通用機(jī)械產(chǎn)品——泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、干燥設(shè)備等是量大面廣的耗能產(chǎn)品，國務(wù)院關(guān)于印發(fā)節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃的通知，國發(fā)(2012)40號(hào)文，具體目標(biāo)明確指出：“風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、泵等新增主要耗能設(shè)備能效指標(biāo)達(dá)到國內(nèi)或國際先進(jìn)水平……”，因此，大力發(fā)展高效節(jié)能通用機(jī)械產(chǎn)品，不斷提高產(chǎn)品節(jié)能技術(shù)水平，對(duì)我國節(jié)能降耗，提高能源利用率，為國民經(jīng)濟(jì)各部門實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)都具有非常重要的現(xiàn)實(shí)和長遠(yuǎn)意義。

一、通用機(jī)械節(jié)能產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用情況

通用機(jī)械產(chǎn)品繁多，其中量最大、應(yīng)用最廣的產(chǎn)品是泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)。根據(jù)這幾類產(chǎn)品每年的產(chǎn)量和投入運(yùn)行的數(shù)量，經(jīng)測算，其年耗電量約為全國工業(yè)用電量的40%，其中泵用電量占20%，風(fēng)機(jī)10.4%，壓縮機(jī)9.6%。

能源是一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，我國能源需求在不斷增長中面臨巨大的節(jié)能減排壓力。特別是隨著節(jié)能工作深入推進(jìn)，進(jìn)一步挖掘節(jié)能潛力的難度加大，節(jié)能的任務(wù)更加艱巨。這迫切需要全社會(huì)在產(chǎn)品節(jié)能、系統(tǒng)節(jié)能創(chuàng)新和推廣應(yīng)用等方面得到共識(shí)，使我國節(jié)能技術(shù)實(shí)現(xiàn)更大突破。

為加快節(jié)能技術(shù)與裝備產(chǎn)業(yè)化步伐，我國先后發(fā)布了《關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》、《“十二五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》、《“十二五”節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》和《關(guān)于加快發(fā)展節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)的意見》，明確把推進(jìn)重大節(jié)能技術(shù)與裝備產(chǎn)業(yè)化作為發(fā)展節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)的重要內(nèi)容，各項(xiàng)政策措施力度不斷加大，這為推進(jìn)節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化工作營造了良好的政策環(huán)境，通用機(jī)械制造業(yè)面臨重大發(fā)展機(jī)遇。

提高通用機(jī)械產(chǎn)品節(jié)能技術(shù)水平是促進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要舉措。近年來，通用機(jī)械行業(yè)不斷加強(qiáng)產(chǎn)品與系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新，積極推進(jìn)節(jié)能技術(shù)的開發(fā)與推廣應(yīng)用。目前泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)三類節(jié)能產(chǎn)品的比例有了較大提高，已由原10%提高到30%。提高泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)已著手修訂，系統(tǒng)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)也開始起草，干燥設(shè)備的能效標(biāo)準(zhǔn)已完成上報(bào)待批。余能回收利用技術(shù)在泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)生產(chǎn)企業(yè)得到重視，部分企業(yè)已開發(fā)出余能回收系統(tǒng)裝備，并推廣應(yīng)用，取得明顯的節(jié)能效果。越來越多的企業(yè)加入合同能源管理，與用戶達(dá)成節(jié)能考核目標(biāo)與效益目標(biāo)。部分制造企業(yè)已從單純提供節(jié)能產(chǎn)品發(fā)展到為用戶提供系統(tǒng)節(jié)能方案。

但總體看，我國通用機(jī)械產(chǎn)品節(jié)能技術(shù)水平與節(jié)能挖潛需求相比仍有一定差距，主要表現(xiàn)在：一是自主創(chuàng)新能力不強(qiáng)。以企業(yè)為主體的節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新體系不完善，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合不夠緊密，技術(shù)開發(fā)投入不足，一些核心系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)尚未完全掌握;二是產(chǎn)業(yè)集中度低。企業(yè)規(guī)模普遍偏小，龍頭骨干企業(yè)帶動(dòng)作用不強(qiáng)，節(jié)能產(chǎn)品成套化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化水平低;三是政策不完善。相關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)體系以及財(cái)稅、金融政策不健全，中小型制造企業(yè)融資困難;四是市場化推廣體系不健全。用戶與供應(yīng)商之間的節(jié)能技術(shù)產(chǎn)品信息傳播途徑較少，第三方評(píng)價(jià)機(jī)制不完善，用戶對(duì)新型節(jié)能技術(shù)裝備認(rèn)知程度低、識(shí)別成本高，合同能源管理、設(shè)備租賃等市場化推廣模式?jīng)]有得到普遍應(yīng)用。

