关于提升我国环保装备技术水平的建议

张鑫珩

(江苏新天地环保工程装备技术有限公司，江苏 泰州 225300)

关于提升我国环保装备技术水平的建议

张鑫珩

(江苏新天地环保工程装备技术有限公司，江苏 泰州 225300)

从加强基础教育、提高产品标准及规范招投标市场等方面阐述了目前大多环保装备在技术含量上得不到升华的原因；介绍了一种拥有自主知识产权、节能、降耗、增效的新型倒伞曝气机；为节能、增效、减排、推动和优化发展我国环保装备产业提出了相关建议。

环保装备;节能降耗;能效比;产品标准

据有关资料统计，截至2008年10月，全国城市、县及部分重点建制镇共建成污水处理厂1459座，日处理能力8553万吨，分别比“十五”末期增加60.5%和42.6%。2008 年1-10月，全国已投入运行的城镇污水处理厂累计处理污水达190亿吨，运行负荷率达到76%，同比分别增长了约21%和3%。

从这组数字不难看出，我国城市污水处理产业得到了前所未有的蓬勃发展，初步遏止了我国水环境严重污染的局面。然而，在这一成绩的背后却还隐藏着一个不争的事实：这些污水处理设备中的90%依靠进口。

国家一直倡导并要求企业对国外引进产品在进行消化吸收的同时必须进行技术创新，形成具有自主的知识产权。事实上国外引进的产品也存在良莠不齐的情况，特别是能耗与能效比方面，有的还不及国内自主创新的产品。因此，在肯定进口设备带来积极影响的同时也应该认识到，不分良莠地从国外引进城市污水处理工艺和设备，对国内环保设备产业的发展不利。为了提升我国环保装备水平，推广应用自主创新、高效率、低能耗、经久耐用的环保产品，促进我国环保产业的快速发展，提出以下建议。

（1）不要盲目迷信国外产品

国外的某些环保产品在选材和制造工艺上确实比国产设备要讲究一些，性能方面也比国产设备强一些，但却未必节能。

为了说明问题，本文将外资品牌的额定功率与国内自主创新研发的同类产品相比较：以国外某公司生产的4670型潜水搅拌器为例，其铭牌上注明的额定功率为13kW，额定电流为44A，起动电流为117A，运行时线电流在42A以上，但实际电耗竟高达近27kW；国内某大型污水处理厂选用外国某公司产的休柏特型φ3.75m倒伞型曝气机，配套电机为双速132～160kW，额定电流250～284A，75%运行状态时线电流高达200～265A，实际充氧量仅有240～260kg/h（计算数据），电耗高达近160kW•h。而国产的新型高效复合叶轮曝气机在同等条件下运行时线电流仅为196～200A，电耗＜104kW•h，而充氧量高达350kg/h。从理论上讲，其动力效率分别比现有的两个行业技术标准高出67%和86%。

为了进一步说明问题，还可将引进的潜水搅拌机和国产大型倒伞曝气机与国内自主创新研发的同类产品相比较：1998年日处理能力为6万m3的上海桃浦污水处理厂建成运行，其中的6台关键设备中速潜水搅拌机就是从国外一知名公司引进的，每台价格超过17万元，负载运行时，实际耗电量每小时至少27度。而国产的采用齿轮减速的中速潜水搅拌机，每台售价仅9万元，负载运行时，每小时实际耗电量仅为16度。与前者相比，国产单机每小时便可节电约11度，每天可节约264度电，全年能节电约9.6万度。

同样应用在山东省日处理量为4万m3的污水处理厂的国内自行研制的复合型叶轮倒伞曝气机，比国外同类产品的动力效率提高了75%，单机每小时可节电60多度，该污水处理厂4台倒伞曝气机每年可节约电费140多万元。

以上事实证明，具有自主知识产权和民族特色的这些环保产品，在性能、效率、能效比等方面都远优于国外引进的同类产品。

目前，在众多污水处理厂的建设应用工程中，我国已引进了多台高耗能的曝气机，同时又盲目仿制了不少这样的曝气机，倘若再继续引进和无节制、无自我创新地仿制下去，浪费的能耗将是非常惊人的。

（2）正确对待“业绩”，科学评判标准，规范环保装备招投标市场

当前，在环保设备招投标的过程中，除了存在主观上认为国产品牌不如外资品牌的情况外，往往还将国产品牌是否有“业绩”列为重要的考核内容。

任何一种新产品推向市场都需要有一个过程。一些产品在市场上历经了几十年的时间，占据了相当的市场份额，自然也相应地完成了该类产品的业绩积累。但这种要求虽经过实践应用并能证明其性能优越、效率高、能耗低，但却是刚推向市场的环保新产品提供与老产品相比的业绩的做法，不仅会扼杀新的科技成果，而且严重阻碍了国产环保设备的发展。

