对内燃机热能动力优化与节能改造探寻

武英杰

摘要：我国是发展中国家，快速发展经济是当务之急。但在经济发展过程中，不应以资源枯竭、环境破坏为代价。只有在经济发展的同时，采用资源节约型、环境友好型的生产理念，才能够建立健康的可持续发展的良性循环。目前内燃机热能动力系统还无法做到可持续发展，存在较大的资源浪费和能源转化率低的问题。本文就这些问题产生的原理进行分析，并在此基础上提出科学的优化与节能改造方案。

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.

关键词：内燃机;热能动力优化;节能改造

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

中图分类号：U269.5+5                                    文献标识码：A                                  文章編号：1674-957X（2021）20-0100-02

0  引言

内燃机热能动力系统是多数企业采用的动力系统，其通过消耗能源来产生机械能供企业生产。但内燃机常用能源如煤炭等，是不可再生能源，即随着大量的消耗最终会导致能源的枯竭。而经济的发展需要源源不断的能源供应，因此有限的资源与持续的发展需求之间必须通过技术手段加以平衡。目前内燃机热能动力系统可以通过运行方式的优化和节能改造，来实现能源利用率的提高，从而减少能源的浪费。

1  内燃机热能动力的运行原理

内燃机热能动力系统的能量转化是通过对煤炭等能源的燃烧，将其中的热能释放并转换为机械能。在转换的过程中，热能动力系统本身需要一定的热能保持运行。过程中产生的余热即可以满足这一要求，不需要消耗额外的能量保持系统内的热量。大部分内燃机热能动力系统消耗的燃料能源均为煤炭、石油、天然气。这些均为不可再生能源，如对其消耗不加以控制，最终将会导致不可逆转的能源枯竭。同时这些能源在燃烧的过程中，会释放污染环境的化学物质。在可持续发展的要求下，必须要对内燃机热能动力系统的能源消耗加以优化和节能改造，使其获得同样的机械能时消耗的能源总量更少。最终实现经济发展与环境保护的良性循环[1]。

2  内燃机热能动力优化与节能改造途径

2.1 内燃机设备的废烟、废气余热回收改良

内燃机热能动力系统在运行过程中会产生大量的余热，将这些余热加以回收利用是提高内燃机工作效率的有效手段。内燃机在运行过程中产生大量的高温废烟，如果直接排放不仅浪费了其中的热能，还会破坏生态环境。通过对内燃机废烟余热回收技术的提升，使得废烟余热能够被有效回收和二次利用。能够减少内燃机对能源的消耗，同时增加内燃机产出的机械动能，增加内燃机的能源转换率。有效的内燃机废烟余热回收设备为节能器设备，装备在内燃机热能动力系统中。能够达到废烟回收利用的目的，同时将余热发挥最大的效用，减少对热能的浪费，避免环境污染。内燃机热能动力系统在运行过程中会产生一定余热，对余热的利用回收能够增加热能的利用率，增加内燃机热能动力系统的产出率。对余热回收的技术改造应着眼于内燃机技术的整体，将余热回收技术与整体技术相整合。从内燃机的整体运行角度观察优化和节能改造技术的单独运行情况，并确保其能够与整体运行相协调统一，从整体的角度切实达到增加能源转换率的目的。内燃机热能动力系统改造的过程中，对烟气余热回收技术加以优化需要实现与其他相关控制技术相互配合。

内燃机热能动力系统在运行中会排出废烟、废水并带有大量的余热，若不加回收直接排出，则不仅造成了对热能的浪费并且带有热气的烟水排放到自然界中会导致环境污染。因此需要对废烟、废水余热加以回收，通过在内燃机动力系统中增加节能器等设备，可以有效回收余热并增加内燃机的工作效率，减少废烟、废气的排放。通常情况下，较好效果的烟气余热回收技术改良能够达到23-27℃的余热回收，这对于目前的烟气余热回收技术来讲是较为关键的进步。对余热的合理回收，能够在增加内燃机燃料利用率的同时，从整体上增加内燃机热能动力系统的运行流畅程度[2]。具体改良措施如下：第一，根据发电厂运行实际情况，切实提高节能机械设备利用率，适当降低废烟温度，确保工业生产能够高效进行。第二，合理利用预热空气、预热工件等优化手段，促使发电广生产效益能够大幅度提高。

2.2 内燃机设备的废水余热回收改良

內燃机热能动力系统运行过程中产生的废水同样带有一定余热，对废水余热的回收也关系到内燃机热能动力系统的能源利用率。若直接排放高温废水，会对水资源造成污染从而引发生态环境的失衡。因此需要通过对内燃机热能动力系统的废水余热回收技术进行升级，以提高内燃机的能源利用率。在升级的过程中，需要注意对内燃机整体系统的优化处理。废水热能回收设备的技术升级，应与内燃机整体运行相和谐统一，并且能够被内燃机总控系统所控制。在整体控制状态良好的情况下，废水热能回收设备本身需要保持良好的运行状态，发挥其全部的技术优势。目前的废水回收改良技术，可以通过整体的控制二次改水技术，实现废水余热回收的回收率。在废水回收技术与内燃机整体系统配合良好的情况下，可以有效提高内燃机的整体工作效率，增加内燃机对废水余热的利用率。废水余热回收技术的提升对内燃机热能动力系统的总体提升起到重要作用。但需要注意的是，废水余热回收技术要想发挥最大的优势，必须要保证其技术控制效果。只有这样才能够使得最终的结果满足内燃机设备整体节能减排的根本要求。这就要求在技术运行过程中，需要对其运行效果进行监控，对发现影响运行效果的问题，及时进行研究解决。发电厂应充分利用排污废热回收器，以此保证锅炉污水余热的有效回收，同时在扩容条件下，为了充分利用污水，可利用排污冷却器，在此基础上，能源利用率将大幅度提高，同时也利于节能降耗、环境保护目标的达成[3]。

