热能动力系统与应用研究分析

赵鑫

摘 要：能源是国家经济发展的物质基础，能源问题关系到经济社会发展的重要保障。节能环保，减少污染物的排放，提高能源的利用率已经成为当今社会的一个重要议题。加强热能动力系统优化与节能改造，能够对工业锅炉产生的废烟、废水以及蒸汽凝结水的余热进行二次利用，这样不仅能够节约能源，提高能源的利用效率，还能够减少工业生产污染物的排放，保护了生态环境，达到节能环保的效果。

关键词：热能；动力系统；锅炉改造

总的来说，热能与动力这一专业不只局限于热能与动力工程它的名字上。对于这些内容的了解最终目的无非是使各种能源更好的被人类所利用。而在实现这个目的的过程中牵扯到更好利用能源的方法、技术，高效、安全问题，经济性问题以及仪表分析、自动化等等。就拿动力工程中的内燃机来讲，内燃机有活塞型内燃机还有转子型内燃机，那会不会还能做出新型的内燃机呢，有创新而且很有挑战性。内燃机是从蒸汽机发展而来的，他们的原理基本上相同。然而同为发动机的电动机却与之有这截然不同的原理，所以发动机就是挺有研究性的。研究新原理型的发动机确实是很难的，但可贵之处就在于它难，但是并不是没有一点希望。类似于这一类的有研究性的方向有挑战还有待我们几代人去深入研究。

1 热能动力系统概念介绍

热能动力系统就是将热能转化为机械能，从高温热源处获得热量，在高温高压的情况下产生膨胀，并将循环的废热进行排除。目前热能系统的高温热源主要来自于矿物燃料，例如煤炭的燃烧，产生热能。但是，许多燃烧的矿物原料都是不可再生资源，同时燃烧矿物燃料对环境的破坏非常大，所以节约能源，提高能源的利用率是值得企业和社会思考的一个话题。在热能动力系统化学能转化为热能，热能转化为机械能和向环境中排放废热的过程中，存在着许多节约能源的潜力。因此，要加强对热能动力系统优化与节能技术的分析与改造，提高资源利用率，有利于缓解資源紧张的压力，有利于减少污染的排放，保护生态环境，提高企业的经济的增长效率，建设节约型经济增长模式。

2现代社会的能源及其分类

我们把能够产生能量的资源称为能源，能源大体可分为：

2.1一次能源与二次能源。一次能源是指自然界中存在的天然能源；二次能源是由一次能源直接或间接加工转换而成的人工能源。

2.2可再生能源与非再生能源。可重复产生的一次能源称为可再生能源，不能重复产生的自然能源称为非再生能源。

2.3常规能源与新能源。常规能源是指技术上已经成熟、已大量生产并广泛利用的能源；新能源是指技术上正在开发、尚未大量生产和广泛利用的能源。

2.4清洁能源与非清洁能源。在开发和利用中对环境无污染或污染程度很轻的能源叫做清洁能源，否则称为非清洁能源。

3现阶段的热能动力装置

燃料在适当的设备中燃烧而产生的热能，然后在热能动力机中将热能转变为机械能。燃烧设备、热能动力机以及他们的辅助设备统称为热能动力装置。热能动力装置主要有两大类：一种是以燃烧产生的燃气直接进入发动机进行能量转换，如内燃机和燃气轮机等；另一种则首先将燃料燃烧产生的热能传递给某种液体使其汽化，然后将蒸汽导入发动机进行热功转换，如蒸汽机和汽轮机等。

4热能的特点

能量的转换：人类所用能源基本上都是由一次能源经一次或多次转换而来。

4.1太阳能的转换：太阳照射使植物内叶绿素发生光合作用，将太阳能转换为生物质能；太阳能的光——热转换；太阳能的光——电转换，太阳能电池。

燃料化学能的转换：通过燃烧，将化学能——热能——机械能。如汽轮机：化学能——蒸汽的热能——经汽轮机转换为机械能；内燃机：化学能——燃气的热能——经活塞连杆机构转换为热能。

4.2热能的转换：两种能量形式，即机械能——内燃机、汽轮机；电能——热电发电

5热能动力单元机组汽温控制系统

锅炉汽温控制系统主要包括过热蒸汽和再热蒸汽温度的调节。主蒸汽温度与再热蒸汽温度的稳定对机组的安全经济运行是非常重要的。如果过热蒸汽温度偏低，则会降低电厂的工作效率，据估计，温度每降低5℃，热经济性将下降约1%；且汽温偏低会使汽轮机尾部蒸汽温度升高，甚至使之带水，严重影响汽轮机的安全运行。一般规定过热汽温下限不低于其额定值10℃。通常，高参数电厂都要求保持过热汽温在540℃的范围内。

