对内燃机热能动力优化与节能改造的思考
摘 要：因现代人民对资源的需求日益升高，加之不合理消费与资源过度浪费，促使全世界范围内的能源资源逐渐减少。另外，现阶段我国能源利用效率，相较于西方发达国家，我国依然存在较大差距。因此，需要在改善内燃机热能动力系统的基础上，加强节能技术的研发与应用，才能提高我国能源利用效率，促进社会经济稳步发展。
关键词：内燃机；热能；动力优化；节能改造
1 热能动力系统的基本概述
热能动力系统的主要原理是把热能经过热力系统转变成机械能，不会被消耗余热，使高热能源从中剥离而出，循环不息地把余热留置于高温高压的热能环境当中。与此同时，燃煤燃料燃烧之后形成的热能，也是热力系统热力的主要来源渠道。但是，由于全世界范围内的燃煤材料、石油、天然气等属于不可再生资源，加之在燃料燃烧过程中，会对生态环境带来不利影响，使环境受到污染。为此，利用绿色环保型燃料与热能转化系统的节能设计具有紧迫性与必然性。在能量转化期间，不管是把热能转变成机械能，还是把余热进行排放，都是资源的一种消耗。为此，有关企业需要注重内燃机组的改良设计环节，加强节能技能改进，才能把节能运用到内燃机组能量转化之中，提高能源利用效果，促进新型热能动力系统发展，以此缓解能源紧缺的压力，改善环境污染现状，使企业的经济效益、社会效益、环境效益不断提升，为促进社会发展做贡献。
2 影响内燃机热动力及节能性的主要因素
内燃机主要是通过利用燃料燃烧产生的能量，驱动相关装置运转的设备。从内燃机本身的角度来讲，影响其热动力和节能性的主要因素包括以下几个方面：其一，燃料燃烧程度。在内燃机燃烧室内，燃料燃烧是否充分，将直接影响第一时间产生的能量。因内燃机本身构造设计、工艺水平的影响，都可能影响燃料燃烧程度。其二，热损失。
内燃机运行时，要对燃料燃烧产生的能量进行转化，使之成为驱动相关系统运转的动力。内燃机在热能产生及转化过程会出现能量损失，一般表现为热损失。常规内燃机系统燃料燃烧产生的能量仅有 37%左右可以转化为有功输出，而其中又有 7%左右在活塞、水泵等装置运行时产生的摩擦力中被损耗。需要强调的是，多数内燃机系统中分别有28%以及 32%的热能被冷却系统和排气系统消耗。目前，虽然内燃机技术和工艺在不断进步，燃料燃烧率达到了一个趋于当前技术条件下较难取得进一步突破的水平。因此，关于内燃机热动力及节能性改造的研究，主要在于降低热损耗、实现热能回收利用等方面。
3 内燃机热能动力优化及节能改造策略分析
3.1 合理应用废水改造技术
在应用热能动力系统技术对内燃机进行改造和处理的过程中，要想对其中的性能和作用等进行更好地完善，提高其中的控制能力，不仅要对其中的技术进行改造，还要加强对废水改造技术的有效应用，加强对水资源的循环应用，避免资源的浪费。这种技术在内燃机热能动力系统优化中的应用，不仅可以完善整体技术改造的质量，还可以应用二次改水对其进行控制和整合，加强对内燃机运行中废水的处理，能够将部分废水处理运行过程中的余热进行回收，为内燃机热能动力系统提供更多的热能，实现对整体技术的改造。因此，技术人员在优化热能动力系统的时候，除了要引进先进的技术对其进行控制，还要优化各种改造技术，加强对废水的处理，对其中的各种能源进行有效控制，实施对系统控制能力的转化，从而不断延长内燃机的使用寿命。
3.2 提高凝结水的应用效果
