浙江开山压缩机股份有限公司

螺杆膨胀机发电站项目

可行性研究报告

浙江省工业设计研究院

二零一三年十月

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工程号：2013K048

浙江开山压缩机股份有限公司 螺杆膨胀机发电站项目

院 长：章 华

总工程师：徐和财

项目负责人：朱锡坤

浙江省工业设计研究院

工程咨询资质证号：11220070045

二零一三年十月

报告编、审人员

专 业 设计人员 校审人员

工 艺： 朱 锡 坤 徐 卫 波

总 图： 周 志 校 徐 琴

土 建： 曹 伟 红 宋 皓

电 气： 徐 培 华 曹 洪 建

水 道： 魏 晓 斌 严 美 霞

概 算： 余 国 秀 陈 洪 新

技 经： 余 国 秀 陈 洪 新

目 录

1、立项的背景和意义……………………………………1

2、国内外研究现状和发展趋势…………………………7

3、产品技术性能特点及项目解决方案…………………13

4、天津天丰钢铁余压、余热回收技术方案……………20

5、螺杆膨胀机生产工艺与设备…………………………24

6、现有工作基础和条件…………………………………31

7、产品推广方案…………………………………………36

8、结 论 …………………………………………………42

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1、立项的背景和意义

1.1 立项的背景

2009 年 11 月 3 日上午，中共中央政治局常委、国务院总理温家宝在

北京人民大会堂向首都科技界发表题为《让科技引领中国可持续发展》的

讲话。温总理强调，科学选择新兴战略性产业非常重要，选对了就能跨越

发展，选错了将会贻误时机。我国发展新兴战略性产业，具备一定的比较

优势和广阔的发展空间，完全可以有所作为。一要高度重视新能源产业发

展、创新发展可再生能源技术、节能减排技术、清洁煤技术及核能技术，

大力推进节能环保和资源循环利用，加快构建以低碳排放为特征的工业、

建筑、交通体系。

节约能源、提高能源利用率在国家“十一五”规划纲要中列为基本国

策。回收利用工业生产过程中伴生的大量余热是节约能源、提高能源利用

率的重要途径之一。因此，国内许多高校和科研单位早在 20 世纪 80 年代

就开展了回收工业余热的热机研究，并且取得了一些成果。热机是一种靠

气体膨胀消耗内能对外作功的机械，如燃气轮机、内燃机等，热机实质上

就是膨胀机。按膨胀机能量转换方式不同，分为容积式和速度式二大类。

一般地讲：容积式膨胀机适用于各种流量的场合，而速度式的透平膨胀机

仅适用于大流量的场合。

如何有效地回收企业放散浪费的热能进行发电，是我国节能减排行业

的一项重点攻关技术。我国拥有约 40 万台工业锅炉，产生的蒸汽十分可

观，是进行余压、余热回收发电的大市场；我国的水泥、陶瓷等行业的大

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型工业窑炉排烟温度高达 400 摄氏度以上而未加利用，如果能有效地回收

并进行发电，既有经济效益又可解决烟尘的净化环保问题；许多化工厂工

艺流程中的反应热、压差及工矿企业废气、废液都有大量的潜热和显热可

以回收利用。目前，国内已有的汽轮机只能针对高品质的余热实现回收发

电，但不能解决上述大量低品质余热的回收问题。由于缺乏技术和相关产

品，目前国内工矿企业对生产中产生的大量的余热、蒸汽、烟气等一排了

之，无法利用和推进循环经济的发展。

近几年，作为节能技术的发展方向之一是回收中、小规模余热。可是

在现有技术条件下，用速度式的小透平膨胀机回收中、小流量的低品质余

热存在效率低、制造成本高、容易发生喘振和投资回收期长等一系列问题。

而用容积式膨胀机中的螺杆膨胀机回收中、小流量余热就不存在上述的那

些问题，其效率比透平膨胀机高 30%以上，制造成本仅为同容量透平膨胀

机的 15%至 20%。因此世界发达国家为了回收利用中、小规模余热都在研

发螺杆膨胀机。

螺杆膨胀发电机 显著的特点就是吃“粗粮”，不需要柴油、汽油和

煤等能源，而是通过回收工业生产中产生的的副产品蒸汽、热水、烟气以

及地热等热源进行发电，对热源的温度等要求低，是一种“统吃”的专门

回收各种低品质热能发电的新型高新技术，它不仅适用于工业余热废气发

电，而且适宜利用地热、太阳能、生物能发电。

适合应用于分布式能源。

适合用在单机功率为 2~3000kW 的系统。

全流膨胀：允许湿蒸汽进入膨胀机，这样可以提高循环效率和降低换

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热器的成本。这种膨胀机适合多种工质，例如过热蒸汽、饱和蒸汽、汽液

混合物、烟气、废气以及热水。

本项目属于《国家中长期科学和技术发展规划纲要》（2006—2020 年）

第三类“重点领域及其优先主题”第 5 条“制造业”中（26）基础件和通

用部件建设项目，符合国家产业政策和浙江省科技发展规划要求。

“低品质能源的高效热功转换的基础研究”列入国家十二五重点研究

项目。

1.2 立项意义

1.2.1 螺杆膨胀机的开发符合我国“低碳经济”的发展大趋势

螺杆膨胀机是一种回收低品质热能的能源回收装置，其工作原理相当

于螺杆式压缩机的逆向运行，能够回收低品质热能并直接转换成电能，是

当前能源利用领域的新型能源回收装置。

现有的将热能转换成机械能或者电能的动力机，主要有汽油机、柴油

机和燃气轮机和利用蒸汽冲转的汽轮机、螺杆膨胀机。低品质能源一般都

以蒸汽、汽水混合物、热水等形态存在，或者其他形态通过换热器转换成

这种形态存在，因而回收低品质能源的设备主要以螺杆膨胀机为主。螺杆

膨胀动力机具有三个非常重要的技术特点：

（1）热源适应范围非常宽广：可以适用于过热蒸汽、饱和蒸汽、汽

水混合物、热水和高含盐份的各种低品质热源的热电转换，属于国际上唯

一具备如此优点的能源回收装置。

（2）变工况能力十分优越：在热源负荷和参数大范围（从 120%到 10%

范围）变化波动的情况下，不仅运行稳定可靠，而且高效平稳。

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（3）维护费用和使用技术门槛很低：属于十年无大修的动力机，小

