▇ 文∣段海旺 黃鑫
霧霾天、地下水汙染頻頻來「敲門」，生態環境不斷向人類發出警告。
好消息是，我們已有所意識，並有所行動。當你點開百度搜尋引擎，輸入「節能環保產業」，「萬億投資」、「產業春天」等詞彙立即躍入眼帘。
政策層面的利好消息不斷傳來：《「十二五」國家戰略性新興產業發展規劃》將節能環保產業置於7大重點產業之首；《「十二五」節能環保產業發展規劃》已順利出臺。
據了解，未來5年，新一屆政府的環保投資將超過3萬億元。專家估算，「十二五」期間，中國在生態建設、環境保護和節能減排領域中，將投資8萬億元。
亮劍環保產業
長沙，古時稱為「潭州」，是著名的楚漢名城。湖南創化低碳環保科技有限公司，就坐落在這裡。
哥本哈根會議以後，「低碳」成為經濟、生活的熱門話題，以節能環保為代表的新興產業，正在引領新一輪科技浪潮。一場聲勢浩大的「生態環境保衛戰」已經打響。
創化是一家高起點、高要求的創新型企業，它以長沙高新區為依託，集合了一批自主創業的大學生，共同致力於節能環保技術與產品的研發和推廣。
創化團隊成員基本都具備高學歷或高級職稱，因為「創化環境，美好生活」的共同目標走到一起，是一支充滿創新活力的年輕隊伍。公司成立於2012年，雖然正式成立的時間不長，然而此前已經歷十幾年的「煉獄」。他們從節能關鍵設備入手，持續拓展研究領域，推進了熱能循環利用技術的發展，創新成果不斷。
十年潛心磨劍，換來的是二十幾項國家發明專利和國際專利的研發申請。
談及公司核心技術的競爭優勢，公司總經理劉小江自信之情溢於言表，「從換熱器項目、提高火電廠和核電廠發電效率的項目、高效率海水淡化技術到一種高效熱源塔製冷一體機的研製，我們取得了一系列創新成果，技術比較優勢明顯，且原創性非產強。」
節能環保產業是國家加快培育和發展的7個戰略性新興產業之一，是我國轉變發展方式、調整經濟結構的必然選擇。
巧用乏汽，提升火電、核電廠發電效率
我國火力發電廠所耗燃料在一次能源生產總量中佔有很大比重，降低火電廠煤耗對於緩解燃料的供應和促進國民經濟的發展有著十分重要的意義。
火電廠也是我國汙染物減排的重點領域。《國家環境保護「十二五」規劃》要求2015年氮氧化物排放量較2010年下降10%，新版《火電廠大氣汙染物排放標準》氮氧化物排放限值標準高於發達國家水平，要求所有火電廠於2014年7月1日前達到該標準。
從目前實踐來看，熱電廠發電效率約為39%，核電廠在35%左右，即便使用超超臨界鍋爐，其發電效率也很難突破45%。其中大部分熱能散失到發電廠周圍的空氣或江海湖泊裡，既浪費了熱能，也在一定程度上汙染了環境。殊不知超超臨界鍋爐是迄今世界最先進的熱電技術，但過高蒸汽溫度和燃燒溫度不僅需要消耗較多的昂貴耐高溫金屬材料，而且燃燒過程會產生大量的酸性膠溶性氣體NOx，這是造成霧霾最主要原因之一。所以發展低氮燃燒技術是當今我國迫在眉睫的熱電技術，畢竟我國當前大部分電力能源是靠火力發電獲得的，這也是我國目前最大環境汙染源之一。
據了解，目前熱電廠與核電廠提高熱力循環效率，一般從採用給水回熱循環、中間再熱循環、雙工質聯合循環，提高蒸汽參數，實行熱電聯產5個方面入手。
