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【摘 要】本文主要根据我国热能动力工程在锅炉方面的应用和发展做了一些分析探讨。在锅炉的构成方面，锅炉的存在问题、已经锅炉在热能动力工程技术中的应用方面做出了一些阐述，总结出热能动力工程无论在锅炉的发展或是其他方面都起着很重要的作用，通过结合和利用一些理论知识能够转换成实际的应用，将更利于热能动力工程的发展。
【关键词】热力动力工程；能源；锅炉仿真
1.热能动力工程概念及发展情况
1.1热能动力工程的概念
热能动力工程顾名思义主要研究热能与动力方面，其包括热力发动机，热能工程，流体机械及流体工程，热能工程与动力机械，制冷与低温技术，能源工程，工程热物理，水利电动力工程，冷冻冷藏工程等九个方面，其中锅炉的运行方面主要运用热力发动机，热能工程，动力机械，能源工程以及工程热物理等部分专业技术。热能动力工程主要研究方面为热能与动力之间的转换问题，其研究方面横跨机械工程、工程热物理等多种科学领域。其发展方向多为电厂热能工程以及自动化方向、工程物理过程以及其自动控制方向、流体机械及其自动控制方向、空调制冷方向、锅炉热能转换方向等，热能动力工程是现代动力工程的基础。热能动力工程主要需要解决的问题是能源方面的问题，作为热能源的主要利用工程，热能动力工程对于我国的国民经济的发展中具有很高的地位。
1.2我国当前热能动力工程的发展情况
我国热力动力工程专业形成于20世纪50年代，兴起于苏联，主要包括的学科有锅炉、电厂热能、内燃机、压缩机、制冷、低温、供热通风与空调工程等几十个小专业。而在我国，改革开放之后，我国由几十个小专业压缩为九个，随即不久，就从原来的几十个专业合并为一个专业，目前我国已有120多所高效舍友热能与动力工程专业。
对于热动主要研究的方面是热能与动力，是一种应用性强的专业，主要学习的基础知识有：机械工程、热能动力工程和工程热物理，还要学习能量转换以及有效利用的理论和技术，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。这个专业在很多领域上有着很广泛的应用，同时也是我国科技发展的基础方向。随着我国的经济发展，市场经济的建立，社会需求和经济分配状态以及科技发展的趋势等都成为我国现阶段的挑战，也是当前本专业在我国教育发展的主要方向，而且热动也是当前动力工程师的基本训练。
2.锅炉的相关构成
锅炉根据其功能的不同和燃烧材料的不同可以分为很多种类，不同种类的锅炉为了满足不同的生产生活需要，在构成方面存在一定的差异。但是，其主要的外壳以及核心的前期控制部分是不变的。锅炉的外壳对于整个锅炉来讲是一个“外表”，锅炉在工作过程中利用这个“外表”对自身进行固定，并且防风防灰尘的袭扰。
锅炉中还有一个很重要的部分就是其电器控制器。电气控制器对于锅炉来说就相当于“大脑”，通过“大脑”来控制锅炉内部的主要活动。随着科技的不断发展，锅炉的电气控制器已经与信息产业相结合，产生了微电脑控制的自动控制模式，一改传统的人力操作，在温度的精确程度、恒温性方面得到了很大的改善。
3.锅炉方面存在的问题
目前，锅炉方面存在的问题主要集中在锅炉的风机。风机是锅炉进行热能与动能转换不可缺少的一部分，主要是利用风机的旋转，来提升锅炉内部的大气压力，由此压缩后的气体运送到企业安装制定的机械中，气压恢复正常时原本被压缩的膨胀，进而形成机械运作的动力。风机的工作地点主要是在锅炉的内部，但是由于企业生产压力的增加，往往锅炉都是超负荷的运转，由此风机经常出现烧坏电机的情况。烧坏电机不仅仅直接造成了企业的经济损失，对于操作人员的人身安全也造成了极大的威胁。因此，对于风机的改造就需要利用热能动力工程的相关技术，提高锅炉的安全性、避免出现安全问题刻不容缓。
4.热能动力工程技术在锅炉中的运用
4.1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。根据这两个温度值偏差的大小，PLC自动校准燃气/空气流量阀的开度。该阀通过电动执行机构定位。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。
4.2软件仿真锅炉风机叶片
