热能动力工程在锅炉方面的发展探索

热能动力工程在锅炉方面的发展探索

：牛彤

国电库尔勒发电有限公司

摘要：随着社会经济的发展，我国生产力不断提高，但维持人们生产所需要的能源却有所不足，针对这一问题，我国还需进一步提高能源供应效率。但是相对来讲，不可再生资源已经被大量开发，无法在短时间内维持人们的生产需求，为了解决这一问题，还需加大新能源开发力度。如今我国热能动力工程在不断发展中，且该能源已经成功应用于电厂锅炉生产中，提高了生产效率。对这一工程的运用进行分析，能够进一步提高新能源开发的工作效率，为今后能源使用奠定基础。

关键词：热能动力工程；锅炉方面；发展探索

引言

随着经济的不断发展，现有的化石资源已经远远不能满足我国现下经济的快速发展，能源问题越来越受到人们的密切关注。所以，在有限的能源下，想要发展经济就必须用提高科学技术的手段来使能源的利用率得到提高。热能与动力工程的应用与发展原理是将热能与机械能在一定的条件下进行互相转化，来产生各机械设备运转所需要的动力。我国经过长时间的探索，热能动力工程已经得到了很大的发展，取得了很好的发展成果，其应有的价值在锅炉方面体现得淋漓尽致。

1 热能动力工程综述

热能动力工程包含两个学科内容，其一为机械工程学，其二为跨热能动力工程学。这两个学科的内容共同融合，相互转化，进一步保证了机械设备的运转。近些年来，随着科学技术的不断提高，我国人工智能越来越先进。在这一基础下，将热能动力工程与人工智能相融合，能够进一步提升工作效率。电厂锅炉建设中，利用热能动力这一工程，进一步提高了工程效率，同时降低了能耗。此外热能动力工程相对来讲具有综合性，而我国对这一工程运用的过程中能够发现，我国能够对这一工程进行良好的控制。如今热能动力工程的重点依然放于热能与机械能的转换中，想要借助这一工程发展，充分提高电厂锅炉工作效率。另一方面，也在不断钻研人工智能与这一工程的结合，想要以此提升工作效率，进一步解放人力。这一跨学科建设工作，与传统能源研究相比更加具有难度，但若是有了突破，能够进一步推动我国社会发展。所以在热能动力工程研究中，还需技术人员进一步钻研开发，实现最终的工程目标。

2热能与动力工程在锅炉应用方面存在的问题

热能与动力工程在锅炉应用方面存在的主要问题除了如何提高能源利用率外，最主要的就是锅炉风机方面的问题。锅炉的风机主要是用于传送以及压缩气体，也就是将气体风能转化为机械能，从而保证锅炉的正常运转。随着人们大量的需求能源，越来越多的负荷强加到锅炉上，致使风机的自身性能降低，从而导致锅炉电机的损害，严重影响锅炉的效率，并且在一定情况下会导致锅炉其他设备受损，这将直接导致大量的经济损失，同时也会对操作工人造成安全威胁。良好的热能动力工程技术能有效进行锅炉的改进，但是由于叶轮机械结构复杂，很多不确定性因素都会影响温度的测量，致使我国到目前为止还没有有效的方法来解决这个问题。所以如何行之有效地将热能与动力工程技术应用到风机的改良上，顺利地产生持续性能高的锅炉已经成为热能与动力工程人员需要考虑的问题。只有不断依靠热能与动力工程技术对风机进行改进，才能保障工作人员安全以及锅炉的正常运转，对锅炉进行改造，使锅炉在运转和工作中发挥出应有的作用。

3热能动力工程在锅炉方面的发展

3.1　超超临界锅炉发展

在燃煤锅炉发展过程中，能耗高和环境污染大是始终需要克服的问题，制约了整个火力发电行业的发展。而超超临界锅炉技术的发展，扭转了火电机组煤耗居高不下的局面，能够缩小国内火力发电技术与国外的差距，有助于高效、节能、环保的锅炉技术发展。超超临界锅炉在燃烧状态时，超超临界参数为蒸汽压力≥25MPa，蒸汽温度≥580℃，相较于超临界机组可以将热效率提升1.2%~4%，节省大量煤炭资源的同时，减少锅炉燃烧产生的污染 。目前，超超临界锅炉研究主要需要解决燃烧调整问题，如在褐煤燃烧方面，660MW超超临界变压直流锅炉炉膛内分布四层低NOX旋流式煤粉燃烧器，周围侧墙布置贴壁风。在炉内空气组织上，划分为中心风、一次风、二次风，配置间距缩口、扩锥、浓淡分离器等设施，用于提升回流区高温烟气范围和气流温度，达到促进燃烧高效、稳定的效果。从热能动力学角度展开研究，开展锅炉冷态空气动力试验，可以根据动力场特性为后续调整燃烧参数提供依据，有效减少锅炉污染物排放。

