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DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2015.21.022
0 前言
近年来,处于工业化进程的发展中国家,存在环境问题的困扰,作为一种普遍现象,我国也不例外。环境问题的出现,不仅对我国经济增长产生消极影响,而且给人类社会带来了诸多不便。环保投资以其自身科学性、合理性等优势,成为政府控制工业废气减排的有效方式,加强环保投资对工业废气减排产生影响的研究能够帮助人们更加深入的了解其积极作用,具有现实意义。
1 环保投资概念界定
现阶段,就理论角度来看,环保投资概念并没有明确规定,学者对概念各抒已见,但多数学者认为一切形式的环境保护资金投入都是环保投资,环保投资的主体不仅限于政府或者企业等主体,更是整个经济社会积累的基金用于该方面的投入都可成为环保投资。
2 环保投资对工业废气减排产生影响分析
笔者利用LMDI分解方法,将我国工业废气排放的总效应划分为规模、结构及技术三个方面效应,并通过构建实证回归模型,研究得出环保投资对工业废气减排产生影响如下:
2.1 环保投资增加,工业废气规模效应降低
从整个社会角度来看,在特定时期内,资本存量主要朝着两个方向发展:第一,用于实际物质的产出;第二,治理工业废气的排放、改善生态环境。环境污染物作为经济发展的特殊产出,对人类社会发展将会产生消极影响[1]。随着经济产出规模的扩大,环境污染作为其附带产品也会随着增加,治理工业废气的环保投资将会对实际产出产生挤出效应,从而使得实际产出产生的附带产品,即工业废气等污染物的减少。由此可见,环保投资增加能够降低工业废气规模效应。
2.2 环保投资增加,工业废气结构效应增强
就经济结构来看,经济结构的变化具体表现在企业数目与性质的变化。企业能够在治理工业废气方面增加资金投入,表明其具备治理污染的能力,随着对工业废气的有效处理,企业将逐渐朝着绿色化方向发展。从宏观角度来看,经济增长的同时,污染产业也会逐渐被市场淘汰,清洁产业将在整个市场中占据主导位置。因此,治理废气的环保投资主要是通过调整经济结构实现污染物减排目标。受到不同产业特点的影响,第三产业污染排放密度最低。由此可见,作为发展中国家,我国企业增加环保投资,能够调整和优化经济结构,最终实现通过结构的变化提高环境治理有效性。
2.3 环保投资增加,工业废气治理技术效应增强
技术效应是治理工业废气的环保投资增加最直接的表现,环保投资增加能够使企业获得政府资金补贴,引导和鼓励企业积极引进先进设备、人才及新技术,新技术参与企业工业废气质量,不但能够提高资源利用效率,还能够减少企业工业废气产出,最大程度上降低污染物排放密度。根据LMDI分解法分析来看,规模效应在总效应中占比较高,而当其不发生变化的情况下,技术效应的增加能够在一定程度上控制污染物排放,实现环境保护目标[2]。综上所述,环保投资对于工业废气的减排具有积极影响,前者增加能够促进污染物减排,但是,值得注意的一点是,投资速度应结合GDP增长速度,以发挥降低污染物排放水平积极作用。环保投资的出现,一方面,能够缩小经济规模实现污染物减排;另一方面,使得产出中消费份额减少。基于对二者之间关系来看,我国在经济发展过程中,不能够过度追求高经济增长,忽视对环境的保护,以避免给经济社会带来不可挽回的损失。
3 相关建议
根据环保投资对工业废气减排产生影响的研究,为了实现污染物减排目标,推动经济可持续发展,笔者提出以下几点建议:
3.1 协调环保投资与经济增长速度之间的关系
针对工业废气的减排,环保投资增长速度应快于GDP增长速度,只有这样,经济规模扩大产生的污染物,才能够在环保投资控制范围内,避免经济快速增长对环境造成的污染。不仅如此,由于影响产出的因素较多,单纯依靠治理工业投资对经济规模挤出的影响较小,需要适当扩大环保投资规模,才能够更好地实现工业废气减排目标。
3.2 加大对研发投入,引进新设备、新技术
在研究中,不难发现,技术是促进经济增长的主要因素。因此环保投资的重心应放在技术研究方面,研究和创新更多新技术、新设备,对现阶段工业生产产出的污染物进行针对性研究,投入新设备、技术,提高能源利用率的同时,使污染物经过二次加工转化为绿色产出,最终实现对环境的保护,优化人们生活环境[3]。环保投资对于污染物减排的技术效应是具有直接性。所以,政府作为宏观调控重要主体,应将技术研发作为环保投资的关键点。
3.3 改变经济增长方式,优化产业结构
计划经济模式下,经济增长方式过度追求数量和经济增长速度,忽视了经济增长的治理。而产业结构作为影响工业废气排放量的重要因素,我国应从改变经济增长方式入手,优化并推动产业结构升级,积极推动第二产业朝着第三产业过渡,从而减少工业废气排放量。
4 结论
根据上文所述,环保投资作为一项重要措施,在减少工业废气排放量、环境保护等方面占据十分重要的位置。因此,我国经济社会发展中,应充分结合经济增长速度,适当增加环保投资,加大技术研究力度,提高污染物处理有效性,使之在国民经济发展中的社会效益、经济效益及生态效益得到最大程度发挥。
参考文献:
[1]彭熠,周涛,徐业傲.环境规制下环保投资对工业废气减排影响分析――基于中国省级工业面板数据的GMM方法[J].工业技术经济,2013(08):123-131.
