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由于風電產業的飛速發展,高等學校的專業設置顯得相對滯后,導致風電相關技術人才匱乏,同時這方面的專業教育資源和專業的高級人才也相當缺乏。風電產業的可持續發展、風電領域核心技術的突破很大程度上依賴我國風電本科人才培養。伴隨著產業規模的日益擴大、風力機組單機容量的進一步增加以及風電科技的快速發展,人才短缺的問題日益凸顯。風電本科教育始于2006年,教育部相繼批準華北電力大學、河海大學、長沙理工大學、蘭州理工大學、內蒙古工業大學、東北電力大學和沈陽工業大學等少數高等院校開辦“風能與動力工程”本科專業。國內設置風能與動力工程專業的院校,如蘭州理工大學主要依托能源與動力工程學院,華北電力大學主要依托可再生能源學院,沈陽工業大學主要依托新能源工程學院,培養計劃偏重于動力機械;專業設置側重于風力發電的只有河海大學,由原電氣工程學院與水利水電工程學院部分學科專業調整合并組建了能源與電氣學院,并設置了新能源系,但是也成立于2009年,其人才培養和課程體系也屬于摸索階段。目前,設置本專業的高校因發展基礎和辦學定位等方面的差別,所制定的培養方案也存在一定差別和側重,對于風電這個新興產業對人才的需求及風電人才培養缺乏系統的、深入的研究。
師資短缺是新辦專業普遍面臨的問題,之前沒有這方面的人才儲備,也缺乏這方面的專業教育資源,現有的少數高級人才相對集中在一些科研單位。教師除部分從事過與新專業相關科研項目的骨干教師外,一般都對新專業課程體系缺乏總體掌握,在轉行教師中常出現的問題是教學內容組織缺乏面向新專業的針對性。對于骨干教師應注意的問題是科研成果向教學中的轉化問題,將風能最新技術進展融入到課堂教學中。結合我國風電行業發展的現狀和趨勢,從人才現實需求和高等教育銜接的角度立足于內蒙古的資源優勢、地域特色及畢業去向,構建以風能與動力工程專業為核心,形成創新型、實踐型為主的風電人才培養體系,不求規模的最大化,但求優勢和特色的互補。在橫向對比其他院校風能與動力工程專業人才培養的基礎上構建創新人才培養體系,將培養創新能力和工程實踐能力視為風能與動力工程專業的主要人才培養模式,同時培養學生具備到邊遠艱苦地區工作的身體素質和意志品質。
二、風能與動力工程專業課程體系設置規劃
風力發電系統是一個綜合電機制造、空氣動力學、電力電子、電力系統、先進控制理論等多學科知識的高度交叉的新技術系統工程,現有風能與動力工程專業的教材缺乏系統性、實用性和時效性,同時復合型師資和教育資源有所欠缺,各學科交叉聯合攻關研究的學術氛圍不濃。在調研其他院校風能與動力工程專業課程體系的基礎上,本著學以致用的思想,立足內蒙古風電大發展的現實,面向風電制造企業和風電場,秉承服務社會的理念,優化整合教學資源,既要保證理論知識的掌握又要提升學生實際動手能力,構建科學合理、特色鮮明的以風力發電為主體專業課程體系。在完善風電人才教育體系的基礎上構建了內蒙古工業大學風能與動力工程專業選課指導,如圖1所示。
課程體系設置以綜合素質教育為核心,實踐能力和創新精神培養為重點,要求學生具備較寬廣的電氣學科工程技術基礎和風能與動力工程領域專業知識,接受風能開發利用技術的基本科研和工程訓練,具有分析和解決風能利用方面問題的基本能力,能把握電機電器、電力系統、電力電子、自動控制與風力機械和風電場的有機結合,強化多學科交叉融合與實際工程應用能力的緊密聯系。其專業主干課程主要包括:工程力學、機械制圖、電路原理、電子技術基礎、電力電子技術、自動控制理論、電機學、電力拖動自動控制系統、風力機空氣動力學、風資源測量與評估、風電機組控制技術、風電場電氣工程、風力發電系統建模與仿真、風電機組測試與維護、太陽能發電技術、可再生能源。
風能與動力工程專業作為一個工科專業,要求很強的實踐性,需要配備良好的實驗環境和實踐基地。由于開辦時間短、缺少相關的教學實驗設備,加之風電機組的安裝條件等因素,高校雖然擁有良好的育人環境,但是教學資源和實踐基地的缺失已經嚴重制約了風電人才的培養。目前國內只有少數單位開發了演示性風電實驗裝置。為彌補實驗設備不足的問題,可以采用建立校企產學研合作的方式,充分利用地區優勢,與內蒙古范圍內的風力發電企業建立實習基地。