工业锅炉中的风机叶片旋转的的内部机械流场具有较强的不定性，比较复杂。因此，对锅炉风机进行详细的实验研究比较困难，其中涉及的细节比较繁琐，在当前研究成果中对其力学解释和分析方法还不够完善。一些关于锅炉研究中的流动分离等现象，是目前迫切研究的重要内容。研究过程中需要建立比较可靠的实验模型和数值模拟，以此对机械流场内部作以详细的分析。为了准确的对锅炉风机叶片旋转的空气流动情况进行探究，利用软件建立二维数值模拟实验的方式。其软件数值模拟实验首先要创建二维模型，然后再根据所提供的数值划分成网格的形式，再设定边界区域，利用这些相关条件对输出的网格进行求解，求解过程中可以利用求解器。最后将求解出的结果在建立一个二维数值模拟，对空气来留角下的流动进行模拟求解，将得出的结果与速度矢量图做以分析比较，得出锅炉风机叶片分离和攻角之间的关系。
5.热能动力工程的发展方向
5.1热能动力及控制工程方向（含能源环境工程方向）主要掌握热能与动力测试技术、锅炉原理、汽轮机原理、燃烧污染与环境、动力机械设计、热力发电厂、热工自动控制、传热传质数值计算、流体机械等知识。
5.2热力发动机及汽车工程方向掌握内燃机（或透平机）原理、结构，设计，测试，燃料和燃烧，热力发动机排放与环境工程，能源工程概论，内燃机电子控制，热力发动机传热和热负荷，汽车工程概论等方面的知识。
5.3制冷低温工程与流体机械方向掌握制冷、低温原理、人工环境自动化、暖通空调系统、低温技术学、热工过程自動化、流体机械原理、流体机械系统仿真与控制等方面的知识。使学生掌握该方向所涉及的制冷空调系统、低温系统，制冷空调与低温各种设备和装置，各种轴流式、离心式压缩机和各种容积式压缩机的基本理论和知识。
5.4水利水电动力工程方向掌握水轮机、水轮机安装检修与运行、水力机组辅助设备、水轮机调节、现代控制理论、发电厂自动化、电机学、发电厂电气设备、继电保护原理等方面的知识，以及水电厂计算机监控和水电厂现代测试技术方面的知识。
6.结语
上述主要是对热能动力工程在锅炉和能源方面发展情况分分析和探讨，进一步说明了热能动力在现代化科技研究中的重要性和各领域应用的广泛性。
参考文献：
[1]周武，庄正宁，刘泰生，顾杰，夏华澄.切向燃烧锅炉炉膛结渣问题的研究[J].中国电机工程学报，2005（4）.
[2]李敬.浅谈热能动力工程在锅炉和能源方面的发展概况[J].商界论坛，2013.
[3]刘成义.浅谈热能动力工程在锅炉和能源方面的发展概况[J].工业技术，2013.
【摘 要】本文主要根据我国热能动力工程在锅炉方面的应用和发展做了一些分析探讨。在锅炉的构成方面，锅炉的存在问题、已经锅炉在热能动力工程技术中的应用方面做出了一些阐述，总结出热能动力工程无论在锅炉的发展或是其他方面都起着很重要的作用，通过结合和利用一些理论知识能够转换成实际的应用，将更利于热能动力工程的发展。
【关键词】热力动力工程；能源；锅炉仿真
1.热能动力工程概念及发展情况
1.1热能动力工程的概念
热能动力工程顾名思义主要研究热能与动力方面，其包括热力发动机，热能工程，流体机械及流体工程，热能工程与动力机械，制冷与低温技术，能源工程，工程热物理，水利电动力工程，冷冻冷藏工程等九个方面，其中锅炉的运行方面主要运用热力发动机，热能工程，动力机械，能源工程以及工程热物理等部分专业技术。热能动力工程主要研究方面为热能与动力之间的转换问题，其研究方面横跨机械工程、工程热物理等多种科学领域。其发展方向多为电厂热能工程以及自动化方向、工程物理过程以及其自动控制方向、流体机械及其自动控制方向、空调制冷方向、锅炉热能转换方向等，热能动力工程是现代动力工程的基础。热能动力工程主要需要解决的问题是能源方面的问题，作为热能源的主要利用工程，热能动力工程对于我国的国民经济的发展中具有很高的地位。
1.2我国当前热能动力工程的发展情况
我国热力动力工程专业形成于20世纪50年代，兴起于苏联，主要包括的学科有锅炉、电厂热能、内燃机、压缩机、制冷、低温、供热通风与空调工程等几十个小专业。而在我国，改革开放之后，我国由几十个小专业压缩为九个，随即不久，就从原来的几十个专业合并为一个专业，目前我国已有120多所高效舍友热能与动力工程专业。
对于热动主要研究的方面是热能与动力，是一种应用性强的专业，主要学习的基础知识有：机械工程、热能动力工程和工程热物理，还要学习能量转换以及有效利用的理论和技术，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。这个专业在很多领域上有着很广泛的应用，同时也是我国科技发展的基础方向。随着我国的经济发展，市场经济的建立，社会需求和经济分配状态以及科技发展的趋势等都成为我国现阶段的挑战，也是当前本专业在我国教育发展的主要方向，而且热动也是当前动力工程师的基本训练。
