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课外研学报告

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建筑环境与能源应用工程

题 目：
指导教师：
姓 名：
学 号：
专 业：
年级班级：

2013年 9 月 12 日

目 录

摘 要…………………………………………………………………1
引 言…………………………………………………………………1
一、 建 环 概 述…………………………………………………………………1
二、锅炉发展历史…………………………………………………………………4
三、锅炉应用场合…………………………………………………………………5
四、锅炉技术进展…………………………………………………………………6
五、锅炉面临问题…………………………………………………………………9
结 束 语…………………………………………………………………9

建筑环境与能源应用工程

摘 要:
建筑环境与能源应用工程专业是2012年由建筑节能技术与工程、建筑设施智能技术（部分）、建筑环境与设备工程合并组成的，主要是对室内进行空气调节设计，通过采用一系列建筑设备为建筑营造一个最佳的室内环境，同时对建筑设备的运行调节进行自动控制，节能控制。
关键词: 建筑环境与能源应用工程 生存环境 锅炉

引 言:
随着时代的变迁，科技的进步，人类的生活环境发生了巨大的变迁，从野地到山洞，到茅草屋，到泥砌房屋，到砖瓦房，再到现今的钢筋混凝土所筑成的高楼大厦，我们的生活环境可谓是发生了翻天覆地的变化。随着人们生活水平的提高，房屋的功能已不仅仅局限于遮风挡雨，人们希望自己的生活环境能够越来越舒适，温度适宜，空气清新，而且随着时代的发展，科技的进步，现代建筑日新月异，出现了大量的新式建筑体系，对内部的设备也提出了更多和更高要求。因此，迫切需要能适应现代建筑发展的高级工程技术人才。而建筑环境与能源应用工程方向的工作人员正是从事此方面工作，为我们的居住环境的舒适不断贡献自己的一份力量。
正 文:
一、 建环专业概述
<一>该专业在全国“211”高校中分布情况，及全国排名（以最近年份为准）。
1）开设该专业的211高校有：
哈尔滨工业大学、清华大学、同济大学、天津大学、中南大学、东南大学、长安大学、湖南大学、重庆大学、西南交通大学、大连理工大学\合肥工业大学、新疆大学、南京航空航天大学、吉林大学、北京工业大学、哈尔滨工程大学、太原理工大学、东华大学、苏州大学、中国矿业大学、南京理工大学、南京师范大学、华中科技大学、华北电力大学、西安交通大学、东北林业大学、北京科技大学、西北大学、华北电力大学（保定）、中国石油大学（北京）、郑州大学、贵州大学、河北工业大学、中国石油大学、西安电子科技大学、中国矿业大学（北京）等等。
2）专业全国排名（最新）：
（资料来自
建筑环境与能源应用工程 专业中国大学本科教育专业排名
排 序
学校名称
水 平
开此专业学校数
1
同济大学
5★
139
2
天津大学
5★
139
3
中南大学
5★
139
4
清华大学
5★
139
5
东南大学
5★
139
6
哈尔滨工业大学
5★
139
7
湖南大学
4★
139
8
西安建筑科技大学
4★
139
9
重庆大学
4★
139
10
四川大学
4★
139
11
长安大学
4★
139
12
南京工业大学
4★
139
13
大连理工大学
4★
139
14
东华大学
4★
139
15
中国矿业大学
4★
139
16
华中科技大学
4★
139
17
青岛理工大学
4★
139
18
郑州大学
4★
139
19
广州大学
4★
139
20
武汉理工大学
4★
139
<二>中南建环专业简介
1）.培养目标：供热、供燃气、通风与空调工程学科旨在培养从事建筑能源利用技术、建筑环境控制技术等领域工作的高级工程技术人才，使之具备供热、通风、空气调节、燃气供应、建筑给排水等公共设施系统的设计、安装、调试、运行、管理等能力，具备空气调节、制冷、热泵系统及设备的设计能力，具备室内空气品质的分析测控能力与制定建筑自动化系统方案的能力，并具有初步的应用研究与开发能力。并能胜任教学科研院所、建筑设计院、市政工程、房地产开发及物业管理、制冷空调设备生产厂家、商业营销等单位从事技术、经营与管理方面的工作。