目前我國正式出版的風能技術書籍不少,但其中能直接用于本科教學的書籍較少。主要是由于這些書籍集中于以下三類:第一類為技術培訓類教材,理論性和知識的系統性不足;第二類為理論性專著,偏重理論性,有深度,很多內容源自作者的學位論文或技術報告,部分章節的難度遠超本科生的理解能力;第三類是各國風電行業標準和操作規程,可作為教學輔助用書,但同樣不適于課堂教學。由于以上問題,內蒙古工業大學在沒有進行專業師資培訓的前提下,教師們通過自身科研和刻苦自學克服了很多實際困難,采取自編校內講義和其他近似參考教材相結合的方式開出了風能與動力工程專業所有大綱要求的專業課程,如風力發電系統建模與仿真、風電機組測試與維護、無功補償技術等專業課程,計劃在經過兩到三屆的試用和修改補充后正式出版一些教材。
三、結語
關鍵詞:能源與動力工程 專業導論 教學方法 專業特色
中圖分類號:G642;TK0-4 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2015)11(b)-0171-03
Talking About Professional Introduction Course of Energy and Power Engineering
Li Jianzhong1 Yuan Li2 He Xiaomin1 Mao Junkui1 Zhang Jingyu1 Shi Bo1
(1.Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Jiangsu Province Key Laboratory of Aerospace Power System,Nanjing Jiangsu,210016,China;2.PLA University of Science and Technology, School of National Defense Engineering,Nanjing Jiangsu,210007,China)
Abstract:Based on training of professional talents and demand for talents of energy and power engineering,and also in view of school-running characteristics (aviation,aerospace,civil aviation) of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics and course highlights of energy and power engineering,professional characteristics and training objectives of energy and power engineering were introduced and the necessity of establishing professional introduction course was analysed.The teaching methods of theory and practice for professional introduction course of energy and power engineering were discussed.
Key Words:Energy and power engineering;Professional introduction;Teaching method;Professional characteristic
高等學校是培養專業型人才的搖籃和基地,制定合理的培養方案、設置具有綜合體系的專業課程、配套相應的實踐教學平臺、改進教學方法、提高教師水平等是實現循序漸進地引導學生快樂學習、輕松了解和掌握專業技能及成為高技能專業型科技人才的保證。專業課程設置關系到如何讓學生“喜歡學”、如何讓學生知道“學什么”、及如何讓學生掌握“如何學”。專業導論課,是進行系統專業學習的先導和鋪墊,是引導學生了解所學專業和相關專業的入門課程,有利于幫助大學生盡早了解所學專業性質、培養專業興趣、掌握專業學習方法、規劃自身發展,能夠起到重要的導航作用[1]。
1 專業特色及培養目標