关键词:工业;有机废气;处理方法
随着社会的发展和进步,人类在获得进步的同时,不可避免的产生各种工业废气及其他废气,如化工厂排放的废气、制药厂产生的废气、汽车尾气、发电厂产生的有机废气等,这些废气的产生给地球自然环境带来很大的压力,使得全球气候不断变暖,各种自然次生灾害不断发生,严重威胁人类的生存和工作生活环境。因此,本文研究有机废气的处理方法具有十分重要的意义。
一、有机废气的主要来源
现如今的全球大气污染比较严重,尤其是我国的中部地区,各种大气污染的严重形成了世上前所未有的“雾霾”,而这种情况的出现最为常见的一种大气污染形式就是:工业有机废气的排放。同时,人们在日常生活中所使用的交通工具排放的尾气,冬季取暖燃烧煤炭产生的气体,电厂生产所产生的废气等等,这些废气的排放都是有机废产生的主要来源,涵盖了人类生产生活的各个方面,对人们的生命安全带来了威胁,所以我们必须要做好废气排放的处理工作,保护环境。
二、有机废气处理技术分析
(一)热破坏技术。对于热破坏技术来说,主要适用于浓度较低的有机废气。根据处理流程,其燃烧方式有两类:一种是直接性的火焰燃烧,此种燃烧在温度和时间状态都合理的情况下,热处理效率超过90%。此方法的主要优势是处理充分且投资低,缺点是在有机物浓度偏低及缺乏辅助燃料的情况下,难以充分燃烧。另外一种方法是催化性的氧化燃烧。催化燃烧技术可以使有机物燃烧的初始温度得到有效减弱,在催化剂添加的条件下,基于气流当中针对有机物采取加热措施,便能够发生化学反应,进而使污染物得到有效清除。但同时此类方法也存在一些不足,比如对工艺要求较高,金属成本上也比较高,此外后续处理工作较为困难等。
(二)吸收技术。吸收技术的应用主要是在气态污染物的处理过程中,吸收技术的原理就是对有机废气与液体和吸收液之间的相似相容原理,进而实现有机废气的处理。而根据吸收流程的不同,又将吸收技术分为物理吸收和化学吸收两大种类。通常在吸收技术中的吸收剂采用的是液体的形态,并在一些混合剂一起运用的情况下(比如:液体石油、表面活性剂、水等),可以充分的吸收掉空气中的有机废气。研究表明,液体溶剂的吸收方法可以处理很多的气态污染物,是当前应用最为广泛的一种有机废气处理方法。
三、现代有机废气处理方法
(一)脉冲电晕法。脉冲电晕法是通过在高电压上加上一个脉冲电压,从而在常温常压下产生非平衡等离子体,产生高能电子、氧离子、氢氧根离子等活性粒子,从而对有害有机化合物进行氧化降解,从而达到净化有机废气的目的。实验表明,在常温常压下,该法能够取得较理想的效果。
(二)光分解法。利用光能将气态有机污染物进行氧化分解的处理方法即为光分解法。目前研究比较火热的是光催化降解技术,研究表明,绝大多数有机废气分子都能够发生光催化分解。但是此方法受催化剂的影响比较大,因此还不能应用于工业生产当中。
(三)等离子体净化技术。等离子体净化技术又叫放电等离子体净化技术,其主要是以高压放电的形式对一些有机废气进行处理。在放电等离子体净化技术的应用下,可以生成许多的高性能的电子和活性电子,这些电子和活性离子又可以形成等离子体,在解离平衡的作用下,等离子体可以将C-H与C-C的化学键进行断裂,进而达到净化空气的目的。这项技术的应用过程操作较为简单,并且节能性能较好,在处理有机废气中具有发展前景。
(四)PSA技术和光催化氧化技术。1、PSA技术主要是以有机废气组成和吸附材料在吸附方面的差异性为依据,同时结合周期压力的改变,进而使有机废气被净化和分离。此种技术在实际的废气处理过程的应用中具有产本低、耗能小、自动化的特点,在科学技术飞速发展的今天具有很重要的应用价值。2、光催化氧化技术利用的是光能将气态有机污染物进行氧化分解,最终达到有机废气处理的目的。但是此项技术的应用必须是在光照的条件下进行的,并且在实际的应用过程中还要保证温度和压强在一定的规定范围之内,故此项技术可以在一定的条件下进行使用。
