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摘要：热能动力工程理论基础为跨热能与动力工程以及机械工程学，是工程应用性专业，其基本原理为将热能转化成机械能而获得生产所需的原动力。本文主要对热能动力工程在锅炉方面的发展进行了分析探讨。
关键词：热能动力工程；锅炉；发展；应用
中图分类号： R151 文献标识码： A
引言
热能动力工程属于工程应用性很强的专业，它以机械工程学和跨热能动力工程为理论基础，以热能和机械能的相互转化作为原理，来生产出锅炉所需要的动力。锅炉作为能量转化的工具，一定要拥有合理的设计，以达到能源利用率最高的效果，当然，我国锅炉的种类是非常多的，但是在锅炉的制造和热能动力工程的应用方面还是存在着一些问题，我们要想办法提高能源利用率，通过合理的应用热能动力工程技术对锅炉进行创新，希望热能动力工程可以有更加广泛的应用和发展前景。
一、热能动力工程
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。
二、锅炉的构成
锅炉的组成由外壳部分以及燃气锅炉电器控制部分组成，其外壳部分主要分为底壳以及面壳两个部分，锅炉的底壳用于固定锅炉的燃烧部分，也就是燃烧器，同时底壳上也安装膨胀水箱、轮回水泵、燃气阀、三通阀、主热交换器以及办事热交换器、电控盒等部件，通过底壳的连接使其作为一个整体存在，并且底壳可以做到与固定墙体连接，二锅炉的面壳则是起到防风防灰尘等各种保护作用。燃气锅炉电器控制部分对于锅炉来说是最主要的硬件部分，其作用主要是用来控制燃料的燃烧、轮回水泵、风机、风雅开关、燃气阀以及轮回水流、地暖温度探测器等装置的运行，当今社会逐渐流行于是用电脑自动控制的方式来运行，有利于精确的操控温度，保持燃烧温度的均衡。
三、热能动力工程中锅炉的发展及存在的问题
早在很久以前锅炉就已经被人们创造和使用了，1872年第一台锅炉在英国被制造，随着锅炉的產生，蒸汽机时代出现了，1796年瓦特发明了分离冷凝器，这无疑代表着锅炉的完整运作体系的初步确立，工业炉和锅炉原理非常类似，从某些方面来讲，锅炉也是工业炉的一种，工业炉是指在工厂的工业生产过程中通过燃料的燃烧进行热量的转换，对材料进行加热的设备，工业炉产生于中国商代，主要的工作方式是通过加热提炼铜器，春秋时期产生了铸铁技术，这证明着工业炉的温度控制正在进步。1794年熔炼铸铁的高炉出现，1864年马丁建造了气体燃料加热的平炉。
1、热能专业中工业炉的发展
工业炉在工业生产中占据着非常重要的地位，最早的时候工业炉是利用燃烧燃料来提供热量，但是人们发现这样不仅浪费能源，还对环境造成很大的影响，随着科学技术的不断进步，人们已经可以利用工业炉把电能转化为热能了。锅炉也属于工业炉的一种，这种物料的热工设备早在我国的商代就已经能够制造了，而且还有完善的炼铜炉，随着人们对炉温控制技术的提高，熔铜炉又应运而生，逐渐的就出现了铸铁技术。伴随着科技的发展、锅炉管理水平的提高，以及热能动力学研究的深入，我国现在已经能够应用计算机来控制锅炉的连续加热，大大提高了能量的利用度，现代化的锅炉主要有步进式炉和推钢式炉，它们的区别主要是炉内输料方式的不同。
2、热能动力工程在锅炉风机方面存在的问题
锅炉的风机用于气体的输送和压缩，也就是把机械能转化为动能，在锅炉工作的过程中，风机能够把气体运送到指定的机械内，其作用是非常重要的，然而，随着人们对于能源的需求不断增多，一些生产企业为了获得更多的利润就不断地增大锅炉的工作量，这就容易导致锅炉内的风机由于长时间运转而烧坏，从而影响锅炉的正常工作。所以，我们一定要改进风机的工作状态，正确的将热能动力工程技术应用到锅炉的改进中，然而，锅炉内部叶轮机械的结构是很复杂的，在测量温度的过程中会受到很多不确定因素的影响，虽然我国还没有研究出理想的解决办法，但是，应用热能动力工程所研发的软件可以从不同的方向来测定流入风机叶片的燃料速度，并通过创建数值模拟的二维模型来进行网格的划分，最后利用求解器求出所需结果和网格的输出，从而得到模拟的结果，也就是锅炉风机的翼型边界层分离和攻角的关系。