國家即將啟動以航空發動機/地面燃氣輪機為核心的高效動力裝置重大科技工程專項,明確提出要突破高性能動力裝置的核心關鍵技術,提升我國各類核心裝備、重大機械設備動力系統的自主保障能力。我國能源供需矛盾尖銳,結構不合理,能源利用效率低,一次能源消費以煤為主,化石能源的大量消費造成嚴重的大氣污染,霧霾天氣不斷,嚴重影響人類的健康。如何滿足持續快速增長的能源需求和能源的清潔高效利用,對能源科技發展提出重大挑戰。國家正在推進清潔能源開發與高效利用技術、節能減排技術、高效動力技術等為主的多項計劃,作為涵蓋能源、動力及環境領域的核心學科之一,能源與動力工程學科必將在新能源開發與綜合利用、高效低污染排放動力技術、節能減排技術等領域發揮關鍵的科學與技術支撐作用,為我國早日實現節能減排的宏偉目標提供強有力的技術保障,發展前景廣闊。國家重大計劃和實施綱要為能源與動力工程專業的發展提供了廣闊和美好地前景,該專業迎來了歷史性的發展機遇,同時也帶了巨大地挑戰,尤其在綜合素質高、創新能力強的能源與動力工程專業人才培養方面,對如何進一步辦好能源與動力工程專業、提高本科和研究生教學水平、做好高水平人才培育基地提出了更高地要求。
大部分剛踏入大學校門的新生對自己專業認知及畢業后從事工作崗位了解甚少,對大學生活和專業學習既好奇又迷茫,同時,中學階段被動式學習和吸收,學習時間緊,作業量大,承受具大考試壓力,而進入大學以后,很多學生像脫韁的野馬,擺脫了家長和老師的束縛,學生的自主學習、獨立學習積極性降低,失去學習目標。鑒于此,一般高校在大一期間都設置了專業導論課,不僅要指導學生解除在該專業一些問題上的困惑,還要能引導學生更好地適應大學生活,幫助學生領會大學的學習方法及提升自主學習能力,消除學生的不適應性以提升學生自立、自主學習的能力,幫助學生更好地規劃學習,實現學習目標。專業導論課教學內容一般包括:(1)介紹專業背景和專業特色。(2)專業人才培養方案的課程體系及相互邏輯關系。(3)涉及的基本專業知識、專業拓展及交叉學科。(4)本科和研究生學科的對接關系。開設專業導論課可以幫助學生了解未來的就業和發展趨勢,增強專業學習興趣,為順利完成大學學業奠定基礎。高中生進入大學后,常常因為不適應大學學習生活環境、不明確自己努力的方向而迷茫、放松自我約束,不能快速順利地完成由高中生向大學生的角色過渡,造成學習成績和思想滑坡。教學實踐表明,開設專業導論課程有利于學生了解專業,激發學生學習專業課的興趣,對以后學習專業及專業基礎課具有良好的導向作用。探索在本科低年級階段開設專業導論課程對教學質量的提高、學生素質培養具有重要意義[2]。高校應該在更新教育觀念、加強教學管理、集中優勢師資、編寫特色教材等環節著手進行改革,全面推進專業導論課的開設,切實提高人才培養質量[3]。
南京航空航天大學能源和動力工程專業傳承了本校的航空、航天和民航特色,長期致力于動力領域的基礎研究及相關技術,形成了高效燃燒組織、強化換熱理論及應用、復雜流動仿真與控制、新概念動力裝置設計等多個優勢明顯的特色方向。能源與動力工程專業緊密結合國家和江蘇省工業和國民經濟發展,以科學技術轉化生產力為目標,為國家和地方經濟發展提供重要技術支撐和人才儲備。南京航空航天大學的能源與動力工程專業在多年的專業建設和發展過程中,始終弘揚學?!柏撝貖^進、獻身國防,唯實創新、志在超越”的辦學精神,把人才培養放在首要位置,研究能力持續攀升,產學研效果突出,素質教育特色出眾,創新型優秀人才培養成效突出,教學改革、課程群建設及國際交流不斷完善和進步。因此,南京航空航天大學的能源與動力工程專業以素質教育為導向的人才培養體系特色突出,國防特色鮮明,基礎研究能力和服務地方經濟發展能力出眾,師資力量雄厚、專業綜合實力強,具備了非常廣闊地發展前景。
專業課程群是優化學生知識結構、培養學生創新能力、提高學生工程技術能力的基礎,直接影響實驗實踐教學體系和師資隊伍的建設。借鑒國外著名大學中相關專業的培養方案及課程體系設立模式,在充分考慮南京航空航天大學能源與動力工程專業特色的現有培養方案基礎上,增加了實踐性教學環節在專業教學計劃中的比重,強調學生的應用知識和實施能力。該專業發展核心專業課程體系的核心指導思想為完善基礎類課程體系、優化課件,建立了開放式虛擬熱工基礎試驗系統,提升教學效果;建設了燃氣輪機動力系統、節能減排、新能源利用3個核心課程群,理順各門課程知識領域的相互關系,遵循教育教學規律,突出特色,逐步完善該專業的課程知識體系,以流體力學、熱工學為理論基礎,輔助以機電、計算機和控制等學科的理論知識,培養具有高尚人格品行和社會責任感,具備扎實的理論基礎和專業水平,熟悉能源利用、轉化及動力系統原理、應用技術的專業人才,可以從事能源動力、環境保護、新能源研究開發、動力系統設計、制造、控制和管理等的工作。
2 專業導論課的教學方法
