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未来几年风机行业及关键技术的发展趋势
时间:2018-08-16 17:31:58 作者:
  从“十三五”时期经济环境和政策趋势分析,“十三五”风机行业的发展应该从风机节能方面考虑,盯紧国家节能减排项目,实施风机产品的不断创新,满足国家节能降耗的需求,为用户提供高效、可靠的各类风机,才能使风机行业各企业取得更好的经济效益。
 
  1.节能减排技术升级与改造
 
  通用机械产品中的通风机、鼓风机、压缩机是量大面广的耗能产品,大力发展高效节能通用机械产品,不断提高产品技术水平,对我国节能降耗,提高能源利用率,为国民经济各部门实现节能减排目标都具有非常重要的现实和长远意义。
 
  (1)根据国家《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014~2020年)》的通知,煤电行业要加快燃煤发电升级与改造,努力实现供电煤耗、污染排放、煤炭占能源消费比重“三降低”和安全运行质量、技术装备水平、电煤占煤炭消费比重“三提高”。因此30万千瓦亚临界机组、60万千瓦亚临界机组、百万千瓦超超临界机组、燃煤电站烟气脱硫脱硝的技术与装备是未来煤电发展重点。研发锅炉用送风机、引风机、一次风机、增压风机和烟气再循环风机等的技术升级改造,是提高煤电机组风机可靠性和降低能耗的必经之路。我国特色大型电站对风机的要求,风机性能参数能满足300~1200MW及以上火电发电机组需求(250~900m3/s,5.0~12kPa);压力系数更高;配有多种适应变转速调节(特别是变频调节)的可调节自身性能的风机;适应小汽轮机驱动的动、静调风机机组;风机最高效率不低于89%,可靠运行范围更宽,性能调节更广,低负荷效率更高,噪声更低的风机产品。
 
  (2)开拓余热、余压能量回收市场。针对水泥、玻璃、钢铁、石化等行业的工业用汽和余热发电研制能量回收新产品。利用透平膨胀能量回收系统、螺杆膨胀能量回收系统、液力透平能量回收系统对过程余热、余压回收与余能综合利用技术与装备。在冶金工业过程的烧结余热、高炉煤气余热余压回收与热能的综合利用中,高炉、转炉、焦炉等煤气发电以及利用蒸汽轮机发电技术与装备,如大型高炉用离心鼓风机。石油、石化、煤炭等行业生产中排放的废气回收再利用的高性能大型压缩机成套技术与设备。
 
  (3)石油、石化、煤炭等行业生产中排放的工业污水、农业污水、医疗污水以及城市生活污水处理需要大量使用各类新型风机研发或风机技术改造。如近年来发展起来的磁悬浮鼓风机的应用。
 
  (4)煤层气、页岩气的回收利用技术与成套机组的开发。
 
  (5)钢铁烧结机烟气脱硫、脱硝技术与装备。
 
  (6)石油伴生气增压回收技术与装备。
 
  (7)MVR市场中蒸汽压缩机/鼓风机的广泛应用。MVR工艺主要用在蒸发浓缩、蒸发结晶和低温蒸发工艺当中,其应用领域包括环保行业中的工业废水、垃圾渗滤液;化工行业中的化工产品生产、氯碱、部分蒸汽能源回收、海水淡化、有机添加剂的浓缩和结晶、香料提纯;食品、制药行业的蒸发、浓缩、结晶等。
 
  2.以实现国家重大技术装备国产化为目标,坚持发展高端装备
 
  在自主研发方面,重点开发世界级新产品并形成系列,开展重大技术攻关。通过自主研发、技术合作与并购整合,使风机行业主导产品的设计、制造、服务和成套能力达到国际先进水平。
 
  可满足150万吨/年大型乙烯三机、110万吨/年PTA、2000万吨级炼油、天然气管网加压、输送用20MW及以上的大型天然气长输管线(长输管线3万kW燃气轮机驱动的压缩机组、2万kW以上电机驱动的压缩机组)、2×180万吨/年甲醇、10~15万m3/h等级空分设备(轴流离心空压机、高压氧气压缩机、膨胀机等、7~8万m3/h空分多轴空压机、多轴增压机等);大型液化天然气LNG(550万吨/年LNG装置用MR1混合冷剂离心压缩机、MR2混合冷剂离心压缩机、设计压力10~14MPa高压板翅式换热器)、浮式液化天然气(FLNG)等装置的需要。
 