劉小江介紹，卡諾定理為人們指出了提高熱機效率的方向：提高高溫熱源的溫度和降低低溫熱源的溫度，減少散熱、漏氣、摩擦等不可逆損耗。其中，低溫熱源通常是周圍環境，由於降低環境溫度的難度大、成本高，被認為是不足取的辦法。
「囿於這一陳舊觀點，人們鮮有想到把凝汽器凝結水溫度降至比環境更低來實現提高發電效率的措施。」劉小江說，「其實並不然，我們完全可以把乏汽引入熱能循環。」
乏汽，即釋放出熱勢能推動汽輪機做功，從汽輪機下部排汽口排出的蒸汽。
據劉小江介紹，創化研發了一種採用兩級噴射吸收熱泵提高熱力循環效率的裝置及方法。它採取兩級噴射吸收方式，巧妙的把朗肯循環與卡若循環有機的結合起來，借用卡若循環的高效達到郎肯循環的高效，兩個循環彼此依存，相互借用，通過多級熱泵逐級把乏汽潛熱向高溫處轉移，降低了凝汽器溫度，提高了真空度，發電效率也被提高到了65%以上。
「凝結水進入鍋爐前，其溫度一般要提升到270℃以上」，該裝置及方法的發明人之一劉贇說：「有著50%以上熱能蘊含量的乏汽，其焓值一般在2300kJ/kg以上，此溫度、此壓力下凝結水焓值一般在1230kJ/kg左右，因此只要乏汽潛熱能夠向高溫處轉移，並達到280℃以上，然後把該部分熱量重新反饋給凝結水，使凝結水溫度升至270℃左右，那麼，我們就可以把乏汽潛熱超過50%以上的熱量重新加以循環利用。」
事實上，此前人們已經提出一些對凝汽器乏汽熱能加以利用的技術方案。只是，現有乏汽熱能利用技術，大多是基於採暖或用於供應生活熱水，這是「熱源技術」，就是「熱、電、冷聯產」。即便用作採暖，也只用了其中的少部分熱能，大部分熱能還必須通過涼水塔散掉。此外，當今凝汽器採取錯流換熱方式，需要比凝結水循環量大32倍以上的冷卻水來實現冷卻。
據劉贇介紹，與現有技術相比，創化推出的兩級噴射吸收熱泵提高熱力循環效率的裝置及方法具有以下優點：
——實現乏汽熱能循環利用，節能40%以上，汽輪機抽汽量大大減少。
——無法循環利用的餘熱，無需通過涼水塔冷卻，無需設置大功率冷卻循環泵，散熱成本降低。
——第一級噴射吸收熱泵的高溫濃吸收液用作第二級吸收熱泵的熱源，實現了能源的循環利用，同時也實現了降溫，一舉兩得。
——引入的射流泵，在傳質過程中同時也在傳熱，只需從鍋爐排汙裝置或汽輪機中，抽出少量高溫蒸汽就可以進行發生。
——用作熱力驅動的蒸汽，是做了功之後從汽輪機裡抽出或鍋爐排汙過程的廢氣，因此電能消耗低。
——熱汙染和噪音顯著減少。
——無須涼水塔冷卻，節約了大量水資源。同時，無須頻繁清洗散熱冷卻裝置，既節約了清洗費用，又延長了設備使用壽命。
總之，該發明專利技術會使熱力發電系統向環境排熱量大大減少，而且以比較經濟的手段來散熱，因為散熱源與環境溫差比現有技術要大許多，實現大溫差小熱量方式來散熱，不僅可以節約冷卻水循環量，減小循環泵功率，而且可以使散熱風扇功率大大減少。
提高發動機工作效率，突破霧霾「圍城」
霧霾來襲，汽車尾氣排放難辭其咎。
目前，渦流增壓發動機比普通發動機擁有更強的動力，原因之一是其燃燒效率更高。溫差是熱交換的原動力，因此降低進氣溫度是提高燃燒效率的有效途徑之一。相關數據表明，在相同的空燃比條件下，增壓空氣的溫度每降10℃，發動機功率可提高3%-5%。
另據國外文獻介紹：內燃機進氣溫度從60℃降低到30℃，標準工況燃油耗率下降1%以上，氮氧化物排放下降24%，煙度基本不變；最大扭矩工況下，燃油耗率下降3%，氮氧化物下降6%，煙度下降13%。