修维护和运行操作都简单方便，对用户原系统不产生干扰影响，安装和移

动十分简易。

螺杆膨胀机对低品质能源的回收主要集中在石化、冶金和新能源方

面：

在石油化工行业，因为工艺过程中伴随有大量的蒸汽，也产生大量的

废热液，这些废弃排放掉的热源都可以利用螺杆膨胀动力机来回收发电。

据统计，每投放 2,000 个 500KW 规模的螺杆膨胀动力机发电机组，即可以

为石油化工企业多产生 1,000MW 的电能，而投资成本只有同规模火电厂的

一半，每年可以为国家节省 300 万吨煤炭资源，相当于一个中型煤矿的年

产煤量。

在冶金和钢铁行业，仅回收钢铁企业的冲渣废热水（80-90℃）一项，

就可以为每个企业带来 2MW 到 5MW 的电能，我国是世界第一钢铁生产国，

冶金和钢铁行业能源回收的潜力巨大。

在地热发电等新能源领域，螺杆膨胀机提供了一种合适的能量转换途

径。地热水可以直接进入螺杆膨胀动力机驱动发电机发电，在我国西藏羊

八井地区已经有螺杆膨胀机地热发电的应用实例，解决了当地藏民的低成

本用电问题。

螺杆膨胀机还更多的应用在为燃气发电机、柴油机配套上，主要用来

回收燃气发电机、柴油机在工作中产生的低品质热能，提高能源利用效率。

在其他的行业，包括建材水泥、造纸印染、纺织、糖业食品、酒业、

药厂等领域，螺杆膨胀动力机都具有非常好的应用前景。

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1.2.2 满足市场需要，创造更大的社会经济效益

“十二五”期间，我国余热余压回收利用工程将投资 600 亿元，这将

带动螺杆膨胀机发电站市场需求快速增长。以余热余压回收利用工程总投

资 600 亿元的 30%用于螺杆膨胀机发电站建设计算，每座螺杆膨胀机发电

站装机功率平均为 450kW，电站投资 450 万元，预计“十二五”期间我国

约需建造螺杆膨胀机发电站 4000 座。

根据专家估算，螺杆膨胀发电机国内市场潜力巨大，回收废弃低温能

源的总发电量可以达到两亿千瓦的装机规模，每年可为我国节约标准煤四

亿吨，减少二氧化碳排放量 9.5 亿吨。以江苏为例，如果江苏 37,000 多

家高耗能企业能安装螺杆膨胀动力发电机设备，达到平均每家回收热能发

电 300 千瓦，就相当于江苏每年“拣”回 1,000 万千瓦的发电能力。

因此，本项目实施有利于满足市场需要，创造出更大的社会经济效益。

1.2.3 有利于企业进一步可持续发展

相比于汽轮机仅能将高品位余热较高效率的转化为电能，螺杆膨胀机

具有更加广阔的市场。螺杆膨胀机适应性强，能稳定的工作在气液两相区，

对余压及余热要求低，中、小规模余热回收优势明显，能够广泛的利用蒸

汽、热水、烟气、地热、太阳能、生物能等能源发电。

浙江开山压缩机股份有限公司作为国内专业从事螺杆机械产品研发、

制造的龙头企业，适应时代的要求，研发蒸汽螺杆膨胀机发电机组及 ORC

膨胀机发电机组，用于各种余压、余热的回收，为用户提供整体解决方案。

对企业进一步可持续发展将起重要作用，意义重大。

1.2.4 为地方经济发展作新贡献

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本项目实施将为当地提供较多的就业机会和增加地方财政收入，以及

为打造浙江、上海成为螺杆膨胀动力机先进制造业基地作出新的贡献。

综上所述，本项目实施符合我国《节能减排“十二五”规划》，推进节能

减排工作，加快建设资源节约型、环境友好型社会，其应用领域广泛，市

场前景十分良好，技术基础优越，项目建设将会产生较大的经济效益和社会

效益。因此本项目的建设是很必要的。

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2、国内外研究现状和发展趋势

2.1 国内外研究现状

在节能减排的各种技术中，影响 大、难度 大的就是如何高效回收

废弃低温能源和可再生能源，并将其转化为高品质电能。世界各国能源专

家已经进行了近百年的探索研究，希望能突破长期困扰人类因为无法回收

而造成大量浪费、环境污染的低品质余热、余压技术瓶颈。

我们知道，汽轮发电机以“自我”为中心，对热源要求非常“苛刻”，

只青睐高品质余热。因而，工业生产中大量过热蒸汽、饱和蒸汽、汽水混

合物、热水热液、易结垢热源等低品质热源大量白白浪费。如何寻找到一

种以“热源”为中心的“吃粗粮”的发电机组，就成了研究的目标。

利用冷媒介质在螺杆付间降温、降压膨胀推动主轴转动的螺杆膨胀动

力机技术，在上世纪七十年代被美国率先研制，从本世纪开始成功地用于

地热水、汽水两相流 37kW 螺杆膨胀动力机；日本北海道大学也进行过氟

里昂、汽液两相流螺杆膨胀动力机研制，1985 年日本株式会社前川制作所

研究成功用于工业锅炉饱和蒸汽差压发电的螺杆膨胀发电机，其功率为

102kW；我国“八五”计划将螺杆膨胀动力机技术列为重点攻关项目，1990

年已研制出实用动力样机，同年通过国家建材工业局组织的验收，现已在

建材、钢铁等行业得到有限的利用。据资料介绍，江西华电经过 8 年的研

发验证，螺杆膨胀发电机在建材、钢铁等行业得到有限的应用。江西华电

依托天津大学的技术，2002 年 10 月研制生产出首台蒸汽螺杆膨胀发电机。

经过多年的努力，目前已经研制成功功率从 50 千瓦～ 900 千瓦的 4 个型

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号的螺杆膨胀机，已有 70 多台机组在钢铁和建材行业投入运行。但是，

由于资金缺口等原因，该公司发展较慢，目前还没有形成规模生产能力。

而且，该公司的螺杆转子是落后的 4:6 国标非对称齿形，动力损失大，而

且是低精度的铣削成型，等熵效率低，对能源的回收率也低。同时，该公

司产品仅有蒸汽压差发电的案例，没有成功的 ORC 案例，所以没有实现

更低品质热源的余热发电，产品有短板。在美国，ET 公司从 2002 年开始

从英国伦敦城市大学取得螺杆转子 N 型线的生产许可，研发螺杆膨胀动力

机，已能生产废热螺杆膨胀发电机（WHG）和气体减压螺杆膨胀发电机

（GPRG），有一定的历史，但是 大发电功率 37kW。

2.2 发展趋势

螺杆膨胀机作为一种能量回收装置，能够将工业生产中产生的热量转

化为可供人们回收利用的能量（如电能），逐渐成为能源领域关注的焦点。

关于传统的热功转换技术，通常利用汽轮机发电，汽轮机属于速度型机器，

其对进口水蒸汽的条件要求较高，高压、过热、稳定的蒸汽工况下可以获

得较高的效率。

在国标 GB/T 754-2007 发电用汽轮机参数系列中规定了汽轮机适用蒸

汽的参数系列，其中非再热式汽轮机新蒸汽参数如表 2-1 所示。

表 2-1 非再热式汽轮机新蒸汽参数

类别 新蒸汽压力

MPa 新蒸汽温度

℃

新蒸汽流量

推荐范围 t/h

仅凝汽式汽轮机使用的额定功率等级

/相应的大致新蒸汽流量（阀门全开）

MW/(t/h)

低压 1.28 340 5～10 0.75/5 1/10

次中

压 2.35 390 10～20 1.5/10 3/20

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中压 3.43 435 450 470 20～120 3/20 6/40 12/70 20/100 25/120