四、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。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。
五、软件仿真锅炉风机翼型叶片
由于锅炉叶轮机械内部流场非常复杂，并带有强烈的非定常特征，进行细致的实验测量非常困难，目前尚没有完善的流体力学理论解释诸如流动分离、失速和喘振等流动现象，这就迫切需要可靠详细的流动实验和数值模拟工作来了解机械内部流动本质。将利用软件对锅炉风机翼型叶片进行二维的数值模拟，研究空气以不同的方向流入翼型叶片入口所造成的流动分离。根据数值模拟的一般步骤:创建二维模型，进行网格划分，设定边界条件和区域，输出网格，再利用求解器求解，对不同空气来流攻角角下的流动进行二维数值模拟。在得到模拟结果后，对不同攻角下模拟所得到的速度矢量图进行比较分析，得出锅炉风机翼型边界层分离和攻角的关系。
结束语
综上所述，本文对热能动力工程在锅炉方面的应用及发展做出了研究和阐述，笔者还通过实际的调查和实验更加深入的研究热能动力工程中的技术应用，尤其是在锅炉燃烧的控制方面，不管是锅炉的燃烧方式，还是风机的旋转问题都涉及到燃烧系统的控制，我们应该合理的应用热能动力技术来促进锅炉的运转和燃料的利用率。总而言之，热能动力工程无论在锅炉的发展方面还是实际的生产生活中都起着非常关键的作用，希望我们可以继续挖掘热能动力工程在锅炉运作和能源生产中的应用，促进我国能源的利用率和经济的不断发展。
参考文献
［1］袁春杭.锅炉引风机事故的预防[J].中国锅炉压力容器安全,2005,14（6）:38-39.
［2］蔡兆林,吴克启,颖达.离心风机损失的计算[J].工程热物理学报,1993,14（1）:53-56.
［3］王松岭.流体力学[M].北京：中国电力出版社,2004.
关键词：热能动力工程；锅炉；发展；应用
中图分类号： R151 文献标识码： A
引言
热能动力工程属于工程应用性很强的专业，它以机械工程学和跨热能动力工程为理论基础，以热能和机械能的相互转化作为原理，来生产出锅炉所需要的动力。锅炉作为能量转化的工具，一定要拥有合理的设计，以达到能源利用率最高的效果，当然，我国锅炉的种类是非常多的，但是在锅炉的制造和热能动力工程的应用方面还是存在着一些问题，我们要想办法提高能源利用率，通过合理的应用热能动力工程技术对锅炉进行创新，希望热能动力工程可以有更加广泛的应用和发展前景。
一、热能动力工程
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。
二、锅炉的构成
锅炉的组成由外壳部分以及燃气锅炉电器控制部分组成，其外壳部分主要分为底壳以及面壳两个部分，锅炉的底壳用于固定锅炉的燃烧部分，也就是燃烧器，同时底壳上也安装膨胀水箱、轮回水泵、燃气阀、三通阀、主热交换器以及办事热交换器、电控盒等部件，通过底壳的连接使其作为一个整体存在，并且底壳可以做到与固定墙体连接，二锅炉的面壳则是起到防风防灰尘等各种保护作用。燃气锅炉电器控制部分对于锅炉来说是最主要的硬件部分，其作用主要是用来控制燃料的燃烧、轮回水泵、风机、风雅开关、燃气阀以及轮回水流、地暖温度探测器等装置的运行，当今社会逐渐流行于是用电脑自动控制的方式来运行，有利于精确的操控温度，保持燃烧温度的均衡。
三、热能动力工程中锅炉的发展及存在的问题