在环保设备招标中，一些招标文件更是离谱，甚至规定：设备选用的轴承连续运行不得低于10万小时，有的甚至是20万小时。这个规定要求是不实际的，因为一年约8760个小时，环保设备特别是曝气设备和潜水设备必须不停歇的运行11～22年，才有可能达到这一要求。而且业内人士都知晓，设备选用轴承有严格的选用系数和计算公式，世界上所有的普通工业轴承，没有一种轴承是可以不停歇的连续运转10年以上的。这种违背科技常识的规定要求并不一定就是招标单位所为，有的是制定标书的单位或者是提供设备的企业暗箱操作所为，目的是要让参与投标的国产环保设备生产企业知难而退。

虽然从整体上说，国内的环保设备与世界先进水平相比，还有一定的差距，但使用单位应该摒弃成见，多给国产环保设备一些机会，这对发展民族工业、鼓励自主创新都是有利的。

目前，国产环保设备与引进设备的差距，主要表现在设备制造的材质和制造工艺水平上。如在水处理设备上，有人认为国外的曝气机推力大，可省去潜水推流器，其实这是个误区。传统的倒伞型曝气机在运行时，提升力很小，不同的浸没深度直接影响着平推能力和充氧效果，没有相应的搅拌和提升能力，单独依靠平推能力是不可能完全阻止污泥在氧化沟中的沉降的。况且，曝气机的主要功能是曝气充氧、混合，动力效率只是考核设备的主要技术指标之一，将曝气机完全浸没在水中运行时，它的推力可能最大，但充氧效果也最差。最经济实用的设计方案是：在1万m3容量的氧化沟中增加1台功率为7.5kW、叶轮直径为2500mm的潜水推流搅拌机，能改善氧化沟中的流态流场。而与国内外现有的同类产品相比，我国自主创新研发的倒伞曝气机，因为优化了水力结构，所以提高了曝气机运行时的提升、混合与扩散能力，在充氧能力提高了50%、动力效率提高了50%的情况下，能耗仍可节约25%左右。若以全国应用曝气机的污水处理厂来核算，每年可因为降低电耗而节省了巨额的污水处理费用。

也有人认为，国产曝气机的返修率高（主要是减速机），但事实并非完全如此。国产污水处理设备的生产始于20世纪70年代中后期，当时环保产品的标准化、成套化、系列化水平很低，定型产品也较少。进入20世纪90年代以来，国家有关部门和企业加大了对环保产品的研发及投入，一些主要的污水处理设备制造企业相继进行了技术改造，提高了制造能力和制造水平，城市污水处理专用设备和与之配套的通用设备的生产水平都有了很大提高。现在日处理5万吨、10万吨、25万吨和50万吨的城市污水处理厂的全部或主要设备都可实现国产化。其中，国产的微孔曝气器、高强度曝气机、带式压滤机、各类格栅除污机、刮泥机、刮砂机、曝气转刷、曝气鼓风机、大型污水泵、潜水电泵等已基本能够适应国内市场的需求，还有部分产品出口。

虽然在效率上或使用寿命上，国产环保设备并不比进口的差，但近几年特别是与曝气机配套的齿轮减速机，几乎所有的用户都要求用进口产品，尤其是近10年兴建的污水处理厂中约90%的设备是利用外资进口的。利用外资大量进口设备，不仅要耗费国家大量财力（进口设备的费用是国产设备费用的4～6 倍），而且使国产设备失去了平等竞争的机会，同时又严重影响了国产污水处理设备制造工业的发展。事实上，我国军转民企的长沙星航齿轮传动机械有限公司专门为环保装备研制的新型减速机，经应用比较，噪声、效率和使用寿命都优于进口的同类产品。因此今后在加大城市污水处理厂建设力度的进程中，如不规范环保产品市场，推行高效低能耗的重大环保技术装备的自主制造，选用能效比高的国内先进产品，为此付出的代价将会更大。

近期，日处理量为13万m3的山东寿光污水处理厂，采用了国内具有自主知识产权的高效复合叶轮倒伞型曝气机，更换替代了该厂原使用的休柏特型的倒伞型曝气机。新产品在同等条件下，电耗下降了25%，充氧量提高了50%以上，9台直径4000mm的曝气机每年可节约电费242万元，性能水平超过国内外现有的同类产品。如果国内有50家同等规模的污水处理厂都改造换用高效节能型复合叶轮倒伞型曝气机，那么每年将可节约高达1.25亿元的电费。

山东寿光污水处理厂采用国产复合型叶轮倒伞曝气机改造前后运行情况对比见表1。

表1 山东寿光污水处理厂改造前后运行情况对比

（3）修订现行产品标准，提高准入门槛

要想使环保产品升级，制定统一的标准就显得十分重要。然而，在当前的环保设备生产中，特别是高能耗的重大关键环保设备，例如包括倒伞曝气机在内的竖轴式曝气机，目前国内尚无统一的标准。

目前，表面曝气机依据的标准是《中华人民共和国环境保护行业标准》（HJ/T247-2006）和《中华人民共和国机械行业标准》（JB/T1067-2006）。上述两个标准中虽然规定了叶轮平衡试验方法，但仅是说叶轮制造成形后要校正平衡，而对于产品是否应做型式试验，这两个标准中都未有明确的规范要求。除此之外，关于曝气机叶轮的形状公差与几何精度、曝气机叶轮制造精度和检测方法与检测要求等，在上述两个标准中也均未提及。