4.90 435 450 470 次高

压 5.88 460 470 30～150 6/30 12/65 20/90 25/110 35/150

高压 8.8 535 100～410 25/100 35/140 50/210 100/410

从上表看出，汽轮机利用蒸汽发电对于蒸汽的要求较高，对于低品质

热源，汽轮机转换效率较差而不具备商业价值，从而导致大量低品质热源

因无法有效回收而浪费，同时对环境造成极大的污染。

螺杆膨胀机作为一种回转机械，其适应性强、不同工况下运行稳定，

尤其能够工作在气液两相区，使得其能够有效的利用低品质热源实现热功

转换，显著降低了传统热工转化方式对能源高品质的需求，能够将更多的

余压、余热、废热等变废为宝，提高经济效益。在螺杆膨胀机的工作过程

中，无排放，无污染，无额外能源消耗，是 为清洁的能量回收装置。

螺杆膨胀机能够回收不带压力、具有一定温度流体的热量，包括低压

水蒸汽、热空气、烟气、热水、地热水、热油、其他热液体等等，这种工

况下通常采用 ORC 型螺杆膨胀机。如图 2-1，为 ORC 热力循环压焓图。

图 2-1 ORC 热力循环压焓图

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对于带有一定压力的水蒸汽，不论是过热态、饱和态，还是气液两相

态均可以通过蒸汽型螺杆膨胀机回收余压，余压回收完毕后再通过 ORC

型螺杆膨胀机进行余热回收（开山专利）。工业生产中，存在大量的水蒸

汽，比如钢厂转炉水蒸汽、轧钢水蒸汽、竖炉水蒸汽、烧结水蒸汽等等，

大部分为饱和态或气液两相态，能够高效、稳定运行的只有螺杆膨胀机。

如图 2-2，为水蒸汽直接膨胀热力循环压焓图。

图 2-2 水蒸汽直接膨胀热力循环压焓图

从图 2-1 及图 2-2 可以看出，无论对于蒸汽型螺杆膨胀机，还是 ORC

型螺杆膨胀机，为了获得更高的输出功率，需要尽可能提高膨胀机进口压

力，降低出口压力，从而获得较大的焓差。如果进气压力降低，排气压力

提高，焓差下降，将会大幅降低输出功率，严重影响膨胀机的发电功率。

2.2.1 凝汽式膨胀机

如图 2-2 所示，为了使得膨胀机输出功率 大，需要尽可能提高点 1

压力，降低点 2 压力，从而获得 大可能的焓降。为了实现这一运行工况，

通常在水蒸汽膨胀机的运行过程控制凝汽器的压力低于大气压，凝汽器工

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作压力对应的水蒸汽饱和温度只需比环境温度高、可以实现冷凝即可。

为了尽可能降低排气侧的冷凝压力，凝汽式膨胀机工作循环需要大量

的冷却水对凝汽器实现冷却，同时冷却水温升不能高，以免冷凝温度、压

力上升，这就需要很大的冷却水循环量。

如图 2-3 所示，为完整的凝汽式汽轮机发电循环。

图 2-3 凝汽式汽轮机发电循环

假设，螺杆膨胀机（或汽轮机）入口压力 p1、温度 t1、流量 m 固定，

则有：

轴功率： P=m（h1-h2）=m(h1-h2’)ηs

发电机输出功率： Pe=Phe

冷却塔、冷却塔风机、冷却水循环泵总耗功：Pc

净输出功率： Pn=Pe-Pc

式中：hs——等熵效率

he——发电机效率

可见，为了提高净输出功率，可以采取以下措施：

（1） 提高膨胀机的等熵效率； 

（2） 提高发电机的效率； 

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（3） 降低消耗，包括冷却水泵、冷水塔、油冷却器的消耗。 

其中，因为等熵效率的影响至关重要，等熵效率 50%与 70%的区别，

造成的轴功率输出差别就是 1.4 倍关系。

2.2.2 背压式膨胀机

同凝汽式膨胀机相比，背压式膨胀机的不同之处在于，排气压力高于

大气压，对于同样进气热源工况其焓降较小，进而影响输出功率。在一般

在发电使用的场合，因其发电量少，往往很少采用背压式膨胀机。但是如

果工艺需要，或者为了其他目的，背压式膨胀机也是可以采用的。

背压式膨胀机的优点是，排气压力较高，水蒸汽密度较大，排气管以

及后续换热器不至于体积超大，系统额外消耗较凝汽式膨胀机低，有利于

降低设备尺寸和建设成本。

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3、产品技术性能特点及项目解决方案

3.1 ORC 型螺杆膨胀机

ORC 型螺杆膨胀机利用热流体的温度加热有机工质，有机工质被加热

后压力升高，带压有机工质进入膨胀机后膨胀降压，推动转子转动进行发

电。因其对可利用热源温度要求很低并且效率较高，为低品质能源回收利

用的唯一手段。ORC 型螺杆膨胀机主要用于无压力的一般流体热值发电，

浙江开山压缩机股份有限公司研发的 ORC 型螺杆膨胀机实测等熵效率

85%，远大于其他技术的等熵效率，商业价值巨大。

如图 3-1，为有机朗肯循环（ORC）流程图；如图 3-2，为 ORC 螺杆

膨胀发电站基本结构图；

图 3-1 有机朗肯循环流程图

图 3-2 ORC 螺杆膨胀发电站基本结构图

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ORC 螺杆膨胀机需要在朗肯循环中借助于有机工质实现热工转换，螺