專業導論課作為學科啟蒙課程之一,旨在促進低年級學生在較短時間內概略了解自己所學專業的概念、內涵、地位、作用、專業現狀、應用前景,增強新生學習目的性,激發學習興趣和動力,引導學生對該專業的人才培養計劃和培養目標、課程體系等了解,提高學生對所學專業的認知度,培養學生專業感情,有助于學生確立專業學習目標,促進學生以積極的心態投入未來的學習生活[4-6]。專業導論課從培養方案討論開始,讓學生總體了解大學的培養模式,了解課程設置的特點,了解每門課的作用以及各課程之間的關系等,幫助學生認識到其在低年級所學在高年級有所用。不僅有助于學生提高學習興趣,更有助于學生制定中長期學習計劃。
南京航空航天大學能源與動力工程專業導論課采取理論教學和實踐教學相結合的方式,培養學生對所學專業從宏觀上了解該專業的課程體系和課程結構。理論教學環節,專業導論課的授課采用多位教師和專家聯合授課的方式,通過專業負責人對能源與動力專業培養方案解讀和相關專業老師以航空、航天、民航及相關領域為背景進行具體的專業介紹,讓學生對所學專業有更深地了解。重點強調普適性教學,授課內容不包含具體方法、原理等,專業內容選擇上應全面,表現形式應具啟發性,且新穎、形象,具有一定的綜述性,深淺適當。課堂上創設更加寬松的學習氛圍,多些特色、多些思考、多些討論、多些實踐。專業導論課的教學目標設計成具有引導學生認識專業、了解專業,促使學生熱愛專業、明確個人發展規劃。實踐教學環節,安排現場參觀、實驗演示等,對提升學生的學習興趣、調動學生學習積極性具有作用積極。學生組隊專題討論,就某個同該專業領域相關專題開展調研和論述,合作撰寫論述報告,小組成員上臺講述并分別回答如下問題:選題同該專業有何聯系?目前發展狀態?未來發展趨勢?可能會涉及哪些知識?該專業哪些課程會涉及這些知識?該選題同哪些企業和研究機構相關等?南京航空航天大學能源與動力工程專業導論課以寬松、多樣化的教學安排調動學生學習的積極性和提升學習效果。為了實現能源與動力工程專業導論課在有效教學中的作用及其實施對策,在本科專業建設項目“能源與動力工程專業導論視頻課”的支持下,拍攝并制作了八個單元的能源與動力工程專業導論課程視頻,在學校網絡教學平臺上建成課程網站、上傳主要課程PPT、課程視頻、課程教學大綱等材料,學生可以更深入學習該課程和深入了解該專業。
3 結語
專業導論課是為大一新生能夠初步了解專業知識、掌握學習方法、做好職業生涯規劃的一門啟蒙和科普課程,啟發、調動大一新生的自主學習積極性,引導新生熟悉能源利用、轉化及動力系統原理、應用技術等知識,了解能源與動力工程專業涉及能源動力、環境保護、新能源研究開發、動力系統設計、制造、控制和管理等行業,引導學生熱愛所學專業、進行大學成長規劃及職業生涯規劃及實施,逐漸提高自主學習能力,有計劃地進行自我培養。能源與動力工程專業導論課教學模式是采用專業組長和同行專業教授配合理論教學和實踐教學的靈活性和多元化教學方法,使得專業導論課程能夠很好地激發學生的參與意識和學習興趣,幫助學生掌握專業學習方法,為高效地學習后續專業知識打下了堅實的基礎。專業導論課是引領大學生建立專業自信心和專業歸屬感、走入專業領域的向導,在大學一年級新生在大學的學習和成長過程中,具有重要的領航作用。
參考文獻
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關鍵詞:熱能與動力工程;節能降耗;實際應用
引言
隨著近年來我國經濟的飛速發展,由熱能與動力工程產生的制約與影響也逐漸顯露出來,尤其是其作為電熱廠與鍋爐運行的關鍵構成,在能源消耗問題日趨嚴重的大背景下,若無法得到科學有效的改革創新,對我國的整體發展非常不利?;诖耍Y合實際情況創新并優化熱能與動力工程非常必要,其不僅能促進能源利用率的有效提升,還能全面增強熱能與動力工程的實際效果,在為電熱廠與鍋爐廠等相關行業領域的良好發展提供更大推動力量的同時,為我國綜合實力的進一步提升奠定基礎。
1 熱能與動力工程應用中節能概述分析
