劉磊

（山東 棗莊 277000）

縱觀傳統(tǒng)發(fā)電方式，能源浪費的現象令人憂心，各種因素導致的能源損耗的數字觸目驚心、我國工業(yè)化的進程不斷推進，工業(yè)化的技術水平不斷提高，針對內燃機造成的能源損耗現象，受到社會上越來越多專業(yè)技術人員的關注，不少人把目光放在了對內燃機熱能動力系統(tǒng)的優(yōu)化上，希望可以優(yōu)化熱能動力系統(tǒng)，努力地做好能源的節(jié)約，有效的保護環(huán)境。

一、中外能源現狀

內燃機的主要燃料源自石油?，F在已查明全球已開采的石油可持續(xù)開采五十年左右，幾十年后將會出現石油短缺現象。美國很早就實行了限制境內石油的對內政策，從1968年起就開始變成了一個迅速發(fā)展的石油進口國。目前中國石油進口依賴度已達50%，而中國內燃機的石油消費量占石油總消費量的2/3以上，持續(xù)快速增長的石油需求，迫使人們不斷探尋現有的石油儲量和其他代用能源。以上種種，都說明了內燃機的節(jié)能、提高燃料的利用率已刻不容緩。只有通過節(jié)能，開發(fā)新能源等方法，才能緩解對進口石油的依賴和節(jié)約有限的石油資源，走科學發(fā)展觀的強國之路。

二、優(yōu)化熱能動力系統(tǒng)與提高節(jié)約意識的必要性

無論是工業(yè)的發(fā)展，還是日常的供電等，都需要消耗巨大的能源，而熱能是提供能源的最主要形式，因此隨著經濟的深入發(fā)展，熱能的消耗量的是巨大的，通過燃燒等方式獲得熱能并不是一種最優(yōu)的方式，它不僅需要消耗大量的不可再生能源，熱能的轉換率也不高，而且通過燃燒還會產生有害物質污染環(huán)境，這些巨大的缺陷會阻礙經濟的長遠發(fā)展，而且也不符合我國科學發(fā)展觀的要求。我國作為一個人口大國，各項能源消耗都排在世界前列，尤其是在用電量方面，我們必須要有足夠多的發(fā)電廠才能夠供應所需的發(fā)電量，大量的發(fā)電廠對環(huán)境的破壞相當嚴重。因此，對熱能動力系統(tǒng)的優(yōu)化，通過更加高效的方式節(jié)約能源，并且提高熱能的獲取效率，可以進一步促進工業(yè)生產的效率，不僅節(jié)約了成本，還能夠獲得更高的經濟效益，并且對環(huán)境的防治也有幫助，最終促進我國的經濟健康平穩(wěn)發(fā)展。

三、熱能動力系統(tǒng)的概述

熱能動力系統(tǒng)顧名思義就是將生產過程中產生的熱能收集起來將其轉化為機械能，為其他的機械設備提供能源。熱能動力系統(tǒng)在內燃機中發(fā)揮著重要的作用，它主要進行將熱能轉化成機械能的相關操作步驟。一般而言，熱能的獲取都是從礦物燃料進行燃燒，通過高溫高壓的作用下進行膨脹，并且將一些廢熱排除。然而，隨著工業(yè)的深入發(fā)展，使用礦物燃燒等不可再生能源獲取熱能是一種極大的浪費，燃燒過程中能量還會轉化成其他形式的能量，總體來說能源轉化率不高，再加上燃燒能源對周邊的環(huán)境污染非常巨大，因此為了提高能源的轉化率以及減少能源的浪費，對熱能動力系統(tǒng)的優(yōu)化和朝著節(jié)能污染小的方向改進就成為一項急需解決的重要問題。

四、內燃機能源問題的發(fā)展方向及對策

（一）代用燃料的開發(fā)

可作為內燃機代用燃料的物質種類繁多。目前，發(fā)展前景比較好的內燃機代用燃料主要有天然氣、甲醇和二甲醚等。天然氣資源豐富，且成本較低。21世紀將會出現大規(guī)模商業(yè)化推廣應用汽車代用燃料的浪潮，天然氣是主要的代用燃料之一。

甲醇也是一種排放潔凈的綠色燃料。早在上世界80年代末，美國政府曾花了三年（1985～1987年）時間寫出了《世界上最清潔的汽車發(fā)動機燃料是甲醇》等兩份政策性咨文。甲醇資源豐富，常溫下是液體，儲運方便，應用前景較好。二甲醚（DME）常溫常壓下為氣體，高壓下為液體，性能與液化石油氣（LPG）極為相似。自上世紀90年代中期以來，各國研究發(fā)現二甲醚是一種性能十分優(yōu)秀的超清潔燃料，它可以從煤、天然氣中用低成本大規(guī)模生產，從而引起世界各國的重視。