有些原本是節(jié)能產(chǎn)品，可是應(yīng)用到工程中卻變得不節(jié)能了。出現(xiàn)這種情況的原因：一是系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì)不合理，設(shè)計(jì)院在計(jì)算管路阻力時(shí)，為了保險(xiǎn)期間，將阻力系數(shù)放大，如輸送流體的揚(yáng)程是100米，設(shè)計(jì)院就加10%的安全系數(shù)，變?yōu)?10米，泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)制造企業(yè)又為了保險(xiǎn)，就配120米揚(yáng)程的泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)，再加上標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)選用電機(jī)的安全系數(shù)為1.1，這樣幾項(xiàng)安全系數(shù)疊加后就形成了大馬拉小車的情況，造成原本是節(jié)能產(chǎn)品變成了不節(jié)能了;二是泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)等節(jié)能產(chǎn)品的高效是指產(chǎn)品在額定工況下(滿負(fù)荷)的運(yùn)行效率，此時(shí)最節(jié)能。但設(shè)備運(yùn)行時(shí)往往偏離最佳工況范圍，這時(shí)節(jié)能產(chǎn)品也就不節(jié)能了。就像2.0以下排量汽車的經(jīng)濟(jì)時(shí)速在每小時(shí)70-100公里時(shí)最節(jié)油，如果偏離這個(gè)速度就不省油了。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國70%以上的泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)等產(chǎn)品都在偏離工況條件下運(yùn)行，這時(shí)的平均效率不到70%，本來90%的效率產(chǎn)品一下降低了20%的效率，這樣能源浪費(fèi)太可惜了。

二、余能回收技術(shù)開發(fā)與應(yīng)情況

余能回收的定義十分廣泛，具體來說就是將已經(jīng)使用過的能量剩余部分轉(zhuǎn)變成可再次使用的能量，比如熱能、機(jī)械能、壓力能、光能等轉(zhuǎn)化為可利用能源。余能回收能夠充分利用能源，減少碳排放、節(jié)能降耗有利于可持續(xù)發(fā)展。

目前，通用機(jī)械行業(yè)正在開展余能回收技術(shù)研究，研制余能回收新產(chǎn)品。例如蒸汽余熱回收的蒸汽透平(汽輪機(jī))、余壓液能回收的液力透平(水輪機(jī))、低品位余熱回收的螺桿膨脹回收裝置等。

(一)液力透平流動(dòng)中的液態(tài)流體(水)所具有的能量經(jīng)過透平噴管時(shí)轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，流過葉輪時(shí)流體沖擊葉片，推動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)透平軸旋轉(zhuǎn)。透平軸直接或經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)其它機(jī)械，輸出機(jī)械功。液體(水)通過轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)，變?yōu)橐?水)力透平工況。液力透平在一定條件下可替代電動(dòng)機(jī)或汽輪機(jī)等驅(qū)動(dòng)裝置，并且最高可回收80%的流體能量并用來驅(qū)動(dòng)泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)或其它轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械。

如山東長志泵業(yè)有限公司研制的液力透平平均每臺(tái)可回收功率300kW，以年運(yùn)轉(zhuǎn)300天計(jì)算，則每臺(tái)液力透平裝置每年可節(jié)約電力216萬度，節(jié)約電費(fèi)151萬元，經(jīng)濟(jì)效益非常可觀。另外，大連深藍(lán)泵業(yè)公司等企業(yè)也開發(fā)出高效的液力透平機(jī)組，并已在不同領(lǐng)域應(yīng)用取得良好的節(jié)能效果。

(二)螺桿膨脹機(jī)螺桿膨脹機(jī)屬于容積式膨脹機(jī)，是通過吸入有一定壓力的氣態(tài)工質(zhì)使得基元容積由小到大的連續(xù)膨脹，從而對(duì)外做功的動(dòng)力機(jī)械，是螺桿壓縮機(jī)的逆運(yùn)轉(zhuǎn)。