2）.历史沿革：
长沙铁道学院机车车辆系于1985年成立制冷空调教研室，并开始招收制冷空调专业专科学生； 
1998年长沙铁道学院机电工程学院能源与环境工程系，启用新的专业名称“建筑环境与设备工程”，同时获得制冷及低温工程硕士学位授予权，是湖南省高校和原铁道部高校中第一个拥有制冷及低温工程学位点的高校；
2002年中南大学土木建筑学院建筑环境与设备工程系 
2004年被批准为土木工程一级学科博士后流动站； 
2007年被批准为国家重点学科（土木工程一级学科下二级学科）； 
2009年通过国家建设部的建筑环境与设备工程专业评估，评估优秀； 
2010年全国126个高校建筑环境与设备工程学科评比中排名第4位。
3).特色与优势：
在长期的教学和科研实践中，本学科形成并一直坚持的特色是： 
① 坚持暖通空调与制冷并重。 
② 保持铁路行业特色同时开拓新的专业方向。
③ 适应时代需求，紧抓建筑节能减排和建筑新能源的新发展方向。
4).主要研究方向：
① 可再生能源建筑技术及应用
② 新型制冷空调系统与设备
③ 空气品质与空气污染控制 
④ 车辆制冷空调及其测控技术
<三>.本专业就业方向：
1.设计: 建筑设计单位、制冷空调设备工程公司暖通空调系统设计、建筑排水工程设计；制冷空调设备制造企业的设备设计等。
2.造价预算: 暖通空调、建筑给排水工程预决算和安装工程招投标。
3.施工组织管理: 建筑安装工程公司（包括建筑消防工程公司）暖通空调、建筑给排水及建筑电气工程施工组织管理.
4.工程监理: 质量检查部门（质量监督局、检测站）的设备安装质检工作，安装工程监理公司监理工作；
5.运行管理: 对：1 高级商厦、宾馆饭店、办公大楼、机场大厅、邮政大楼、医院治疗室等民用建筑；2 医药厂、卷烟厂、纺织厂、飞机汽车船舶制造厂、冷冻厂等工业建筑；3 物业管理公司 等的建筑设备进行运行管理；
6.销售与管理: 制冷空调设备工程公司的产品（中央空调和小型中央空调设备）销售及管理。
二、 锅炉发展历史
18世纪70年代，瓦特发明改良蒸汽机。18世纪上半叶英国煤矿使用蒸汽压力等于大气压力的蒸汽机。18世纪后半叶改用高于大气压力的蒸汽。19世纪，常用的蒸汽压力提高到0.8兆帕左右。随着锅炉越做越大，在锅壳中加装火筒，在火筒前端烧火，烟气从火筒后面出来，通过砖砌的烟道排向烟囱并对锅壳的外部加热，称为火筒锅炉。1830年左右，在掌握了优质钢管的生产和胀管技术之后出现了火管锅炉。19世纪中叶，出现了水管锅炉。二十世纪初期，随着制造工艺和水处理技术的发展，出现了弯水管式锅炉。
  19世纪30年代，直流锅炉开始应用，40年代辅助循环锅炉开始应用，后来又发展了由辅助循环锅炉和直流锅炉复合而成的复合循环锅炉。20年代开始使用室燃炉，室燃炉燃烧煤粉和油。早年制造的煤粉炉采用了U形火焰。后来又出现了前墙布置的旋流式燃烧器，火焰在炉膛中形成L形火炬。1930年左右出现了布置在炉膛四角且大多成切圆燃烧方式的直流燃烧器。第二次世界大战后，许多国家开始广泛采用燃油锅炉。
三、 锅炉应用场合
大家都知道，从能源利用的角度看,锅炉实际上是一种能源转换设备。在锅炉中,一次能源 (燃料)的化学贮藏能通过燃烧过程转化为燃烧产物(烟气和灰渣)所载有的热能,然后又通过传热过程将热量传递给中间载热体(例如水和蒸汽),依靠它将热量输送到用热设备中去。锅炉产生的热水或蒸汽可直接为生产和生活提供所需的热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机械能转换为电能
总的来说，锅炉主要用于日常生活、工业、电厂、车船。在日常生活中，锅炉的主要作用是供暖（北方集中供暖的地区都是烧锅炉取暖的）、做饭、提供生活用热水（开水、热水、沐浴）；在工业生产过程中，锅炉主要是产生蒸汽或热水或其他热媒，用于生产，例如热水锅炉广泛用于纺织服装、印染、食品、化工等行业的慰烫、烘干、热处理及酒店、学校、宾馆和企事业单位蒸菜、蒸饭、供应开水或热水、消毒等，蒸汽锅炉则常常用于制糖、化工、造纸、皮革、采暖、消毒、食品加工等；电厂锅炉就是用来把热能转换成有动能的蒸汽，驱动汽轮发电机发电，通常大的火电厂都是使用锅炉发电；船舶锅炉主要是用来产生蒸汽,油船用来加热货油与自用燃油等,货船主要用来加热燃油,当然也要用来加热生活用热水,主机缸套水等,也有用于厨房的蒸汽锅。
