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早在商周时期,我们国家就已经开始了工业炉的生产工作,那时主要是通过加热来提炼铜器。铸铁工艺最早出现于春秋战国时期。与此同时熔炼铸铁相关高炉出现于十八世纪九十年代,且马丁于十九世纪六十年代有机改造同气体燃料相关的那些加热平炉。此时的热能项目在锅炉中应用中获取了一些成绩,不过还是有不利点。热能与动力工程中工业炉的应用发展分析对于工业生产来讲,工业炉的地位非常关键。在早些时候,工业炉一般是经由燃烧材料的方法来提供热能。在这种过程中,人们发现此种方法虽然能够带来热能,但是也会对我们的环境产生非常恶劣的影响。随着技术的不断发展,人们发现可以通过工业炉来实现电和热的有效转化。目前热能相关的研究工作在不断开展,而且锅炉的管理能力也得到了很大的提升,目前已经可以使用电脑控制锅炉,这就在无形中将能量的利用率显著的提升了。当前锅炉有两大类型,分别是推钢型的和步进型。这两者的差别是它们的输送材料方法不一样。
2.热能项目中风机面对的问题
锅炉设计风机的目的是为了压缩并且运输气体,也就是说把机械能合理的变化为动能。当设备运行的时候,风机能够将有关的气体运输到特定的设备中,它的功效比较显著。最近几年,我们国家的经济和社会获取了非常显著的成就,人们对于能源也更为需求,有关能源生产单位若想在激烈的竞争中获取发展,实现效益最大化,就应该切实的提升锅炉的工作总量。正是因为不断的增加其活动量导致风机因为长久的运转而发生破损,一旦破坏就会影响到设备的正常运行。所以必须变换风机的工作模式。除此之外我们还需要注意一个事项,叶轮本身结构非常复杂,在其测量温度的时候外在要素会对它的工作产生一定干扰。对于这个问题当前还没有合理的解决方法。虽然如此,然而值得一提的是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。
二、热能与动力工程的广泛运用了所取得的科技创新
1.燃烧控制
对于设备的燃烧控制来讲,其中非常重要的一个部分是怎样调节能量。我们国家的设备大多数使用的是人力模式,通过手工将燃料放到炉中,这样能够保证运转稳定,不过非常的耗费人力。最近几年大部分的单位都开始使用自动化模式。当前的燃烧方式有以下类型:第一是持续控制体系,它是由控制器和有关分析部件组合得到的,利用热电来测定数值,进而使用电脑分析存在的偏差数值,只有这种方法可以确保结果是精确的,进而对设备燃烧合理控制。通过不断的实践我们发现上述这种设备在开工时存在一定的偏差,所以需要进行合理的研究以此来保证数值的精确性。交叉式燃烧控制系统。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进行计算测量,分析设备能否和设定好的数值保持一致,进而起到控制燃烧的意义。这种燃烧方法的优点非常多,不但能够节省零件,还能够更为精准的控制温度,所以在当前的工业生产中被大范围的应用。
2.仿真类锅炉风机的翼型
关键词:热电厂;动力工程;变工况;重热现象
在电厂中,首先将热能转为动能,后利用汽轮发电机设备后,其中一部分转为电能,另一部分则通过汽轮机转出,这一系统中,产生蒸汽的热损耗及焓降,并对电厂的热能消耗降低有所帮助,同时可以提高操作技能。这个过程,是电厂热能与电厂动力工程的主要工作原理。
一、重热现象中存在的问题
重热现象:前级的损失被下级有效利用,使下级理想焓降在相同压差下比在前级无损失时的理想焓降有较大的增加,这样产生的想象被叫做多级汽轮机的重热现象。
1.一次调频中存在的问题
一次调频:意思是并网运行机组,遭遇外界负荷发生变化而引起电网的频率变动,并网各机组中的调速系统会根据各自不同的静态特性,启东自动增减负荷,维持电网周波,这一完整过程便是一次调频。
汽轮机发生变工况时各级焓降发生的变化(最末级、调节级中间级):调节级是指在第一阀全开时,工况的流量增加时压会增大,调节级将比焓降减小,相反的,流量减小时会比焓降增大,而在第一阀进行全开第二阀没有开时,调节级相对焓降可达到最大的中间级,在出现工况变动的时候,各中间级压力比不变,各中间级比焓降亦不会变。最未级的流量增加,压比相对减小,未级相对焓降增加,反之喷管调节特点以及适用场合:
(1)各调节阀允许通过最大的流量不一定是相等的;
(2)有的调节级,e
(3)部分发生负荷时,会比节流调节的效率高;
(4)工况发生变化时,调节级汽室的温度变化较大,负荷适应性差;
(5)适用于各种类型的汽轮机能平移调节系统静态特性线的装置称为同步器,
主要作用有:单机进行运行时,启动的过程中间提升机组转速到额定值;带负荷运行时可以保证机组在任何稳态负荷下转速维持在额定值;并列运行时,用同步器可以改变汽轮机的功率,并且可在各机组致之间进行负荷的重新分配,并保持电网频率基本不变,这个过程叫做二次调频。
2.节流调节中存在的问题
节流调节特点及节流调节适用场合:①首先无调节级,第一级的全周进汽;②变工况时各级温度变化比较小,负荷的适应性也比较好;③变工况存在一定的节流损失,经济性能较差;④适用于较小容量的机组与带基本负荷大机组级组临界的压力就是指当级组中任一级是处于临界的状态时级组最高背压,那么级组所包含的级数也就越多,机组的数值也就越小,也就是临界压力比数值越小,弗留格尔公式应用条件:工作级组中的各级数不应小于3~4级;在同一种工况下,通过各级级组的流量是相同的;而在不同工况下,各级组中的通流亚面积同时是保持不变的,属于恒定公式。弗留格尔公式的实际应用效果:可用来推算不同流量下的各级级前的压力以求得各级之间的压差、比焓降。从而可以确定相应功率效率以及零部件之间的受力情况;同时在监视汽轮机通流的部分是否是正常的,基石在已知流量条件下,可以根据运行时各级组前显示压力是否符合弗留格尔公式,来进行判断通流部分面积是否发生改变。
3.调压调节中存在的问题
调压调节的特点是:①增加机组运行过程中的可靠性和对负荷的较强适应性;②提高机组在承受部分负荷下的经济性;③高负荷区域滑压调节的不经济性;④适用在单元大机组蒸汽在进行动叶栅中做功后,以余速动能进行离开动叶栅的操作,它是不能在动叶栅中进行转换为机械功的一部分动能消耗,统称它为这一级余速损失,工作喷管所占用的弧段的长度和整个圆周长派的比率值表示部分进汽的程度。在部分产生进汽的级中,喷管的分组布置,可进行分为工作弧段与非工作弧段,鼓风的损失发生在非工作弧段。旋转的动叶片每一个瞬间都会使处于喷管工作弧段或者非工作弧段,尤其在非工作弧段中,动静轴向间隙中间充满了停滞而产生的大量蒸汽,所以当动叶片转到非工作弧段时,会出现像鼓风机一样,导致这些停滞的蒸汽迅速从叶轮的一侧鼓到另一侧,这都需要消耗部分的有用功,这部分能量损失称为鼓风损失。与鼓风损失相反的是,斥汽损失常发生在喷管的工作弧段,刚从非工作弧段转到工作弧段的动叶栅内充满了停滞的蒸汽,喷管中流出的蒸汽需要首先排斥并加速这些停滞蒸汽,便要消耗部分动能,称为斥汽损失。
4.湿气损失中存在的问题
产生湿汽损失的主要原因:①湿蒸汽在进行膨胀的过程中,一部分蒸汽会凝结成水滴促使做功的蒸汽量大幅度减少;②一些水珠的流速大大低于蒸汽流速,高速汽流便会被低速水珠牵制,消耗大部分部分动能造成损失;③水珠应为撞击喷管背弧而扰乱主流造成的损失,撞击动叶背弧阻碍动叶旋转而消耗叶轮有用功;④湿蒸汽变得过冷现象也是其中一种造成湿汽损失的原因。危害便是:损伤动叶进汽的边缘,特别叶顶背弧处冲蚀最严重。减少湿汽损失的方法:①使用中间再热循环;②使用去湿装置;③使用具有吸水缝的空心喷管;④提高抗冲蚀能力。汽轮机运行时,要克服支持轴承和推力轴承的摩擦阻力,还要带动主油泵、调速器,这都将消耗一部分有用功而造成损失,为机械损失。在轴流式汽轮机中,经常是高压蒸汽由一端进入,低压蒸汽由另一端流出,从整齐观察,蒸汽对汽轮机转子施加了一个由高压端指向低压的轴向力,使汽轮机转子存在一个向低压端移动的趋势,这个力便叫转子的轴向推力。
二、极组的变工况特性
1.级组中的变工况特性
(1)当变工况的前后级组没有达临界状态时,各级组的流量和级组前后产生压力平方差的平方根是正比;
(2)当变工况前后级组全部显示为临界状态,就可通过级组中的流量与级前压力成为正比,同时与级后参数没有关系。
2.轴向推力变化的规律
(1)新蒸汽温度相对降低;
(2)汽轮机产生水冲击时;
(3)负荷突然增大时;
(4)甩负荷时;
(5)叶片结成垢时,轴向推力会全部增大。
三、小结