3.2　核聚变反应锅炉发展

在热能动力工程发展过程中，强调重视太阳能、生物质能等清洁能源的利用。而核能作为高效清洁能源形势，已经用于发电，在供热研究领域则处于发展早期，需要积累更多的供热经验和获取更多技术条件，为产业推广奠定扎实基础。早在2018年底，中科院在“人造太阳”装置研究方面取得了重大突破，研制出了加热功能达10万兆瓦的核聚变反应装置，使等离子体中心达到了1亿度的电子温度。而核聚变将产生超高温，直接导致现有容器无法承受过高温度，因此现有研究主要采用核电机组热电联供方式供热。近年来，国家致力于研发壳式、微压等各种核供热堆，确保供热堆可以在较低压力和温度下运行，推动了可控热核聚变反应锅炉的研究与发展。该类锅炉内层为蛋壳式的镜面镉锅，中层设置蜂窝保护支架，外层设置球壳状的密封防护层。将海水或重水当成是核燃料向锅炉供给，在中层蜂房内布置多台激光器，能够对温升过程进行控制，采取冷却水和工质相结合的供热系统控制释放的热量。但就目前来看，核聚变反应锅炉研究对内部反应装置等各种装置提出了严苛要求，在短时间内难以实现，距离商用化仍然有较远距离。

3.3生物质锅炉发展

目前，生物质锅炉可以划分为电能和热能两类，根据国家能源局数据可知，截止2020年底全国生物质发电装机量达到2952万千万，全年发电1326亿千瓦，同比增长19.4%，增长态势良好。与此同时，生物质热能锅炉应用日广，在农业、工业、民用等领域用于代替燃煤和燃气锅炉，减少污染排放的同时，突显成本优势。如在工业供热方面，采用层状燃烧方式，可以保证炉内生物质燃烧完全，温度达到1000℃以上，每吨蒸汽价比燃气低约百元。但目前该类锅炉多存在对流管束受热不均、热量吸收不全、燃烧室易积灰、单锅筒负荷低、保温性差等系列问题，引发了严重的热能损失。现阶段生物质燃烧的燃料多为压制成型，需要使锅炉达到100~200Pa排放压力，并通过室燃+层燃方式获得较高炉腔结构，保证烟气长时间停留，从而提高锅炉燃烧充分性。

3.4　燃气锅炉发展

在燃气采暖技术发展过程中，燃气锅炉为核心装备，具有较高自动化程度，不存在灰渣处理费用，燃料运输也十分便利。但就目前来看，锅炉燃烧机依然主要依赖进口，国产燃烧机则存在排放物中氮氧化物含量较高的问题，无法满足清洁能源生产要求。因此在锅炉研究上，集中向低氮燃烧方向发展，重点需要解决低氮燃烧机的研制问题。与此同时，燃气锅炉存在烟气中水蒸气含量过大问题，引发了大量热能散失，需要研究冷凝换热技术，通过降低排烟温度锅炉热效率。应用该技术，至少可以将燃气锅炉热效率提升10%，因此研制冷凝式燃气锅炉将带来较大的经济效益，同时节约大量化石能源。

结语

简而言之，目前我国人才还很缺乏，需要大量培养相关知识性人才，用实际行动来提高他们对该行业的探索能力，不断对该工程涉及的领域进行研究，勇于创新，挖掘出热能与动力工程在锅炉等领域的应用潜力，行之有效地降低能量消耗，为我国的经济发展事业奉献力量。

参考文献

[1]张航航.电厂锅炉应用在热能动力工程中的发展[J].科技风,2020,(08):168.

[2] 满莉莎.热能与动力工程的应用及其对环境的影响[J].当代化工研究,2021(1):107-108.

[3] 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(8):128-130.