综上，我们可以看出，锅炉可以作为热能动力锅炉和供热锅炉。动力锅炉包括电站锅炉、船舶锅炉和机车锅炉等，相应用于发电、船舶动力和机车动力。供热锅炉包括蒸汽锅炉、热水锅炉、热管锅炉、热风炉和载热体加热炉等，相应地得到蒸汽、热水、热风和载热体等。广泛用于如石化、纺织、印染、塑料、橡胶、食品加工、木材加工、沥青加热、纸箱生产、蔬菜脱水、烤漆、铸造砂模烘干等，在国民经济社会中发会重要作用。
四、 锅炉技术进展
时代在变迁，社会在进步，为了适应社会发展需求，我们的科学工作者也在不断地研究探索，使锅炉技术逐步发展，更加节能，更加绿色环保。
为了更加绿色环保节能，主要采用了以下节能改造技术：
① 加装燃油锅炉节能器；
经燃油节能器处理之碳氢化合物，分子结构发生变化，细小分子增多，分子间距离增大，燃料的粘度下降，结果使燃料油在燃烧前之雾化、细化程度大为提高，喷到燃烧室内在低氧条件下得到充分燃烧，因而燃烧设备之鼓风量可以减少15%至20%，避免烟道中带走之热量，烟道温度下降5℃至10℃。燃烧设备之燃油经节能器处理后，由于燃烧效率提高，故可节油4.87%至6.10%，并且明显看到火焰明亮耀眼，黑烟消失，炉膛清晰透明。彻底清除燃烧油咀之结焦现象，并防止再结焦。解除因燃料得不到充分燃烧而炉膛壁积残渣现象，达到环保节能效果。大大减少燃烧设备排放的废气对空气之污染，废气中一氧化碳（CO）、氧化氮（NOx）、碳氢化合物（HC）等有害成分大为下降，排出有害废气降低50%以上。同时，废气中的含尘量可降低30%—40%。安装位置：装在油泵和燃烧室或喷咀之间，环境温度不宜超过360℃。
② 安装冷凝型燃气锅炉节能器；
排烟中含有高达18%的水蒸气，其蕴含大量的潜热未被利用，排烟温度高，显热损失大。天然气燃烧后仍排放氮氧化物、少量二氧化硫等污染物。减少燃料消耗是降低成本的最佳途径，冷凝型燃气锅炉节能器可直接安装在现有锅炉烟道中，回收高温烟气中的能量，减少燃料消耗，经济效益十分明显，同时水蒸气的凝结吸收烟气中的氮氧化物，二氧化硫等污染物，降低污染物排放，具有重要的环境保护意义。
③ 采用冷凝式余热回收锅炉技术；
传统锅炉中，排烟温度一般在160～250℃，烟气中的水蒸汽仍处于过热状态，不可能凝结成液态的水而放出汽化潜热。众所周知，锅炉热效率是以燃料低位发热值计算所得，未考虑燃料高位发热值中汽化潜热的热损失。因此传统锅炉热效率一般只能达到87%～91%。而冷凝式余热回收锅炉，它把排烟温度降低到50～70℃，充分回收了烟气中的显热和水蒸汽的凝结潜热，提升了热效率；冷凝水还可以回收利用。
④ 锅炉尾部采用热管余热回收技术；
余热是在一定经济技术条件下，在能源利用设备中没有被利用的能源，也就是多余、废弃的能源。它包括高温废气余热、冷却介质余热、废汽废水余热、高温产品和炉渣余热、化学反应余热、可燃废气废液和废料余热以及高压流体余压等七种。根据调查，各行业的余热总资源约占其燃料消耗总量的17%~67%，可回收利用的余热资源约为余热总资源的60%。
超导热管是热管余热回收装置的主要热传导元件，与普通的热交换器有着本质的不同。热管余热回收装置的换热效率可达98%以上，这是任何一种普通热交换器无法达到的。热管余热回收装置体积小，只是普通热交换器的1/3。其工作原理如图所示：左边为烟气通道，右边为清洁空气（水或其它介质）通道，中间有隔板分开互不干扰。高温烟气由左边通道排放，排放时高温烟气冲刷热管，当烟气温度>30℃时，热管被激活便自动将热量传导至右边，这时热管左边吸热，高温烟气流经热管后温度下降，热量被热管吸收并传导至右边。常温清洁空气（水或其它介质）在鼓风机作用下，沿右边通道反方向流动冲刷热管，这时热管右边放热，将清洁空气（水或其它介质）加热，空气流经热管后温度升高。由若干根热管组成的余热回收装置,安装在锅炉烟口，将烟气中热量吸收并高速传导至另一端，使排烟温度降至接近露点而减少热量排放损失。加热后的清洁空气可烘干物料或补充到锅炉内循环使用。提高锅炉和工业窑炉的热效率，降低燃料消耗，达到节能的目的。　
