商品簡介
本書以“節能降耗、能效提升”為技術主線，以“理論知識與工程案例相結合”為特點，從結構、材料、工藝、控制、系統等方面較為全面的介紹了鍋爐、工業窯爐、內燃機、汽輪機、電機系統以及變壓器等重點耗能設備及其系統的節能技術。全書共分為十章，分別講述了鍋爐、工業窯爐、內燃機、汽輪機、電機、風機、泵、制冷系統、空氣壓縮機以及變壓器等設備的工作原理和運行特性，能耗分析與能效現狀，節能原則與措施，單體設備節能技術以及系統節能技術，節能技術發展趨勢，耗能設備與環境，能效標準、檢測與評價，典型的節能案例。本書可供相關行業系統節能服務體系相關工作人員閱讀、參考，也可以作為相關培訓資料。本書注重耗能設備節能原理與技術的介紹，也適合作為高等學校能源動力類、過程裝備與控制工程等相關專業學生的教材和參考讀物。
作者簡介
何燕，青島科技大學，機電工程學院院長、教授，博士生導師，主要從事工程熱物理及交叉學科的研究工作，五年來致力於解決碳管制備、分散及應用所涉及的基礎性、共性化和產業化瓶頸難題，開展應用基礎理論研究與工程技術開發，主持參與國家重點研發計劃、國家自然科學基金等22項。構建國際首套千噸級碳管生產線；創新性提出基於熱激勵的納米分散新機制，破解納米材料團聚難以有效分散的難題；揭示碳管復合材料微觀結構與宏觀性能的跨尺度關聯規律，開發出系列工業生產技術，解決難以規模化應用的瓶頸性難題。研究成果在山東大展等企業實施規模生產。產品應用於SRSD、比亞迪電動汽車等100余家國內外知名企業。科研成果授權國家發明專利19件，實用新型26件，發表SCI、EI論文102篇，實現轉化4項，成果獲獎16項。
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本書以“節能降耗、能效提升”為技術主線，以“理論知識與工程案例相結合”為特點，從結構、材料、工藝、控制、系統等方面全面介紹了鍋爐、工業窯爐、內燃機、汽輪機、電機系統以及變壓器等重點耗能設備及其系統的節能技術。全書共分為十章，分別講述了鍋爐、工業窯爐、內燃機、汽輪機、電機、風機、泵、制冷系統、空氣壓縮機以及變壓器等設備的工作原理和運行特性，能耗分析與能效現狀，節能原則與措施，單體設備節能技術以及系統節能技術，節能技術發展趨勢，耗能設備與環境，能效標準、檢測與評價，典型的節能案例。
序
為實現碳達峰及碳中和的目標，二氧化碳排放必須大幅下降，這將有力倒逼能源結構、產業結構不斷調整優化，帶動綠色產業強勁增長。國際能源署（IEA）的研究結果表明，要實現21世紀末將全球溫度上升控制在2℃以內的目標，全球的節能和能效提高貢獻率要達到49%。“十三五”期間，經過《中華人民共和國節約能源法》《節能中長期專項規劃》《工業綠色發展規劃（2016—2020年）》《工業節能管理辦法》和《“十三五”節能減排綜合工作方案》等政策規劃的實施，我國加快了高效節能技術、裝備、工藝和產品的推廣應用，推動了工業企業節能降耗，工業能效持續提升，規模以上企業單位工業增加值能耗同比下降15.6%，完成了“十三五”（2016—2020年）工業節能進度目標。
工業是我國能源消費的主要領域，其能源消費量占全國能源消費總量的70%，因此工業領域也是推動能源消費革命的主戰場。改革開放以來，我國單位GDP能耗累計降幅已超過80%，越來越多重點耗能行業的能效逐步提升，但依然存在能耗強度大、能源利用率不高、單位GDP能耗和單位產品能耗均高於世界先進水平的問題。我國工業節能潛力巨大，通過節能和能效提升措施合理使用能源資源，特別是提高重點耗能設備的能源利用率，可以降低能源投入，實現綠色清潔化轉型和經濟持續快速增長。圍繞“十四五”工業節能工作，我國工業企業，尤其是重點耗能單位，應堅持新發展理念，從結構節能、技術節能、管理節能等方面分析產業結構升級和能源消費結構優化的潛力，深化工業、建築、交通等領域和公共機構節能，推動5G與大數據等新興技術在內的工業能效持續提升，全面提高資源利用效率，為工業綠色發展做出新的貢獻。