四、工业有机废气处理技术展望
在上述的处理技术和方法中,热处理方法和吸附处理技术是较为成熟的方法,成本较低,性能较好,所以能较大范围的使用,而等离子体净化技术、PSA技术和光催化氧化技术以及生物处理技术等,对于废气处理的更加彻底,效果更加明显,但是这些技术还不够成熟,不能够大范围的进行投入使用,需要有关的技术人员对其不断的进行研究和改造,所以它们会成为未来有机废气处理技术的有效方法,是有机废气处理未来展望的体现。
五、结语
榱擞行Т理各种废气,必须提高处理有机废气的力度,在提高有机废气处理效率的基础上达到减少投入的目的。在大力引进新技术的前提下,将其应用于工业生产。遇有含有多种成分的有机废气时,要采取多种处理工艺开展全面处理,争取处理全部有机废气,以更好的保护人类生存的环境,做到人与自然的有机融合,实现人与自然的和谐发展,实现人类社会的可持续发展。
参考文献:
关键词:有机废气;处理技术;未来发展
前言
伴随我国工业的快速发展,大气的污染呈逐年上升的趋势,有机废气处理技术也越来越被重视,为了更好的处理有机废气,还需要进行技术的发展创新。
1、有机废气处理技术的重要性
我国经济的持续发展,为化工企业的崛起提供了外部环境,但是,随着我国工业化进程的不断加快,却忽略了对环保的投入,工业废气的排放量不断增加,对环境造成的污染也日益严重。当大量的废气排放到空气中,不仅会对空气质量产生严重影响,同时也会对人体健康造成严重的危害。为了重现绿水蓝天,就需要不断加强工业废气的处理,而对工业废气处理的技术研究也就摆在人们面前。有机废气是工业废气中污染性较强、处理难度较大的一种,而且有机废气进入到人体呼吸道之后,对人体的呼吸、血液、肝脏等都会产生严重的影响,因此有机废气的处理也受到了越来越多的重视。
2、具体的有机废气处理技术
2.1热破坏技术
对于热破坏技术来说,主要适用于浓度较低的有机废气。根据处理流程,其燃烧方式有两类:一种是直接性的火焰燃烧,此种燃烧在温度和时间状态都合理的情况下,热处理效率超过90%。此方法的主要优势是处理充分且投资低,缺点是在有机物浓度偏低及缺乏辅助燃料的情况下,难以充分燃烧。另外一种方法是催化性的氧化燃烧。催化燃烧技术可以使有机物燃烧的初始温度得到有效减弱,在催化剂添加的条件下,基于气流当中针对有机物采取加热措施,便能够发生化学反应,进而使污染物得到有效清除。
2.2高温及触媒燃烧技术
燃烧法的应用,是利用高于有机废气燃烧点的温度条件,对其进行燃烧和氧化,一般可用直接高温燃烧和出煤燃烧两种方法。直接高温燃烧的温度条件要求较高,需要在特定的高温容器中完成,也是当前化工企业中常用的一种废气处理技术。当有机废气进入到沸石转轮中,沸石可以将有机废气中的有机成分进行吸附,而将吸附后干净的有机气体释放到空气中,其他的废与测继续进入循环系统中进行处理。利用这种处理方法可以提高废气处理的效率,而且在运行成本方面较低,大量经过吸附作用的干净空气排放到大气中,不需要再次进行净化处理。在高温燃烧处理过程中,通过沸石转轮的作用可以实现有机废气的吸附和解析,通过对沸石转速和温度的调整可以达到不同的净化效果。
2.3吸收技术
对于吸收技术来说,在气态污染物处理过程中较为适用。根据吸收流程,可进一步划分为物理吸收与化学吸收两大种类。吸收技术主要是对有机废气与液体吸收液之间的相似相溶原理加以利用,进而使有机废气的处理得到有效实现。其中的吸收剂,通常属于液体物质,在对一些混合试剂加以应用的情况下,比如液体石油、表面活性剂以及水等,能够使有机废气充分被吸收。许多气态污染物都能够通过液体溶剂吸收方法进行有效处理。并且,部分具备应用价值的产品,通过解析处理以后,还可以被回收利用。
2.4吸附技术
