如果以螺杆空压机的制造特性来作区别，大概可以划分为空气、冷冻、各种介质工艺气的三部分，本文就针对我国螺杆空压机在工艺气方面的应用和发展作一些浅显的分析（以下所述螺杆空压机均指工艺气螺杆空压机）。
前言
螺杆空压机国际上起步于1934年的瑞典SRM公司，国内的开发则可以追述到上世纪六十年代末。其起步时间虽有早晚，但发展过程却是相似的--从打空气介质开始，逐步推向各种介质的工艺气。如今，如果以螺杆空压机的制造特性来作区划，大概可以划分为空气、冷冻、各种介质工艺气三部分。本文就对我国螺杆空压机在工艺气方面的发展作一些浅显的分析（以下所述螺杆空压机均指工艺气螺杆空压机）。
国内螺杆空压机的过去及现状
螺杆空压机早在70年代初，我国就已有制造及应用。但是所涉气体单一，主要是城市煤气，后又发展到二氧化碳窑气等，且仅限于原上海空压机厂一家独产。主要原因是受当初重要配套产业发展的不平衡影响。如轴承、密封、控制仪表等。它们在制造精度、使用寿命等方面的缺陷，一定程度上牵制了其发展的广度和深度。直到改革开放后，国外先进的轴承、密封、控制仪表等相继被引进或合资生产，加之螺杆空压机自身设计、制造技术受国外先进设备、管理理念的引进或合资生产，有了较快的发展，逐步走进石油炼化、煤化工、精细化工等领域。但应用范围还是有限，一些大型的，或者气体性质特殊的，还是依赖进口。
另一方面，从使用者对空压机的认识角度来看，过去对往复式空压机的认识多于其它类型的空压机，对螺杆空压机不敢轻易采用。现在对螺杆空压机的安装、调试、维护和维修技术能力、管理能力、文化水平等各方面都有了显著的进步，对螺杆空压机的易损件少、运转周期长、耐液、耐粉尘、耐焦油、输气量大而机组体积小等优点有了充分的认识，他们希望在一些特殊的工艺流程段采用螺杆空压机。
正是这种变化，首先反映在空气螺杆空压机上，十年以前还在使用者口中津津乐道的往复式空气空压机已不再被人提起，替而代之的是空气螺杆空压机。这种需求又极大地刺激了空气螺杆空压机的制造商，除了国外各名家厂商纷纷抢占滩头外，国内新崛起的厂商也不下百十家，其中不少是采用购买国外的空气螺杆空压机机头在国内配套组装的。
现在的情况是：一面是空气螺杆空压机的供方市场“人满为患”；另一面是工艺气螺杆空压机的供方市场“凤毛麟角”。重要的是：工艺气螺杆空压机属非标产品，单件小批量，附加值高。按市场经济的发展规律，这种状况肯定会发生转化，而阻挡这种转化迟来的原因是对工艺气螺杆空压机的市场认识程度和其对入门门槛的承受能力。
螺杆空压机的潜在市场分析
由于螺杆空压机适用的工艺气较广，而我国对煤化工的发展有着特殊的含义。煤化工是相对于石油化工、天然气化工而言的。以煤炭为原料的相关化工产业被统称为煤化工，所涉面较广。本文就对煤化工所需螺杆空压机市场作一重点分析。
世界性的石油紧缺带来化工业的原料源头变化
近年来油价的持续飞涨，令油基化工企业很是受伤。资料显示，全世界煤炭产量约50亿吨，我国2004年产量21.1亿吨，居世界第一。我国含煤面积55万平方公里，资源总量55965.63亿吨，资源保有量10077亿吨，资源探明率18%，经济可开发剩余可采储量1145亿吨。在世界已探明的化石能源储量中，中国的煤炭占世界总量的15%，石油占2.7%，天然气占0.9%。中国化石能源总量约46万亿吨标准煤，其中，95.6%为煤炭，3.2%为石油，1.2%为天然气。“富煤少油缺气”是我国的基本国情，国际油价高昂的格局导致煤代替油符合我国的资源战略。从理论上来说，以原油和天然气为原料通过石油化工工艺生产出来的产品也都可以以煤为原料通过煤化工工艺生产出来，煤化工的产业链可以替代大多数的石化产品。上世纪五六十年代，曾经就是煤化工的天下。