構建資源循環利用體系，推進能源資源梯級利用和廢物循環利用，規範發展再製造產業；推動煤炭等化石能源清潔高效利用，推進鋼鐵、石化、建材等行業綠色化改造，構建市場導向的綠色技術創新體系，實施綠色技術創新攻關行動，開展重點行業和重點產品資源效率對標提升行動；同時，強化綠色發展的法律和政策保障。此外，管理節能是工業節能成本效益的工作重點，也是企業節能工作中的薄弱環節。因此，要以能源管理體系建設為主線，堅持標準宣貫和制度建設雙管齊下，構建工業節能管理的長效機制。完善能效、水效“領跑者”制度，研制可以重點推廣的先進節能工藝、技術、裝備，實現工業能源利用效率大幅提升。
本書的重點是向廣大讀者闡述重點耗能設備的節能潛力、先進節能技術、高效產品、節能服務、現行能效檢測與評價標準以及節能案例。針對重點耗能設備及其系統節能和能效提升問題，本書首先介紹鍋爐、工業窯爐、內燃機、汽輪機、電機系統（包括電動機、風機、泵、制冷設備、空氣壓縮機）以及變壓器等重點耗能設備的結構、原理與運行特性；通過分析其運行過程中的能耗找出能量損失和能效提升的問題關鍵，對節能和能效提升潛力以及可行性進行評價；從設備運行、管理維護、所在系統及其上下遊產業鏈等方面詳細分析了現有的成熟節能技術、高效設備、能效提升措施以及節能服務等，並在分析節能技術發展趨勢的基礎上介紹部分先進的前沿節能技術；又根據國際標準、國家標準和行業標準對耗能設備能效檢測與經濟運行進行了綜合評價；後參閱相關資料選擇性地介紹了比較典型的工程應用案例。
本書借鑒大量資料，涉獵面廣、內容全面、重點突出、敘述簡潔、通俗易懂，為讀者提供了盡可能多的節能信息，具有較強的可讀性。
本書由青島科技大學何燕與孟祥文組織撰寫；何燕、孟祥文、姜婕妤、張江輝、隋春杰、陳海龍、楊啟超、劉廣彬、續敏等編寫。具體分工如下：第1章鍋爐節能技術由何燕、孟祥文、姜婕妤編寫，第2章工業窯爐節能技術由張江輝編寫，第3章內燃機節能技術由孟祥文、隋春杰編寫，第4章汽輪機節能技術由孟祥文、姜婕妤編寫，第5章電動機節能技術由何燕、孟祥文編寫，第6章風機節能技術由陳海龍、何燕編寫，第7章泵的節能技術由劉廣彬編寫，第8章制冷設備節能技術由楊啟超、孟祥文編寫，第9章空氣壓縮機節能技術由孟祥文編寫，第10章變壓器節能技術由孟祥文、陳海龍、續敏編寫。全書由何燕、孟祥文統稿。
本書在編寫過程中使用了國家發改委、工信部、國家能源局、國家統計局、國際能源署、北極星電力網、中電傳媒記者數據庫等統計數據資料，參閱了大量的國內外專家學者、工程技術人員、相關企業、高校與科研院所等的研究成果、實踐經驗和工程案例，在此表示衷心感謝！
限於編者知識、能力以及工程經驗的不足，且科學技術發展迅速、創新不斷，書中難免有疏漏和不足之處，敬請同行和讀者批評指正。
編 者
2021年5月21日
目次
第1章鍋爐節能技術
1.1概述 2
1.2鍋爐的分類及工作原理 3
1.2.1鍋爐的分類 3
1.2.2鍋爐系統的工作原理 4
1.3鍋爐系統節能技術與措施 6
1.3.1鍋爐能耗分析 6
1.3.2鍋爐的節能措施 7
1.3.3鍋爐的主要節能技術 12
1.3.4潔凈煤發電技術 35
1.3.5鍋爐節能技術發展趨勢 38
1.3.6綜合評價 41
1.4工程應用案例 43
1.4.1哈鍋660 MW高效超超臨界循環流化床鍋爐方案 43
1.4.2600 MW亞臨界機組提溫提效鍋爐改造 46
1.4.31000 MW機組鍋爐吹灰汽源節能改造 48
參考文獻 50
第2章工業窯爐節能技術
2.1概述 54
2.2工業窯爐節能原理與技術措施 54
2.2.1工業窯爐節能原理 55
2.2.2工業窯爐節能技術措施 57
2.2.3不同行業工業窯爐節能技術 60
2.2.4工業窯爐節能技術發展趨勢 61
2.3工業窯爐余熱回收技術 62
2.3.1幹熄焦與高爐煤氣利用技術 63
2.3.2有機朗肯循環技術 68
2.3.3熱泵技術 69