（二）新能源的探索

隨著化石燃料的逐步枯竭，尋找新的能源已是國際社會的燃眉之急，新能源資源必須蘊量豐富，使用安全、清潔。從目前的研究來看，有可能成為未來新能源的有： 太陽能、核能、風能、水能、生物質能與廢棄有機物等能源。當今世界上有很多的國家正在進行新能源內燃機的研發(fā)工作，由于這些能源利用技術上還存在很多問題，因此在未來相當長時間內，這些能源的利用技術還需要大量的投入和開發(fā)。

（三）內燃機現代設計技術的應用與開發(fā)

內燃機現代設計技術的應用與開發(fā)，可以縮短產品開發(fā)周期，提高產品智能化水平，改善發(fā)動機的綜合性能。內燃機現代設計技術主要有：計算機數值模擬技術、人工智能技術、有限元法、電子控制技術、計算流體動力學等。切實推進內燃機現代設計技術的應用與開發(fā)，對內燃機核心技術的提高以及能源的節(jié)約及控制都有著莫大的好處。

（四）提高內燃機制造技術及周邊技術

內燃機本身的制造技術及周邊技術研究是一個永恒的話題。例如電控、增壓器等一些關鍵零部件的產業(yè)；改進燃燒系統(tǒng)；解決整機匹配問題；改善內燃機制造工藝，開發(fā)應用新型材料，降低燃料消耗率等等都面臨著重重困難。很具代表性的渦輪增壓技術（Turbo），在20世紀中期才開始得到迅速發(fā)展和廣泛地推廣使用。通過采用增壓技術，內燃機的功率可大大提高，如今渦輪增壓技術在中小型內燃機的應用已十分普遍，譬如奧迪A6的1.8T，帕薩特1.8T等等。渦輪增壓器正好能滿足即提高燃油經濟性，降低排放，同時又不會以失去駕駛樂趣為代價的綜合性要求。此類技術的發(fā)展，使能源的利用效率問題得到了進一步的解決。

五、熱能動力系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)能改進方法

（一）回收利用蒸汽凝結水

發(fā)電過程中，是通過將熱能轉化成機械能的方式來進行有效發(fā)電。熱能的獲得就是通過燃燒煤炭，使得水溫達到100攝氏度，在此過程中獲取到所需要的熱能，那么在要想在這個過程中進行優(yōu)化節(jié)能，就可以通過回收蒸餾凝結水來降低對水資源的消耗。但在實際操作過程中，有大量的蒸餾凝結水沒有被合理的回收利用，而是直接排走，導致水資源浪費現象的產生。針對這一情況，就可以合理地設計出一套冷凝水回收利用系統(tǒng)，進行管道鋪設，對水蒸氣的產生進行有效的引流，利用水蒸氣液化產生的熱能，巧妙地轉化成機械能，在管道中合理應用，以將蒸汽排出管道，進行后續(xù)的凝結收集。收集完成后，再進行進一步的凈化操作，完成后再繼續(xù)將其應用到工業(yè)循環(huán)中，進行有效利用。這樣的思路，很好地應用了節(jié)能的思想，對水資源進行了合理地利用，節(jié)約了水資源，優(yōu)化了操作系統(tǒng)，同時也減少了對環(huán)境的傷害。

（二）回收利用鍋爐廢煙

煤炭燃燒過程中，主要就是通過排出大量的煙塵來危害空氣環(huán)境，但同時，排煙過程中的煙塵溫度可以達到近乎200攝氏度的高溫，假如對這一過程中產生的能量有效地利用，轉化成有效的機械能，那對發(fā)電過程做出的貢獻不容小覷。所以發(fā)電廠就要敏銳地意識到，通過有效地利用鍋爐廢煙中的高溫，能夠為企業(yè)降低一些能源方面的支出，同時也可以使得工廠排出的煙霧達到國家規(guī)定的標準，就可以有效地對環(huán)境進行保護。目前常見的改進方案就是利用導煙管道，將鍋爐廢煙引入熱能動力系統(tǒng)，當系統(tǒng)將可利用的熱能轉化成機械能之后，再將廢煙排出到過濾凈化裝置中，對廢煙進行凈化，過后再將經過處理，達到國家排放標準的廢煙排出。這種思路可以在提高企業(yè)利潤的基礎上保護環(huán)境，也可以做到對能源最大程度地節(jié)約，所以推廣價值比較高。