該項節能環保技術主要是通過對力學和工程建筑學,以及計算機等專業學科的發散性理論和技術知識。在電廠熱能生產運行中,要對能量進行合理的控制和優化,從而將能源轉換的基本工作效率提高,且將能源損耗盡量降到最低。同時,熱能動力工程在電廠內燃機等多類動力體系中進行有效應用,其熱能轉為動能的工作效率及效果也逐漸提高,從而降低了能源損耗?,F階段,我國城市進程不斷加快,人們對生活水準也提出了更高的要求,而居民的用電量也不斷增大。在電氣應用中,常會消耗大量電力資源,給整個電力工程項目造成很大影響,如頻繁跳閘斷電現象,很容易引發安全問題,對居民用電質量也造成了很大影響。想要緩解以上問題,我們需要依照我國相關電力政策,并高度重視熱能轉換與供電問題,強化分析和研究,對于熱能和動力工程要采取一定的技能措施,強化該項工作的傳遞作用,提升發電的總體能力,從而避免在發電過程出現不必要的浪費和損耗,并充分發揮熱能動力工程環保節能措施的基本作用。此外,現階段電廠生產過程對能源需求量較大,對熱能和動力工程項目采取一定的節能控制措施,可以更好地緩解該類問題,并滿足其生產發展中的基本需求,促使我國社會經濟和生產效益的發展。同時,該類運行模式,可以確保熱能和動力工程項目的開展,并實現我國節能政策的主要目標,對于生態環境和綜合國力的發展與提升有著一定的作用和意義。
2 傳統電能生產的弊端
2.1 熱能與動力工程對環境的影響
我國在發展經濟的過程中,曾經有過一段重工業時期,雖然通過消耗大量煤炭、石油等資源的方式進行發電確實有效,能使供電不足的問題得到處理,但會對環境造成嚴重的影響。對于以往傳統的熱能與動力工程,生產過程排出的有害氣體一方面會污染生態環境,另一方面也會使人們的身體健康受到影響。但在水力、風力與太陽能等清潔能源出現并應用后,不僅環境污染問題得以改善,也合理節省了煤炭、石油等不可再生能源,在為人們提供一個美好生活環境的同時,促進了人與自然的和諧相處,進而使熱能與動力工程為國家的整體發展提供更多的幫助。
2.2 濕氣損耗
在對熱能和動力項目裝置過程中,不但存在熱能降耗問題,還存在濕氣損耗現象,不利于節能降耗工作的實現。濕氣損耗問題主要包含蒸汽在整個蒸發和膨脹過程產生一定的水滴,當水滴聚集,就會給整個蒸汽運行系統造成影響;蒸汽一旦移動速度過高也會加快水滴聚集的速度,使得兩者在相同距離之內的移動時間長會有很大不同,致使濕氣損耗問題的出現;在大量水滴進行聚集時,也會形成一定的水滴流,從而降低濕氣運行速度的穩定性,出現熱量損失現象。
2.3 新技術與傳統工藝之間的矛盾
現階段,我國對熱能與動力工程的研究較為重視,并鼓勵科研單位、電力企業研究熱能與動力工程的節能降耗控制問題。在國家的大力支持下,相關領域的科研成果不斷涌現,越來越多的新型技術在實際中得到了廣泛的應用。從某種角度來看,新型技術的應用的確可以有效提高熱能與動力工程的節能降耗控制效果,但由于新型技術與傳統工藝存在必然的矛盾性,二者無法從根本上兼容,因而新型技術的實際價值遠遠低于預期的高度。新技術的出現是實現電力生產改革的關鍵,電力企業應當基于辯證角度去看待新技術與傳統工藝之間的矛盾,為新技術的推廣和應用掃清障礙,擴大新技術的推廣范圍,從而實現規模效益。
3 熱能與動力工程在節能降耗方面的應用
3.1 選擇調頻方案
從某種角度看,能量之間的轉換是一種聯系性較強的關系,其具體是指熱能與動能之間的能量轉換,前者提高了后者的合理化,而動能則明顯提高了熱能的轉化率。熱能與動力工程的應用需要建立在與電力生產環節相互融合的基礎之上,并要盡量對電能損耗問題進行控制。在實際中,用電系統并非固定的,其僅僅是一種相對較為穩定的狀態,但也會因為客觀條件的變化和外界干預的存在而導致用電負荷發生變化,因而電網頻率也是處于變化狀態中的。由此可見,調頻方案的選擇和應用不僅可以強化熱能與動力工程之間的契合度,確保二者充分發揮應有的價值,同時也能根據并網運行機組來調整自身的動態運行性能,提高用電系統對外界負荷的抵抗能力,保證電網系統的整體運行穩定與可靠。電力企業需要從熱能與動力工程的應用情況出發,始終堅持節能降耗的基本原則。
3.2 改進完善燃燒方式
對于熱能與動力工程科技創新,鍋爐燃燒過程必須得到重視,這是由于其不僅是熱能與動力工程應用的主要方向,鍋爐燃燒過程也以熱能轉化為主要原理。實踐證明,在以往傳統的鍋爐運行模式中融入智能化元素,一方面能促進鍋爐運行穩定性與安全性的有效提升;另一方面對鍋爐燃燒實際效率的增強也非常有利。另外,因為鍋爐燃燒效率與燃料、爐內空氣與溫度等都有密切的聯系,而通過對智能化操作技術的有效運用,能進一步合理化與科學化上述因素,并在此基礎上將各項數值作為根據,轉換鍋爐燃燒方式,從而實現電熱廠綜合效益提升的目的。智能化鍋爐的另一顯著優勢,就是在運行之前可進行模擬數值的預設;在對鍋爐風機翼型葉片進行合理改造的情況下,鍋爐燃燒系數也會隨之提高。
3.3 減少鍋爐蒸汽損失