以上这些在电厂热能及动力工程中存在的问题,是以在工作中刻苦的钻研理论知识作为依据,通过数十年的实践经验,总结而得到的电厂热能与动力工程之间关系及其变化情况,能够熟悉掌握变工况时有可能发生的各种情况,了解这些情况的产生原因,对于在工作中可以正确判断和处理各种异常情况起到不小的帮助;它可以使技术工人的操作技术更加精湛,同时提高技能;并可以通过了解降低焓降的变化情况从而降低热的损失知识体系,同时可以使热能利用率得到显著的提高。
参考文献:
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[3]吕钰.燃烧化学机理简化及甲烷湍射流火焰的直接数值模拟研究[J].浙江大学.2011(1)
论文关键词:特色专业;热能与动力工程;能源动力;质量工程
为适应国家经济、科技、社会发展对高素质人才的需求,引导不同类型高校根据自己办学定位和发展目标,发挥自身优势,办出专业特色,“十一五”期间教育部、财政部将择优重点建设一批高等学校特色专业,通过优化专业结构,提高人才培养质量,办出专业水平和特色,为同类型高校相关专业建设和改革起到示范和带动作用。
华北电力大学热能与动力工程专业创办于1958年,原名为电厂热能专业,历经五十多年的建设和发展,现已成为本校师资力量最强、就业形势较好、招生人数较多和学生成才率较高的专业之一,本专业累计毕业生人数已达10616人,在校生人数2647人。尤其最近几年,在两大电网公司和五大发电集团共同组成的校理事会的支持和帮助下,学科实力得到了质的飞跃,毕业生就业形势一直保持在全国各专业的前列。华北电力大学能源与动力工程学院已经成为我国发电领域最重要的人才培养基地,得到了发电行业的充分肯定,在我国发电领域具有重要的影响。
华北电力大学热能与动力工程专业紧密结合国家经济和社会发展需求,以培养“厚基础、重实践、强能力”的热动专业技术人才和管理人才为目标,改革人才培养方案,加强课程体系和教材建设,优化师资队伍,强化实践教学,具有鲜明的“热能与动力工程”专业特色和“电力行业”特色,取得了一系列显著效果。
一、建设思路与改革措施
1.建立并形成热动专业人才培养调研机制
通过校理事会定期开展能源动力、发电(火电、气电、风电和核电等)、环保等相关行业的人才需求形势调研和毕业生就业状况研讨与分析,根据国家的人才需求,制定适应不同专业方向的模块化、层次化人才培养方案。
2.以本科教学水平评估所形成的规范性课堂教学、实践教学和教学管理模式为建设起点,加强精品教材的培育和建设
课程教学体现相关领域的最新发展,普遍采用国内外高水平的新版教材,继续组织编写高质量的适用教材,形成深入开展教学研究的有效机制。
3.加强师资队伍建设,改革教师培养和使用机制
有计划地选派青年教师到企业进行锻炼,到国内外高水平大学或研究机构做访问学者或短期合作研究;鼓励和支持教师参加企业的短期高级技术培训、生产一线观摩、调研和相关会议;聘请一定数量的具有企业生产和管理经验的人员兼职授课,形成学校和企业、学校和国内外大学及研究机构的定期人员交流机制。
4.改革实践教学,推进人才培养与生产实践相结合
为了适应我国能源与电力发展对全新实践型、创新型人才的需求,热能与动力工程实验教学中心整合相关实验室资源,依托电站设备状态监测与控制教育部重点实验室为本科生设立的“能动之光”科技创新项目,建成了包含电厂实践教学模块、动力工程基础实验模块、热能动力工程实验模块、创新实验模块的集知识学习、技能拓展、工程训练、创新能力培养为一体的实验教学示范中心。涵盖专业基础实验、专业实验、综合实验、创新实验,能够满足不同专业、不同层次学生的需要,实现理论与实践、校内与校外的无缝链接,体现“厚基础、重实践、强能力”的人才培养特色。
二、建设成果
热能与动力工程专业是一门跨学科、综合性强、重实践的学科,着重培养基础扎实、知识面宽、能力强、素质高,德、智、体全面发展的,集现代信息技术与热能动力工程知识为一体的高级专门技术人才和管理人才,要求学生通过四年的学习不仅要掌握全面的理论知识,而且必须具备较强的实际操作能力,以适应现代能源、电力行业相关领域对高级人才的需求。华北电力大学热能与动力工程专业以国家能源电力需求为建设导向,从方向凝练、人才培养、教学体系构建、师资建设、教材建设、实验室建设等方面进行全方位探索和实践,取得了丰硕的成果。