杆膨胀机组包含了螺杆膨胀机、同步或异步发电机、换热器、压力容器等，

充装有机介质、润滑油，是一个封闭的系统。

ORC 螺杆膨胀机不需要热源流体具备压力，凡是 75℃以上热流体均

可以用来发电，例如低压水蒸汽、汽水混合物、导热油等等。热流体在换

热器中实现换热，与其他任何介质无接触，所以成分无变化，无污染。

膨胀机组的设计、制造过程，严格采用企业标准，并参照制冷机组的

标准，无论是结构、材料、实验，都确保机组的运行无泄漏、无异常损伤，

用户不必担心工质的泄露、润滑油的更换，机组均为无人值守。

如图 3-3 及图 3-4，分别为 ORC 型螺杆膨胀机及发电站。

图 3-3 ORC 型螺杆膨胀机

图 3-4 ORC 型螺杆膨胀机发电站

对于常见的低压水蒸汽，可以直接引入 ORC 型螺杆膨胀发电站进行

发电，不同机组及工况性能如表 3-1 所示。

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表 3-1 ORC 螺杆膨胀机发电站性能参数表

开山蒸汽用 ORC 螺杆膨胀发电站标准型号（50Hz）

电站型号 蒸汽温度（℃） 蒸汽消耗量（t/h） 额定净发电量（kW）

KE90-95V-1-50 100℃饱和蒸汽 1.3 69

KE185-95V-1-50 100℃饱和蒸汽 2.6 138

KE450-95V-1-50 100℃饱和蒸汽 6.5 350

KE900-95V-1-50 100℃饱和蒸汽 13 700

KE132-110V-1-50 100℃饱和蒸汽 1.8 109

KE280-110V-1-50 115℃饱和蒸汽 3.6 218

KE600-110V-1-50 115℃饱和蒸汽 8.3 508

KE1200-110V-1-50 115℃饱和蒸汽 16.5 1016

KE90-95V-2-50 100℃饱和蒸汽 1.3 62

KE185-95V-2-50 100℃饱和蒸汽 2.6 124

KE450-95V-2-50 100℃饱和蒸汽 6.5 316

KE900-95V-2-50 100℃饱和蒸汽 13 633

KE132-110V-2-50 100℃饱和蒸汽 1.8 100

KE280-110V-2-50 115℃饱和蒸汽 3.6 200

KE600-110V-2-50 115℃饱和蒸汽 8.3 466

KE1200-110V-2-50 115℃饱和蒸汽 16.5 933

上表可以简单归结为，在使用蒸发冷的场合：

100℃的水蒸汽，单位发电量为 53kWh/t；

110℃的水蒸汽，单位发电量为 61kWh/t。

3.2 蒸汽型螺杆膨胀机

蒸汽型螺杆膨胀机利用蒸汽的压差进行发电，用于带压热源余压的能

量回收，实测等熵效率 70%以上，远高于其他同类产品的发电效率。该机

型主要用于水蒸汽的压差发电，也可以用于其他工艺气体的压差发电。对

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于较低压力的余压回收，蒸汽型螺杆膨胀机效率具备无可比拟的技术优

势，尤其可以工作在气液两相区，可以很好的替代中小型汽轮机以及其他

类型的膨胀机，市场前景广阔。

在水蒸汽余压回收工况中，一般要求水蒸汽经过膨胀机不被任何杂质

污染，需要保证水蒸汽的洁净度。针对这种工况要求，水蒸汽螺杆膨胀机

的结构需要做到隔绝水蒸汽与润滑油，同时不能漏油。开山水蒸汽螺杆膨

胀机的设计过程，充分论证了不同的结构，并仔细分析了对应的优缺点，

后确定了润滑油供油方案、油汽隔离方案，经实践证明，该结构不仅确

保了蒸汽的安全、润滑油的安全，同时还绝对避免了漏油的隐患，降低了

自身的摩擦发热，减少了功率消耗。

如图 3-6 及图 3-7，分别为蒸汽型螺杆膨胀机及蒸汽型螺杆膨胀机发电

站。

图 3-6 蒸汽型螺杆膨胀机

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图 3-7 蒸汽型螺杆膨胀机发电站

关于热源压力的需求，压力高于 0.25MPa(g)的水蒸汽，即可通过蒸汽

螺杆膨胀机发电站用于发电。

根据市场需求，浙江开山压缩机股份有限公司开发了 4 个规格水蒸汽

螺杆膨胀机。可以实现 高压力 2.5 MPa(g)、单机流量 1.5-16t/h 的水蒸汽

压差发电。如表 3-2，为水蒸汽螺杆膨胀机规格表；表 3-3 ，为常规水蒸

汽型膨胀机名义工况；表 3-4 ，为高压水蒸汽型膨胀机名义工况；

表 3-2 水蒸汽螺杆膨胀机规格表

水蒸汽膨胀机型号 名义工况发电量(kW) 需要水蒸汽量(t/h) 备注

KSGe469150 529 9.7 常规机型

KSGe367143 240 4.4 常规机型

KSGe286150 120 2.4 常规机型

KSGe329125 657 12 高压机型

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表 3-3 常规水蒸汽型膨胀机名义工况

进汽压力 MPa(a) 0.6 高压水蒸汽

进气温度 ℃ 159

水蒸汽排气 排气压力 MPa(a) 0.108

表 3-4 高压水蒸汽型膨胀机名义工况

进汽压力 MPa(a) 2.5 高压水蒸汽

进气温度 ℃ 224

水蒸汽排气 排气压力 MPa(a) 0.5

开山蒸汽螺杆膨胀机组运行性能如表 3-5 所示。

表 3-5 开山蒸汽螺杆膨胀机性能

入口温度 t1 ℃ 143.61 151.83 158.83 164.95 170.41 175.35 179.88

入口压力 p1 MPa(a) 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

出口压力 p2 MPa(a) 0.108 0.108 0.108 0.108 0.108 0.108 0.108

单位蒸汽

净发电量 P KWh/t 41.8 48.9 54.7 59.6 63.8 67.5 70.8

3.3 项目解决方案

浙江开山压缩机股份有限公司成功研制出了 ORC 型螺杆膨胀机及蒸

汽型螺杆膨胀机，可以针对不同的热源，给出 优的解决方案，充分利用

热源能量，确保净发电量 高。以纯水蒸汽为例，不同条件水蒸汽螺杆膨

胀机发电方案如表 3-6 所示：

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表 3-6 不同条件水蒸汽螺杆膨胀机发电方案

水蒸汽条件 方案

<0.35 ORC 机组

0.35-1.5 水蒸汽机组+ ORC 机组（开山专利） 水蒸汽压力

p/MPa(a)

