一、通用机械节能产品技术开发与应用情况

通用机械产品繁多，其中量最大、应用最广的产品是泵、风机、压缩机。根据这几类产品每年的产量和投入运行的数量，经测算，其年耗电量约为全国工业用电量的40%，其中泵用电量占20%，风机10.4%，压缩机9.6%。

能源是一个国家经济发展的基础，我国能源需求在不断增长中面临巨大的节能减排压力。特别是随着节能工作深入推进，进一步挖掘节能潜力的难度加大，节能的任务更加艰巨。这迫切需要全社会在产品节能、系统节能创新和推广应用等方面得到共识，使我国节能技术实现更大突破。

为加快节能技术与装备产业化步伐，我国先后发布了《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》、《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》、《“十二五”节能环保产业发展规划》和《关于加快发展节能环保产业的意见》，明确把推进重大节能技术与装备产业化作为发展节能环保产业的重要内容，各项政策措施力度不断加大，这为推进节能技术创新和产业化工作营造了良好的政策环境，通用机械制造业面临重大发展机遇。

提高通用机械产品节能技术水平是促进产业转型升级的重要举措。近年来，通用机械行业不断加强产品与系统节能技术创新，积极推进节能技术的开发与推广应用。目前泵、风机、压缩机三类节能产品的比例有了较大提高，已由原10%提高到30%。提高泵、风机、压缩机能效标准已着手修订，系统节能标准也开始起草，干燥设备的能效标准已完成上报待批。余能回收利用技术在泵、风机、压缩机生产企业得到重视，部分企业已开发出余能回收系统装备，并推广应用，取得明显的节能效果。越来越多的企业加入合同能源管理，与用户达成节能考核目标与效益目标。部分制造企业已从单纯提供节能产品发展到为用户提供系统节能方案。

但总体看，我国通用机械产品节能技术水平与节能挖潜需求相比仍有一定差距，主要表现在：一是自主创新能力不强。以企业为主体的节能技术创新体系不完善，产学研结合不够紧密，技术开发投入不足，一些核心系统节能技术尚未完全掌握；二是产业集中度低。企业规模普遍偏小，龙头骨干企业带动作用不强，节能产品成套化、系列化、标准化水平低；三是政策不完善。相关法规、标准体系以及财税、金融政策不健全，中小型制造企业融资困难；四是市场化推广体系不健全。用户与供应商之间的节能技术产品信息传播途径较少，第三方评价机制不完善，用户对新型节能技术装备认知程度低、识别成本高，合同能源管理、设备租赁等市场化推广模式没有得到普遍应用。

有些原本是节能产品，可是应用到工程中却变得不节能了。出现这种情况的原因：一是系统匹配设计不合理，设计院在计算管路阻力时，为了保险期间，将阻力系数放大，如输送流体的扬程是100米，设计院就加10%的安全系数，变为110米，泵、风机、压缩机制造企业又为了保险，就配120米扬程的泵、风机、压缩机，再加上标准中对选用电机的安全系数为1.1，这样几项安全系数叠加后就形成了大马拉小车的情况，造成原本是节能产品变成了不节能了；二是泵、风机、压缩机等节能产品的高效是指产品在额定工况下（满负荷）的运行效率，此时最节能。但设备运行时往往偏离最佳工况范围，这时节能产品也就不节能了。就像2.0以下排量汽车的经济时速在每小时70-100公里时最节油，如果偏离这个速度就不省油了。据统计，我国70%以上的泵、风机、压缩机等产品都在偏离工况条件下运行，这时的平均效率不到70%，本来90%的效率产品一下降低了20%的效率，这样能源浪费太可惜了。

二、余能回收技术开发与应情况

余能回收的定义十分广泛，具体来说就是将已经使用过的能量剩余部分转变成可再次使用的能量，比如热能、机械能、压力能、光能等转化为可利用能源。余能回收能够充分利用能源，减少碳排放、节能降耗有利于可持续发展。

目前，通用机械行业正在开展余能回收技术研究，研制余能回收新产品。例如蒸汽余热回收的蒸汽透平（汽轮机）、余压液能回收的液力透平（水轮机）、低品位余热回收的螺杆膨胀回收装置等。

（一）液力透平

流动中的液态流体（水）所具有的能量经过透平喷管时转换为动能，流过叶轮时流体冲击叶片，推动叶轮转动，从而驱动透平轴旋转。透平轴直接或经传动机构带动其它机械，输出机械功。液体（水）通过转轮旋转，变为液（水）力透平工况。液力透平在一定条件下可替代电动机或汽轮机等驱动装置，并且最高可回收80%的流体能量并用来驱动泵、风机、压缩机或其它转动机械。

如山东长志泵业有限公司研制的液力透平平均每台可回收功率300kW，以年运转300天计算，则每台液力透平装置每年可节约电力216万度，节约电费151万元，经济效益非常可观。另外，大连深蓝泵业公司等企业也开发出高效的液力透平机组，并已在不同领域应用取得良好的节能效果。

（二）螺杆膨胀机

螺杆膨胀机属于容积式膨胀机，是通过吸入有一定压力的气态工质使得基元容积由小到大的连续膨胀，从而对外做功的动力机械，是螺杆压缩机的逆运转。

螺杆膨胀机对于余热回收利用的原理是通过有机朗肯循环来实现的。有机朗肯循环是常见制冷循环的逆循环，通过有机朗肯循环就可以把低品位热能转化成电能或机械能。目前，国内开发的螺杆膨胀机转子型线能保证螺杆膨胀机的高效、低噪声和高可靠性，可以满足不同质量流量的水蒸汽的膨胀需求。

