前言：

为实现碳达峰及碳中和的目标，二氧化碳排放必须大幅下降，这将有力倒逼能源结构、产业结构不断调整优化，带动绿色产业强劲增长。国际能源署（IEA）的研究结果表明，要实现21世纪末将全球温度上升控制在2℃以内的目标，全球的节能和能效提高贡献率要达到49%。“十三五”期间，经过《中华人民共和国节约能源法》《节能中长期专项规划》《工业绿色发展规划（2016—2020年）》《工业节能管理办法》和《“十三五”节能减排综合工作方案》等政策规划的实施，我国加快了高效节能技术、装备、工艺和产品的推广应用，推动了工业企业节能降耗，工业能效持续提升，规模以上企业单位工业增加值能耗同比下降15.6%，完成了“十三五”（2016—2020年）工业节能进度目标。
工业是我国能源消费的主要领域，其能源消费量占全国能源消费总量的70%，因此工业领域也是推动能源消费革命的主战场。改革开放以来，我国单位GDP能耗累计降幅已超过80%，越来越多重点耗能行业的能效逐步提升，但依然存在能耗强度大、能源利用率不高、单位GDP能耗和单位产品能耗均高于世界先进水平的问题。我国工业节能潜力巨大，通过节能和能效提升措施合理使用能源资源，特别是提高重点耗能设备的能源利用率，可以降低能源投入，实现绿色清洁化转型和经济持续快速增长。围绕“十四五”工业节能工作，我国工业企业，尤其是重点耗能单位，应坚持新发展理念，从结构节能、技术节能、管理节能等方面分析产业结构升级和能源消费结构优化的潜力，深化工业、建筑、交通等领域和公共机构节能，推动5G与大数据等新兴技术在内的工业能效持续提升，全面提高资源利用效率，为工业绿色发展做出新的贡献。构建资源循环利用体系，推进能源资源梯级利用和废物循环利用，规范发展再制造产业；推动煤炭等化石能源清洁高效利用，推进钢铁、石化、建材等行业绿色化改造，构建市场导向的绿色技术创新体系，实施绿色技术创新攻关行动，开展重点行业和重点产品资源效率对标提升行动；同时，强化绿色发展的法律和政策保障。此外，管理节能是工业节能最具成本效益的工作重点，也是企业节能工作中的薄弱环节。因此，要以能源管理体系建设为主线，坚持标准宣贯和制度建设双管齐下，构建工业节能管理的长效机制。完善能效、水效“领跑者”制度，研制可以重点推广的先进节能工艺、技术、装备，实现工业能源利用效率大幅提升。
本书的重点是向广大读者阐述重点耗能设备的节能潜力、先进节能技术、高效产品、节能服务、现行能效检测与评价标准以及节能案例。针对重点耗能设备及其系统节能和能效提升问题，本书首先介绍锅炉、工业窑炉、内燃机、汽轮机、电机系统（包括电动机、风机、泵、制冷设备、空气压缩机）以及变压器等重点耗能设备的结构、原理与运行特性；通过分析其运行过程中的能耗找出能量损失和能效提升的问题关键，对节能和能效提升潜力以及可行性进行评价；从设备运行、管理维护、所在系统及其上下游产业链等方面详细分析了现有的成熟节能技术、高效设备、能效提升措施以及节能服务等，并在分析节能技术发展趋势的基础上介绍部分先进的前沿节能技术；又根据国际标准、国家标准和行业标准对耗能设备能效检测与经济运行进行了综合评价；最后参阅相关资料选择性地介绍了比较典型的工程应用案例。
本书借鉴大量资料，涉猎面广、内容全面、重点突出、叙述简洁、通俗易懂，为读者提供了尽可能多的节能信息，具有较强的可读性。
本书由青岛科技大学何燕与孟祥文组织撰写；何燕、孟祥文、姜婕妤、张江辉、隋春杰、陈海龙、杨启超、刘广彬、续敏等编写。具体分工如下：第1章锅炉节能技术由何燕、孟祥文、姜婕妤编写，第2章工业窑炉节能技术由张江辉编写，第3章内燃机节能技术由孟祥文、隋春杰编写，第4章汽轮机节能技术由孟祥文、姜婕妤编写，第5章电动机节能技术由何燕、孟祥文编写，第6章风机节能技术由陈海龙、何燕编写，第7章泵的节能技术由刘广彬编写，第8章制冷设备节能技术由杨启超、孟祥文编写，第9章空气压缩机节能技术由孟祥文编写，第10章变压器节能技术由孟祥文、陈海龙、续敏编写。全书由何燕、孟祥文统稿。
本书在编写过程中使用了国家发改委、工信部、国家能源局、国家统计局、国际能源署、北极星电力网、中电传媒记者数据库等统计数据资料，参阅了大量的国内外专家学者、工程技术人员、相关企业、高校与科研院所等的研究成果、实践经验和工程案例，在此表示衷心感谢！
限于编者知识、能力以及工程经验的不足，且科学技术发展迅速、创新不断，书中难免有疏漏和不足之处，敬请同行和读者批评指正。
　　
编 者 　　
2021年5月21日　　 