（三）回收利用鍋爐廢水余熱

上文提到合理地利用水蒸氣凝結水，能夠對資源合理應用。對于鍋爐廢水，也可以對其進行合理利用達到節(jié)約能源保護環(huán)境的目的。在每一次煤炭燃燒過后，電廠在熱能收集過程中都只是收集水蒸氣產生的較多的熱能，反而忽略了鍋爐中水中蘊含的熱能，這一部分熱能雖然與水蒸氣相比不是很多，但如果合理利用，也可以優(yōu)化發(fā)電過程，起到節(jié)約資源的作用。發(fā)電廠可以通過分析自身設備，設置適合自己企業(yè)的鍋爐廢水回收裝置，對鍋爐廢水進行二次的回收利用，這樣一來，就可以顯著地看到煤炭資源和水資源的節(jié)約效果，同時促進了企業(yè)的技術更新，推動了廠家的發(fā)展。

（四）化學補充水系統(tǒng)

化學補充水的系統(tǒng)，就是通過化學的方式，盡可能地減少發(fā)電設備對熱量的損失，盡可能地減少熱量的損失，確保能量的充分應用。比如在凝汽器式化學補充水的方式中，就是通過高速霧化的方式，迅速地將化學補充入的水變成細小的水珠，進而對熱量進行快速充分的回收。其原理就是減少凝汽器中冷凝過程中的熱量損失，來充分地利用能量，達到節(jié)約能源的目的，同時提高經濟效益。

六、熱能動力系統(tǒng)的發(fā)展前景

我國前期的經濟迅速發(fā)展，對能源的損耗極其嚴重，所以當前我國的經濟發(fā)展必須考慮到對環(huán)境的保護。在經濟發(fā)展前期，由于可持續(xù)資源的技術還沒有發(fā)展成熟，所以可循環(huán)能源的應用并不是非常廣泛，發(fā)電廠一味地利用石油、煤炭等資源進行發(fā)電，在這樣的發(fā)電過程中，對環(huán)境造成了嚴重的危害，所以當下我們應該做的就是要不斷地研究可持續(xù)能源的同時，對傳統(tǒng)的電力發(fā)電方式不斷的進行革新，引進先進的技術理念，不斷地對熱能動力系統(tǒng)進行優(yōu)化改進，最大限度地達到節(jié)能的目標，對環(huán)境保護做出貢獻，同時也促進了我國基礎行業(yè)的發(fā)展。

七、熱能動力系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能改造發(fā)展趨勢的展望

中國經濟的不斷發(fā)展，工業(yè)水平的不斷提高，對工業(yè)的技術要求也越來越高，在經濟發(fā)展的前期我們只看重了經濟發(fā)展的結果，沒有思考對環(huán)境的危害。如今國家經濟發(fā)展已經步入正軌，我們就要思考如何更好更優(yōu)的促進經濟的發(fā)展，在節(jié)約能源，保護好環(huán)境的基礎上提高工業(yè)收益，從上文中我們可以看出來，在發(fā)電過程中，利用煤炭進行鍋爐燒水產生熱能的過程能源損耗較大，這就提醒我們在這個方面應當進行進一步的技術革新，提高能量的利用率。在內燃機的最重要的熱能動力系統(tǒng)中，對鍋爐設備及時地進行升級優(yōu)化。應該在優(yōu)化的過程中，應用最新的技術理念，盡可能地將鍋爐改造技術和熱能動力系統(tǒng)聯系得更加緊密一些，為將來鍋爐升級產業(yè)打好基礎。為了促進工業(yè)更好的發(fā)展，必須提高在鍋爐產熱過程中能源的利用率，讓熱能動力系統(tǒng)和高新的前沿科技接軌，成為內燃機產熱過程中節(jié)約能源的中堅力量，確保能源的有效利用和對環(huán)境的有效保護。同時企業(yè)也要將眼光放得更加長遠，不能只著眼于當下技術方面大額的資金支出，而不去想這項支出是為了企業(yè)能夠更好地發(fā)展，只有讓技術得到保障，才能夠讓企業(yè)得收益得到保障。

結束語

綜合上文所述，內燃機發(fā)電支撐著我國工業(yè)發(fā)展，是一切發(fā)展的基礎性條件，但同時能源問題也不能忽視，我們不能再犯只顧經濟發(fā)展，不考慮環(huán)境的錯誤。所以我們在發(fā)展過程中必須重視對一些重要系統(tǒng)設備的優(yōu)化更新，只有這樣，才能夠保障經濟的可持續(xù)發(fā)展，促進我國經濟更快更好地向前發(fā)展。