吸附法的基本原理就是利用界面现象,也就是一种物质在另一种物质表面附着的缓慢作用过程。所以,基于界面现象的吸附法废气处理,其关键是吸附剂的选择,通常,要求吸附剂具有疏松多孔的结构,且化学性质比较稳定,内部表面积较大,现在,该方法中常用的吸附剂主要包括硅胶、人工沸石、活性炭等。该方法的特点是应用比较广泛、工艺简单成熟、便于推广,但是,该方法的流程比较复杂,设备比较庞大,特别是在废气中存在胶粒物质的情况下,会造成吸附剂中毒现象。所以,该方法更多的用于低浓度可挥发性废气的处理。
2.5冷凝技术
冷凝法主要是利用不同的物质在不同温度下有着而不同饱和蒸汽压的特性,通过对系统压力的增加或者是温度的降低,使蒸汽状态的污染物可以从废气中冷凝并且分离出来。冷凝的过程一般需要在特定的温度条件下实现,同时也要考虑到压力条件,而通常采用的都是在恒定的压力条件下降低温度的途径来实现。冷凝法的应用,可以使有机废气达到很好的净化效果,而且是在常温条件下无法达到的。在应用的过程中,要根据净化的要求确定压力和温度,这也必然会导致费用的增加。所以在实际的应用过程中,可以将冷凝法与其他的处理技术联合应用,可以达到更好的处理效果,也可以获得更多可回收的产品,同时降低废气处理的成本。
3、有机废气处理技术的未来发展
在上述分析过程中,对有机废气几类传统处理技术有了初步的了解。为此,加大有机废气处理技术研发工作非常关键。下面针对有机废气处理技术未来发展前景进行论述。
3.1生物处理技术
针对有机废气采取的生物技术,指的是基于特定状态下,以有机废气的有机成分为依据,把有机物有效地分解成为水以及二氧化碳,同时遵循“有机氨氨气硝酸”、“硫化物硫化氢硫酸”的两大转化过程。通过生物技术装置,有机废弃物的处理效率超过90%,恶臭物处理效率则更高。和传统处理技术相比,此项技术在设备上显得比较简单,并且很少发生再次污染的情况,所以生物处理技术具备很好的未来发展前景。
3.2放电等离子体技术
在新的有机废气处理技术中,利用高压放电技术进行废气处理,是具有良好发展前景的技术。高压放电技术可以产生大量的高能电子和活性离子,构成平衡等离子体,这样就会使得C-C和C-H等化学键发生断裂,进而实现与废气中F, H和CI等原子的置换,得到大量无害的二氧化碳和水。另外,在等离子体中引入金属氧化物,可以形成一个催化体系,使得副产物的产量极大的降低,这时可以增强对污染物的剔除率。与传统的处理技术相比,高压放电技术操作更加简便.而且具有很好的节能效果,适用于对低浓度有机废气的处理。
3.3 PSA技术及光催化氧化技术
PSA技术在有机废气处理过程中其应用得到了初步的肯定。此项技术主要是以有机废气组成和吸附材料在吸附方面的差异性为依据,同时结合周期压力的改变,进而使有机废气被净化和分离。PSA技术具备的优势包括成本低廉、能耗小以及具备较高的自动化能力。在有机废气的分离及其回收过程中,合理地采纳此项技术前景良好,值得考虑。此外,光照状态下部分半导体材料可能有自由基活性的物质存在,利用光催化氧化技术,在常温常压条件下,能够使有机废气发生无毒反应,此过程是不会受到溶剂分子的影响的,其主要优势是反应速度快以及易于回收,因此光催化氧化技术在部分有机废气处理上也值得考虑应用。
3.4综合处理技术
综合处理技术就是对多种有机废气处理进行综合运用,使每种处理技术的优点都可以获得最大程度的发挥,从而达到更好的废气处理效果。如今,在工业废气处理中应用的处理技术主要有如吸附催化技术、吸收一解吸一变压一吸附组合工艺等等。通过吸附催化技术可以对废气中的有害物质进行吸附,并且降低有机废气中污染物的浓度;利用复合吸收技术可以增强对废气中甲苯、乙酸丁醋的吸收效率,使得废气中的污染物含量达到国家标准的要求。
4、结语
总的来说,面临有机废气的污染,应当通过合适的处理技术进行净化。为了改善工业废气的无污染处理,还应该积极研发新的处理技术,有效去除有机污染物,推动社会经济的可持续发展。
参考文献:
[1]王端鑫.有机废气处理技术及前景展望[J].资源节约与环保,2014,01:101.
