推广创化节能新技术 消除雾霾为期可待

▇ 文∣段海旺 黄鑫

雾霾天、地下水污染频频来“敲门”，生态环境不断向人类发出警告。

好消息是，我们已有所意识，并有所行动。当你点开百度搜索引擎，输入“节能环保产业”，“万亿投资”、“产业春天”等词汇立即跃入眼帘。

政策层面的利好消息不断传来：《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》将节能环保产业置于7大重点产业之首；《“十二五”节能环保产业发展规划》已顺利出台。

据了解，未来5年，新一届政府的环保投资将超过3万亿元。专家估算，“十二五”期间，中国在生态建设、环境保护和节能减排领域中，将投资8万亿元。

亮剑环保产业

长沙，古时称为“潭州”，是著名的楚汉名城。湖南创化低碳环保科技有限公司，就坐落在这里。

哥本哈根会议以后，“低碳”成为经济、生活的热门话题，以节能环保为代表的新兴产业，正在引领新一轮科技浪潮。一场声势浩大的“生态环境保卫战”已经打响。

创化是一家高起点、高要求的创新型企业，它以长沙高新区为依托，集合了一批自主创业的大学生，共同致力于节能环保技术与产品的研发和推广。

创化团队成员基本都具备高学历或高级职称，因为“创化环境，美好生活”的共同目标走到一起，是一支充满创新活力的年轻队伍。公司成立于2012年，虽然正式成立的时间不长，然而此前已经历十几年的“炼狱”。他们从节能关键设备入手，持续拓展研究领域，推进了热能循环利用技术的发展，创新成果不断。

十年潜心磨剑，换来的是二十几项国家发明专利和国际专利的研发申请。

谈及公司核心技术的竞争优势，公司总经理刘小江自信之情溢于言表，“从换热器项目、提高火电厂和核电厂发电效率的项目、高效率海水淡化技术到一种高效热源塔制冷一体机的研制，我们取得了一系列创新成果，技术比较优势明显，且原创性非产强。”

节能环保产业是国家加快培育和发展的7个战略性新兴产业之一，是我国转变发展方式、调整经济结构的必然选择。

巧用乏汽，提升火电、核电厂发电效率

我国火力发电厂所耗燃料在一次能源生产总量中占有很大比重，降低火电厂煤耗对于缓解燃料的供应和促进国民经济的发展有着十分重要的意义。

火电厂也是我国污染物减排的重点领域。《国家环境保护“十二五”规划》要求2015年氮氧化物排放量较2010年下降10%，新版《火电厂大气污染物排放标准》氮氧化物排放限值标准高于发达国家水平，要求所有火电厂于2014年7月1日前达到该标准。

从目前实践来看，热电厂发电效率约为39%，核电厂在35%左右，即便使用超超临界锅炉，其发电效率也很难突破45%。其中大部分热能散失到发电厂周围的空气或江海湖泊里，既浪费了热能，也在一定程度上污染了环境。殊不知超超临界锅炉是迄今世界最先进的热电技术，但过高蒸汽温度和燃烧温度不仅需要消耗较多的昂贵耐高温金属材料，而且燃烧过程会产生大量的酸性胶溶性气体NOx，这是造成雾霾最主要原因之一。所以发展低氮燃烧技术是当今我国迫在眉睫的热电技术，毕竟我国当前大部分电力能源是靠火力发电获得的，这也是我国目前最大环境污染源之一。

据了解，目前热电厂与核电厂提高热力循环效率，一般从采用给水回热循环、中间再热循环、双工质联合循环，提高蒸汽参数，实行热电联产5个方面入手。

刘小江介绍，卡诺定理为人们指出了提高热机效率的方向：提高高温热源的温度和降低低温热源的温度，减少散热、漏气、摩擦等不可逆损耗。其中，低温热源通常是周围环境，由于降低环境温度的难度大、成本高，被认为是不足取的办法。

“囿于这一陈旧观点，人们鲜有想到把凝汽器凝结水温度降至比环境更低来实现提高发电效率的措施。”刘小江说，“其实并不然，我们完全可以把乏汽引入热能循环。”

乏汽，即释放出热势能推动汽轮机做功，从汽轮机下部排汽口排出的蒸汽。

据刘小江介绍，创化研发了一种采用两级喷射吸收热泵提高热力循环效率的装置及方法。它采取两级喷射吸收方式，巧妙的把朗肯循环与卡若循环有机的结合起来，借用卡若循环的高效达到郎肯循环的高效，两个循环彼此依存，相互借用，通过多级热泵逐级把乏汽潜热向高温处转移，降低了凝汽器温度，提高了真空度，发电效率也被提高到了65%以上。

“凝结水进入锅炉前，其温度一般要提升到270℃以上”，该装置及方法的发明人之一刘赟说：“有着50%以上热能蕴含量的乏汽，其焓值一般在2300kJ/kg以上，此温度、此压力下凝结水焓值一般在1230kJ/kg左右，因此只要乏汽潜热能够向高温处转移，并达到280℃以上，然后把该部分热量重新反馈给凝结水，使凝结水温度升至270℃左右，那么，我们就可以把乏汽潜热超过50%以上的热量重新加以循环利用。”