目录：

第1章锅炉节能技术
1.1概述 2
1.2锅炉的分类及工作原理 3
1.2.1锅炉的分类 3
1.2.2锅炉系统的工作原理 4
1.3锅炉系统节能技术与措施 6
1.3.1锅炉能耗分析 6
1.3.2锅炉的节能措施 7
1.3.3锅炉的主要节能技术 12
1.3.4洁净煤发电技术 35
1.3.5锅炉节能技术发展趋势 38
1.3.6综合评价 41
1.4工程应用案例 43
1.4.1哈锅660 MW高效超超临界循环流化床锅炉方案 43
1.4.2600 MW亚临界机组提温提效锅炉改造 46
1.4.31000 MW机组锅炉吹灰汽源节能改造 48
参考文献 50

第2章工业窑炉节能技术
2.1概述 54
2.2工业窑炉节能原理与技术措施 54
2.2.1工业窑炉节能原理 55
2.2.2工业窑炉节能技术措施 57
2.2.3不同行业工业窑炉节能技术 60
2.2.4工业窑炉节能技术发展趋势 61
2.3工业窑炉余热回收技术 62
2.3.1干熄焦与高炉煤气利用技术 63
2.3.2有机朗肯循环技术 68
2.3.3热泵技术 69
2.3.4热管技术 72
2.3.5吸收式制冷技术 73
2.4高效节能燃烧装置及技术 73
2.4.1富氧燃烧技术 74
2.4.2高速燃烧器燃烧技术 74
2.4.3脉冲燃烧器及燃烧技术 75
2.4.4蓄热式陶瓷燃烧技术 76
2.4.5平焰燃烧技术 77
2.4.6催化燃烧技术 77
2.4.7浸没燃烧技术 78
2.4.8雾化油燃烧技术 79
2.4.9旋流燃烧技术 80
2.5工业窑炉节能评价与分析 80
2.5.1节能评价指标 80
2.5.2各行业窑炉能耗考核标准 80
2.6工程应用案例 83
2.6.1案例1——步进式加热炉改造 83
2.6.2案例2——加热炉余热回收利用技术 85
参考文献 86

第3章内燃机节能技术
3.1概述 90
3.2内燃机分类与工作原理 91
3.2.1内燃机分类 91
3.2.2内燃机工作原理 91
3.3内燃机节能原理与技术 93
3.3.1内燃机能耗现状分析 93
3.3.2内燃机节能原理 93
3.3.3内燃机主要节能技术 95
3.3.4内燃机节能评价 114
3.3.5内燃机节能技术发展趋势 120
3.4内燃机节能案例 121
3.4.1比亚迪汽车高效节能混合动力发动机技术及系统 121
3.4.2安徽华菱汽车有限公司12L高效节能环保天然气发动机 122
3.4.3DVVT的节能效果试验研究 123
参考文献 123

第4章汽轮机节能技术
4.1概述 128
4.2汽轮机工作原理 128
4.2.1汽轮机基本组成及分类 128
4.2.2汽轮机工作原理 129
4.3汽轮机节能技术与措施 133
4.3.1汽轮机能耗分析 133
4.3.2汽轮机节能原则和方向 137
4.3.3汽轮机节能措施 138
4.3.4国产超超临界汽轮机特点及改造思路 141
4.3.5汽轮机主要节能技术 143
4.3.6节能潜力分析与发展趋势 163
4.3.7综合评价 168
4.4工程应用案例 170
4.4.11000 MW超超临界冲动式汽轮机通流改造 170
4.4.2蒸汽喷射真空系统代替水环真空泵 172
参考文献 172

第5章电动机节能技术
5.1概述 176
5.2电动机分类与特点 177
5.2.1电动机分类 177
5.2.2典型电动机结构和工作特性 178
5.3电动机能效标准与提升原则 185
5.3.1电动机能效等级标准 185
5.3.2电动机能效提升的总体思路和基本原则 188
5.4电动机系统能效提升技术与措施 189
5.4.1电动机能耗分析 190
5.4.2电动机系统存在的问题 192
5.4.3开发与推广高效电动机 193
5.4.4电动机的高效再制造与节能 207
5.4.5电动机系统的节能技术 210
5.4.6国家重点推广的电动机系统节能先进技术分析 219
5.4.7电动机能效的检测和评价 220
5.4.8电动机系统节能技术发展趋势 223
5.5电动机能效提升与节能改造工程案例 225
5.5.1永磁同步电动机变频调速节能系统设计与效益分析 225
5.5.2油田低效电动机高效再制造 227
5.5.3开关磁阻调速电动机系统节能技术 228
5.5.4绕线转子无刷双馈电动机及变频控制技术 229
参考文献 229