在電廠鍋爐中蒸汽作為能量載體的出現,待動葉柵完工后,通過利用剩余動能使得機組進行分離并進入冷凝系統,部分蒸汽所剩余的動能在單位時間之內不可轉化的能量。當蒸汽損失減少,有關人員應及時查看設備情況并了解實際發生的狀況。一旦壓力和溫度過低時,應運用高效的措施進行控制。而當溫度過低時,不但會影響系統液態水出現氣化現象,還會影響其工作效率,所以我們應確保溫度連續運行的狀態,地蒸汽性能及運行穩定性進行實時監控。另外,對電廠未來發展趨勢進行認知,使其能與時俱進,不可忽視。對有關部門和企業來說,還應更新有關設備與技術,最大限度控制其性能,實現我國電廠節能降耗的基本目標。
結語
隨著我國社會經濟的持續發展,社會各界對電力資源的需求量與日俱增,因而控制熱能與動力工程的節能降耗效果對提高電力生產效率、保證電力企業經濟效益有著直接的影響作用。
參考文獻
【關鍵詞】熱能的特點;動力工程的特點;熱能的利用和發展;解決熱能和動力工程問題的方法
一、熱能與動力工程的相關研究
所謂熱能動力工程的研究,指的就是我們在日常的工業生產中對熱能和動力工程之間的關系的向導和探討,也是我們對熱能研發工業的一種創新和發展,我們要研究的不僅僅是熱能與動力工程的日常工作狀況,更加要從熱能與動力工程的裝置概念,以及熱能的特點方面來詳細的介紹。
1.熱能動力裝置的概念
熱能動力裝置分為兩大基本類型:第一種,主要是以燃燒之中產生的燃氣進入到發動機之中,進而進行相關能量的轉換,并且加以循環利用,比如內燃機等裝置,是此種類型的典型代表;第二種,則是首先將燃料燃燒過程之中所產生的熱能,通過技術手段,傳遞至相關液體之中,并且使液體汽化,進而氣化之后產生的蒸汽導入到發動機當中,從而進行熱能的傳遞以及轉換,蒸汽機是其典型的代表。
2.熱能的特點研究
(1)是太陽能及其能量的轉換。太陽能,通過對植物的照射,進而使植物的內部存有的葉綠素,發生一系列的能源轉換以及光合作用,這類光合作用是經過復雜的生物反應而進行的,并不是可以直接的分解或者制造出來的,這是生物科學方面的一個重要的理論,也是我們熱能研究的一個重要產生條件。
(2)燃料化學能及其轉換過程。燃料化學能的轉換,主要是通過燃燒的方式,將存在于其中的化學能,轉換成為熱能,這主要是涉及到我們的化學反應的過程,是我們的熱能生產者運用自己所學到的科學知識,并將其投入到實際的生產過程中去,這也是我們在日常的工業生產中所必備的一個重要方法。
(3)熱能的轉換。熱能的產生還有許多其他的辦法,我們可以采用各類動能和勢能的轉換來獲取我們需要的能源,其中主要包括有兩種能量的形式,即電能以及機械能,電能包括有熱電發電機,而機械能,則主要有汽輪機以及內燃機。根據機械能的守恒定律,我們可以將電能和動能進行一些相互之間的轉換,從而滿足我們社會生產的需求。
二、熱能的利用
1.電力工業
熱能動力工程在其中有著非常重要的應用,在核發電、火力發電等裝置設備的使用之中,熱能動力工程及相關的技術,是其工作的基礎。
2.鋼鐵工業
尤其在高爐煉鐵、煉鋼以及軋鋼等工藝當中,應用極為廣泛
3.相關的有色金屬工業
其中包括有鋁、銅等有色金屬,其冶煉,均使用的是熱能
4.化學工業
在化學工業的相關應用之中,合成氮、酸堿等的相關生產工藝程序,主要使用到的是熱能動力工程之中的技術手段,以其基本的原理來作為理論依據
5.石油工業
其中包括有石油的采集、冶煉、運輸等等多個環節,都運用到了熱能動力工程當中的相關技術理論
6.機械工業以及相關的建筑工業
包括有材料的生產、材料的制造、相關工藝鍛造、焊接技術以及鑄造等,都有熱能的利用,則是交通運輸領域當中,包括有汽車、輪船、飛機等的使用;第八,農業生產以及水產養殖等方面,也有著廣泛的運用,包括有蔬菜的溫室培養、魚池的加溫加熱、電力方面的農業灌溉等方面,均有著廣泛的使用。
三、熱能動力工程對于環境的影響
熱污染、空氣污染、噪音污染以及放射性的危害等,在熱污染當中,帶來的主要危害是溫室效應,其主要是河水發電站等,在很大程度上會影響水源當中生物的生存以及空氣質量的變化,空氣污染,則主要是發電廠、工業設備企業以及暖氣、汽車尾氣的排放,同樣會造成溫室效應,所以,針對以上幾點問題,需要在相關的工作當中予以改進,更好的為環境的可持續性發展做出積極的貢獻。
四、解決熱能與動力工程問題的措施重點
1.加快相關產業結構的調整
針對熱能動力工程,需要很好的對其相關的產業結構進行調整和改進,力求提升能源的使用效率,同時,積極的針對生產性的服務業,進行發展,以滿足人們的方便、提升生產質量為核心內容。產業的結構是保證我們產業得到合理發展和分配的重要因素,也是我們在現如今的產業發展中所能做到的一個很大方面。
2.強化技術創新