[2]彭雅丽.有机废气处理技术研究进展[J].河北工业科技,2013,04:306-308.
众所周知,我国稀土矿以轻稀土组分为主,其中镧、铈等组分约占60%以上。随着我国稀土永磁材料、稀土发光材料、稀土抛光粉、稀土在冶金工业中等应用领域逐年扩大,国内市场对中重稀土的需求量也快速增加。造成了高丰度的铈、镧、镨等轻稀土的大量积压,导致我国稀土资源的开采和应用之间存在着严重的不平衡。
研究发现,轻稀土元素由于其独特的4f电子层结构,使其在化学反应过程中表现出良好的助催化性能与功效。因此,将轻稀土用作催化材料是一条很好的稀土资源综合利用出路。
催化剂是一种能够加速化学反应,且在反应前后自身不被消耗的物质;加强稀土催化的基础研究既提高生产效率,又节约资源和能源,减少环境污染,符合可持续发展的战略方向。
到目前为止,能够在工业中获得应用的稀土催化材料主要有3类,包括分子筛稀土催化材料、稀土钙钛矿催化材料、以及铈锆固溶体催化材料等,见表1所示。其中分子筛稀土催化材料又可细分为中孔、微孔、介孔、以及纳孔稀土催化材料等几大类,且目前主要用于炼油催化剂。
稀土钙钛矿催化材料由于其制备简单、耐高温、抗中毒等性能优越,目前主要用作环保催化剂,也广泛用于光催化分解水制氢、以及石油化工行业的碳氢化合物重整反应等方面。目前已开发并应用的主要有钙钛矿型稀土复合氧化物催化剂、以及掺杂微量贵金属的稀土钙钛矿型催化剂等。
铈锆固溶体催化材料是应汽车尾气净化市场的需求发展起来的一种稀土催化材料。早期主要利用铈的储氧性能来调节汽车尾气中的氧化还原反应。后来发现单一的铈储氧材料其持久性耐高温性能并不能满足日益发展的汽车尾气催化剂的寿命要求,而添加一些锆可明显改善储氧材料的抗高温性能,从而改善催化剂的耐久性。目前,铈锆固溶体催化材料不仅用于石油化工领域的各种催化过程,也广泛用于汽车尾气净化、以及其它环保领域。
与传统的贵金属催化剂相比,稀土催化材料在资源丰度、成本、制备工艺、以及性能等方面都具有较强的优势。目前不仅大量用于汽车尾气净化,还扩展到工业有机废气、室内空气净化、催化燃烧、以及燃料电池等领域。自20世纪90年代末以来,发达国家的环保催化剂市场一直以20%速度增长。因此,稀土催化材料在环保催化剂产品市场,特别是在有毒、有害气体的净化方面,具有巨大的应用市场和发展潜力。
二、汽车尾气净化
近年来,随着我国汽车产量及保有量一直呈高速增长势态。自2002年10月以来,我国汽车产量平均增长率超过37%。2002年产量为325万辆,2003年已达440余万辆。预计2004年汽车产量将超过510万辆。继美国、日本、德国之后,中国2003年汽车产量已超过法国,已成为世界第四大汽车制造国。
汽车的大量使用,使我国许多城市产生了严重的大气污染。治理机动车的排气污染,主要依靠安装含催化剂的三元净化器。由于稀土催化材料可以扩大三效催化剂的操作窗口,提高净化效率和稳定性,在汽车尾气净化方面已获得广泛应用。在全球范围内,仅汽车尾气净化方面的稀土年消耗量可达1.5万吨REO。
目前,稀土用于汽车尾气净化方面包括在活性层中主要用作储氧材料、替代部分主催化剂、以及作为催化助剂等。在分散层中主要用作改善γ-Al2O3的高温稳定性。在载体中主要用于改善机械强度和热稳定性。另外,汽车的电子燃油喷射系统需要的氧传感器也是由含稀土的陶瓷材料制造的。
除汽车外,我国自1999年以来,一直是世界最大的摩托车制造国,摩托车的年产量早已超过1000万辆。目前对发达国家出口的摩托车要求必须安装尾气净化器,国内一些大中型城市已开始要求治理摩托车的排气污染,这是稀土催化材料应用的一个重要方面。