1.5-2.6 两级水蒸汽机组+ ORC 机组（开山专利）

为了同凝汽式汽轮机或其他凝汽式膨胀机做比较，如表 3-7 所示：开

山蒸汽螺杆串级 ORC 螺杆膨胀机与现有技术的凝气式膨胀机性能对比表。

表中列出了在相同工况条件下，开山蒸汽螺杆膨胀机串级 ORC 螺杆膨胀

机解决方案的发电量与现有技术的凝汽式膨胀机发电量对比。

表 3-7 开山蒸汽螺杆串级 ORC 螺杆膨胀机与现有技术凝汽式膨胀机性能对比表

入口温度 t1 ℃ 143.61 151.83 158.83 164.95 170.41 175.35 179.88

入口压力 p1 MPa(a) 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

出口压力 p2 MPa(a) 0.108 0.108 0.108 0.108 0.108 0.108 0.108

开山蒸汽机单位

蒸汽净发电量 P1 KWh/t 41.8 48.9 54.7 59.6 63.8 67.5 70.8

开山 ORC 单位蒸

汽净发电量 P2 KWh/t 53 53 53 53 53 53 53

合计净发电量 P KWh/t 94.8 101.9 107.7 112.6 116.8 120.5 123.8

现有技术 Pn KWh/t 46.7 51.9 56.1 59.7 62.7 65.4 67.8

开山串级式方案

优势 P/Pn % 203 196 192 188 186 184 183

可见，开山蒸汽螺杆膨胀机串级开山 ORC 膨胀机机组，所得到的净

发电量远大于现有技术的凝汽式膨胀机组，而具备好得多的的经济效益。

20

4、天津天丰钢铁余压、余热回收技术方案

4.1 整体方案

天津天丰钢铁有限公司有多处热源，并计划分期建设余热回收利用项

目，可利用热源如表 4-1 所示。

表 4-1 天津天丰钢铁热源条件

部门 蒸汽来源 汽量（t/h） 压力 MPa（g） 温度℃ 备注

转炉 18.5 0.5 160

炼钢

4 吨锅炉 4 0.5 160

平安带钢 4 0.5 160

平安带钢

轧三轧钢 5 0.5 160

150 烧结 烧结锅炉 8 0.5 160

合计 39.5

以上热源，均选择蒸汽型螺杆膨胀发电站串级 ORC 螺杆膨胀发电站

方案（开山专利）。

开山蒸汽螺杆膨胀发电站规格及数量，请见表 4-2。

表 4-2 开山蒸汽螺杆膨胀机规格、数量

发电站型号 单位 KSGe469150 KE450-95V-1-50 KE185-95V-1-50

数量 2 2 4

机组装机功率 kW 600 450 185

主机发电功率 kW 500 450 168

净发电功率 kW 490 350 138

21

以上蒸汽利用螺杆膨胀发电站合计净发电功率为 2232kW。

4.2 发电站主要设备选型见下表

表 4-3 发电站主要设备

序号 设备名称及型号 数量 主要技术参数、性能、指标 备注

1 开山蒸汽螺杆膨胀发电站 2

型号： KES600

装机功率： 600 kW

额定转速： 3000 r/min

主进汽压力： 0.6MPa(a)

主进汽温度： 160 ℃

排汽压力： 0.108 MPa(a)