6在锅炉改造工业中的体现

锅炉的任务是给水加热，最后变化成一定参数的过热蒸汽。其过程是： 给水由给水泵打入省煤器以后逐渐吸热，温度升高到汽包工作压力的沸点，成为饱和水；饱和水在蒸发设备（ 炉）中继续吸热，在温度不变的情况下蒸发成饱和蒸汽；饱和蒸汽从汽包引入过热器以后逐渐过热到规定温度，成为合格的过热蒸汽，然后到汽轮机做功。汽包：汽包俗称锅筒。蒸汽锅炉的汽包内装的是热水和蒸汽。汽包具有一定的水容积，与下降管，水冷壁相连接，组成自然水循环系统，同时，汽包又接受省煤器的给水，向过热器输送饱和蒸汽；汽包是加热，蒸发、过热

三个过程的分解点。下降管：作用是把汽包中的水连续不断地送入下联箱，供给水冷壁，使受热面有足够的循环水量，以保证可靠的运行。为了保证水循环的可靠性，下降管自汽包引出后都布置在炉外。联箱：又称集箱。一般是直径较大，两端封闭的圆管，用来连接管子。起汇集、混合和分配汽水保证各受热面可靠地

供水或汇集各受热面的水或汽水混合物的作用。（ 位于炉排两侧的下联箱，又称防焦联箱） 水冷壁下联箱通常都装有定期排污装置。水冷壁：水冷壁布置在燃烧室内四周或部分布置在燃烧室中间。它由许多上升管组成，以接受辐射传热为主受热面。

7应用于气力除灰系统

气力输灰系统是以空气为输送介质和动力，将锅炉各集灰斗的干灰输送到指定地点的一种输送装置。气力除灰是一种以空气为载体，借助某种压力（ 正压或负压） 设备和管道系统对粉状物料进行输送的方式。燃煤电厂的除灰系统是一种比较先进、经济、环保的科学技术。20世纪80年代以后，我国在一些大型电厂相继开始引进各类气力除灰设备和相关技术，特别是近十多年来，由于环保、水资源等的要求和局限，我国极力倡导和推进这一技术的发展和应用，使得气力除灰在电力系统已逐渐成为一种趋势和强制要求，这就进一步促进了国内气力除灰技术的发展。它具有节水、安全可靠、输送时干灰不会飞扬、便于综合利用等优点。气力除灰在环保、节约水资源、实现自动控制等方面与传统的水力输灰及常规机械输灰方式相比，有着无可比拟的优越性，但也存在以下不足：

7.1由于气力除灰是以空气为载体，物料在系统中的流动速度相对较快，摩擦较大，这样某些设备及部件的耐磨性能难以满足工况要求，影响单纯运行的可靠性。

7.2粗大的颗粒、黏滞性粉体及潮湿粉体不宜使用气力输送，输送距离和输送量受到一定的限制。

8热能系统汽温调节方法

维持稳定的气温是保证机组安全和经济运行所必须的。汽温过高会使金属应力下降，将影响机组的安全运行；汽温降低则会降低机组循环的效率。据计算，过热器在超温10℃到20℃下长期运行，其寿命会缩短一半；而汽温降低10℃会使循环若效应降低0.5%，运行中一般规定汽温额定值的波动不能超过-10℃～+5℃。因此，要求锅炉设置适当的调温手段，以修正运行因素对汽温波动的影响。对汽温调节方法的基本要求是：调节惯性或延迟时间小，调节范围大，对热循环热效率影响小，结构简单可靠及附加设备消耗少。汽温的调节可归结为两大类： 蒸汽侧的调节和烟气侧的调节。所谓蒸汽侧的调节，是指通过改变蒸汽的热焓来调节温度。

9结语

本文主要讨论了热能动力系统和除灰除尘系统的设备、功能及其要求，深入分析了电除尘器的结构，工作原理，维护及检修还有其故障分析。通过本文的叙述热能动力系统和除灰除尘系统应进行预防性为主的计划检修和设计，减少可以避免的事故的发生。随着科技的不断发展，我相信热能动力系统会与时俱进的。

参考文献：

[1] 张艳春 徐洪志：《炼油厂热动系统优化与节能改造》，《热能动力工程》，2003年05期

[2] 薄荷 白珊 袁斌：《浅谈几点对热能动力工程的理解》，《科技促进发展（应用版）》2011年02期

[3] 黄建设：《热能动力工程专业的社会适应性及发展前景》，《邵阳高等专科学校学报》1998年02期