1.专业建设别具特色,人才培养模式灵活多样
为适应国家能源电力行业发展的需要,热能与动力工程专业依托一级学科“动力工程及工程热物理”博士点,在热能与动力工程和电厂集控运行方向的基础上,拓展专业方向,开设燃气轮机联合循环、核工程与核技术、制冷与空调工程、新能源等专业方向,覆盖主要发电形式,具有鲜明的电力特色。通过与国家大型企业合作,采用“订单+联合”的培养模式,使专业教育符合社会的发展需求,满足了国家对社会紧缺的复合型拔尖创新人才和应用人才的需要,进一步提高高等教育教学质量,推进人才培养模式改革。
2.加强基础、突出能力、注重创新,构建高质量人才培养体系
按照“夯实基础、突出能力、注重创新、全面发展”的指导思想制定热能与动力工程专业人才培养方案,既加强培养学生厚重的基础,又注重培养学生的创新精神和实践能力。近年来热能与动力工程及相关专业方向毕业生的一次签约率超过98%,毕业生因“作风扎实、动手能力强、有较强的创新精神”深得能源电力行业及其他用人单位的广泛赞誉。
3.优化师资队伍结构、积极打造优秀教学团队
高水平教师队伍是专业建设的有力保障。近年来,热能与动力工程专业按“博士化、工程化、国际化”要求进行师资队伍建设,引进急需人才、培养未来人才、用好现有人才,新引进的教师均为名牌高校的博士或博士后,有数名教师在华北电力科学研究院进行为期半年的工程化训练,有计划、分年度派教师赴美国、法国、英国、丹麦、日本等能源和电力较发达国家的高校或研究机构做访问学者。目前热能与动力工程专业教学团队教师队伍职称结构、年龄结构、学位结构合理,2007年被评为北京市优秀教学团队。
4.以精品课程建设为核心打造课程体系,带动教材建设
根据热能与动力工程专业课程建设计划,以创建精品课程为课程体系建设重点,核心课程全部建成精品课程,同时带动热能与动力工程专业的教材建设,有力推动了热能与动力工程专业的建设水平。到目前为止,已建成1门国家级精品课程、7门省市级精品课程、3门学校精品课程;国家“十一五”规划教材3门及其他教材12门。
5.建设特色实验中心,构建分层次、模块化的实验教学体系
热能与动力工程实验教学中心构建了“专业基础-专业-综合-创新”分层次、模块化的实验教学体系,进一步丰富了华北电力大学“四模块”(基础实验模块、校内实践模块、仿真实验模块、校外实践模块)实践教学体系的内涵。2007年8月热能与动力实验教学中心顺利通过北京市教委组织的专家组评审,荣获北京市高等学校实验教学示范中心称号。
三、鲜明特色
华北电力大学热能与动力工程特色专业时刻以国家能源电力需求为建设导向,以其包容并蓄、均衡有道的精神,不断派生出一批新专业和学科方向,并将继续不断强化内涵、扩展外延,满足国家对能源电力不断发展的新需求,具有鲜明的专业特色。
1.突出专业特色和行业特色
华北电力大学热能与动力工程专业以为国家能源与电力工业培养热动专业技术人才和管理人才为主要目标,专业建设紧密结合国家经济和社会发展需求,具有鲜明的“热能与动力工程”专业特色和“电力行业”特色。
2.支撑学校的大电力学科体系
近年来,热能与动力工程专业针对国家能源结构调整和节能减排工作所形成的新的人才需求,调整和优化了专业方向的设置,从热能与动力工程专业孵化出来的风能与动力工程、核科学与核技术等专业成为华北电力大学大电力学科体系的重要组成部分,进一步提升学校服务于我国能源电力发展的能力和水平。
3.理论与实践教学体系完备,特色鲜明
从复合型人才培养角度出发,建立了以能力培养为主线,分层次、多模块相互衔接的理论与实验教学体系,课程设置实现了系列化、层次化、模块化、厚基础、宽口径,增加学生学习的选择性、自主性,体现“重实践、强能力”的人才培养特色。
4.探索创新人才培养的新模式
积极进行人才培养模式、课程体系、教学内容和教学方法的改革,通过设立“创新人才培养实验班”,采用校企联合“订单式”人才培养模式,为全校本科创新人才培养起到推动和示范作用。
热能与动力工程专业创新人才培养实验班从2007年开始试办,选派优秀博士生导师做班主任,因材施教,2007级实验班学生在大一第二学期末一次性全部顺利通过国家四级英语考试。实践证明创新人才培养实验班是成功的。