然而，一场影响深远的油代煤的进程奠定了世界石油为主要能源和化工原料的格局，只剩煤的焦化工业仍然在世界范围占有一定的位置。近几年石油价格的大幅上涨，加上煤化工技术的进步，使得油基化工和气基化工逐步转向煤基化工。在中国，煤气化制醇醚、油改煤等都因为成本优势脱颖而出，获得了新的活力--又一次轮回开始了。
原料源头变化给螺杆空压机市场发展带来的机遇
原油价格的不断走高，给煤基化工企业带来了发展的机遇。油改煤、煤制油已经在中国大地纷纷上马。“十一五”期间， 焦炭、电石等行业结构调整仍是煤化工产业的工作重点。
由煤转变为石油替代品主要有煤变油和煤代油两种：其一是煤制油，即在苛刻的反应条件下，将煤炭直接（或间接）液化成液体状的汽柴油。但它具有投资额巨大，技术风险高，产品品质存在不能达到使用标准的风险。另外， 较多的副产品难与庞大的燃料油市场匹配； 其二是煤代油，是指通过煤炭气化技术生产甲醇、二甲醚等产品，然后再掺混到汽油、柴油中使用，达到部分替代石油、降低石油消耗的目的。相对于煤制油而言，煤代油在技术上更加成熟。研究测算表明，许多煤代油、煤制油的技术，在原油价格30～40美元/桶以上时，开始拥有成本优势，当原油价格冲破70美元/桶的时候，煤基的甲醇、二甲醚等成为能源市场的新宠。煤制甲醇，生产成本每吨约在1500元上下，售价却可达到2500元/吨。如此惊人的毛利率，不仅原煤基甲醇生产企业纷纷扩大产能，也吸引业外资金蜂拥而入。为获得更多的利润，可朝其下游的乙烯、丙烯等深加工产业延伸。所有这些化工产品的诞生，都少不了促使其化学反应的空压机（注：本文仅对煤焦化、醇醚类和合成氨等煤化工所用空压机加以分析，对煤制烯烃和氯碱、PVC等煤化工所用空压机将另文分析）。
由于煤化工中的初始工艺气体，绝大多数来自焦炉煤气或水煤气，其气体大都为低压、含水、粉尘和焦油等成份，这些特点对活塞式空压机来说，带来不小的问题：
1、为满足低压、大气量要求，势必加大气缸的容量，目前一级气缸的直径已经做到破记录的1.5m，还往往需要2个、甚至3个并联。带来的问题是：
① 要求各零部件的加工设备大型化，增大制造成本；
② 受空压机的列间距的影响，维修空间变得狭小，维修困难；
③ 由于缸径太大，给传统的加压气缸套的工艺带来挑战，如果没有缸套，一旦镜面发生磨损（这是必然的），就只能更换整个气缸体！经济损失相当大；
④ 大气缸必然使用大气阀，安装、更换大气阀，如同搬举杠铃片，工人的劳动强度相当大；
⑤ 配用大型的活塞体，势必加大其支撑环的摩擦力，加快支撑环的损害。
2、气阀、活塞环是易损件，特别是在气体含有煤焦油、粉尘等有害物质时，其寿命大大缩短，增大停机率；
3、活塞机大型化和其固有的倾覆力矩，要求建设大面积的厂房和深厚的基础；
4、气体中含水量高，稍不注意，容易造成液击事故；
5、为减小气流脉动，需配巨大的缓冲器；
6、活塞机备品备件规格杂，数量多，寿命短，要求有一个备件小仓库和专业管理人员，且占用库存资金多。
如果采用离心式空压机，虽然能解决大气量的问题，但下列问题使它难以胜任：
1、煤焦油问题：气体中的煤焦油会沾附在叶轮上，造成动平衡失调，会造成机组的喘振；
2、变分子量问题：主要组分是H2 、CO 、CO2 、CH4、 N2，受工艺流程影响，其容积比是变化不定的，同样会造成机组的喘振；
3、价格及维护费用：离心式空压机造价很高，它的备件价格也不蜚，最终会提高化工产品成本。
螺杆空压机能充分克服上述问题，通过对低压段的压缩，气体体积被缩小了好多倍；由于向螺杆压缩腔内直接喷水，有利气体净化，把煤焦油、粉尘等有害物质大都留了下来。不仅缩小了活塞机的活塞推力和体积，也改善了活塞机的工作状况，延长其工作寿命。对于工艺气体带腐蚀性气体时，螺杆空压机可容易地采用防腐材料来解决。对气体工艺需要高压输出时，采用螺杆与活塞空压机串联的联合机组，充分发挥其各自的优点，给大型煤化工装置带来经济合理、占地面积小、运行维护费用低的明显优势。故螺杆与活塞串接的联合形式也正逐步被市场所接受。