由于没有规定曝气机叶轮的形状公差，也就保证不了叶轮制造的几何精度。叶轮制造过程中的形状误差必须通过三坐标测量方能测得结果，即使校正了重量平衡，而叶轮上的叶片在焊接过程中与轮辐不垂直就必然会引起运动失衡，这与水泵叶轮及水轮机叶轮的制造工艺原理是相同的。

同时，标准中虽然规定了叶轮平衡的试验方法，但存在动力效率之误。如JB/T10670-2006标准3.7项规定：每消耗1kW•h的有用功（电机按有功功率计算）所传递到水中的氧，称之为动力效率。这里有两个概念：

1）如果按动力效率来计算，那么公式是：

2）如果按电机传动效率来计算，那么公式是：

换言之，轴功率 = 有效功率 + 损失功率，根据轴功率计算的即称之为“理论动力效率”，否则只可以称为“充氧能力”。因为有功功率的计算公式是P = U•I•COSφ这里面只有电机的功率因素而没有“效率η”的概念。

在当前使用的上述两个标准中都规定了叶轮直径（其实不尽合理，应当取整），但是都未限定电机功率。既然规定了“动力效率”，那么就具备了规定电机的额定功率的前提条件，如果不在标准中规定电机功率，那么无疑是让高耗低效的产品有了可乘之机。因此，环保设备的行业技术标准应尽快进行重新修订，在修订的过程中要广泛采纳多方意见，严格标准，以淘汰低效、高能耗、能效比差、落后、过时的产品，保证环保设备真正做到节能降耗。

（4）加强基础专业教育，设置环保机械专业

目前，国内所有的高等学府都没有设置“环保装备”或“环保机械”专业，缺少对环保装备的专业人才的培养，不利于环保装备技术水平的全面提升。

环保装备技术的升华没有专业基础知识是难以实现的。现在国内从事环保机械技术研发的专业技术人员基本都是从其他专业改行或者“半路出家”的技术人员，一部分学给排水专业的技术人员就算是环保设备研发人员中的“正规军”了。因此造成了搞环保污水治理工程设计的技术人员不太懂设备、研发设计环保设备的技术人员不太懂水污染治理关键工艺的局面，更不要说根据治污治废工艺来研发应对工艺的产品了，这种环保工程缺乏精通专业技术人才的状况，致使我国环保产品中的重大关键设备至今仍停滞在消化吸收引进产品和能效比极差的落后水平。

此外，目前我国大专院校中给排水专业所学的教材以及一些设计手册中的内容大都已经陈旧或存在问题，没有更新的设备技术内容。尤其是设计手册等工具书中未经实践证明可行的理论计算公式则会误导有关技术人员。如中国建筑工业出版社出版的《给排水设计手册》2000年（第二版）、2006年6月（第九版）第九册中277页的倒伞型叶轮表曝机性能及安装要求与根据该手册公式计算选配功率对照表（见表2），与该设计手册的第278页中列举的φ3000mm倒伞型叶轮曝气机计算实例前后不一致，依照该设计手册中计算公式计算结果为应选用Y225M-6W（应为极P）、30kW的电动机，但这种电动机的取选则与表2举例所选电动机非但不能吻合而且自相矛盾，如果按此计算数据选用配套电机功率则根本达不到需求功率。

表2 倒伞型叶轮表曝机性能及安装要求与根据该手册公式计算选配功率对照

事实上，“环境保护”是边缘学科，是大概念。环保机械专业是较为复杂的专业课程，不是给排水专业能够覆盖得了的。环保机械涉及面很宽，涉及到通用机械、水工机械、化工机械、轻工机械、起重运输机械乃至桥梁、建筑等等方面的广谱专业技术知识，任何涉及到机械领域的专业机械产品，也都基本涉及到了环保机械。所以说环保机械是跨学科、多学科、交叉学科的专业机械一点也不过分，因此，建议国内高校应根据我国国情选设专业基础技术教育，尽快建立环保机械专业，充实设计指导工具书，以提升我国的环保装备技术水平和培养专业人才。

Abstract:The paper explicates the cause that most of environmental equipment can not be raised in technical content from the points of elemental education, product standards and criterions for inviting and biding market; introduces a new aerator which possesses of property right of independent knowledge in energy saving, emission reduction and effect increasing; puts forward the relevant suggestions in order to save energy, reduce emission and increase effect as well as to promote and optimize the development of environmental equipment in our country.

Key words:environmental equipment; energy saving, emission reduction; energy efficiency ratio; product standard

Suggestion on Raising Technical Level of Environmental Equipment in China

ZHANG Xin-heng

(Jiangsu Xin Tiandi Environmental Engineering & Equipment Co., Ltd, Taizhou Jiangsu 225300, China)

X324

A

1006-5377（2010）08-0031-04

张鑫珩，男（1947年—），工程师，江苏新天地环保工程装备技术有限公司总工程师、中国环保产业协会水污染治理委员会专家、河海大学能源与电气学院兼职研究员、南京林业大学化学工程学院兼职教授，主要从事环保水污染治理装备的研发工作。