2.3.4熱管技術 72
2.3.5吸收式制冷技術 73
2.4高效節能燃燒裝置及技術 73
2.4.1富氧燃燒技術 74
2.4.2高速燃燒器燃燒技術 74
2.4.3脈衝燃燒器及燃燒技術 75
2.4.4蓄熱式陶瓷燃燒技術 76
2.4.5平焰燃燒技術 77
2.4.6催化燃燒技術 77
2.4.7浸沒燃燒技術 78
2.4.8霧化油燃燒技術 79
2.4.9旋流燃燒技術 80
2.5工業窯爐節能評價與分析 80
2.5.1節能評價指標 80
2.5.2各行業窯爐能耗考核標準 80
2.6工程應用案例 83
2.6.1案例1——步進式加熱爐改造 83
2.6.2案例2——加熱爐余熱回收利用技術 85
參考文獻 86
第3章內燃機節能技術
3.1概述 90
3.2內燃機分類與工作原理 91
3.2.1內燃機分類 91
3.2.2內燃機工作原理 91
3.3內燃機節能原理與技術 93
3.3.1內燃機能耗現狀分析 93
3.3.2內燃機節能原理 93
3.3.3內燃機主要節能技術 95
3.3.4內燃機節能評價 114
3.3.5內燃機節能技術發展趨勢 120
3.4內燃機節能案例 121
3.4.1比亞迪汽車高效節能混合動力發動機技術及系統 121
3.4.2安徽華菱汽車有限公司12L高效節能環保天然氣發動機 122
3.4.3DVVT的節能效果試驗研究 123
參考文獻 123
第4章汽輪機節能技術
4.1概述 128
4.2汽輪機工作原理 128
4.2.1汽輪機基本組成及分類 128
4.2.2汽輪機工作原理 129
4.3汽輪機節能技術與措施 133
4.3.1汽輪機能耗分析 133
4.3.2汽輪機節能原則和方向 137
4.3.3汽輪機節能措施 138
4.3.4國產超超臨界汽輪機特點及改造思路 141
4.3.5汽輪機主要節能技術 143
4.3.6節能潛力分析與發展趨勢 163
4.3.7綜合評價 168
4.4工程應用案例 170
4.4.11000 MW超超臨界衝動式汽輪機通流改造 170
4.4.2蒸汽噴射真空系統代替水環真空泵 172
參考文獻 172
第5章電動機節能技術
5.1概述 176
5.2電動機分類與特點 177
5.2.1電動機分類 177
5.2.2典型電動機結構和工作特性 178
5.3電動機能效標準與提升原則 185
5.3.1電動機能效等級標準 185
5.3.2電動機能效提升的總體思路和基本原則 188
5.4電動機系統能效提升技術與措施 189
5.4.1電動機能耗分析 190
5.4.2電動機系統存在的問題 192
5.4.3開發與推廣高效電動機 193
5.4.4電動機的高效再製造與節能 207
5.4.5電動機系統的節能技術 210
5.4.6國家重點推廣的電動機系統節能先進技術分析 219
5.4.7電動機能效的檢測和評價 220
5.4.8電動機系統節能技術發展趨勢 223
5.5電動機能效提升與節能改造工程案例 225
5.5.1永磁同步電動機變頻調速節能系統設計與效益分析 225
5.5.2油田低效電動機高效再製造 227
5.5.3開關磁阻調速電動機系統節能技術 228
5.5.4繞線轉子無刷雙饋電動機及變頻控制技術 229
參考文獻 229
第6章風機節能技術
6.1概述 234
6.2風機的工作原理、基本構造及性能 234
6.2.1風機的分類 234
6.2.2離心風機 235
6.2.3軸流風機 239
6.3風機系統節能與能效提升技術 241
6.3.1風機能耗分析 241
6.3.2高效風機 244
6.3.3風機優化 245
6.3.4風機調速節能 249
6.3.5風機噪聲控制 251
6.3.6風機的選型 251
6.4風機的節能評價 253
6.4.1風機相關節能技術標準 253
6.4.2風機發展方向 256
6.5風機節能技術案例及應用 256
6.5.1引風機變頻靜葉聯合控制研究與應用及節能效果分析 256