排汽温度： 102℃

2 KE450 ORC 发电站 2

装机功率： 450 kW

工质： R245fa

热源蒸汽温度： 100 ℃

热源蒸汽流量： 6.5 t/h

3 KE185 ORC 发电站 4

装机功率： 185 kW

工质： R245fa

热源蒸汽温度： 100 ℃

热源蒸汽流量： 2.6 t/h

9 凝结水泵

（低压给水泵） 4

流量： 20 m3/h

扬程： 64 m

2 用 2 备

4.3 主要技术经济指标

序

号 技术名称 单位 指标 备注

1 装机功率 kW 2840

蒸汽膨胀机装机功率 kW 1200

ORC 装机功率 kW 1640

2 净发电功率 kW 2232

22

序

号 技术名称 单位 指标 备注

3 年运转时间 h 7500

4 年发电量 104kWh 1989

5 年净供电量 104kWh 1674

6 自用电率 % 15.8

7 年少购电量 104kWh 1674

8 全站占地面积 m2 1100

9 全站建筑面积 m2 600

10 全站劳动定员 人 4

其中：生产工人 人 4

管理人员 人 0

11 劳动生产率（实物）

全员 104kWh/人·年 418.5

生产工人 104kWh/人·年 418.5

12 年节约标准煤 万 t 0.5357 3.2tce/万 kWh

13 减少的排放量 万 t

碳粉尘 万 t 0.256

CO2 万 t 1.335

SO2 万 t 0.0402

NOx 万 t 0.0201

14 项目总投资 万元 2829

固定资产投资 万元 2204

财务费用 万元 625

15 年净收入（电价 0.67

元/kWh) 万元 1122

不含增值税，自

用，无增值税

16 供电成本 万元 306 折旧+工资+维修

费用

17 利润 万元 816

18 投资回收期 年 2.8 不含建设期

19 投资利润率 % 28.84

23

序

号 技术名称 单位 指标 备注

20 投资利税率 % 28.84

项目建成后，平均供电成本 0.1828 元/kWh，经济效益较好。

4.4 社会效益

随着经济发展水平和人们认识的不断提高，人们对于环境保护和资源

综合利用的认识不断提高，环保问题、能源问题和可持续发展问题日益成

为制约社会和经济发展的 重要的因素之一。本项目采用开山开发的、世

界上领先的、完全拥有自主知识产权的先进技术、先进装备，从根本上实

现了余热有效利用的目的，节约能源的同时，有力的改善了高能耗及高污

染的情况，从而为国民经济总体可持续发展作出了努力。

本工程的实施，对现有的环境状况有一定的减排作用，具体为以下几

点：

由于利用炼钢、烧结及带钢等生产工序产生的蒸汽资源，配套建设综

合能源利用系统（开山专利的蒸汽螺杆串级 ORC 螺杆膨胀发电站）充分

利用废热资源，降低生产成本，提高企业经济效益。

由于本余热电站为纯余热回收电站，不用燃烧燃料就可发电，因此相

对于一般燃煤电厂来讲，可大量减少碳粉尘、CO2 和 SO2、NOx 的排放。

24

5、螺杆膨胀机生产工艺与设备

5.1 生产工艺流程

系列螺杆膨胀机生产工艺流程包括自制件加工、主机总装、试车检验、

装配套件、喷漆、装附件、包装入库等七个工段。如图 5-1 所示，为工艺

流程总体框架图。

25

5.2 自制件的加工

自制件包括机体、吸气端体、排气端体、吸气盖、排气盖等铸钢件及

阴、阳转子等锻钢件的加工。我们需要将自制件毛胚经过机加工、热处理

等工序完成加工，检验合格后进行气密性实验检漏，清洗完毕后入库。

如图 5-2，为机体加工流程工艺图。

图 5-2 机体加工流程工艺图

如图 5-3，为吸、排气端体加工流程工艺图。

图 5-3 吸排气端体加工流程工艺图

铸造毛坯

粗加工地脚面、孔、粗铣提升阀盖配合面、粗镗提升阀芯配合孔

精加工两大端面面、转

子腔孔、定位销孔

精加工地脚面、孔、提升

阀配合面、孔、吊装孔

水压试验

划线、确定加工余量 粗铣吸气端端面粗铣排气端端面、粗

镗阴阳转子腔孔

入库

粗铣吸气盖配

合面、粗镗轴承

粗铣吸气密封面、进气连接管配合面

精加工进气连接官配

合面及螺孔、工艺孔

铸造毛坯 划线、确定加工余

半精加工吸排气端端面、半精

镗轴承孔及侧面能加工所有水压试验 加工侧面斜孔

检验已加工面是否有冷

隔、裂纹缩孔，材质疏松

精加工两大端面面、轴承孔、定位销孔 入库

26

如图 5-4，为吸、排气盖加工流程工艺图。

图 5-4 吸、排气盖加工流程工艺图

如图 5-5，为阴、阳转子加工流程工艺图。

图 5-5 阴、阳转子加工流程工艺图

5.3 主机总装

将完成机加工的机体、吸排气端体、吸排气盖及阴阳转子与其他外购

的各类组件先在装配线上组装成各类部件、再在总装线上完成系统的总

装，具体各部件组装与总装工艺流程图详见图 5-6。

铸造毛坯

精铣外端面

加工侧面孔

检验已加工面是否有冷隔、裂纹

缩孔，材质疏松等缺陷

水压试验

划线、确定加工余量 粗铣外端面、加工各传感器安装孔

粗铣大端面、粗镗油封腔孔

入库

精加工大端面、螺纹孔、定

位销孔、精镗油封腔孔

毛刀 粗车

调质处理

粗铣端面、打工艺孔 粗铣螺旋槽 车大外圆及轴肩

精加工端面、孔，装中心孔镶块 半精车

半精磨工作段、轴肩 车螺纹

精车

半精铣 精铣

精磨各段外圆 镀铬处理 去氢 做动平衡

铣键槽、六方

精磨镀铬外圆

入库

27

图 5-6 总装工艺流程图

5.4 主要设备

技术是企业创新的源泉，是企业参与并赢得市场竞争的关键，而生产

组织则是将设计转化为产品的关键环节。在生产组织过程中，成熟可靠的

加工工艺以及先进的加工及检测设备共同保障产品的加工质量。如表 5-1

所示，为主要设备明细表。

表 5-1 主要设备明细表

序号 名 称 单位 数量

1 KAPP 螺杆转子磨床 台 6

2 HOLROYD 螺杆转子磨床 台 6

3 8EX 数控转子铣床 台 1

4 HERMLE 五轴加工中心 台 2

5 三井加工中心 台 36

6 HEXAGOON 三座标测量仪 套 6

7 外圆及端面磨床 台 10

上表中列举了部分螺杆机械产品生产过程的关键核心设备。其中，转

子磨床为专用设备，仅用于螺杆转子的磨削，设备均自带在线检测功能，

实时监控螺杆转子的加工质量；三坐标测量仪作为检测设备，精度等级达

装排气端体及工艺轴承 装吸气端体、迷宫密封件、轴承

装阴阳转子垫片、圆螺母

装吸气盖

装圆螺母 装主动齿轮、从动齿轮

装机体、阴阳转子

装排气端轴封盖 装平键

装盘车轴

装吸气端轴封 装排气盖

贴认证标签 包装入库 试车 喷漆 装各传感器 装配套件

28

到 0.001mm，用于检测转子及机体等主机主要部件的加工精度，保证核心

部件的加工质量并 终确保产品性能。

图 5-7 螺杆转子磨床-KAPP

图 5-8 螺杆转子磨床-HOLROYD

29

图 5-9 三井加工中心

图 5-10 HERMLE 五轴加工中心

30

图 5-11 HEXAGOON 三座标测量仪

31

6、现有工作基础和条件

6.1 承担单位概况

浙江开山压缩机股份有限公司是国内 大的空气压缩机制造企业，也

是国内产销规模 大的螺杆式空气压缩机制造企业，2011 年 8 月在深圳证

卷交易所成功上市。2012 年浙江开山压缩股份有限公司实现销售收入 16.2

亿元，净利润 3.02 亿元；今年 1 到 9 月份，实现销售收入 14.2 亿元，净

利润 2.6 亿元,产销规模已遥遥领先于包括跨国公司在内的所有国内同行

企业。

浙江开山压缩机股份有限公司主要产品有活塞式空压机、螺杆式空压

机、冷媒压缩机等。其中，螺杆式空压机产品功率范围 7.5kW~630kW，品

种覆盖电机动力螺杆空压机、柴油动力螺杆空压机、井下防爆螺杆空压机

以及两级压缩螺杆空压机，是国内产品谱系 齐全的专业制造企业之一。

2009 年，开山在美国西雅图设立“开山北美研发中心”，按照“北美

研发 中国制造”的模式，开发出大量拥有自主知识产权的高新技术产品。

开山把“为民族工业造芯”、 “为节约中国作贡献”作为企业的核心价

值观，努力进取，力争五年内成为国际一流的压缩机制造企业、十年内成

为国际顶尖的压缩机制造企业。

开山产品经销网络遍及全国各省区市，设有 2000 多家营销网点，拥

