對內燃機熱能動力優化與節能改造探尋

武英杰

摘要：我國是發展中國家，快速發展經濟是當務之急。但在經濟發展過程中，不應以資源枯竭、環境破壞為代價。只有在經濟發展的同時，采用資源節約型、環境友好型的生產理念，才能夠建立健康的可持續發展的良性循環。目前內燃機熱能動力系統還無法做到可持續發展，存在較大的資源浪費和能源轉化率低的問題。本文就這些問題產生的原理進行分析，并在此基礎上提出科學的優化與節能改造方案。

Abstract： China is a developing country， rapid economic development is a top priority. However， in the course of economic development， resource depletion and environmental damage should not be the cost. Only by adopting the concept of resource-saving and environment-friendly production along with economic development can we establish a virtuous circle of healthy and sustainable development. At present， the internal combustion engine thermal power system can not achieve sustainable development， there are a large waste of resources and energy conversion rate is low. In this paper， the principle of these problems are analyzed， and on this basis， scientific optimization and energy saving transformation scheme is put forward.

關鍵詞：內燃機;熱能動力優化;節能改造

Key words： internal combustion engine;thermal energy dynamic optimization;energy saving reconstruction

中圖分類號：U269.5+5? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）20-0100-02

0? 引言

內燃機熱能動力系統是多數企業采用的動力系統，其通過消耗能源來產生機械能供企業生產。但內燃機常用能源如煤炭等，是不可再生能源，即隨著大量的消耗最終會導致能源的枯竭。而經濟的發展需要源源不斷的能源供應，因此有限的資源與持續的發展需求之間必須通過技術手段加以平衡。目前內燃機熱能動力系統可以通過運行方式的優化和節能改造，來實現能源利用率的提高，從而減少能源的浪費。

1? 內燃機熱能動力的運行原理

內燃機熱能動力系統的能量轉化是通過對煤炭等能源的燃燒，將其中的熱能釋放并轉換為機械能。在轉換的過程中，熱能動力系統本身需要一定的熱能保持運行。過程中產生的余熱即可以滿足這一要求，不需要消耗額外的能量保持系統內的熱量。大部分內燃機熱能動力系統消耗的燃料能源均為煤炭、石油、天然氣。這些均為不可再生能源，如對其消耗不加以控制，最終將會導致不可逆轉的能源枯竭。同時這些能源在燃燒的過程中，會釋放污染環境的化學物質。在可持續發展的要求下，必須要對內燃機熱能動力系統的能源消耗加以優化和節能改造，使其獲得同樣的機械能時消耗的能源總量更少。最終實現經濟發展與環境保護的良性循環[1]。

2? 內燃機熱能動力優化與節能改造途徑

2.1 內燃機設備的廢煙、廢氣余熱回收改良

內燃機熱能動力系統在運行過程中會產生大量的余熱，將這些余熱加以回收利用是提高內燃機工作效率的有效手段。內燃機在運行過程中產生大量的高溫廢煙，如果直接排放不僅浪費了其中的熱能，還會破壞生態環境。通過對內燃機廢煙余熱回收技術的提升，使得廢煙余熱能夠被有效回收和二次利用。能夠減少內燃機對能源的消耗，同時增加內燃機產出的機械動能，增加內燃機的能源轉換率。有效的內燃機廢煙余熱回收設備為節能器設備，裝備在內燃機熱能動力系統中。能夠達到廢煙回收利用的目的，同時將余熱發揮最大的效用，減少對熱能的浪費，避免環境污染。內燃機熱能動力系統在運行過程中會產生一定余熱，對余熱的利用回收能夠增加熱能的利用率，增加內燃機熱能動力系統的產出率。對余熱回收的技術改造應著眼于內燃機技術的整體，將余熱回收技術與整體技術相整合。從內燃機的整體運行角度觀察優化和節能改造技術的單獨運行情況，并確保其能夠與整體運行相協調統一，從整體的角度切實達到增加能源轉換率的目的。內燃機熱能動力系統改造的過程中，對煙氣余熱回收技術加以優化需要實現與其他相關控制技術相互配合。