針對熱能動力工程及相關的產業,需要很好的針對其技術手段進行更新,技術的創新永遠是我們面對外界大的競爭力的一個強有力的方法,我們只有不斷的提升自身的技術,我們的生產才能得到更好的發展,我們的產業也才會有著先進的競爭力,我們的技術也才能更加得到運用,只有,我們做到了自身的競爭優勢,我們的熱能和動力工程的研究才能得到很大的提高和維護。
3.從根本做起、從基礎性的建設做起,逐步的控制增量
我們解決問題的辦法不是高談一些理論的措施,而是需要我們真正的針對這些問題做到一個解決的方案,要理論聯系實際,要針對相關的不足,進行產業的調整以及結構的優化,逐漸的強化相關的污染防治措施,全面的實施重點工程建設,要控制好我們對于熱能和動力工程的發展需求量,要在社會資源能夠承受的范圍內將問題作出一個合理化的解決,這也是一種環保的對待社會資源的自然資源的一種方法。
4.發展創新性的模式,進而加快經濟的循環,依靠現代化的科學技術手段
創新型的發展模式并不是說讓我們拋棄原有的發展模式,去尋求一個新的方法,熱能和動力工程的研究是一個專業并且應當是一個具有一定的技術的產業,也是我們現代社會工業資源發展的主要產業,我們發展的目的也不是一味的追求經濟的增長,更加重要的也是希望有一個現代化的科學技術手段和發展模式,這也是我們在面對熱能和動力工程問題上的主要解決措施,科學的面對資源的利用和開采,科學的研究熱能和動力工程,科學的發展社會主義工業建設,科學的創造美好的工業生產環境。
結語
通過上面的研究,我們能夠看出來,我們的社會的熱能和動力工程的研究所存在的主要問題,我們也都提出了一些解決問題的辦法,這些措施也都是我們社會能源進步的標志性做法,我們的最終目的就是希望我們的熱能和動力工程的發展過程能夠更加的環保和高效,將能源的利用達到最大化的狀態,同時也應該使得我們的熱能研究和動力工程研究得到一個很好的聯系。
參考文獻
[1]張蘭.論熱能動力工程的建設和發展[J].現代工業,2010
關鍵詞:電廠;熱能動力;鍋爐;燃燒;燃料
近年來,我國電廠熱能動力鍋爐應用較為廣泛,成為我國電力行業發展主要的動力來源之一,為能夠進一步提升電廠熱力動能的應用效果,及時做好電廠熱能動力鍋爐的研究與分析便尤為重要,是現階段解決我國電力熱能鍋爐燃燒相關問題與提高其實際燃燒效果的有效途徑。
1 熱能動力工程學科的發展概述
熱能動力工程學是現代工程學領域中的一項新興學科,其主要的研究對象是熱能源與動力工程。而熱能源又是現代工業中最主要的能源動力,這就決定了熱能動力工程學這一專業的重要性。現如今,在我國的很多高等院?;蚋呗氃盒V虚_展了熱能動力工程學的相關專業,希望能夠為社會培養更多的熱能動力專業人才。在早期的熱能動力工程專業中,主要是以熱動能專業為主,其主要的研究內容為流體機械工程與熱能工程。而現如今的熱能動力工程專業則是以機械工程研究為主,其研究的內容主要是機械類以及動力工程,即將熱動能的研究應用在機械工程實踐中,實現了熱動能與動力工程的結合。
當前的熱能動力工程專業要求學生必須要熟練掌握工程熱力學、傳熱學以及熱工測試等方面的理論與實踐技能,并能夠將其創新應用在熱動力機械的制冷裝置與動力機械工程中。由于我國目前的工業還處于高速發展階段,對高新科技人才的需求量較大,因此熱能動力工程專業的學生就業形勢相對較好,并且由于該專業的學科范圍較廣,因此學生的就業面也相對更寬泛。
2 工業鍋爐能效現狀
現階段,工業鍋爐已在我國多個地區廣泛應用,成為現代工業發展的重要推動力之一,同時在城市的穩定運行方面工業鍋爐也時刻發揮其重要作用。工業鍋爐的廣泛普及雖然對于社會的生產與發展提供了一定的便利條件,污染排放過高及能源消耗過大問題仍是工業鍋爐發展有待解決的首要問題,其中我國部分大中型城市的工業鍋爐污染排放已超過電站鍋爐的基本排放量,成為現代環境污染的主要污染源。
由于我國人口基數相對較大,導致能源消耗速度逐步加快,繼而使近年來的能源消耗產生了嚴重的能源短缺及供應緊張的問題。在我國2015年的鍋爐生產制造調查過程中,已有1500余家企業取得了實際的燃煤鍋爐生產許可,其中燃煤鍋爐占鍋爐生a總量的80%以上。目前,我國現有工業鍋爐總量達702余萬臺,其中多以燃煤鍋爐為主,每年我國在鍋爐燃燒方面所消耗的燃煤數量達到全國燃煤產量的三分之一以上。雖然我國工業鍋爐使用量規模龐大,但其實際的運行效率卻難以得到有效的保障,與現階段發達國家相比,我國的鍋爐運行效率僅有50%左右,這便使燃煤的使用與效益的產出比例失衡問題日益加劇,進而造成了嚴重的燃煤資源浪費情況。
3 電廠熱能動力設施與鍋爐