在工业燃油、燃气、燃煤锅炉设计制造时，为了防止锅炉尾部受热面腐蚀和堵灰，标准状态排烟温度一般不低于180℃，最高可达250℃，高温烟气排放不但造成大量热能浪费，同时也污染环境。　
热管余热回收器可将烟气热量回收，回收的热量根据需要加热水用作锅炉补水和生活用水，或加热空气用作锅炉助燃风或干燥物料。节省燃料费用，降低生产成本，减少废气排放，节能环保一举两得。改造投资3-10个月回收，经济效益显著。
⑤ 采用防垢、除垢技术；
通过采用锅炉除垢剂和电子防垢器，优化水汽循环系统，合理控制锅炉的排污率，从而减少水垢，提高锅炉热效率。
⑥ 采用燃料添加剂技术；
在燃料中加入添加剂达到优化燃料，达到降低烟垢，提高热效率的目的；
⑦ 采用新燃料；
采用新型环保燃料油，达到降低燃油成本的目的。
⑧ 采用富氧燃烧技术；
空气中氧气含量≤21%。工业锅炉的燃烧也是在这样空气下进行的工作。实践表明：当锅炉燃烧的气体氧气量达到25%以上时，节能高达20%；锅炉启动升温时间缩短1/2－2/3。而富氧是应用物理方法将空气中的氧气进行收集，使收集后气体中的富氧含量为25%－30%。富氧助燃是一种最新节能环保技术。近十几年来，随着环保要求的不断提高以及节约能源的需要，富氧燃烧作为一种新兴的燃烧技术在世界各国蓬勃发展，现在西方一些发达国家要求全部新增工业炉窑、工业锅炉不得用普通空气助燃，都得用富氧空气助燃。
⑨ 采用旋流燃烧锅炉技术；
众所周知，传统锅炉存在着两大弊端，一是燃烧时有烟雾烟尘冒出，成为重要的污染源；二是煤渣燃烧不充分，能源浪费极为严重。采用纯无烟再节能旋流燃烧锅炉新技术与传统工业锅炉相比较，有着绝对的优势。它比手烧式锅炉节煤30%~35%，比链条式自动化锅炉节煤25%。由于纯无烟再节能技术使用了PID变频和ABM节电系统，比传统锅炉节电40%，挥发份可实现90%以上的燃烧和利用，而传统锅炉的挥发份的燃尽率只有78%左右，有22%的烟尘排向大气层，纯无烟再节能旋流燃烧技术使灰渣燃尽率达到了97%，而传统锅炉煤渣的燃尽率只有80%左右，正是由于这些原因，纯无烟再节能燃烧技术可使炉温从原来的1200℃提高到1500℃左右，提高了燃烧效率，节省了燃料，满足了客户的需求。
⑩ 采用空气源热泵热水机组替换技术；
将现有的燃油（气）热水锅炉替换成空气源热泵热水机组；可节约能源消耗30%到50%
锅炉未来的发展将进一步提高锅炉和电站热效率；降低锅炉和电站的单位功率的设备造价；提高锅炉机组的运行灵活性和自动化水平；发展更多锅炉种以适应不同的燃料；提高锅炉机组及其辅助设备的运行可靠性；减少对环境的污染。
五、 锅炉面临问题
虽然说现今锅炉技术已经发展相对成熟，但仍存在不少问题，有待后来工作者不断探索，寻求解决方案。
1、我国传统炉型较多，创新结构设计的相对较少，不能完全符合我国环保要求。
2、在锅炉技术中起着重要作用的标准、规程不能及时体现科技成果和生产形势的发展，有的甚至至今未能形成正式标准，如工业锅炉热力计算。
3、锅炉产品的开发缺少科研支持，锅炉厂家在科研方面投资很少，甚至国家或行业在科研方面资金投入也有限。
4、燃油气工业锅炉排烟温度偏高。
5、燃烧设备技术落后，燃煤质量差、运行操作素质低，责任心不强和燃煤控制技术低导致锅炉燃烧热效率低，能耗大。
6、污染严重，粉尘排放量、硫化物和二氧化碳排放量大。
7、燃煤锅炉量大面广，平均容量小，不利于集中污染控制和管理。
8、工业锅炉以燃煤为主，清洁燃料锅炉比重较小。
9、原材料消耗大，原始节能效率低。
10、产业的相关产业缺乏良性配合。
11、工业锅炉的发展存在战略管理和机制问题。
结束语:
新世纪里，健康、能源、环境已成为倍受人类关注的三大主题，建筑环境与能源应用工程和这三个方面有着密切的关系。在环保意识不断增强的明天，本专业有着重要的研究和应用前景。身为一名建环专业的学生，我们要努力学习科学文化知识，学好本专业课程，掌握本专业相关知识，为以后人居环境的不断改善贡献出自己的一份力量！
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