內燃機熱能動力系統在運行中會排出廢煙、廢水并帶有大量的余熱，若不加回收直接排出，則不僅造成了對熱能的浪費并且帶有熱氣的煙水排放到自然界中會導致環境污染。因此需要對廢煙、廢水余熱加以回收，通過在內燃機動力系統中增加節能器等設備，可以有效回收余熱并增加內燃機的工作效率，減少廢煙、廢氣的排放。通常情況下，較好效果的煙氣余熱回收技術改良能夠達到23-27℃的余熱回收，這對于目前的煙氣余熱回收技術來講是較為關鍵的進步。對余熱的合理回收，能夠在增加內燃機燃料利用率的同時，從整體上增加內燃機熱能動力系統的運行流暢程度[2]。具體改良措施如下：第一，根據發電廠運行實際情況，切實提高節能機械設備利用率，適當降低廢煙溫度，確保工業生產能夠高效進行。第二，合理利用預熱空氣、預熱工件等優化手段，促使發電廣生產效益能夠大幅度提高。

2.2 內燃機設備的廢水余熱回收改良

內燃機熱能動力系統運行過程中產生的廢水同樣帶有一定余熱，對廢水余熱的回收也關系到內燃機熱能動力系統的能源利用率。若直接排放高溫廢水，會對水資源造成污染從而引發生態環境的失衡。因此需要通過對內燃機熱能動力系統的廢水余熱回收技術進行升級，以提高內燃機的能源利用率。在升級的過程中，需要注意對內燃機整體系統的優化處理。廢水熱能回收設備的技術升級，應與內燃機整體運行相和諧統一，并且能夠被內燃機總控系統所控制。在整體控制狀態良好的情況下，廢水熱能回收設備本身需要保持良好的運行狀態，發揮其全部的技術優勢。目前的廢水回收改良技術，可以通過整體的控制二次改水技術，實現廢水余熱回收的回收率。在廢水回收技術與內燃機整體系統配合良好的情況下，可以有效提高內燃機的整體工作效率，增加內燃機對廢水余熱的利用率。廢水余熱回收技術的提升對內燃機熱能動力系統的總體提升起到重要作用。但需要注意的是，廢水余熱回收技術要想發揮最大的優勢，必須要保證其技術控制效果。只有這樣才能夠使得最終的結果滿足內燃機設備整體節能減排的根本要求。這就要求在技術運行過程中，需要對其運行效果進行監控，對發現影響運行效果的問題，及時進行研究解決。發電廠應充分利用排污廢熱回收器，以此保證鍋爐污水余熱的有效回收，同時在擴容條件下，為了充分利用污水，可利用排污冷卻器，在此基礎上，能源利用率將大幅度提高，同時也利于節能降耗、環境保護目標的達成[3]。

2.3 提高冷凝水的回收利用率

內燃機熱能動力系統的能量轉化是通過燃燒將熱能轉換為機械動能，而這一轉化是通過蒸汽實現的。燃燒過程中產生的水蒸氣可以推動機械設備，從而轉換為動能。在內燃機熱能動力系統工作過程中會產生大量的水蒸氣，水蒸氣熱能釋放完后會凝結成冷凝水。冷凝水中還存有二至三成的水蒸氣余熱，如果不對余熱加以回收則會導致大量的熱能被浪費。并且在排污過程中，溫度過高的冷凝水直接被排放，將會導致水資源受到污染影響生態環境，極不利于環境保護。這不僅不符合可持續發展的原則，并且也違反了現行的環境保護相關法律法規。因此必須要對冷凝水的余熱加以回收，并合理控制冷凝水的排放。冷凝水的余熱回收方方式多采用新興科技，即在內燃機熱能動力系統外部加裝冷凝水余熱回收裝置。除了蒸汽降溫產生冷凝水之外，內燃機熱能轉換系統本身在運行過程中也會殘留一定的冷凝水。這一部分冷凝水可以不予排放，循環利用在內燃機運行過程中，既能夠節約熱能還可以節約水資源。