劉小江指出，中冷器的作用是降低發動機中空氣的進氣溫度，以提升發動機的工作效率。只是，現有中冷器採用的是錯流換熱的換熱方式，採用空氣對空氣進行換熱，其換熱效率相對較低。
「逆流換熱有較大的平均溫差，換熱效率高，水的吸熱能力也遠遠大於空氣。」劉小江說。
在這一認識的基礎上，創化推出了一種可提高發動機工作效率，並減少有害氣體排放的裝置及方法。
劉贇介紹，該裝置及方法通過提高發動機進氣密度、降低進氣溫度，提高了發動機做功效率（10%以上），並可減少有害氣體排放（氮氧化物排放減少24%以上），其優勢主要體現在以下幾方面：
——中冷器及散熱水箱採用逆流換熱方式，換熱效率高。
——中冷器採用水對空氣進行換熱，降溫效果好。
——換熱器體積小、重量輕、佔用空間少。
——被增壓空氣走翅片側，空氣側換熱面積變大，空氣側通路更加寬敞，阻力減小；冷卻液走細通道或微通道側，換熱能力增強。
——採用消音換熱器代替現行蜂窩消音器，尾氣排放更加順暢；燃燒後生成的水汽，進行熱量交換後凝結成液態水，可使氮氧化物溶於水中，減少有害氣體排放。
——渦流增壓器體積減小、重量減輕、使用壽命延長。
——散熱風扇功率可以減少50%以上，車載電瓶使用時間變得更長。
——在大致相同的空氣密度條件下，氣缸壓力下降，緩解了機械負荷，可延長發動機的使用壽命。
——整體布局更合理、流程更短、阻力更小、增壓效率更高、內燃機背壓更小。
新型海水淡化技術，向海洋要「甘霖」
中國是世界上13個貧水國之一，人均淡水資源少，且分布不均。海水淡化是解決目前我國水資源危機的重要途徑。
創化研發的一種全新的、高效率的海水淡化技術，採用了兩級噴射吸收熱泵原理：一級噴射直接引射水汽，同時也用作冷凝水汽的冷源；二級噴射把海水熱量轉移至高溫處，並將其熱量反饋給後面流進冷凝器和熱交換器的海水，使之提溫後進入真空環境裡的蒸發器內蒸發，蒸發了的水汽經溫度較低的噴射冷凝水（循環淡水）引射和冷凝，與該噴射引射水一道，進入淡水循環箱內。
據劉贇介紹，噴射吸收式熱泵冷凝、真空蒸發的海水淡化流程裝置，具有以下優勢：
——蒸發所需的大部分熱量來自海水自身，採用射流泵噴射吸收方式轉移海水熱量至高溫處，相當於兩級熱泵，而發生器所需的補償熱量非常少，只是尖峰段少部分溫度較高的熱量。
——採用了真空蒸發水汽的辦法，且無須配置抽吸空氣的裝置，而且抽吸量大，真空度高，蒸發量大，所耗動力能源少，真空持續狀態好。
——採用低溫冷媒水噴射（循環淡水），把已經蒸發了的海水引射到淡水循環箱內，不僅能冷凝水汽，還可以提高引射效率。
——可以一機多用，它不僅可以用於海水淡化，還能用於中央空調。
——體積小，佔用空間少。
——運行穩定可靠，產出淡水品質好。
「研究表明，射流泵比蒸汽噴射泵更節能，引射效率更高，因而採用噴射吸收方式進行熱泵循環有著顯著的優勢。」劉贇說，「我們這種全新的海水淡化技術，最大的特點就是，結構簡單、循環泵少、中品位熱能溫升高且轉化率較高，噴射吸收在噴射過程中不僅在傳質，同時也在傳熱，它可以把吸收循環熱100%傳入發生器內。」
同時劉贇指出，新技術可將海水淡化成本降至2元/噸以下。它不僅適宜規模製取淡水，也特別適用於潛艇、輪船、海島及我國西部水質較差的地方，適用範圍很廣。