在工业生产建设中，蒸汽热力作为各种能源的根本生产产物，其释放产生的热能，可应用于工业生产建设之中。当蒸汽释放完热能后，会转换成凝结水，一般情况下，工业生产对于凝结水的使用都有所忽视，以至于凝结水热力能源过度浪费。根据相关研究数据表明，蒸汽凝结水中的蒸汽热量达到 20-30%左右，可用于回收利用。另外，持续排污和定期排污都作为当前污水处理的手段，但是在新的环境保护法颁布之前，许多废水都是通过传统排污手段直接排除，不但会对水资源等生态系统造成影响，还会加重对当地生态环境的污染程度。为了避免资源浪费，改善环境污染，我国部分企业利用科技手段，把凝结水冷却器设备装置于内燃机设备的外部，从而运用内燃机运作后的热蒸汽实施工业化生产。与此同时，除去热蒸汽外，内燃机设备应用后残留凝结水也可反复利用，减少工业用水量，有效避免资源浪费，还节约水资源的应用。通过蒸汽系统的节能优化改良，将蒸汽水余热取代低压蒸汽，进一步发挥凝结水的回收作用，降低低压蒸汽能耗，达到节能减排的目标。针对凝结水的收集与处理，主要运用两种模式，即加压回水与背压回水方式，在不对内燃机设备正常运作带来影响的基础上，能够形成丰富的凝结水，合理控制工业生产成本。其中，加压回水主要运用气动凝结水加压泵装置，达到凝结水的输送，此系统装置运作平稳，不须耗电，回收效果显著，推广价值较高；背压回水方式将输水阀背压作为动力，通过水蒸气与凝结水的输送，使其输入指定回收位置，并将其进行重复利用。此种回收模式不但能提高水蒸气的利用效果，同时还能回收部分流失余热水，有着显著的回收再利用效果。不管是哪种回水方式，回收处理蒸汽凝结水，都可使资源利用率进一步提升，降低废气、废水等污染物的排放量，满足我国节能减排的建设目标。
3.3 余热回收技术的应用
余热是指内燃机系统运行中释放出来的未被转化利用的热能，这部分热能主要来自于增压空气、冷却水及润滑油。显然，当代内燃机热能动力优化和节能改造中，关于余热回收技术的应用尤为重要。目前比较主流的技术主要有以下几种：其一，采暖供热。在汽车、船舶等系统中，通常有采暖需求，而将内燃机系统余热回收，应用于采暖供热系统，是一种有效的方式。例如，在气温较低的时候，通过散热器对内燃机系统冷却水进行利用，在没有增加内燃机燃油消耗的基础上，满足采暖需求，达到节能目的。其二，余热制冷。利用内燃机余热来给空调、冷藏保险系统的运行提供能量，目前比较主流的余热制冷方式包括吸附式制冷及吸收式制冷两种。其中吸附式制冷适用于汽车内燃机系统中，即利用一些特殊材料，对内燃机余热进行吸收，在空调开启时，释放热量，降低车内温度。
3.4 应用化学补水系统装置
目前，我国内燃机热能动力系统都需要实施补水，而补水形式有许多，但是最为多见的补水形式以化学补水为主，也就是将含有化学成分的水装置于特殊器具中，化学补水期间，如若发现器具中水温度不符合标准温度的情况，可利用凝结器中的水文，将其进行调节，使凝结器中的水量符合要求标准。同时，还有一种常用的补水形式，即喷雾补水方法，喷雾补水方法属于有效的补水形式，运用喷雾补水方法时，不必担忧器具内的水温问题，可运用低压加热器装置，使器具中水温升高，也可有效调节水温变化情况。化学补水方法与喷雾补水方法都可是内燃机热能动力系统的工作效率进一步提升，降低内燃机热能动力系统对能源的要求量，发挥内燃机热能动力系统的节能作用。
4 结语
综上所述，内燃机作为现代工业社会中十分重要的动力设备，其能量转化率和利用率依然处于一个比较低的水准。在不断提高的产业要求以及环境保护理念下，关于内燃机热能动力优化以及节能性技术的研究尤为重要。目前的技术条件下，关键在于要降低内燃机运行过程中的热量损失，对原本通过废水、冷却系统、废气排出的热量进行回收和再次利用，这不仅能促进内燃机系统热动力的优化，还能很好的提高能源利用率。
参考文献
[1]李永富.内燃机热能动力优化与节能改造分析[J].内燃机与配件，2019，282（06）：57-58.
[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（003）：156.
作者简介：
魏学敏，女，天津市人，研究方向：热能与动力工程。