2.锅炉的相关构成
锅炉根据其功能的不同和燃烧材料的不同可以分为很多种类，不同种类的锅炉为了满足不同的生产生活需要，在构成方面存在一定的差异。但是，其主要的外壳以及核心的前期控制部分是不变的。锅炉的外壳对于整个锅炉来讲是一个“外表”，锅炉在工作过程中利用这个“外表”对自身进行固定，并且防风防灰尘的袭扰。
锅炉中还有一个很重要的部分就是其电器控制器。电气控制器对于锅炉来说就相当于“大脑”，通过“大脑”来控制锅炉内部的主要活动。随着科技的不断发展，锅炉的电气控制器已经与信息产业相结合，产生了微电脑控制的自动控制模式，一改传统的人力操作，在温度的精确程度、恒温性方面得到了很大的改善。
3.锅炉方面存在的问题
目前，锅炉方面存在的问题主要集中在锅炉的风机。风机是锅炉进行热能与动能转换不可缺少的一部分，主要是利用风机的旋转，来提升锅炉内部的大气压力，由此压缩后的气体运送到企业安装制定的机械中，气压恢复正常时原本被压缩的膨胀，进而形成机械运作的动力。风机的工作地点主要是在锅炉的内部，但是由于企业生产压力的增加，往往锅炉都是超负荷的运转，由此风机经常出现烧坏电机的情况。烧坏电机不仅仅直接造成了企业的经济损失，对于操作人员的人身安全也造成了极大的威胁。因此，对于风机的改造就需要利用热能动力工程的相关技术，提高锅炉的安全性、避免出现安全问题刻不容缓。
4.热能动力工程技术在锅炉中的运用
4.1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。根据这两个温度值偏差的大小，PLC自动校准燃气/空气流量阀的开度。该阀通过电动执行机构定位。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。
4.2软件仿真锅炉风机叶片
工业锅炉中的风机叶片旋转的的内部机械流场具有较强的不定性，比较复杂。因此，对锅炉风机进行详细的实验研究比较困难，其中涉及的细节比较繁琐，在当前研究成果中对其力学解释和分析方法还不够完善。一些关于锅炉研究中的流动分离等现象，是目前迫切研究的重要内容。研究过程中需要建立比较可靠的实验模型和数值模拟，以此对机械流场内部作以详细的分析。为了准确的对锅炉风机叶片旋转的空气流动情况进行探究，利用软件建立二维数值模拟实验的方式。其软件数值模拟实验首先要创建二维模型，然后再根据所提供的数值划分成网格的形式，再设定边界区域，利用这些相关条件对输出的网格进行求解，求解过程中可以利用求解器。最后将求解出的结果在建立一个二维数值模拟，对空气来留角下的流动进行模拟求解，将得出的结果与速度矢量图做以分析比较，得出锅炉风机叶片分离和攻角之间的关系。
5.热能动力工程的发展方向
5.1热能动力及控制工程方向（含能源环境工程方向）主要掌握热能与动力测试技术、锅炉原理、汽轮机原理、燃烧污染与环境、动力机械设计、热力发电厂、热工自动控制、传热传质数值计算、流体机械等知识。
5.2热力发动机及汽车工程方向掌握内燃机（或透平机）原理、结构，设计，测试，燃料和燃烧，热力发动机排放与环境工程，能源工程概论，内燃机电子控制，热力发动机传热和热负荷，汽车工程概论等方面的知识。
5.3制冷低温工程与流体机械方向掌握制冷、低温原理、人工环境自动化、暖通空调系统、低温技术学、热工过程自動化、流体机械原理、流体机械系统仿真与控制等方面的知识。使学生掌握该方向所涉及的制冷空调系统、低温系统，制冷空调与低温各种设备和装置，各种轴流式、离心式压缩机和各种容积式压缩机的基本理论和知识。
5.4水利水电动力工程方向掌握水轮机、水轮机安装检修与运行、水力机组辅助设备、水轮机调节、现代控制理论、发电厂自动化、电机学、发电厂电气设备、继电保护原理等方面的知识，以及水电厂计算机监控和水电厂现代测试技术方面的知识。
6.结语
上述主要是对热能动力工程在锅炉和能源方面发展情况分分析和探讨，进一步说明了热能动力在现代化科技研究中的重要性和各领域应用的广泛性。
参考文献：
[1]周武，庄正宁，刘泰生，顾杰，夏华澄.切向燃烧锅炉炉膛结渣问题的研究[J].中国电机工程学报，2005（4）.
[2]李敬.浅谈热能动力工程在锅炉和能源方面的发展概况[J].商界论坛，2013.
[3]刘成义.浅谈热能动力工程在锅炉和能源方面的发展概况[J].工业技术，2013.