煤化工市场的螺杆空压机需求量及机型大小的估计
1、煤化工市场的空压机分布：
要了解煤化工市场的空压机分布，首先要了解煤化工的主要工艺路线及产品。煤化工的工艺路线主要有三条，即焦化、液化和气化。据相关文献描述，大致如图1。
在图1产品工艺路线中，已经应用螺杆空压机的有：煤焦油（提炼）制氢；焦炉气；二甲苯；粗乙炔；PVC；丁二烯；甲醇；各工艺尾气（火炬气）回收等。其中，粗乙炔、丁二烯等至今基本为外企所主宰。
2、煤化工市场的螺杆空压机的大小及数量估算：
发改委规定：低于100万吨/年甲醇不予批准，但对焦炉煤气和二甲醚项目没有规定。于是就有或以焦炉煤气和二甲醚项目立项，或以100万吨/年甲醇报批，然后分期上项，一般以每期20～30万吨/年为主。这样可缩小一次性投资，降低投资风险。
以30万吨/年甲醇生产量计，需压缩焦炉煤气约90000Nm3/h，若选用活塞机，需60t活塞力、含两个1500mm缸径、六列四级压缩的机组3台，体大价高；现改用螺杆--往复空压机串接形式，前置配传统的630mm螺杆空压机3台，后置32t活塞力，四列三级压缩的机组3台。其总价与直接配3台60t活塞力往复空压机相当，但操作、维护费用要少得多。用户能接受这样的方案。但问题是要实现100万吨/年甲醇的目标，需配螺杆空压机10台，有使厂房大型化，管理也不便的问题，用户有100万吨/年甲醇配备到5～6台螺杆空压机的要求。（目前，国外已有800mm转子的螺杆空压机，入口气量可达800 m3/min左右，国内已有厂家在试制。从这点上说，谁先拥有，谁就占有市场的先机）。在近一年半的时间内，已有4家煤化工企业认可、采用了该方案，现在每年都有新开工的大型煤化工项目3～5家，需与之相配的螺杆空压机近期会有20台/年以上的需求，并会逐年增加。
其它领域所用螺杆空压机的一般分析
1、石油储运及石油化工（包括煤化工）的火炬领域:
作为被广泛采用的陆上、海上石油开采的原油稳定工艺及大罐抽气流程，在操作中会产生大量的石油伴生气，从中可以提炼轻质油和天然气。由于国内缺乏相应的设备，只能被送往火炬而白白烧掉。同样的情况也发生在各炼油厂：从储油过程中发生的油气以及各油品加工过程中产生的尾气，被引上火炬烧掉。为此，各类火炬气螺杆空压机给用户带来的经济效益是巨大的。仅一套30万吨/年乙烯装置的火炬的熄灭，每年就可回收燃料气约1.2万吨，获直接经济效益1800万元。另外，“天灯”的熄灭，还减少了对环境的污染，是一项保护自然环境的利国利民措施，也是造福于子孙后代的事情。
火炬气回收装置的空压机，其气体易燃、易爆、变分子量、比较脏，有的还易液化。气体的回收压力一般在0.3～1.0MPa，要求低温排气。
若选用活塞式空压机，必须采用2级或2级以上压缩，结构复杂，体积大，易损件多，检修频率高，管理也不方便，碰到气体液化，还会引起液击，造成事故。若选用离心式空压机也有问题，离心机进气要求粉尘含量很低，需要二级电除尘才能达到，而电除尘设备还易出故障，脏气体会使叶轮，隔板等容易磨损，造成叶轮动力不平衡，易振动，尽管已有非敏感转子，但仍不能保证稳定运行。而螺杆式空压机的进气要求较低，在粒度为20um下，粉尘含量在300～400ppm时也可用。对于分子量易变的工况，离心机在实际使用中也有问题，如含H2少时而发生喘振，而当H2过多时，又会引起后面级的阻塞。螺杆式属于容积式空压机，有强制输气的特点，只要排温合适，电机功率足够就不成问题。
目前，全国各石化企业及油田正在使用的各类石油伴生气、火炬气等螺杆空压机400多台。并随着石油炼化产能的增加，其机组也逐步走向大型化。
目前市场的需求：一是各炼油厂改扩建每年都在不断进行中，对原来的火炬螺杆同样有增量和改扩的要求；二是前期的螺杆空压机使用均有时段了，势必有更新或备份的需求。
2、一般化工领域：