2.3 提高冷凝水的回收利用率

内燃机热能动力系统的能量转化是通过燃烧将热能转换为机械动能，而这一转化是通过蒸汽实现的。燃烧过程中产生的水蒸气可以推动机械设备，从而转换为动能。在内燃机热能动力系统工作过程中会产生大量的水蒸气，水蒸气热能释放完后会凝结成冷凝水。冷凝水中还存有二至三成的水蒸气余热，如果不对余热加以回收则会导致大量的热能被浪费。并且在排污过程中，温度过高的冷凝水直接被排放，将会导致水资源受到污染影响生态环境，极不利于环境保护。这不仅不符合可持续发展的原则，并且也违反了现行的环境保护相关法律法规。因此必须要对冷凝水的余热加以回收，并合理控制冷凝水的排放。冷凝水的余热回收方方式多采用新兴科技，即在内燃机热能动力系统外部加装冷凝水余热回收装置。除了蒸汽降温产生冷凝水之外，内燃机热能转换系统本身在运行过程中也会残留一定的冷凝水。这一部分冷凝水可以不予排放，循环利用在内燃机运行过程中，既能够节约热能还可以节约水资源。

冷凝水回收技术的节能改良原理在于，将低压蒸汽替换为冷凝水余热，减少低压蒸汽对能源的消耗，从而达到增加能源利用率的目的。目前成熟的冷凝水回收技术有两种。一是加压回水技术，这一技术承载于气动凝结水加压泵装置中，可以增加冷凝水的运输压力。优势在于稳定性较强，且装置不耗电，更加节约资源，同时回收效果更好，适用范围更广。二是背压回水技术，通过增加疏水阀背压以实现将水蒸气和冷凝水回收至指定位置，再对其进行二次利用。这种技术的特点在于其高效性，电厂汽轮机的冷凝水回收至除氧器，因温度高可提高锅炉给水温度，减少蒸汽用量。而且还可以增加水蒸气的利用率。两种技术均可以提高冷凝水余热的回收率，增加内燃机的整体运行效率，减少对能源的浪费，为达到节能减排的目标助力。

2.4 化学补水系统装置

内燃机热能动力系统在运行的过程中，需要通过燃料的燃烧，将水加热形成水蒸气，并利用水蒸气的动力推动机械设备。因此内燃机在运行的过程中需要不断的补水。目前内燃机常见的能够节能的补水方式有两种：化学补水方式和喷雾补水方式。化学补水方式是指水里面含有化学成分。补水的过程是通过特殊的装置实现的。需要注意的是，在补水过程中要监控水温是否符合要求，如果过低需要利用冷凝器进行调整。喷雾补水方式是直接将水以喷雾的形式进行补水，这一方式对水温没有要求，既可以有效的进行补水。若需要调节水温，可以通过低压加热装置进行。无论是哪种补水方式都可以达到减少内燃机运行过程中能源浪费的问题，让内燃机的机械动能产出效率更高，提升内燃机热能动力系统初参数，降低终参数。

3  内燃机热能动力系统的发展趋势

我国属于能源紧缺型国家，经济发展对能源的需求与越来越紧缺的能源之间的矛盾随着时间推移越发尖锐。只有解决这一根本矛盾，才能够确保经济发展的过程中没有任何阻碍。内燃机的工作需要消耗大量的煤炭、石油、天然气等不可再生能源，因此为解决能源短缺的问题，需要通过一定方式来减少内燃机的能源消耗。内燃机热能动力系统的节能减排可以通过两个方面共同的努力来实现。一方面是通过技术革新，对内燃机热能动力系统的运行原理进行改良。从整体上增加内燃机运行中的能源转换率，将热能更大限度的转换为机械动能。在消耗同样的能源的情况下，能够获得更多的机械动能。这就需要不断加大科研投入，增加科研人员并改善科研环境使得技术革新能够更快的实现。另一方面是通过减少热能浪费来实现的。内燃机在工作过程中产生的热能并未完全转换为机械动能，还会有一定的余热。因此对余热的回收利用能够有效防止对能源的浪费。

4  结语

经济发展不应以破坏生态环境为代价，这是我国各行各业均达成的共识。但现在经济增长仍旧是重要的发展任务的前提下，对能源的消耗是不可避免的问题。因此，探究经济发展与能源消耗间的平衡点是我国现阶段重要的课题。在内燃机领域，通过创新内燃机的运行原理和回收利用余热等方式更好的实现内燃机的节能减排。在可持续发展、节能减排的明确指引下，有效提高内燃机的能源转换率，为我国经济发展贡献更为坚实的力量。

参考文献：

[1]后睿.对内燃机热能动力优化与节能改造的探讨[J].机械管理开发，2020（1）：232-233.

[2]李娟，李虎.对内燃机热能动力优化与节能改造的分析探讨[J].城市建设理论研究（电子版），2019（3）：156.

[3]赵志鹏.对内燃机热能动力优化与节能改造的探讨[J].汽车世界，2019（21）：88.