高效熱源塔實現中央空調採暖製冷一體化
採暖製冷一體機在家庭和戶式中央空調業已存在，但大型中央空調卻難以成型。長久以來，採暖製冷一體化技術，基本是採用鍋爐搭配中央空調機組，沒有能很好地將空氣能熱泵和夏季製冷技術有機結合的一體機問世。
熱泵，一種將低溫熱源的熱能轉移到高溫熱源的裝置。隨著世界能源形勢的日趨緊張，利用低位能源的熱泵技術，日益受到人們重視。目前，熱泵裝置已被用於製冷、採暖和提供生活熱水，主要用來解決100℃以下的低溫用能。
然而，可資利用的低品位熱源大都是地熱，其實利用最方便的低品位熱源還是空氣能，因為空氣能無處不在無處不有，當今只是困惑於獲取熱源的蒸發器結露結霜問題無法得到有效解決。現行的空氣能熱泵技術無法使用於低溫和高溼度環境中，其應用範圍受到很大的限制，所以人們提出熱源塔概念與理論，現有熱源塔技術雖然免去了結露結霜的困擾，但濃縮不凍液會耗去較多的熱能。基於此，創化團隊研究一種新型的高效熱源塔技術，並且申請了國家發明專利，該技術最大特點就是可以充分利用空氣中的水汽潛熱，該部分潛熱可以佔到空氣熱能10%以上，尤其在高溼度地區甚至更高；該技術不像現有的熱源塔技術雖然在運行過程中可以獲得空氣中潛熱，但是在濃縮過程中又把該部分潛熱散失掉了，本技術不存在得而復失的情況，它在濃縮不凍液過程中所產生的水汽潛熱通過換熱器又重新反饋到運行過程中的不凍液了。在至寒的冬季不管緯度有多高，本熱源塔技術都可以發揮它應有的節能優勢。從而達到徹底解決北方冬季採暖依靠燃煤的痼疾，讓燃煤採暖所產生空氣霧霾成為歷史吧。
結合該團隊所研發的扁管微通道蒸發器與冷凝器，開創性的把微通道換熱原理應用於規模化的製冷空調與熱泵採暖，而非現行的微通道換熱器局限於製冷劑與空氣進行換熱的方式，並且只能進行錯流換熱；而本微通道蒸發器與冷凝器卻是採用逆流換熱方式，其平均溫差大，換熱能力強，尤其是採用水與製冷劑進行換熱其效率會大大提高，我們知道水的換熱係數是空氣換熱係數100倍以上，在實現較大規模製冷制熱基礎上，該蒸發器與冷凝器不僅高效，而且體積緊湊佔用空間小，用二氧化碳做製冷劑尤為適宜，因為微通道可以耐較高的壓力，從而克服了二氧化碳製冷劑冷凝壓力過高的技術難關，加上二氧化碳製冷劑優良環保特性和製冷效率高以及冷凝溫度高，完全可以實現中央空調製冷採暖一體化，並達到節能50%以上目的。所以說把創化熱源塔技術與創化微通道扁管蒸發器與冷凝器兩大技術優勢完美結合起來，可以創造一個嶄新的具有顛覆性的中央空調及家庭空調冷暖一體化新時代，其意義遠遠超過變頻技術在該領域應用的意義。
懷拽著「創化環境，美好生活」這一社會理想，創化人始終如一地秉持科學發展觀，致力於環保高效節能產品研究與開發，不懈努力結果感覺已到臨界爆發點了，憧憬著美好未來，圓夢還須社會及政府相關部門的大力支持，相信霧霾終將被驅散，這也必將有創化團隊所做出的貢獻。
針對這一前景誘人的環保節能產品大市場，創化團隊有信心開創出這一蔚藍領域，打造出綠色的環保事業大平臺。同時也真心實意地冀望各位有理想有遠見的企業家及投資家們與他們合作，大家一起來共襄盛舉，開發這一前所未有的也是我們中國人原創的新技術，讓共贏理念一起來分享這一技術成果。