热泵技术的最新发展

单螺杆单螺杆单螺杆单螺杆压缩机与压缩机与压缩机与压缩机与热泵热泵热泵热泵技术的最新发展技术的最新发展技术的最新发展技术的最新发展曹国璋曹国璋曹国璋曹国璋2007200720072007年年年年9999月月月月20202020日日日日第一章第一章第一章第一章概论概论概论概论1、单螺杆压缩机技术，在国际上是一项前沿高新能源环保技术，由此技术可以衍生出一系列的高科技节能环保产品。因此该技术被西方工业国家称为压缩机技术领域的一项重大革新和21世纪压缩机，国际上只有少数公司掌握该项技术，并对我国实行严密封锁。本项目将实现单螺杆系列产品的完全国产化生产，符合国家产业政策和行业发展规划，产品将在国内外市场上具有广阔的前景。2、应用“5级高精度专用机床”可以加工生产φ200以下的单螺杆和星轮，转子和星轮片的啮合达到完全互换，啮合副在槽底的配合间隙可以控制在0—0.02毫米。可替代我国每年高达150亿元人民币的制冷与空气压缩机进口需求。上述两套专用加工设备均采用展成法展成法展成法展成法加工螺杆和星轮，具有精度高、成本低的特点，达到国际先进水平。3、大排量单螺杆空气压缩机、大排量单螺杆无油压缩机、单螺杆膨胀机在国内外均没有公司家能够生产，是可靠的创新型节能环保装备，产品的国产化必将提升我国在大型工艺压缩机和膨胀机的国际竞争能力。1第二章第二章第二章第二章国内外技术现状国内外技术现状国内外技术现状国内外技术现状一、一、一、一、单螺杆压缩机技术单螺杆压缩机技术单螺杆压缩机技术单螺杆压缩机技术开发的开发的开发的开发的意义意义意义意义1、突破国际大公司对我国的技术封锁单螺杆压缩机技术，在国际上是一项前沿高新技术，被西方工业国家称为压缩机技术领域的一项重大革新和21世纪压缩机的换代顶尖产品，在经济、军事、航空、航天等众多领域具有极其重要的作用。由于单螺杆压缩机核心部件的加工技术难度大，国际上只有少数公司掌握该项技术，并对我国实行严密封锁。经过六年的研究，研制了转子和星轮片加工的5级高精度专用机床，实现了对星轮和转子的完全展成加工。2007年3月5日，单螺杆制冷压缩机通过了由过增元、王浚、蒋洪德等院士和建设部、中国科学院、中国制冷空调工业协会等有关部门专家组成的鉴定委员会的鉴定。鉴定结果认为该产品的研制成功填补了我国在该领域的空白，总体技术指标达到国内领先水平，在压缩机的结构设计和加工工艺方面在国际上具有自己的特点。2、满足国家的产业技术发展要求根据国家发展改革委公布的《国家高技术发展规划》和《2007年度当前优先发展的高技术产业化重点领域指南》等重要技术政策指导性文件，明确提出了研究开发精密零部件（如精密轴承、高速齿轮）成套加工技术；中、高温太阳能发电技术与设备；地源热泵与采暖、空调、热水联供系统；水源热泵；工业余热回收利用技术等高能耗工业生产节能技术；冷热电联供技术等内容。因此，单螺杆压缩机技术符合当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录的要求；具有较大的市场前景，有较好的经济效益、社会效益和环境效益，符合可持续发展的要求。项目的实施将会进一步提高能源的利用率，缓解能源供需矛盾，保障能源安全，为我国经济和社会可持续发展提供有效的技术支撑。以单螺杆技术为核心，可衍生出一系列的高效、节能、环保产品。已经成功开发的星轮和转子关键件加工的高精度专用机床设备和检测装备，不仅为先进可靠单螺杆制冷压缩机的批量化生产，同时也为大排量单螺杆压缩机、大排量无油单螺杆压缩机和单螺杆膨胀动力机系列产品的研制和产业化提供了装备保证。对我国热泵、中央空调、工业制冷、大排量空气压缩机包括无油压缩机产业、余热2回收、太阳能地热能利用等众多产业起到推动作用，并将促进我国资源与能源利用产业的结构调整和环保事业的发展。3、对节能降耗和再生能源利用发挥重要作用民用建筑运行能耗（指采暖、通风、空调、照明和其他建筑设备用能）在发达国家约占社会总的能源消耗量的1/3。中国目前建筑能耗约占社会总能耗的20%，但随着社会经济的发展，第三产业比例的增大以及制造业结构的调整，建筑能耗的比例也很可能逐渐提高到与发达国家相近水平。但中国的人均能源资源远低于全球平均水平，中国可能获得的能源不可能支持中国建筑达到发达国家目前同样的能源消耗水平。压缩机是热泵的核心部件，单螺杆制冷压缩机是热泵压缩机的更新换代产品，由于其独有的特点,尤其适合热泵机组的使用；由其驱动的水源和气源热泵将比其它压缩机驱动的热泵更具竞争力。