在柴油车的尾气污染治理中,目前主要依靠安装一个氧化净化器来对柴油车排放的碳烟以及部分气体污染物进行氧化净化治理。这是稀土催化材料应用的又一个方面
2002年以来,我国固定式小型燃油发动机的产量也快速增长。目前主要用于家用发电机、庭院剪草机、小型灌溉设备、水上动力设备、以及许多其它方面。2003年仅出口的小型燃油发动机就达1500余万台。其中部分厂商已要求安装净化器,这又开拓了稀土催化材料的应用新领域。
从上述稀土催化材料的应用领域看,我国稀土催化材料的用量正逐年增大。2003年,我国国内生产的汽车尾气净化器产量已达320余万套。包括催化剂、载体、以及氧传感器所消耗的各类稀土,总稀土用量达910余吨。预计到2005年,我国汽车尾气净化器的市场需求将超过550万套,总稀土消耗量将达1560余吨。
三、工业有机废气治理
目前的大气污染物主要来自机动车排放的尾气,以及工业过程排放的有机废气等。如何针对这几种污染气体的成分特点,研究有效的催化材料是当前污染治理的关键所在。与此同时,随着生活水平的提高,室内空气污染也已成为都市居民所担心的关键。因此,工业有机废气的催化治理技术,以及室内空气净化是近年来稀土催化研究最为活跃的领域之一。目前,利用稀土催化技术治理工业有机废气的工作主要集中在挥发性有机废气治理、烟气脱硫、燃烧过程脱氮、纳米TiO2光催化稀性、以及焦化污水催化净化等方面。
目前,在有机涂料、工业溶剂、粘合剂、制衣、制鞋、以及许多与有机溶液生产与使用的行业,工业有机废气的污染很严重。国内外的实践证明,治理工业废气和室内空气净化,催化氧化技术是最有效的技术措施。1997年以来,美国工业有机废气净化用催化剂的销售额一直以年平均20%~25%的速度增长。我国是化学品生产的大国,其中95%以上的废气尚未治理。稀土催化材料由于其良好的催化性能,独特的低温活性,优越的抗中毒能力,在有机废气治理方面已显示出越来越优越的开发应用前景。其中稀土复合中孔催化材料具有大表面积、合适孔径分布、结构稳定等特点,已经成为工业有机废气净化中最有前景的催化材料之一。此外,通过纳米水平的设计,开发出先进的稀土催化材料,可以在降低90%贵金属用量的情况下仍能保证催化净化效率提高1倍。
稀土具有复杂的能级结构和光谱特性,对纳米TiO2进行掺杂改性,可有效提高光催化的效率,是最具希望解决可见光利用率的技术之一。研究表明,在可见光下利用纳米TiO2的光催化与稀土催化材料的低温催化氧化复合,被认为是最有希望的、可大规模应用于人居环境净化的有效方法。
四、催化燃烧
在20年之内,煤和石油在我国能源结构中仍将占主导地位。传统的燃烧方式燃烧温度高,超过1500℃,在这个温度下燃烧很容易产生氮氧化物,增加全球温室效应。另外,燃烧效率低,噪音高,且一些廉价燃料不能广泛应用。
利用催化燃烧技术可改变燃烧方式,提高燃烧效率,降低燃烧温度,减少NOx的形成,且燃烧过程中噪音低,廉价燃料也可大量应用,具有高效节能、环境友好等优点,是燃烧技术的未来发展方向。据有关资料介绍,利用催化燃烧技术可提高热效率64%,燃烧效率可达99.5%,节能效果达15%以上。
我国现有近40套炼油装置,年加工原油超过2亿吨。另外,燃煤电厂,工业锅炉、以及民用取暖等,年消耗能源超过14亿吨标准煤。采用催化燃烧技术,其节能效果将相当可观。另外,2002年我国燃气式热水器产量达7600万台,利用催化燃烧技术,也可提高民用燃料的燃烧效率。因此,催化燃烧技术在天然气发电、工业热源和民用等方面有巨大的发展潜力。