  3.重点发展能源领域重要产品
 
  天然气发电机或天然气锅炉增压;油田石油催化裂解;轻烃气回收及炼化中气体分馏装置中的各类压缩机;加氢精制,润滑油脱腊,丙烷脱沥青的各类压缩机;化工流程中的增压、输送、回收的各类压缩机;煤层气(瓦斯气)的回收的各类压缩机;页岩气的开采与利用等所需的各类压缩机。研制合成橡胶中的三元乙丙、丁基橡胶/溴化丁基橡胶、ABS橡胶等工艺所需的压缩机。EO/EG(环氧乙烷/乙二醇)、丙烯酸及VAM(氯乙烯)用压缩机。
 
  高温气冷堆核电主氦风机和氦气压缩机关键技术开发。包括高效基本级;机壳结构静动力强度分析及抗地震优化技术,压缩机通流部分设计技术;热停堆技术研究;密封性研究。
 
  满足第三代核电技术的关键核级、非核级风机及核电暖通空调系统的自主研发。
 
  海洋工程用气体分离设备技术研究(海洋环境下的低温空气分离设备、常温气体分离设备研发)。
 
  4.突破大型透平压缩机关键技术攻关
 
  (1)大型压缩机组(1000kW以上)减振降噪关键技术研究。
 
  (2)空分设备核心技术和产品的研究:空分设备节能降耗技术研究、能效评估技术研究、工程成套设计技术研究、精准性设计、建立仿真模型、精细化设计技术研究与标准化、空分设备及系统安全性设计研究。
 
  (3)风洞系统及核心部件压缩机系统关键技术研究。在0.3m低温跨声速风洞压缩机研制成功的基础上结合低温跨声速风洞进行深入模型级试验研究、样机各种工况的综合性能试验研究。建设大型力矩秤、高精度转子高速动平衡试验台、真空超速试验台等用于转子动力学研究、风洞系统、低温及风机结构研究、低温材料应用研究、压缩机气动性能研究和大型轴流压缩机制造技术研究,用以保证研制的大型风洞压缩机满足各种工况的运行需要。
 
  (4)离心压缩机技术发展难点包括:高压比超临界二氧化碳或硫化氢之类工质的压缩机;宽高效区离心压缩机系统节能优化运行技术研究;高密度气体离心压缩机的研究;融合轴流和离心压缩机技术;为应用于每个领域的离心压缩机配置一个合适的扩压器。
 
  一体机将是未来我国透平压缩机企业努力的重点方向。一体机采用了高速电机和磁力轴承,用于管线输送和海底等特殊场合。国际上著名压缩机生产企业如GE、曼透平、西门子、德莱赛兰公司都先后推出了一体机。一体机机型结构紧凑,占地面积小,高可靠性,维护简单,零泄漏,低噪声。如GE的ICL一体机功率达到15MW,压力高达103bar,流量30000m3/h。曼透平HOFIM型一体机最高流量达230000m3/h,最高压力达300bar。
 
  (5)随着石化、空分等装置的大型化以及重型燃气轮机技术开发与应用,轴流压缩机朝着大型、高效、高负荷的方向发展。对内流机理的研究不断深入,基于非定常流动理论的设计方法越来越多的应用。为了使机组小型化,单级压比不断提高,航空工业中使用的跨音速、超音速叶栅设计技术正应用在固定式轴流压缩机中。此外,为了拓宽压缩机稳定工作范围,进行旋转失速、喘振机理的研究,使用机匣处理技术来扩大轴流压缩机稳定工作裕度。
 
  (6)高端压缩机高效可靠及智能化控制研究。高端压缩机能源消耗在中国流程工业能源总消耗的比重非常高,高端压缩机的高效、可靠运行对于节能减排、实现可持续发展意义重大。
 