螺桿膨脹機(jī)對(duì)于余熱回收利用的原理是通過有機(jī)朗肯循環(huán)來實(shí)現(xiàn)的。有機(jī)朗肯循環(huán)是常見制冷循環(huán)的逆循環(huán)，通過有機(jī)朗肯循環(huán)就可以把低品位熱能轉(zhuǎn)化成電能或機(jī)械能。目前，國內(nèi)開發(fā)的螺桿膨脹機(jī)轉(zhuǎn)子型線能保證螺桿膨脹機(jī)的高效、低噪聲和高可靠性，可以滿足不同質(zhì)量流量的水蒸汽的膨脹需求。

浙江開山壓縮機(jī)股份有限公司開發(fā)生產(chǎn)的有機(jī)朗肯循環(huán)螺桿膨脹發(fā)電機(jī)組采用螺桿膨脹機(jī)直聯(lián)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，不用增速或減速齒輪，不僅消除了齒輪的功率消耗和傳動(dòng)噪聲，而且還提高了系統(tǒng)的可靠性。該公司開發(fā)的首臺(tái)有機(jī)朗肯循環(huán)螺桿膨脹發(fā)電機(jī)組在天津天豐鋼鐵公司得到成功應(yīng)用，順利并網(wǎng)發(fā)電，得到市場認(rèn)同，現(xiàn)已取得幾十套市場訂單。

(三)透平膨脹機(jī)組陜西鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)公司近年來在透平膨脹余能回收方面開展多項(xiàng)研究和產(chǎn)品開發(fā)，重點(diǎn)開發(fā)了三類產(chǎn)品。

1、純低溫余熱能量回收系統(tǒng)裝置

陜西鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)開發(fā)的純低溫余熱能量回收系統(tǒng)裝置，其核心技術(shù)是利用排向大氣環(huán)境中的溫度低于380℃的中低溫的廢氣、煙氣所含的低品位的熱能來發(fā)電或直接驅(qū)動(dòng)動(dòng)力設(shè)備，采用的是以低參數(shù)系列的熱交換器、低參數(shù)汽輪機(jī)及發(fā)電機(jī)組成的純低溫余熱能量回收裝置，同時(shí)，對(duì)尾氣中的粉塵進(jìn)行回收。目前主要應(yīng)用在水泥、鋼鐵和石化行業(yè)中。每套純低溫余熱能量回收系統(tǒng)裝置每年可發(fā)電0.72億度;每年可回收效益3千多萬元;每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤2.55萬噸;每年可減少二氧化碳排放6.9萬噸。

2、工業(yè)流程余能回收利用裝置

工業(yè)流程余能回收利用裝置廣泛應(yīng)用于冶金、硝酸、精對(duì)苯二甲酸等生產(chǎn)工藝過程中的余能回收綜合利用。其中，高爐煤氣余壓發(fā)電透平裝置是利用冶煉高爐的副產(chǎn)品——高爐爐頂煤氣具有的壓力能及熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能以驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的裝置。我國冶金行業(yè)是全國最大的能源用戶，用電量占全國的13%—15%。而安裝高爐煤氣余壓發(fā)電透平裝置(TRT)，則是冶金企業(yè)節(jié)能降耗的重要途徑?？蔀殇撹F企業(yè)減少外購電量的6%—8%。

3、燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置

燃?xì)?mdash;蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置是先將高爐煤氣、脫硫焦?fàn)t煤氣混合，經(jīng)煤氣壓縮機(jī)加壓，與壓送至燃燒室的空氣混合燃燒，生成高溫、高壓的氣體，經(jīng)燃?xì)馔钙綑C(jī)膨脹做功，推動(dòng)燃?xì)馔钙綆?dòng)壓縮機(jī)和外部負(fù)荷高速旋轉(zhuǎn)，從燃?xì)馔钙街信懦龅姆庖劣酂徨仩t，產(chǎn)生高溫、高壓蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)，與燃?xì)馔钙揭黄饚?dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。