電廠熱力動力設施通過對燃料進行充分的燃燒來獲取熱能。在實際的操作過程中,大部分熱能鍋爐均可將石油、煤炭及天然氣等作為主要的燃燒原料。熱能動力裝置主要由內燃機、燃氣輪機及汽輪機構成。在實際運行過程中,熱能動力鍋爐需首先將燃料熱量轉換為動力熱能。而后通過鍋爐對蒸汽與水的輸出來提供源源不斷的動力。由于鍋爐燃燒會將燃燒預熱傳輸至水容器當中,這便使水易對鍋爐的基本熱能進行吸收,此時即可將其化為內燃動力。
4 電廠熱能動力鍋爐燃料分析
鍋爐在實際的運行過程中并不生產熱量,而是將燃料轉化熱量,以此產生源源不斷的動力。根據熱源選用的不同,鍋爐也分為多個種類,其中以電鍋爐、生產余熱鍋爐、石油鍋爐、天然氣鍋爐及煤炭燃燒鍋爐最為普遍。煤炭燃燒的主要燃燒原料即是煤炭,通過對煤炭結構的分解,來提高煤炭的熱力動能。在此過程中,利用水等載體進行進一步的加熱,此時便可產生一定的溫度與壓力。石油鍋爐的基本種類較多,其實際的用途也相對廣泛。熱水鍋爐及采暖鍋爐等均包括在石油鍋爐之內。天然氣鍋爐相比于石油鍋爐污染更低,同時運行效率也相對更高,是未來鍋爐技術發展與制造的主要方向。天然氣鍋爐適應性較強,不僅可將天然氣作為動力熱能轉換的原料,同時也可對木材及谷糠進行燃燒,并將其轉化為實際的運行動力。在電廠的熱能動力鍋爐使用過程中,仍以煤炭、石油及天然氣為主,其中煤炭鍋爐在電廠中應用較為廣泛,是我國主要的鍋爐動力來源之一。煤炭鍋爐應用效果良好的主要原因是其結構構成穩定,其中碳、氧、氮等主要元素是煤炭燃燒重要結構體,氧氣作為燃燒的輔助體,能夠更為有效為碳結構提供燃燒熱力,因而在實際燃燒過程中能夠產生更大的燃燒動能,繼而有效提升了鍋爐的應用效果。
5 電廠熱能動力鍋爐燃燒的方式及特點
5.1 氣體燃料燃燒類型
目前,鍋爐氣體燃燒的主要類型仍以氣體長焰燃燒為主,由于其燃燒面積較大,通過不與氣體產生直接的接觸,繼而為稱之為擴散型燃燒。在該類型氣體燃燒過程中,需在火焰噴射的過程中,利用擴散的基本優勢來與空氣進行結合,以便于提高燃燒的實際效果,此時火焰的燃燒長度便迅速增加。
該類型燃燒受燒嘴的限制,因而無法在實際的燃燒過程中充分的與空氣進行接觸,其實噴射過程中,需在另一部燃燒過程中與空氣進行接觸,以此提高火焰的燃燒效果,由于受空氣助燃作用的影響,此時火焰的長度相對較短,同時另一部燃燒也與氣體充分結合,這便能夠使其加速火焰的噴射,由于噴射速度的加速,通常無法直接觀察到火焰的形狀及結構。
5.2 固體燃料燃燒類型
固體燃燒類型主要存在于揮發性質較差及不具備揮發結構的固體燃料中。通常在實際的運行過程中,燃燒結構的表面以二氧化碳及一氧化碳為主,如實際的燃燒條件允許,二氧化碳會通過實際的氧化作用被轉化為燃燒的一氧化碳結構。其主要的燃燒條件主要是熔點相對較低的燃燒,在實際的燃燒過程中,由于未能為氧氣充分的接觸,這便降低了結構可燃性,繼而產生固體的燃燒形態。該類型燃燒在實際的生活中較為常見,如在蠟燭的使用過程中,使用時間過長即可較為明顯的發現固體燃燒的基本特點。固體燃燒主要針對容易被燃燒而分解的結構,所以在燃燒過程中,即可產生較為濃重的煙霧。在燃燒相對較為潮濕的報紙及木材時,該狀況的發生較為明顯,進而也可被視為結構燃燒的不充分而產生固體燃燒的情況。
6 電廠熱能動力鍋爐燃燒過程
6.1 預熱
通常預熱的作用在于提高燃料的蒸發效果使其能夠迅速的溶解,所以在開始燃燒前需對鍋爐中的燃料進行烘干。然后通過與熱處理的方式進行增溫。通常溫度需保持在300℃以上,最高溫度不得超于4000℃在環境下煤炭的熱力動能燃燒較為充分,能夠有效地脫去煤炭中的水分,繼而形成焦炭。
6.2 燃燒
在預熱階段完成后,燃料的烘干與揮發使剩余焦炭燃燒效果大大提高。在此過程中僅需要為其提供充分的氧氣即可一步提高焦炭的實際燃燒效果,這便能有效解決電廠熱力鍋爐燃燒效果不佳的問題。
6.3 燃盡
在燃燒一段時間以后,燃料中的可燃部分幾乎全部燃燒干凈,只有一小部分由于炭灰的包裹而沒有得到燃燒,在此階段,并不能停止供氧,需持續通入一段時間的空氣,從而幫助剩余燃料進行燃燒,提高燃燒的利用率。
7 結束語
電廠熱力鍋爐種類較多,其實際的應用效果也有著一定的差異。這便使其在應用過程中需根據實際的環境情況及電廠的實際條件來選擇適宜的鍋爐燃燒種類,從而提升鍋爐燃燒的經濟效益。因而在未來階段相關工作的開展過程中,要對電廠熱能動力鍋爐的實際燃燒原理進行充分研究,從而有效地解決電廠熱能動力鍋爐燃燒中存在的問題,以便于推動電廠熱能動力鍋爐有用的規范化與標準化發展。
參考文獻
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