第6章风机节能技术
6.1概述 234
6.2风机的工作原理、基本构造及性能 234
6.2.1风机的分类 234
6.2.2离心风机 235
6.2.3轴流风机 239
6.3风机系统节能与能效提升技术 241
6.3.1风机能耗分析 241
6.3.2高效风机 244
6.3.3风机优化 245
6.3.4风机调速节能 249
6.3.5风机噪声控制 251
6.3.6风机的选型 251
6.4风机的节能评价 253
6.4.1风机相关节能技术标准 253
6.4.2风机发展方向 256
6.5风机节能技术案例及应用 256
6.5.1引风机变频静叶联合控制研究与应用及节能效果分析 256
6.5.2基于磁悬浮高速电动机的离心风机综合节能技术 257
6.5.3高效翼型轴流风机节能技术 258
6.5.4曲叶型系列离心风机技术 258
参考文献 259

第7章泵的节能技术
7.1概述 263
7.2泵的分类及工作原理 264
7.2.1泵的分类 264
7.2.2泵的工作原理 265
7.3泵的主要节能技术 268
7.3.1设计技术 269
7.3.2运行节能 272
7.3.3节能潜力分析和发展趋势 274
7.4泵的综合评价 275
7.4.1政策、法规与标准 275
7.4.2评价方法 278
7.5工程应用案例 279
7.5.1泵及其叶轮的再制造 279
7.5.2泵调速节能 283
7.5.3泵运行系统节能改造 285
参考文献 286

第8章制冷设备节能技术
8.1概述 289
8.2制冷装置工作原理 290
8.2.1压缩蒸气制冷系统 290
8.2.2吸收式制冷系统 291
8.2.3吸附式制冷 292
8.2.4喷射式制冷 293
8.2.5固态制冷 293
8.2.6水蒸发冷却 294
8.2.7复叠制冷 295
8.2.8半导体制冷 296
8.3制冷部件节能技术 296
8.3.1制冷压缩机节能技术 296
8.3.2换热器节能技术 306
8.3.3制冷剂的替代 308
8.3.4经济器循环 309
8.3.5膨胀功回收技术 310
8.3.6并联机组运行 312
8.3.7热（冷）回收利用 312
8.3.8太阳能制冷技术 314
8.4制冷设备的节能评价 314
8.4.1制冷设备节能评价标准 314
8.4.2制冷系统节能评价指标 320
8.5节能案例分析 322
8.5.1微通道换热器的应用 322
8.5.2磁悬浮离心冷水机组在节能改造中的应用 324
8.5.3多能源综合利用案例 325
参考文献 326

第9章空气压缩机节能技术
9.1概述 330
9.2空压机分类与工作原理 331
9.2.1空压机的分类与特点 331
9.2.2典型空压机结构与工作过程 332
9.2.3压缩空气系统构成 335
9.3空压机节能原理与技术 336
9.3.1空压机能耗分析 336
9.3.2压缩空气系统节能措施与技术 344
9.3.3空压机噪声污染与控制 359
9.3.4压缩空气系统节能技术发展趋势 361
9.3.5综合评价 361
9.4空压机节能工程应用案例 366
9.4.1基于智能控制的节能空压站系统技术 366
9.4.2绕组式永磁耦合调速器技术 366
9.4.3空压机节能驱动一体机技术 367
9.4.4两级喷油螺杆空压机节能技术 367
参考文献 368

第10章变压器节能技术
10.1概述 373
10.2变压器的分类、结构与工作原理 374
10.2.1变压器用途及分类 374
10.2.2变压器的基本结构 374
10.2.3变压器的工作原理 376
10.2.4变压器的主要性能参数 377
10.3变压器能耗分析 377
10.3.1变压器的损耗 377
10.3.2降低变压器损耗的措施 380
10.4变压器主要节能技术 380
10.4.1优化变压器材料 381
10.4.2优化变压器结构 386
10.4.3变压器的经济运行 391
10.4.4变压器冷却技术 393
10.4.5变压器除潮技术 394
10.4.6高效变压器 394
10.4.7变压器材料回收与再制造 400
10.4.8变压器与环境 400
10.5变压器节能综合评价 402
10.5.1评价标准 402
10.5.2性能评估与节能评价 405
10.5.3变压器发展趋势 408
10.6变压器节能工程案例 409
10.6.1电力变压器节能改造案例 409
10.6.2可控自动调容调压配电变压器技术 410
参考文献 411