式的热交换器，还有电控盒以及燃气阀、轮回水泵、膨胀水箱等，其经过底壳连接主要作为整体而存在，且底壳可连接固体墙体，防灰尘以及防风等各类保护的作用是锅炉面壳主要功效。锅炉最重要的一个硬件部分为燃气锅炉的电器控制，对地暖温度的探测器、燃气阀与轮回水流、风压开关、风机、轮回水泵、燃料燃烧等装置有效运行进行控制是其主要的作用。电脑的自动控制方式是现今社会较为流行的方式， 这对温度的精确操控有利，亦对燃烧温度均衡维持有利。

二、我国热能与动力工业现状

我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，煤炭占其他商品消费的百分之七十六。随着环境保护意识的逐步增强，我国热能与动力工程专业面临着经济增长和社会发展的巨大压力，煤炭生产与消费也成为我国大气污染的主要原因。目前已经探明的常规能源储量及可开采量在世界能源储量中十分有限，石油、天然气等优质能源十分匮乏。我国是世界第二大石油进口国，随着汽车等新兴产业的兴起，对国际石油市场的依赖度有增无减，呈逐年上升的态势。我国的能源安全和能源危机面临着严峻挑战，比世界总的能源形势的潜在危机还要大。随着国际间能源资源的竞争与考验，国家间能源战略的冲突和斗争都有具体反应，例如中日双方在俄罗斯输油管线上的问题，伊拉克战争问题等。这些问题也使我们清楚地认识到开发利用可再生能源和实现能源供应的可持续发展的迫切性。事实上我国能源资源有限，现有能源的开发利用程度和效率都很低，高耗能产品能源单耗比发达国家平均值高百分之四十左右，单位产值能耗是国际平均水平的2.3 倍。长期以来，粗放型的增长方式限制了能源的发展利用，同时使能源发展与环境保护之间的矛盾日益加剧。

如何加快新能源与可再生能源的开发，充分利用天然气、水电、核电等清洁能源，是未来发展能源中面临的重要选择，推广应用先进的洁煤技术，逐步降低煤炭消费的比重，实现能源、经济、环境的可持续发展，达到经济与环境双赢的目的。核科技工业作为我国国家的战略行业，既是国防科技工业的重要组成部分，也是国家政治、安全的重要保证，完善的核科技工业体系是我国核大国地位确立的基本保障。我国也非常需要适应新世纪社会发展的热能动力类专业人才，包括核军工、核能、核燃料和核技术应用产业等。随着科技的进步，新型高效的热动力设备逐步取代老式的低效率的动力设备，例如大型流化床锅炉的研制成功，就是将整体煤气化联合循环发电成为燃煤发电的主要技术，特点是能高效、清洁地利用煤炭资源，这些发明创新，意味着我国今后将需要大量热能与动力工程专业的新型专业人才。

三、在锅炉中热能与动力工程广泛应用所取得发展以及存在的一些问题分析

中国的商代是工业炉所产生的年代，经过加热对铜器进行提炼是其主要工作方式。铸铁技术产生于春秋时代，此亦表明工业炉温度控制取得一定前进。与此同时熔炼铸铁相关高炉出现于18 世纪九十年代， 且马丁于19 世纪六十年代有机改造同气体燃料相关的那些加热平炉。即使相关热能与动力工程在锅炉中的应用取得一定成就，然而亦有一些问题存在。

3.1 在热能与动力工程中工业炉的应用取得的发展分析

在工业的生产中具有重要地位的为工业炉，较早时期工业炉热量的有效提供是通过燃料的燃烧方式，在使用工业炉的同时广大民众发现通过燃料的燃烧方式来提供工业炉所需的热量对现在及未来人类居住环境造成巨大的影响。之后人类科学以及技术获得了不断前进，翻开了新的篇章，生活在地球上的人类知道利用工业炉可以使电能向热能的方向有机转变。现今热能的动力学相关研究不断深入且锅炉的管理水平取得不断提升，已经可以利用计算机对锅炉连续加热进行有效控制，此亦将能量利用度大大提升。推钢式炉以及步进式炉是现代化锅炉主要的类型，炉内输料的方式不同是此两种类型主要的区别。