事实上，此前人们已经提出一些对凝汽器乏汽热能加以利用的技术方案。只是，现有乏汽热能利用技术，大多是基于采暖或用于供应生活热水，这是“热源技术”，就是“热、电、冷联产”。即便用作采暖，也只用了其中的少部分热能，大部分热能还必须通过凉水塔散掉。此外，当今凝汽器采取错流换热方式，需要比凝结水循环量大32倍以上的冷却水来实现冷却。

据刘赟介绍，与现有技术相比，创化推出的两级喷射吸收热泵提高热力循环效率的装置及方法具有以下优点：

——实现乏汽热能循环利用，节能40%以上，汽轮机抽汽量大大减少。

——无法循环利用的余热，无需通过凉水塔冷却，无需设置大功率冷却循环泵，散热成本降低。

——第一级喷射吸收热泵的高温浓吸收液用作第二级吸收热泵的热源，实现了能源的循环利用，同时也实现了降温，一举两得。

——引入的射流泵，在传质过程中同时也在传热，只需从锅炉排污装置或汽轮机中，抽出少量高温蒸汽就可以进行发生。

——用作热力驱动的蒸汽，是做了功之后从汽轮机里抽出或锅炉排污过程的废气，因此电能消耗低。

——热污染和噪音显著减少。

——无须凉水塔冷却，节约了大量水资源。同时，无须频繁清洗散热冷却装置，既节约了清洗费用，又延长了设备使用寿命。

总之，该发明专利技术会使热力发电系统向环境排热量大大减少，而且以比较经济的手段来散热，因为散热源与环境温差比现有技术要大许多，实现大温差小热量方式来散热，不仅可以节约冷却水循环量，减小循环泵功率，而且可以使散热风扇功率大大减少。

提高发动机工作效率，突破雾霾“围城”

雾霾来袭，汽车尾气排放难辞其咎。

目前，涡流增压发动机比普通发动机拥有更强的动力，原因之一是其燃烧效率更高。温差是热交换的原动力，因此降低进气温度是提高燃烧效率的有效途径之一。相关数据表明，在相同的空燃比条件下，增压空气的温度每降10℃，发动机功率可提高3%-5%。

另据国外文献介绍：内燃机进气温度从60℃降低到30℃，标准工况燃油耗率下降1%以上，氮氧化物排放下降24%，烟度基本不变；最大扭矩工况下，燃油耗率下降3%，氮氧化物下降6%，烟度下降13%。

刘小江指出，中冷器的作用是降低发动机中空气的进气温度，以提升发动机的工作效率。只是，现有中冷器采用的是错流换热的换热方式，采用空气对空气进行换热，其换热效率相对较低。

“逆流换热有较大的平均温差，换热效率高，水的吸热能力也远远大于空气。”刘小江说。

在这一认识的基础上，创化推出了一种可提高发动机工作效率，并减少有害气体排放的装置及方法。

刘赟介绍，该装置及方法通过提高发动机进气密度、降低进气温度，提高了发动机做功效率（10%以上），并可减少有害气体排放（氮氧化物排放减少24%以上），其优势主要体现在以下几方面：

——中冷器及散热水箱采用逆流换热方式，换热效率高。

——中冷器采用水对空气进行换热，降温效果好。

——换热器体积小、重量轻、占用空间少。

——被增压空气走翅片侧，空气侧换热面积变大，空气侧通路更加宽敞，阻力减小；冷却液走细通道或微通道侧，换热能力增强。

——采用消音换热器代替现行蜂窝消音器，尾气排放更加顺畅；燃烧后生成的水汽，进行热量交换后凝结成液态水，可使氮氧化物溶于水中，减少有害气体排放。

——涡流增压器体积减小、重量减轻、使用寿命延长。

——散热风扇功率可以减少50%以上，车载电瓶使用时间变得更长。

——在大致相同的空气密度条件下，气缸压力下降，缓解了机械负荷，可延长发动机的使用寿命。

——整体布局更合理、流程更短、阻力更小、增压效率更高、内燃机背压更小。

新型海水淡化技术，向海洋要“甘霖”

中国是世界上13个贫水国之一，人均淡水资源少，且分布不均。海水淡化是解决目前我国水资源危机的重要途径。

创化研发的一种全新的、高效率的海水淡化技术，采用了两级喷射吸收热泵原理：一级喷射直接引射水汽，同时也用作冷凝水汽的冷源；二级喷射把海水热量转移至高温处，并将其热量反馈给后面流进冷凝器和热交换器的海水，使之提温后进入真空环境里的蒸发器内蒸发，蒸发了的水汽经温度较低的喷射冷凝水（循环淡水）引射和冷凝，与该喷射引射水一道，进入淡水循环箱内。