6.5.2基於磁懸浮高速電動機的離心風機綜合節能技術 257
6.5.3高效翼型軸流風機節能技術 258
6.5.4曲葉型系列離心風機技術 258
參考文獻 259
第7章泵的節能技術
7.1概述 263
7.2泵的分類及工作原理 264
7.2.1泵的分類 264
7.2.2泵的工作原理 265
7.3泵的主要節能技術 268
7.3.1設計技術 269
7.3.2運行節能 272
7.3.3節能潛力分析和發展趨勢 274
7.4泵的綜合評價 275
7.4.1政策、法規與標準 275
7.4.2評價方法 278
7.5工程應用案例 279
7.5.1泵及其葉輪的再製造 279
7.5.2泵調速節能 283
7.5.3泵運行系統節能改造 285
參考文獻 286
第8章制冷設備節能技術
8.1概述 289
8.2制冷裝置工作原理 290
8.2.1壓縮蒸氣制冷系統 290
8.2.2吸收式制冷系統 291
8.2.3吸附式制冷 292
8.2.4噴射式制冷 293
8.2.5固態制冷 293
8.2.6水蒸發冷卻 294
8.2.7復疊制冷 295
8.2.8半導體制冷 296
8.3制冷部件節能技術 296
8.3.1制冷壓縮機節能技術 296
8.3.2換熱器節能技術 306
8.3.3制冷劑的替代 308
8.3.4經濟器循環 309
8.3.5膨脹功回收技術 310
8.3.6並聯機組運行 312
8.3.7熱（冷）回收利用 312
8.3.8太陽能制冷技術 314
8.4制冷設備的節能評價 314
8.4.1制冷設備節能評價標準 314
8.4.2制冷系統節能評價指標 320
8.5節能案例分析 322
8.5.1微通道換熱器的應用 322
8.5.2磁懸浮離心冷水機組在節能改造中的應用 324
8.5.3多能源綜合利用案例 325
參考文獻 326
第9章空氣壓縮機節能技術
9.1概述 330
9.2空壓機分類與工作原理 331
9.2.1空壓機的分類與特點 331
9.2.2典型空壓機結構與工作過程 332
9.2.3壓縮空氣系統構成 335
9.3空壓機節能原理與技術 336
9.3.1空壓機能耗分析 336
9.3.2壓縮空氣系統節能措施與技術 344
9.3.3空壓機噪聲污染與控制 359
9.3.4壓縮空氣系統節能技術發展趨勢 361
9.3.5綜合評價 361
9.4空壓機節能工程應用案例 366
9.4.1基於智能控制的節能空壓站系統技術 366
9.4.2繞組式永磁耦合調速器技術 366
9.4.3空壓機節能驅動一體機技術 367
9.4.4兩級噴油螺桿空壓機節能技術 367
參考文獻 368
第10章變壓器節能技術
10.1概述 373
10.2變壓器的分類、結構與工作原理 374
10.2.1變壓器用途及分類 374
10.2.2變壓器的基本結構 374
10.2.3變壓器的工作原理 376
10.2.4變壓器的主要性能參數 377
10.3變壓器能耗分析 377
10.3.1變壓器的損耗 377
10.3.2降低變壓器損耗的措施 380
10.4變壓器主要節能技術 380
10.4.1優化變壓器材料 381
10.4.2優化變壓器結構 386
10.4.3變壓器的經濟運行 391
10.4.4變壓器冷卻技術 393
10.4.5變壓器除潮技術 394
10.4.6高效變壓器 394
10.4.7變壓器材料回收與再製造 400
10.4.8變壓器與環境 400
10.5變壓器節能綜合評價 402
10.5.1評價標準 402
10.5.2性能評估與節能評價 405
10.5.3變壓器發展趨勢 408
10.6變壓器節能工程案例 409
10.6.1電力變壓器節能改造案例 409
10.6.2可控自動調容調壓配電變壓器技術 410
參考文獻 411
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