目前,用于催化燃烧的主要是稀土催化材料,具有价格便宜、原料易得、耐高温性能好等优势。特别是利用分子组装技术制备稀土催化材料,使稀土及其活性组分在高温下具有较好的稳定性,是促进催化燃烧的发展方向。其中稀土基钙钛矿、六铝酸盐等稀土复合氧化物在天然气高温催化燃烧应用方面更具有良好的发展前景。
五、燃料电池
燃料电池能量转化效率高,污染物超低或零排放,是21世纪高效、低污染的绿色能源。预计到2010年,燃料电池技术可在大型电站、新型分布式电站等方面形成超过3000亿美元的庞大市场。
稀土氧化物具有良好的离子和电子导电性,对改善固体氧化物燃料电池的性能有着无法取代的作用。通过选择合适的氧化物组成,可提高电极材料的离子导电率,降低氧还原的活化能。通过研究组成、结构与导电性的关系以及掺杂离子的形态,来设计、合成新型结构的复合稀土氧化物,获得高电催化活性和高电导率的稀土电极材料,是固体氧化物燃料电池目前的研究热点。
六、展望
1.针对能源和环保领域的特点,发展具有自主知识产权的高性能稀土催化材料,促进稀土资源的高效利用,是解决稀土资源平衡利用的关键。
2.我国正处于汽车工业大发展时期,将稀土催化材料用于汽车尾气净化,既保护环境,又扩大稀土应用,是把稀土资源优势转化为经济优势的一个重要途经。
3.将稀土催化材料用于工业有机废气污染治理和人居环境净化,是推动稀土催化应用的动力之一。
关键词:工艺品;挥发性有机废气;处理工艺
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.14.031
0 引言
仙居县位于浙江东南部,其工艺美术行业拥有工艺品企业723家,是全国最大的工艺品出口基地县,荣获“中国工艺礼品之都”和“中国工艺礼品城”称号[1]。工艺品制作过程中大部分产品需要喷漆,在喷漆过程中会产生漆雾及挥发性有机废气。本文就针对工艺品行业水性漆废气处理提出了初步设计方案,供业主及有关部门决策用。
1 设计参数和依据
1.1 污染源分析
根据调查,企业工艺品喷漆主要使用水性漆、硝基漆、聚氨酯漆(PU漆)。按基料的品种来分析水性木器漆大致有以下几类:丙烯酸酯型、聚氨酯分散体、水性氨酯油等[2]。本文针对生产工艺使用水性漆的企业进行设计,其油漆废气主要污染物为非甲烷总烃等。
1.2 设计参数和设计排放标准
本文确定设计处理风量为10000N m3/h,废气非甲烷总烃浓度120-200 mg/m3。U气排放执行《大气污染物综合排放标准》(GB16297-96)表2中的二级标准,具体见表1所示。
1.3 设计原则
遵守有关的法律法规、标准规范;必须保证设备的处理能力和有效达标排放;针对有机废气产生的特点,选择先进性、可靠性强的技术,降低废气处理投资和运行成本;设备选型和材质方面考虑污染物的腐蚀及耐用性的新材料。
2 有机废气处理工艺设计
2.1 有机废气处理工艺介绍
目前处理有机废气的方法种类繁多,特点各异,因此相应采用的治理方法也各不相同,常用的有冷凝法、吸收法、燃烧法、催化燃烧法、活性炭吸附法、光催化氧化法、低温等离子法、生物法等[3];常用有机废气处理工艺比较如表2所示。
2.2 水性漆废气处理工艺选择
考虑废气处理设施的直接投资、运行费用、长期稳定运行等因素,针对废气处理风量大、有机物浓度较低等特点,结合同行业中的成功实践经验,本文推出节约型和先进型两种治理方案。处理流程如下:
2.3 水性漆废气处理工艺说明