据刘赟介绍，喷射吸收式热泵冷凝、真空蒸发的海水淡化流程装置，具有以下优势：

——蒸发所需的大部分热量来自海水自身，采用射流泵喷射吸收方式转移海水热量至高温处，相当于两级热泵，而发生器所需的补偿热量非常少，只是尖峰段少部分温度较高的热量。

——采用了真空蒸发水汽的办法，且无须配置抽吸空气的装置，而且抽吸量大，真空度高，蒸发量大，所耗动力能源少，真空持续状态好。

——采用低温冷媒水喷射（循环淡水），把已经蒸发了的海水引射到淡水循环箱内，不仅能冷凝水汽，还可以提高引射效率。

——可以一机多用，它不仅可以用于海水淡化，还能用于中央空调。

——体积小，占用空间少。

——运行稳定可靠，产出淡水品质好。

“研究表明，射流泵比蒸汽喷射泵更节能，引射效率更高，因而采用喷射吸收方式进行热泵循环有着显著的优势。”刘赟说，“我们这种全新的海水淡化技术，最大的特点就是，结构简单、循环泵少、中品位热能温升高且转化率较高，喷射吸收在喷射过程中不仅在传质，同时也在传热，它可以把吸收循环热100%传入发生器内。”

同时刘赟指出，新技术可将海水淡化成本降至2元/吨以下。它不仅适宜规模制取淡水，也特别适用于潜艇、轮船、海岛及我国西部水质较差的地方，适用范围很广。

高效热源塔实现中央空调采暖制冷一体化

采暖制冷一体机在家庭和户式中央空调业已存在，但大型中央空调却难以成型。长久以来，采暖制冷一体化技术，基本是采用锅炉搭配中央空调机组，没有能很好地将空气能热泵和夏季制冷技术有机结合的一体机问世。

热泵，一种将低温热源的热能转移到高温热源的装置。随着世界能源形势的日趋紧张，利用低位能源的热泵技术，日益受到人们重视。目前，热泵装置已被用于制冷、采暖和提供生活热水，主要用来解决100℃以下的低温用能。

然而，可资利用的低品位热源大都是地热，其实利用最方便的低品位热源还是空气能，因为空气能无处不在无处不有，当今只是困惑于获取热源的蒸发器结露结霜问题无法得到有效解决。现行的空气能热泵技术无法使用于低温和高湿度环境中，其应用范围受到很大的限制，所以人们提出热源塔概念与理论，现有热源塔技术虽然免去了结露结霜的困扰，但浓缩不冻液会耗去较多的热能。基于此，创化团队研究一种新型的高效热源塔技术，并且申请了国家发明专利，该技术最大特点就是可以充分利用空气中的水汽潜热，该部分潜热可以占到空气热能10%以上，尤其在高湿度地区甚至更高；该技术不像现有的热源塔技术虽然在运行过程中可以获得空气中潜热，但是在浓缩过程中又把该部分潜热散失掉了，本技术不存在得而复失的情况，它在浓缩不冻液过程中所产生的水汽潜热通过换热器又重新反馈到运行过程中的不冻液了。在至寒的冬季不管纬度有多高，本热源塔技术都可以发挥它应有的节能优势。从而达到彻底解决北方冬季采暖依靠燃煤的痼疾，让燃煤采暖所产生空气雾霾成为历史吧。

结合该团队所研发的扁管微通道蒸发器与冷凝器，开创性的把微通道换热原理应用于规模化的制冷空调与热泵采暖，而非现行的微通道换热器局限于制冷剂与空气进行换热的方式，并且只能进行错流换热；而本微通道蒸发器与冷凝器却是采用逆流换热方式，其平均温差大，换热能力强，尤其是采用水与制冷剂进行换热其效率会大大提高，我们知道水的换热系数是空气换热系数100倍以上，在实现较大规模制冷制热基础上，该蒸发器与冷凝器不仅高效，而且体积紧凑占用空间小，用二氧化碳做制冷剂尤为适宜，因为微通道可以耐较高的压力，从而克服了二氧化碳制冷剂冷凝压力过高的技术难关，加上二氧化碳制冷剂优良环保特性和制冷效率高以及冷凝温度高，完全可以实现中央空调制冷采暖一体化，并达到节能50%以上目的。所以说把创化热源塔技术与创化微通道扁管蒸发器与冷凝器两大技术优势完美结合起来，可以创造一个崭新的具有颠覆性的中央空调及家庭空调冷暖一体化新时代，其意义远远超过变频技术在该领域应用的意义。

怀拽着“创化环境，美好生活”这一社会理想，创化人始终如一地秉持科学发展观，致力于环保高效节能产品研究与开发，不懈努力结果感觉已到临界爆发点了，憧憬着美好未来，圆梦还须社会及政府相关部门的大力支持，相信雾霾终将被驱散，这也必将有创化团队所做出的贡献。

针对这一前景诱人的环保节能产品大市场，创化团队有信心开创出这一蔚蓝领域，打造出绿色的环保事业大平台。同时也真心实意地冀望各位有理想有远见的企业家及投资家们与他们合作，大家一起来共襄盛举，开发这一前所未有的也是我们中国人原创的新技术，让共赢理念一起来分享这一技术成果。