浙江开山压缩机股份有限公司开发生产的有机朗肯循环螺杆膨胀发电机组采用螺杆膨胀机直联驱动发电机发电，不用增速或减速齿轮，不仅消除了齿轮的功率消耗和传动噪声，而且还提高了系统的可靠性。该公司开发的首台有机朗肯循环螺杆膨胀发电机组在天津天丰钢铁公司得到成功应用，顺利并网发电，得到市场认同，现已取得几十套市场订单。

（三）透平膨胀机组

陕西鼓风机集团公司近年来在透平膨胀余能回收方面开展多项研究和产品开发，重点开发了三类产品。

1．纯低温余热能量回收系统装置

陕西鼓风机集团开发的纯低温余热能量回收系统装置，其核心技术是利用排向大气环境中的温度低于380℃的中低温的废气、烟气所含的低品位的热能来发电或直接驱动动力设备，采用的是以低参数系列的热交换器、低参数汽轮机及发电机组成的纯低温余热能量回收装置，同时，对尾气中的粉尘进行回收。目前主要应用在水泥、钢铁和石化行业中。

每套纯低温余热能量回收系统装置每年可发电0.72亿度；每年可回收效益3千多万元；每年可节约标准煤2.55万吨；每年可减少二氧化碳排放6.9万吨。

2．工业流程余能回收利用装置

工业流程余能回收利用装置广泛应用于冶金、硝酸、精对苯二甲酸等生产工艺过程中的余能回收综合利用。其中，高炉煤气余压发电透平装置是利用冶炼高炉的副产品——高炉炉顶煤气具有的压力能及热能转化为机械能以驱动发电机发电的装置。我国冶金行业是全国最大的能源用户，用电量占全国的13％—15％。而安装高炉煤气余压发电透平装置（TRT），则是冶金企业节能降耗的重要途径。可为钢铁企业减少外购电量的6％—8％。

3．燃气-蒸汽联合循环发电装置

燃气—蒸汽联合循环发电装置是先将高炉煤气、脱硫焦炉煤气混合，经煤气压缩机加压，与压送至燃烧室的空气混合燃烧，生成高温、高压的气体，经燃气透平机膨胀做功，推动燃气透平带动压缩机和外部负荷高速旋转，从燃气透平中排出的乏气引至余热锅炉，产生高温、高压蒸汽驱动汽轮机，与燃气透平一起带动发电机发电。

一般来说，以高炉煤气作为锅炉燃料产生蒸汽来驱动汽轮机发电的热效率仅能达到25%左右，而燃气—蒸汽联合循环发电机组在不外供热的情况下热效率可高达40%-50％。世界发达国家主要钢铁厂均装有燃用高炉煤气的燃气—蒸汽联合循环发电机组。

燃气-蒸汽联合循环发电装置主要由燃气轮机组、煤气压缩机组、汽轮机、发电机、余热锅炉等关键系统构成，由这些系统构成一个复杂完整的发电系统。目前国外掌握该系统核心技术主要厂商有日本三菱、美国GE、法国阿尔斯通、德国西门子及日本川崎和三井、法国ALSTOM等。陕鼓在该机组的研发方面做了大量工作，并在技术方面取得一些重大突破，曾获得过国家科技进步二等奖。

三、通用机械产品节能技术发展目标

1．利用通用机械行业现有的国家工程中心、国家重点试验室和国家产品检验测试中心的基础条件，强化科技创新体系建设，形成一批支撑节能技术与产品和系统装备研发的高水平、基础性、战略性和前沿性科研机构。围绕通用机械节能产品的关键、共性技术加大研发投入力度，开展系统节能科技研发攻关，突破系统节能核心技术瓶颈，形成自主的知识产权，为创建大规模推广节能产品和系统提供技术支撑。

2．不断完善节能产品和设备运行系统的能效标准、检验标准和评定规则，使我国通用机械产品和系统节能指标更加完善、科学。

3．在泵、风机、压缩机、干燥设备等领域形成一批拥有自主知识产权和核心竞争力的节能产品，形成一批有国际竞争力的骨干企业，到2020年，高效节能技术与产品市场占有率由目前30%提高到60%以上，产值超过3000亿元，实现年节能能力折合成标准煤600万吨。

4．余能回收利用领域重点攻克余热余压直接转换为机械能回收利用、中低品位余能有机朗肯循环发电等重大技术开发与应用，不断提高液力透平、透平膨胀和螺杆膨胀余能回收的效率，进一步提升余能回收系统运行效率。政府尽快出台支持余能发电上网相关政策，推动能源按品质高低实现梯级利用。

5．逐步形成一批泵、风机、压缩机制造企业与电机、内燃机等生产企业和用户建立“节能创新技术战略联盟”，实现全方位节能水平的提高。

6．加大推广达到国家1、2级能效标准的泵、风机、压缩机产品的力度，为用户提供最佳系统节能方案。加快现有不合理的泵、风机、压缩机系统节能改造。

对此，我们有理由相信，“十三五”期间，多项举措必将使我国通用机械产品节能、系统节能和余能回收技术迈上新台阶，实现国发（2012）40号文提出的“风机、压缩机、泵等新增主要耗能设备能效指标达到国际先进水平”的目标。