有优质的销售服务。开山在美国、德国、日本、韩国、俄罗斯等设有 15

家海外直销点，产品销往世界 60 多个国家和地区。

32

公司以技术研发为核心，设立了开山通用机械研究院。

开山通用机械研究院以国际顶尖螺杆专家、“国家千人计划”获得者

汤炎博士为技术领军者，建立国际一流的技术团队及创新体系，为企业不

断获取并巩固技术优势提供强有力的技术支持。开山通用机械研究院为浙

江省省级技术研究院，以汤炎博士为核心的技术团队为浙江省技术创新团

队。目前，开山通用机械研究院拥有研发人员 111 人，其中本科及中等职

称以上人员 100 人，包括博士 4 名、高工 17 名。

6.2 项目负责人

项目总负责人是公司总经理汤炎。

汤炎，国际知名螺杆压缩机专家，1982 年初西安交通大学压缩机及制

冷技术专业毕业，1985 年西安交通大学低温工程专业研究生毕业，获工学

硕士学位，后留西安交通大学压缩机教研室助教、讲师。1991 年初作为访

问学者去英国斯特拉斯莱德大学（StrathcIyde）留学，在英国豪顿

（Howden）压缩机公司的资助下从事气体与制冷螺杆压缩机的研究，1994

33

年获斯特拉斯莱德大学机械工程博士学位，后任该校研究员。1995 年底移

民加拿大，先后任 IMW 压缩机公司高级工程师、希尔玛（HiIImar）工业

公司工程部经理、IMW 压缩机公司总工程师等职。2000 年定居美国，任开

利（Carrier）公司高级主任工程师，2002 年起任昆西（Quincy）压缩机

公司副总裁、总工程师。

主要成就有：取得汤氏螺杆转子型线、气体及制冷螺杆压缩机的结构

设计及密封技术、涡旋膨胀—压缩机、螺杆压缩机系统技术及油分滤芯等

八项美国发明专利。在国际著名学术刊物及国际会议上发表 36 篇学术论

文。开发了现代螺杆压缩机设计程序包，可用于制冷、气体及空气螺杆压

缩机的所有设计计算。主持设计了世界各地三百多座天然气加气站。开发

美国开利 Foxfire 制冷螺杆压缩机，至今仍然是世界上效率 高的制冷螺

杆压缩机。主持开发了美国昆西 α 螺杆压缩机转子型线、QSIi 系列、QGD

系列、QGL 系列等空气螺杆压缩机机组，所有产品在效率、噪声、可靠性

及油耗等方面均为世界一流水平，并有多项指标为世界第一。

6.3 项目主要成员

公司的研发团队主要由产品设计团队、工艺工程师团队和整机优化设

计团队组成，其中产品设计团队目前的核心成员是汤炎博士、Brasz 博士、

Biederman 硕士、徐文轩硕士、惠登锋硕士、田兵兵硕士等资深设计专家，

并由多名专业的设计人员配合设计，主要负责蒸汽螺杆膨胀机、ORC 螺杆

膨胀机以及各种膨胀机组和系统的设计工作；工艺工程师团队的核心成员

是曾启刚工程师、唐桂英工程师、余向华技师、吴世华技师，主要负责以

上产品的工艺设计和实验。

34

6.4 质量保证体系

公司依托科学完善的质量管理体系、标准化体系、计量检测体系，不

断引进国际先进的加工检测设备、培养高素质的检验员工队伍，从而确保

产品质量的稳定可靠和完善提高。公司为压缩机行业首批获得“国家免

检”产品称号的企业，“开山”也是国内空气压缩机行业少数荣获“中国

驰名商标”的品牌。

（1）质量控制标准

公司质量控制严格执行国家标准和行业标准，并在此基础上制定了更

为精细的企业质量控制标准。

（2）质量认证体系

公司通过 ISO9001：2000 质量管理体系认证，按照该体系的要求导入

企业质量管理体系及标准化体系、计量检测体系。

（3）质量控制措施

公司设立了品质管理部，在产品研发、原材料采购、生产、销售等各

环节实施严格的质量控制措施。

I、研发阶段的质量控制

通过实施严格的阶段评审机制，建立有效的研发质量管理体系，将质

量管理活动有机地融合到产品开发中。

II、原材料采购阶段的质量控制

采购部组织有关部门结合产品质量、生产能力及产品价格等指标对供

应商进行综合评比，选择合格供应商，保证原材料的质量及供货能力。品

质管理部通过抽查检验的方式对合格供应商进行质量跟踪。

35

III、生产阶段的质量控制

生产过程质量控制是确保产品质量的关键环节。制造部建立完善的监

控体系，在对 终产品质量有影响的关键生产工序上设立专人监控点，严

格做好原始记录和数据统计，先期自检及首检。质检部根据《监视和测量

控制程序》的要求进行过程产品测量，发现不良率超出公司规定值时，按

照《纠正预防措施控制程序》通知制造部采取相应纠正预防措施。

IV、销售阶段的质量控制

公司对经验证合格的入库产品进行标识，确保后期可通过产品标识实

现产品追溯。市场客服人员负责跟踪产品交付顾客后的质量状态，及时处

理产品的质量问题，并及时向制造部和品质管理部反馈客户信息，技术部

积极采取措施以防止类似问题的再发生。

36

7、产品推广方案

7.1 产品市场前景

7.1.1“十一五”工业节能现状

“十一五”期间，工业能源消耗总量逐年增加，由 2005 年的 15.95 亿

吨标准煤增加到 2010 年的 24 亿吨标准煤左右，占全社会总能耗的比重

由 2005 年的 70.9%上升到 2010 年的 73%左右，钢铁、有色金属、建材、

石化、化工和电力六大高耗能行业的能源消耗量占工业总能耗的比重由

2005 年的 71.3%上升到 2010 年的 77%左右。工业增加值占 GDP 的比重由

2005 年的 41.8%下降至 2010 年的 40.2%，六大高耗能行业增加值占全部

工业增加值的比重由 2005 年的 32.7%下降至 2010 年的 30.3%。

“十一五”期间，工业系统认真贯彻落实科学发展观，按照《节约能

源法》要求以及国务院的决策部署，围绕国家节能减排目标任务，狠抓工

业节能降耗，工业节能取得显著成效。单位工业增加值能耗大幅下降。全

国规模以上万元工业增加值能耗由 2005 年的 2.59 吨标准煤下降至 2010

年的 1.91 吨标准煤，5 年累计下降 26%，实现节能量 6.3 亿吨标准煤，

以年均 8.1%的能耗增长支撑了年均 14.9%的工业增长。重点行业和主要用

能产品单耗持续降低。2010 年同 2005 年相比，钢铁、有色金属、石化和

化工、建材等重点用能行业增加值能耗分别下降 23.4%、15.1%、35.8%、

37.9%，吨钢、铜冶炼、吨水泥综合能耗分别下降 12.1%、35.9%、28.6%。

淘汰落后产能任务全面完成。5 年累计淘汰炼铁、炼钢、焦炭、水泥和造

纸等落后产能分别为 12000 万吨、7200 万吨、10700 万吨、37000 万吨

37

和 1130 万吨，超额完成“十一五”计划任务。

工业节能管理工作得到加强：一是节能标准不断完善。发布了一批能

耗限额标准、终端用能产品能效标准和通信设备节能标准。二是落实节能

目标责任。分解下达单位工业增加值能耗下降指标，开展重点用能企业节

能目标完成情况评价考核，建立了节能目标责任评价考核制度。三是积极

推动节能技术进步。围绕重大节能工程，加大财政资金支持力度，实施一

批重大工业节能技术改造项目，编制了重点行业节能技术目录与指南，推

广干熄焦、高炉压差发电（TRT）等一大批先进适用节能技术。四是强化

重点用能企业节能管理。发布重点用能行业 13 种产品（工序）能效标杆

指标，开展重点用能行业能效水平对标达标活动，支持钢铁企业能源管控

中心项目建设；五是加强绿色信息通信技术应用。推广移动办公、视频会

议、电子商务等绿色节能新业务，推进信息通信技术、产品和解决方案在

传统产业节能改造中的应用。

工业节能降耗仍存在一些突出问题：一是产业结构调整进展缓慢，高

耗能行业增长过快，工业能源消耗增速过高；二是行业间和企业间发展不

平衡，先进生产能力和落后生产能力并存，总体技术装备水平不高，单位

产品能耗水平参差不齐；三是企业技术创新能力不强，无法支撑节能发展

需求；四是市场化节能机制尚待完善，企业节能内生动力不足；五是工业

节能管理基础薄弱，节能服务能力与市场需求发展不相适应。

7.1.2“十二五”工业节能主要目标

1.总体目标

到 2015 年，规模以上工业增加值能耗比 2010 年下降 21%左右，“十

38

二五”期间预计实现节能量 6.7 亿吨标准煤。

2.主要行业目标

到 2015 年，钢铁、有色金属、石化、化工、建材、机械、轻工、纺

织、电子信息等重点行业单位工业增加值能耗分别比 2010 年下降 18%、