一般來說，以高爐煤氣作為鍋爐燃料產(chǎn)生蒸汽來驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電的熱效率僅能達(dá)到25%左右，而燃?xì)?mdash;蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組在不外供熱的情況下熱效率可高達(dá)40%-50%。世界發(fā)達(dá)國家主要鋼鐵廠均裝有燃用高爐煤氣的燃?xì)?mdash;蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組。

燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置主要由燃?xì)廨啓C(jī)組、煤氣壓縮機(jī)組、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、余熱鍋爐等關(guān)鍵系統(tǒng)構(gòu)成，由這些系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)復(fù)雜完整的發(fā)電系統(tǒng)。目前國外掌握該系統(tǒng)核心技術(shù)主要廠商有日本三菱、美國GE、法國阿爾斯通、德國西門子及日本川崎和三井、法國ALSTOM等。陜鼓在該機(jī)組的研發(fā)方面做了大量工作，并在技術(shù)方面取得一些重大突破，曾獲得過國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

三、通用機(jī)械產(chǎn)品節(jié)能技術(shù)發(fā)展目標(biāo)

1、利用通用機(jī)械行業(yè)現(xiàn)有的國家工程中心、國家重點(diǎn)試驗(yàn)室和國家產(chǎn)品檢驗(yàn)測試中心的基礎(chǔ)條件，強(qiáng)化科技創(chuàng)新體系建設(shè)，形成一批支撐節(jié)能技術(shù)與產(chǎn)品和系統(tǒng)裝備研發(fā)的高水平、基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性和前沿性科研機(jī)構(gòu)。圍繞通用機(jī)械節(jié)能產(chǎn)品的關(guān)鍵、共性技術(shù)加大研發(fā)投入力度，開展系統(tǒng)節(jié)能科技研發(fā)攻關(guān)，突破系統(tǒng)節(jié)能核心技術(shù)瓶頸，形成自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，為創(chuàng)建大規(guī)模推廣節(jié)能產(chǎn)品和系統(tǒng)提供技術(shù)支撐。

2、不斷完善節(jié)能產(chǎn)品和設(shè)備運(yùn)行系統(tǒng)的能效標(biāo)準(zhǔn)、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)定規(guī)則，使我國通用機(jī)械產(chǎn)品和系統(tǒng)節(jié)能指標(biāo)更加完善、科學(xué)。

3、在泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、干燥設(shè)備等領(lǐng)域形成一批擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和核心競爭力的節(jié)能產(chǎn)品，形成一批有國際競爭力的骨干企業(yè)，到2020年，高效節(jié)能技術(shù)與產(chǎn)品市場占有率由目前30%提高到60%以上，產(chǎn)值超過3000億元，實(shí)現(xiàn)年節(jié)能能力折合成標(biāo)準(zhǔn)煤600萬噸。

4、余能回收利用領(lǐng)域重點(diǎn)攻克余熱余壓直接轉(zhuǎn)換為機(jī)械能回收利用、中低品位余能有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電等重大技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用，不斷提高液力透平、透平膨脹和螺桿膨脹余能回收的效率，進(jìn)一步提升余能回收系統(tǒng)運(yùn)行效率。政府盡快出臺(tái)支持余能發(fā)電上網(wǎng)相關(guān)政策，推動(dòng)能源按品質(zhì)高低實(shí)現(xiàn)梯級(jí)利用。

5、逐步形成一批泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)制造企業(yè)與電機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等生產(chǎn)企業(yè)和用戶建立“節(jié)能創(chuàng)新技術(shù)戰(zhàn)略聯(lián)盟”，實(shí)現(xiàn)全方位節(jié)能水平的提高。

6、加大推廣達(dá)到國家1、2級(jí)能效標(biāo)準(zhǔn)的泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)產(chǎn)品的力度，為用戶提供最佳系統(tǒng)節(jié)能方案。加快現(xiàn)有不合理的泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)系統(tǒng)節(jié)能改造。對(duì)此，我們有理由相信，“十三五”期間，多項(xiàng)舉措必將使我國通用機(jī)械產(chǎn)品節(jié)能、系統(tǒng)節(jié)能和余能回收技術(shù)邁上新臺(tái)階，實(shí)現(xiàn)國發(fā)(2012)40號(hào)文提出的“風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、泵等新增主要耗能設(shè)備能效指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平”的目標(biāo)。