3.2 在热能与动力工程中锅炉风机的应用所存在问题分析

气体压缩及输送是锅炉风机主要的作用，即将机械能向动能方向有机转换。当锅炉进行工作的全过程中其风机部分具有把相关气体往指定机械内运送的功效，因此作用较大。经济与社会取得不断发展的同时广大人类在能源的需求方面要求日益增加，相关能源生产企业如果想在激烈的竞争中获取的效益最大、最多就应将锅炉工作量不断增大，而此亦使锅炉内风机因为长时间的运转出现烧坏现象，进而对锅炉正常运转造成直接影响。因此应对锅炉风机相关工作状态施行进一步且有效的改进对策，即在锅炉有效改进当中对热能动力相关工程技术进行有效采取。与此同时需要注意的为锅炉内部中叶轮机械主要且较为显著的一个特点是结构及其复杂，当其有效测量相关温度时一些外界且不确定因素较易影响其工作。但是我国当前亦尚未研究出效果较好、较为理想的解决对策，虽然如此然而值得一提的为采取热能与动力工程已研发出的相关软件可从多种方向对流入到风机叶片燃烧的速度进行有效测定，且可对数值进行二维模型的模拟，通过此创建来对网格进行有效划分，之后采取求解器对网格输出、所需结果进行有效求取，最终获取较为准确的一些模拟结果。

四、在锅炉中热能与动力工程的广泛运用所取得的科技创新

4.1首先为锅炉燃烧的控制技术方面

锅炉的燃烧控制当中关键部分为如何对能量转换进行调节。先前我国锅炉的生产绝大部分采取人力将燃料添加到炉内的方式，以便确保相关的运转可以稳定、可持续且合理。值得注意的是近些年来绝大多数的企业中燃料填充的技术皆为步进式的自动控制相关技术，而锅炉燃烧方式包括如下几种。其中一种为连续控制的系统，其主要由燃烧的控制器以及各种气体的分析装置等构成，经过热电偶有效检测来对合理数值进行设定，再经过计算机的技术将偏差准确计算出， 唯有这样方可确保输出结果正确，同时对锅炉有效燃烧进行有效且合理的控制。

据实际的一些研究结果表明上述这类锅炉所具有的构造对温度进行控制时较亦导致一些偏差发生，因此急需相关研究对其更高精确度的数据进行研究。亦具有有一种采取交叉式燃烧控制的系统的锅炉由燃烧的控制器、烧嘴、流量阀、热电偶等相关部分构成，其对所需测量的温度进行转换是经过温度相关传感器， 亦可对测量温度进行计算，计算器是否同设定好的那些温度相满足，进而有效控制燃料的燃烧。此类燃烧方式在节省部件以及能源的同时可准确控制温度，因此在实际工业的生产中广泛应用。

4.2 其次为仿真类锅炉风机的翼型叶片方面

由于锅炉内部所具有的风机具有较为复杂的构造以及较为精密的运行，因此测量亦具有较为困难的特点。目前为止亦没有完整且科学的一项体系来对锅炉叶轮相关制造以及运作发展进行完善。而要想将较为准确的一些数值有效获取，就应通过模拟实验方法有效评估机械内部气体的流动，有效模拟不同方式空气往风机吹入时相关流动分离。

五、结束语

无论锅炉发展方面亦或者实际生活以及生产中热能与动力工程所起的作用皆较为重要，因此现在亦或未来皆希望可以继续对热能与动力学进行充分挖掘，使其在能源的生产中以及锅炉的稳定运作中充分发挥作用，进而对我国经济不断发展以及能源利用率的不断提升起促进作用。

参考文献：

[1]仵平.浅谈国际能源现状与前景[J].科技信息.2010(35)

[2]施明融.关于上海能源利用若干问题的思考[J].上海电力.2004(06)