热泵技术能够充分利用土壤、空气、污水、海水、地表水、地下水等低品位能源，是一种高效节能环保的供暖空调技术，它比直接采用电加热要节能80%。据统计，全国可有四分之一的建筑采用热泵技术来供暖，尤其在长江流域及长江以南地区，这些地区原来冬季不采暖，但随着经济发展和生活水平的提高需要解决采暖问题，这些地区冬季短而且温度并不是太低，如果采用北方集中供热技术是不经济也是不必要的,热泵是其最佳的解决途径。余热余压利用工程是中国《节能中长期发展专项规划》中的十大重点节能工程之一。在中国化工、冶金、纺织、建材、电力、医药等各工业领域存在着大量的余热，但这些余热资源一般规模较小，温度相对较低，通常无法采用大规模的高温高压发电设备进行余热回收发电。利用单螺杆还可以生产单螺杆膨胀动力机，用来回收上述这些工业余热进行发电，同时可以利用太阳能和地热能等低温热源进行发电，具有广阔的市场前景。单螺杆膨胀动力机的功率可以在3kW～2000kW之间，而中国目前最小的蒸汽轮机发电功率为750kW，因此螺杆膨胀动力机正好弥补了蒸汽轮机单机功率不能太小的缺陷。另外，蒸汽轮机的蒸汽只能是过热蒸汽和饱和蒸气，而单螺杆膨胀动力机采用的工质既可以是水蒸气也可以是低沸点工质，其使用温度范围可从70℃到250℃。目前在国际上还未有公司能够生产这种单螺杆膨胀机组。3二、二、二、二、国内外技术现状国内外技术现状国内外技术现状国内外技术现状单螺杆压缩机是一种先进的通用设备，是众多行业的核心部件，可用于空调制冷、动力、军事、矿山、化工、石油等众多领域、具有非常广阔的市场前景。目前单螺杆压缩机技术只有少数厂家掌握，大排量单螺杆空气压缩机、大排量单螺杆无油压缩机、螺杆膨胀动力机在国内外还是属于空白。在热泵和制冷系统用压缩机领域，国际上能生产单螺杆制冷压缩机厂家的仅有英国霍尔公司，日本大金公司，麦克维尔公司（现在是日本大金的子公司），日本三菱和美国维尔特公司。2006年5月18日，日本大金与美国奥维尔签署协议，以21亿美元收购奥维尔。麦克维尔是奥维尔的子公司，英国霍尔公司又是美国麦克维尔的子公司。收购完成后实际上国际上只有三家公司生产单螺杆制冷压缩机。美国维尔特公司产品应用于工业制冷，而日本三菱的单螺杆制冷压缩机生产并没有形成大的规模。因此，在制冷压缩机技术领域里，日本大金独占熬头。制冷压缩机是中央空调的心脏，目前中国能够生产制冷压缩机特别是大中型制冷压缩机的厂家很少，只有大连冷冻机厂、烟台冰轮，武汉新世界制冷公司等两三家公司，而这些公司也只能生产双螺杆或活塞式制冷压缩机，产量无法满足国内制冷设备厂家的需求，产品性能也难与国外品牌竞争，国内绝大多数制冷设备和热泵生产厂家只能依赖国外品牌的压缩机。大中型企业生产流水线的工艺流程（如冶金、化工、天然气回收、煤层除气，注气、涡轮燃气增压、蒸汽回收、压缩二氧化碳等各种气体等场合）需要使用大量的大排量工艺压缩机，还有许多大中型企业（例如火力发电厂冷却塔、大型水泥厂、矿山等）。这些企业对压缩机的可靠性要求很高。因此，从性能角度上讲，大排量单螺杆压缩机对这些用户是最佳选择。但国内外还没有能够生产成熟的大排量单螺杆空压机的厂家。烟草、化工、医药、食品、电子、医疗，纺织、军工，科研等许多行业需要使用无油压缩机提供的纯净气体。在各类无油压缩机中，水润滑单螺杆无油压缩机被认为是性能最为优越的机型。目前，国际上只有日本三井公司能够生产这种机型，每年销售额达几十亿美元。由于所生产的产品属于20立方以下排量的产品，对于需求大排量无油压缩机的企业单位，除了选购技术性能相对较差的双螺杆或活塞式无油压缩机外，几乎没有更好的其它机型可选。4单螺杆压缩机对齿形的要求是良好的气密性，工艺性和长寿命。即啮合副应有连续稳定的密封区和最小的泄漏三角形，便于大批量生产时的精加工，有尽可能多的“接触区”。见下图：加工的转子和星轮研制的单螺杆热泵制冷用半研制的单螺杆热泵制冷用半研制的单螺杆热泵制冷用半研制的单螺杆热泵制冷用半封闭压缩机封闭压缩机封闭压缩机封闭压缩机研制的氨制冷用单螺杆冷冻研制的氨制冷用单螺杆冷冻研制的氨制冷用单螺杆冷冻研制的氨制冷用单螺杆冷冻压缩机压缩机压缩机压缩机5以氨为工质的利用70－100℃低温地热水发电的单螺杆膨胀机朗肯循环技术方案单螺杆膨胀机以R245fa为工质的余热回收热电联供单螺杆膨胀机朗肯循环技术方案单螺杆膨胀机高效单螺杆气源热泵机组技术方案单螺杆压缩机