除已被认可的制碱行业外，随着国家化工行业技术的进步，不再满足原料性的低级生产，逐步向精细化工迈进。如：氯乙烯、丙烷、乙炔、裂解气、丁二烯等，由于这些气体大都具有：高粉尘、易液化、易聚合等特性，采用螺杆式空压机往往成为首选。
就制碱行业而言，每年的需求量仍然是一个可观的数量，这主要来源于：碱是作为一般化工的基础原料，其需正在大幅增长，使各碱厂都有扩建的欲望；受环保的影响，一些碱厂需搬迁，有更换设备的打算；还有空压机的自然折旧更换等。现在已在使用的空压机已有100余台，且多数为630mm转子。
其它如氯乙烯等空压机每年也有相当数目，此前，这类空压机也以往复式为多，并以进口为主，其价格和备件的提供，均让国内用户难以承受。转子直径在255～408mm之间。如能很好地加以开发，则是一个有着与制碱行业同样广阔的市场空间，而且其技术附加值会更大。
3、为进口空压机提供备机、备件的维修服务领域：
过去，受国内螺杆空压机总体技术能力的限制，石油和化工业的螺杆空压机几乎都为进口货，在备件订货和价格、维修与改造等方面，给国内用户带来诸多困难。从对四川维尼纶厂化工一厂中乙炔装置裂化气螺杆空压机转子备件的成功制作，已经成了开拓这块市场的先河。为进口机组做备件，既提高了业务量，更重要的是，通过测绘等技术工作，还能学到国外的先进技术。在中国，进口的螺杆空压机有多少？在中石化、中石油不下数百台数。其中有相当机组已经使用了相当年了，需更换转子，甚至是整个机头--这是具备相当技术附加值的领域。
投入工艺气螺杆空压机制造业的门槛及风险
与空气螺杆空压机制造业的迅猛发展比较，工艺气螺杆空压机制造业的相对平静是因为它的门槛较高所致。
A、由于工艺气螺杆空压机属非标产品，单件小批量，基本上是一机一套图的模式。决定了它需要一支强有力的设计队伍。不仅设计工作量大，更要求“专业”。涉及机、电、控制、容器、管道、结构件等方方面面。虽然有些方面可以通过“外协”解决，但常受“交货时间”所约束。
B、不能像空气螺杆那样，可以到外面买个螺杆机头来组装，要根据不同的工艺气参数特性，选配转子直径和材料、转速、密封等，在开发新机型时，还需专业的转子铣刀设计师。
C、螺杆空压机需加工的零部件与往复式空压机相比，虽然少很多很多，却也很专一。需数台不同的转子直径范围，更需不同规格的（至少要一台套由产品定位来决定其具体规格）转子加工数控铣床，这种铣床价格不菲，而且功能单一。除了加工转子，其它功能全无。其它的，如壳体等加工设备可以考虑外协解决。
D、需要一个试车车间，要求隔声。同时配备相应的检测仪器、大功率的电机及变频器等。
综上所需，可以略知潜在的投入工艺螺杆空压机生产的风险。风险主要来自两个方面：一是投资资金大，且一旦投入，无法改投其它行业；二是需一整套经过实践的专业技术人员，从设计、工艺、加工、检验、安装、一直到服务。一个新企业，找全这些人相当不易。
结束语
鉴于螺杆空压机日益广泛地被市场认同和接受；鉴于螺杆空压机市场需求和巨大的经济利益；也鉴于螺杆空压机设计和生产技术的不断更新所具有的挑战性，在我国，促使工艺气螺杆空压机发展的良好时机已经到来。集中于少数几家生产的格局一定会被打破，即便国内厂家不能快速进入，国外企业也会用多种方式投入到国内的螺杆空压机市场。如神户、曼透平等一改过去在家坐等我们上门订货的态度，悄然进入中国设立办事机构，甚至是生产基地，这就是一个信号。它会继前几年往复式空压机制造企业纷纷占山立旗后的一个新的热点，眼前这么多空气螺杆生产厂家不会永远相互残杀，或坐以待毙。关键在于谁能召集起开发、研制和服务的知识能人于麾下；谁能执起巨额投资资金的牛耳（这方面已经拥有转子铣床和其它加工设备的，存有先天优势）；谁又能先手摸得市场需求的脉搏，得到市场的认同。相信市场正期待这种变化的到来，这必将对发展和促进我国工艺螺杆空压机的技术和生产水平，赶超世界，带来新的动力。