早在很久以前锅炉就已经被人们创造和使用了，1872年第一台锅炉在英国被制造，随着锅炉的產生，蒸汽机时代出现了，1796年瓦特发明了分离冷凝器，这无疑代表着锅炉的完整运作体系的初步确立，工业炉和锅炉原理非常类似，从某些方面来讲，锅炉也是工业炉的一种，工业炉是指在工厂的工业生产过程中通过燃料的燃烧进行热量的转换，对材料进行加热的设备，工业炉产生于中国商代，主要的工作方式是通过加热提炼铜器，春秋时期产生了铸铁技术，这证明着工业炉的温度控制正在进步。1794年熔炼铸铁的高炉出现，1864年马丁建造了气体燃料加热的平炉。
1、热能专业中工业炉的发展
工业炉在工业生产中占据着非常重要的地位，最早的时候工业炉是利用燃烧燃料来提供热量，但是人们发现这样不仅浪费能源，还对环境造成很大的影响，随着科学技术的不断进步，人们已经可以利用工业炉把电能转化为热能了。锅炉也属于工业炉的一种，这种物料的热工设备早在我国的商代就已经能够制造了，而且还有完善的炼铜炉，随着人们对炉温控制技术的提高，熔铜炉又应运而生，逐渐的就出现了铸铁技术。伴随着科技的发展、锅炉管理水平的提高，以及热能动力学研究的深入，我国现在已经能够应用计算机来控制锅炉的连续加热，大大提高了能量的利用度，现代化的锅炉主要有步进式炉和推钢式炉，它们的区别主要是炉内输料方式的不同。
2、热能动力工程在锅炉风机方面存在的问题
锅炉的风机用于气体的输送和压缩，也就是把机械能转化为动能，在锅炉工作的过程中，风机能够把气体运送到指定的机械内，其作用是非常重要的，然而，随着人们对于能源的需求不断增多，一些生产企业为了获得更多的利润就不断地增大锅炉的工作量，这就容易导致锅炉内的风机由于长时间运转而烧坏，从而影响锅炉的正常工作。所以，我们一定要改进风机的工作状态，正确的将热能动力工程技术应用到锅炉的改进中，然而，锅炉内部叶轮机械的结构是很复杂的，在测量温度的过程中会受到很多不确定因素的影响，虽然我国还没有研究出理想的解决办法，但是，应用热能动力工程所研发的软件可以从不同的方向来测定流入风机叶片的燃料速度，并通过创建数值模拟的二维模型来进行网格的划分，最后利用求解器求出所需结果和网格的输出，从而得到模拟的结果，也就是锅炉风机的翼型边界层分离和攻角的关系。
四、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。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。
五、软件仿真锅炉风机翼型叶片
由于锅炉叶轮机械内部流场非常复杂，并带有强烈的非定常特征，进行细致的实验测量非常困难，目前尚没有完善的流体力学理论解释诸如流动分离、失速和喘振等流动现象，这就迫切需要可靠详细的流动实验和数值模拟工作来了解机械内部流动本质。将利用软件对锅炉风机翼型叶片进行二维的数值模拟，研究空气以不同的方向流入翼型叶片入口所造成的流动分离。根据数值模拟的一般步骤:创建二维模型，进行网格划分，设定边界条件和区域，输出网格，再利用求解器求解，对不同空气来流攻角角下的流动进行二维数值模拟。在得到模拟结果后，对不同攻角下模拟所得到的速度矢量图进行比较分析，得出锅炉风机翼型边界层分离和攻角的关系。
结束语
综上所述，本文对热能动力工程在锅炉方面的应用及发展做出了研究和阐述，笔者还通过实际的调查和实验更加深入的研究热能动力工程中的技术应用，尤其是在锅炉燃烧的控制方面，不管是锅炉的燃烧方式，还是风机的旋转问题都涉及到燃烧系统的控制，我们应该合理的应用热能动力技术来促进锅炉的运转和燃料的利用率。总而言之，热能动力工程无论在锅炉的发展方面还是实际的生产生活中都起着非常关键的作用，希望我们可以继续挖掘热能动力工程在锅炉运作和能源生产中的应用，促进我国能源的利用率和经济的不断发展。
参考文献
［1］袁春杭.锅炉引风机事故的预防[J].中国锅炉压力容器安全,2005,14（6）:38-39.
［2］蔡兆林,吴克启,颖达.离心风机损失的计算[J].工程热物理学报,1993,14（1）:53-56.
［3］王松岭.流体力学[M].北京：中国电力出版社,2004.