  绿色化、智能化、信息化是高端压缩机发展方向。研究重点包括:高端压缩机自动故障预测与健康管理;高端压缩机效率监测;高端压缩机故障自愈化调控技术;高端压缩机与过程匹配适应智能调控技术;智能高端压缩机技术;高端压缩机在役再制造关键技术。
 
  高端压缩机绿色化、智能化发展需要创新设计,首先面临的设计规范方面的挑战;再者,对于创新设计高端压缩机产品,用户的选型应用也面临着挑战。
 
  5.基础理论学科的发展重点
 
  流体机械内部损失机理和非稳态流动的数值、理论及试验研究;压缩系统动力学特性及稳定性、检测与诊断的分析研究;流体机械的噪声及气动声学的模拟分析;用大涡模拟方法来预测、分析和解决风机噪声;压缩机反设计方法;压缩机风机旋转失速和喘振的控制方法;压缩机试验方面,未来将深入研发提高整机的效率,大量采用探针测量压缩机内部流场,分析压缩机内部叶轮的匹配性能,定子与转子的匹配性能,达到提高整机的最高效率。来进一步对压缩机产品结构进行优化。未来压缩机一体机的发展成为主流,所有压缩机的测量技术也相应要求提高,如要增加对电能参数的测量。
 
  6.智能制造、新工艺技术的发展方向
 
  未来风机的制造将迎来智能制造时代,数字化、电子自动化、信息化、机器人是智能制造的基本元素,这些技术的应用必将促进风机制造水平的提升,稳定可靠地提高产品质量和工作效率,并能大大降低操作工人的劳动强度。
 
  随着新一代信息技术、智能制造、新材料、新工艺等技术的发展,传统的数控加工将获得突破性的发展。高效、高精、智能,制造方法的多样性将是叶轮、叶片这些流体机械心脏部件的未来加工的常态。针对复杂叶轮叶片的数控电加工技术、叶轮自动焊接技术以及基于增材制造的3D打印技术将得到更广泛的应用。为了适应这种科技变革,随之对应的材料研究会成为将来制约制造加工效率和技术关键所在,对其研究刻不容缓。
 
  7.通风机发展方向是由中低端向高端发展
 
  一要加强通风机的系统优化设计,进一步提升整体性能(达到或超过国家一级能效标准),在保证可靠性的前提下降低成本。二要在耐高温、防粘附、防腐、耐磨、降噪、新材料应用等方面突出产品特色。三要加强对用户系统的运行分析,提高风机设计选型的准确性,提升用户系统运行能效。在运行中的调节节能方面,除了采用较先进的动叶可调、双速电动机、液力耦合器及交流电动机的各种方法调速外,对大型通风机又出现了调速节能的新装置——多级液力变速传动装置。
 
  8.鼓风机重点发展单级高速鼓风机全系列产品
 
  单级高速鼓风机向高、中、低各种压比的全系列产品目标发展。以高效、可靠、无油、宽覆盖为目标,以系列化、模块化、标准化为抓手,提高产品综合性能。未来将会大力开展节能型鼓风机的研制工作。通过改进叶轮型线、通流部件、进口导叶调节来提高产品效率。并且在鼓风机主轴的另一端设有尾气透平,回收尾气排放时的膨胀功,也是一种节能趋势。
 
  9.实现中央空调风机传统产品的升级换代
 
  要求风机能效更高、体积更小、质量更轻、噪声更低、外观更美。很多空调厂家将静音风机设为一项重要研发课题,从电机和风机整体提高机组效率。
 
  10.罗茨鼓风机
 
  国内外罗茨风机技术的主要发展方向:一是利用先进的设计制造技术优化产品结构及性能,特别是叶轮结构和叶型的优化,以提高鼓风机效率,同时提升产品可靠性;二是罗茨鼓风机的高速小型化、集成化、配套件的优化、监控智能化等,并辅以先进的隔声、降噪设计,开发出运行维护周期长的节能轻便型罗茨机组,使鼓风机操作维护更简便、快捷;三是罗茨风机应用技术的发展,如以各种工业气体增压输送为主的特型罗茨技术以及MVR用罗茨式压缩机的发展。

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