冷凝水回收技術的節能改良原理在于，將低壓蒸汽替換為冷凝水余熱，減少低壓蒸汽對能源的消耗，從而達到增加能源利用率的目的。目前成熟的冷凝水回收技術有兩種。一是加壓回水技術，這一技術承載于氣動凝結水加壓泵裝置中，可以增加冷凝水的運輸壓力。優勢在于穩定性較強，且裝置不耗電，更加節約資源，同時回收效果更好，適用范圍更廣。二是背壓回水技術，通過增加疏水閥背壓以實現將水蒸氣和冷凝水回收至指定位置，再對其進行二次利用。這種技術的特點在于其高效性，電廠汽輪機的冷凝水回收至除氧器，因溫度高可提高鍋爐給水溫度，減少蒸汽用量。而且還可以增加水蒸氣的利用率。兩種技術均可以提高冷凝水余熱的回收率，增加內燃機的整體運行效率，減少對能源的浪費，為達到節能減排的目標助力。

2.4 化學補水系統裝置

內燃機熱能動力系統在運行的過程中，需要通過燃料的燃燒，將水加熱形成水蒸氣，并利用水蒸氣的動力推動機械設備。因此內燃機在運行的過程中需要不斷的補水。目前內燃機常見的能夠節能的補水方式有兩種：化學補水方式和噴霧補水方式。化學補水方式是指水里面含有化學成分。補水的過程是通過特殊的裝置實現的。需要注意的是，在補水過程中要監控水溫是否符合要求，如果過低需要利用冷凝器進行調整。噴霧補水方式是直接將水以噴霧的形式進行補水，這一方式對水溫沒有要求，既可以有效的進行補水。若需要調節水溫，可以通過低壓加熱裝置進行。無論是哪種補水方式都可以達到減少內燃機運行過程中能源浪費的問題，讓內燃機的機械動能產出效率更高，提升內燃機熱能動力系統初參數，降低終參數。

3? 內燃機熱能動力系統的發展趨勢

我國屬于能源緊缺型國家，經濟發展對能源的需求與越來越緊缺的能源之間的矛盾隨著時間推移越發尖銳。只有解決這一根本矛盾，才能夠確保經濟發展的過程中沒有任何阻礙。內燃機的工作需要消耗大量的煤炭、石油、天然氣等不可再生能源，因此為解決能源短缺的問題，需要通過一定方式來減少內燃機的能源消耗。內燃機熱能動力系統的節能減排可以通過兩個方面共同的努力來實現。一方面是通過技術革新，對內燃機熱能動力系統的運行原理進行改良。從整體上增加內燃機運行中的能源轉換率，將熱能更大限度的轉換為機械動能。在消耗同樣的能源的情況下，能夠獲得更多的機械動能。這就需要不斷加大科研投入，增加科研人員并改善科研環境使得技術革新能夠更快的實現。另一方面是通過減少熱能浪費來實現的。內燃機在工作過程中產生的熱能并未完全轉換為機械動能，還會有一定的余熱。因此對余熱的回收利用能夠有效防止對能源的浪費。

4? 結語

經濟發展不應以破壞生態環境為代價，這是我國各行各業均達成的共識。但現在經濟增長仍舊是重要的發展任務的前提下，對能源的消耗是不可避免的問題。因此，探究經濟發展與能源消耗間的平衡點是我國現階段重要的課題。在內燃機領域，通過創新內燃機的運行原理和回收利用余熱等方式更好的實現內燃機的節能減排。在可持續發展、節能減排的明確指引下，有效提高內燃機的能源轉換率，為我國經濟發展貢獻更為堅實的力量。

參考文獻：

[1]后睿.對內燃機熱能動力優化與節能改造的探討[J].機械管理開發，2020（1）：232-233.

[2]李娟，李虎.對內燃機熱能動力優化與節能改造的分析探討[J].城市建設理論研究（電子版），2019（3）：156.

[3]趙志鵬.對內燃機熱能動力優化與節能改造的探討[J].汽車世界，2019（21）：88.