18%、18%、20%、20%、22%、20%、20%、18%。

7.1.3 余热余压回收利用工程

“十二五”期间，我国将组织实施工业锅炉窑炉节能改造、内燃机系

统节能、电机系统节能改造、余热余压回收利用、热电联产、工业副产煤

气回收利用、企业能源管控中心建设、两化融合促进节能减排、节能产业

培育等九大重点节能工程，提升企业能源利用效率，促进节能技术和节能

管理水平再上新台阶。余热余压回收利用工程基本情况如下：

在钢铁、有色金属、化工、建材、轻工等余热余压资源丰富行业，全

面推广余热余压回收利用技术，推进低品质热源的回收利用，形成能源的

梯级综合利用。钢铁行业基本普及焦炉干熄焦装置、高炉干法除尘及炉顶

压差发电装置，重点推广焦炉实施煤调湿改造、转炉余热发电装置和

烧结机余热发电装置；有色金属行业重点建设冶炼烟气废热锅炉和发电装

置，推广粗铅、镁冶炼余热回收利用技术；化工行业重点推广硫酸生产低

品质热能利用技术和炭黑余热利用技术；建材行业在新型干法水泥生产线

全部配套建设纯低温余热发电系统，重点推广玻璃熔窑余热发电技术、煤

矸石烧结砖生产线余热发电技术；轻工行业加快对造纸生产实施全封闭气

罩热回收节能技术改造。

预计“十二五”期间，我国余热余压回收利用工程将投资 600 亿元，

39

节能量约为 3000 万吨标准煤。

7.1.4 节能产业培育工程

国家发改委、工信部在《工业节能“十二五”规划》要求加大节能产

业培育工程：发展节能装备制造业。加大共性节能技术的研发、示范和产

业化，加快节能装备的推广应用。支持信息技术与节能技术融合产生的新

型关键共性节能技术的研发和推广应用，加快节能装备核心部件的国产

化，培育一批拥有自主知识产权和知名品牌、具有国际竞争力的节能装备

制造企业以及特色化、专业化中小节能装备制造企业；选择具有一定产业

基础和发展空间的区域，重点培育一批新型工业化产业示范基地（节能装

备），推动基地向集聚化、规模化发展，形成一批高效锅炉制造基地和高

效电机及其控制系统产业化基地以及余热余压利用装备制造基地。

7.1.5 螺杆膨胀机发电站市场需求预测

预计“十二五”期间，我国余热余压回收利用工程将投资 600 亿元，

这将带动螺杆膨胀机发电站市场需求快速增长。以余热余压回收利用工程

总投资 600 亿元的 30%用于螺杆膨胀机发电站建设计算，每座螺杆膨胀机

发电站装机功率平均为 450kW，电站投资 450 万元，则“十二五”期间我

国约需建造螺杆膨胀机发电站 4000 座。

7.2 产品推广方案

螺杆膨胀机产品的主要客户将集中于大型国有的高能耗企业，目前市

场还在培育和发展中，为开拓这部分市场空间，公司将主要采用高管带队

直接销售的模式，尽快在市场内完成多个具有典型意义的销售案例后，公

司的销售团队在逐步跟进，开拓新市场格局。

40

7.3 螺杆膨胀机发电站投入产出分析

1、KSGe469/150 型螺杆式蒸汽膨胀发电机投入产出分析

序

号 技术名称 单位 指标 备注

1 装机功率 kW 600

2 净发电功率 kW 490

3 年运转时间 h 7500

4 年发电量 104kWh 375

5 年净供电量 104kWh 367

12 年节约标准煤 万 t 0.1174 3.2tce/万 kWh

13 减少 CO2的排放量 万 t 0.2927

14 项目总投资 万元 267.75

固定资产投资 万元 238

资金成本 万元 29.75

15 发电收益 万元 246 电价 0.67 元/kWh

16 运行成本 万元 30

折旧 万元 24

维修费 万元 6

电站管理人员工资 万元 0 无人值守

17 净发电收益 万元 216

18 全投资投资回收期 年 1.1 不含建设期

2、2、KE450-95V 型 ORC 螺杆蒸汽膨胀发电机投入产出分析

序

号 技术名称 单位 指标 备注

1 装机功率 kW 450

2 供电功率 kW 350

3 年运转率 h 7500

4 年发电量 104kWh 338

41

序

号 技术名称 单位 指标 备注

5 年净供电量 104kWh 263

12 年节约标准煤 万 t 0.0842 3.2tce/万 kWh

13 减少 CO2的排放量 万 t 0.021

14 项目总投资 万元 470

固定资产投资 万元 418

资金成本 万元 52

15 发电收益 万元 176 电价 0.67 元/kWh

16 运行成本 万元 46

折旧 万元 40

维修费 万元 6

电站管理人员工资 万元 0 无人值守

17 净发电收益 万元 130

18 全投资投资回收期 年 2.76 不含建设期

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8、 结 论

8.1 符合国家节能减排产业政策

（1）关于装备制造的行业政策

根据近几年来国家颁发的《产业结构调整指导目录（2011年本）》和

《促进产业结构调整暂行规定》、《关于加快振兴装备制造业的若干意见》

以及国家的“十二五”规划纲要等文件，装备制造业属于国家重点鼓励发

展的领域之一。 2009年5月12日，国务院办公厅发布《装备制造业调整和

振兴规划实施细则》（2009-2011），鼓励装备制造业的自主化。

2010 年 10 月 18 日，国务院办公厅发布《关于加快培育和发展战略性

新兴产业的决定》，明确了要加快培育高端装备制造产业等七大战略性新

兴产业。

（2）关于节能减排的行业政策

《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》（简称“十二五规

划”）指出：抑制高耗能产业过快增长，突出抓好工业、建筑、交通、公

共机构等领域节能，加强重点用能单位节能管理。《节能减排“十二五”

规划》提出：单位国内生产总值能耗下降16%、主要污染物排放总量下降

8-10%的总体目标。《工业节能“十二五”规划》提出：到2015 年，规模

以上工业增加值能耗比2010 年下降21%左右，“十二五”期间预计实现节

能量6.7 亿吨标准煤；到2015 年，钢铁、有色金属、石化、化工、建材、

机械、轻工、纺织、电子信息等重点行业单位工业增加值能耗分别比2010

年下降18%、18%、18%、20%、20%、22%、20%、20%、18%；在钢铁、有色

43

金属、化工、建材、轻工等余热余压资源丰富行业，全面推广余热余压回

收利用技术，推进低品质热源的回收利用，形成能源的梯级综合利用。

8.2项目建设单位技术实力雄厚

浙江开山压缩机股份有限公司是一家专业从事螺杆机械产品研发、制

造的技术密集型企业，2011 年 8 月在深圳证卷交易所成功上市，下辖两家

国家级高新技术企业。公司以技术研发为核心，设立了开山通用机械研究

院。

开山通用机械研究院以国际顶尖螺杆专家、“国家千人计划”获得者

汤炎博士为技术领军者，建立国际一流的技术团队及创新体系，为企业不

断获取并巩固技术优势提供强有力的技术支持。开山通用机械研究院为浙

江省省级技术研究院，以汤炎博士为核心的技术团队为浙江省技术创新团

队。目前，开山通用机械研究院拥有研发人员 111 人，其中本科及中等职

称以上人员 100 人，包括博士 4 名、高工 17 名。

8.3 技术达到国际先进水平

相比于汽轮机仅能将高品位余热较高效率的转化为电能，开山螺杆膨

胀机具有更加广阔的市场。开山螺杆膨胀机适应性强，能稳定的工作在气

液两相区，对余压及余热要求低，中、小规模余热回收优势明显，能够广

泛的利用蒸汽、热水、烟气、地热、太阳能、生物能等能源发电。技术处

国际领先水平,商业化价值极高。

8.4 市场前景广阔

“十二五”期间，我国余热余压回收利用工程将投资 600 亿元，这将

带动螺杆膨胀机发电站市场需求快速增长。预计“十二五”期间我国螺杆

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膨胀机发电站需求量约 4000 座。

8.5 社会效益显著

按推广建设 100 座 450kW 螺杆膨胀机发电站计算，年发电 37.1 亿度，

年节约标准煤 118.2 万吨，减少 CO2排放量 295.9 万吨，减排二氧化硫 8.9

万吨。社会效益十分显著。

综上可见，本项目实施条件良好，项目产品进行产业化生产后，预期

可获良好的经济效益和社会效益。