水性漆废气(节约型)处理工艺:喷漆废气在风机负压下经收集管道进入漆雾过滤器,在过滤器中废气以2.0m/s左右的缓慢速度通过和过滤器中过滤网和过滤棉碰撞、接触过程中截留废气中的漆粉和漆雾后进入活性炭吸附装置,经过合理的布风,废气以0.5m/s左右风速通过吸附床内的活性炭层的过流断面,活性炭和废气中有机分子相互吸引产生物理吸附从而净化废气,处理后废气再经排空管高空达标排放。
水性漆废气(先进型)处理工艺:喷漆废气在风机动力下经收集管道进入漆雾过滤器,在过滤器中废气以2.0m/s左右的缓慢速度通过和过滤器中过滤网和过滤棉碰撞、接触过程中截留废气中的漆粉和漆雾后进入光催化装置,通过三重处理净化废气中的大部分有机污染物,废气进入活性炭吸附装置,经过合理的布风,废气以0.5m/s左右风速通过吸附床内的活性炭层的过流断面,活性炭和废气中有机分子相互吸引产生物理吸附从而净化废气,处理后废气再经排空管高空达标排放。
3 主要技术经济指标
水性漆废气(节约型)处理工艺和水性漆废气(先进型)处理工艺的主要技术经济指标如表3所示。
4 结论
本研究通过对仙居县工艺美术行业的工艺品企业的废气特征分析,结合同行业中的成功实践经验提出了水性漆废气节约型和先进型两种废气处理工艺,并对主要技术经济指标作了比较,供业主及有关部门决策用。
参考文献:
[1]仙居文化志[M].仙居县文化广电新闻出版局.
[2]郭淑静,张秀梅.国内外涂料助剂品种手册(精第二版)[K].2005,04,05(11):1-5.
关键词:噪音污染 河流污染 城市环境保护 污染治理
随着我国经济的不断发展,环境污染的问题日益严峻,为了保证城市的水源干净、空气清新,必须采取一些治理措施,从而实现对城市环境污染的有效治理,这不仅要求相P工作人员借鉴发达国家的成功经验,还必须根据本国的国情出发,立足于城市环境污染的形成原因,探讨城市环境污染的治理措施,从而保证城市整体环境的生态效益性。
一、城市环境污染的成因
(一)城市能源结构长期不合理
我国长期以煤炭为主的能源生产和消费结构决定了我国能源结构的不合理性,相比国外发达国家,我国的一次性能源的占有比重过大,不仅不利于维持城市空气环境,还有可能造成雾霾污染,燃煤是造成城市雾霾污染的主要原因。此外,我国经济增长过度依赖第二产业,产业结构偏重,而化工行业和石油行业是工业废气的主要来源,由于化工行业的工业废气的种类较多,成分复杂,因此一定程度上给工业废气的治理工作提出较高的要求。同时,化工行业在日常的生产过程中,排放废气的总量相当大,会给周边的环境造成破坏性的影响。一般来说,将工业废气按照成分的不同,分为固体颗粒粉尘污染物以及气体污染物两种。污染大气的颗粒物质按照来源性质的不同,还分为一次气溶胶性污染物与二次气溶胶性污染物。这两种气体污染物主要漂浮在空气中,如果含量超标,会引起严重的空气污染,从而影响城市的发展环境。
(二)城市水污染的成因
中国水资源总量位居世界第六位,但人均占有量却位居世界第109位。水资源匮乏在我国城市中也很常见,造成城市河流水污染的原因一般分为两类,第一,工业废水造成的城市河流水污染。第二,城市生活废水排放造成的城市河流水污染。不管是哪种原因,城市河流水污染都与城市人口的增加有不可分离的直接联系。由于城市发展的需要,一批外来人口涌入城市,不但造成了工业废水的增加,还在一定程度上增加了生活废水的增加。工业废水对城市河流的水质量能够产生非常严重的影响,尤其对冶金、造纸行业来说,会给城市河流的自净化能力造成沉重的负担。雨后污染也是导致我国城市河流水污染的主要原因之一,由于我国的空气质量标准较低,因此常常出现重金属超标的现象,这种现象也严重的影响我国城市河流水污染的防治工作。
二、城市环境污染的治理措施
(一)改善城市能源结构
为了实现对城市环境污染的综合治理,首先要调整城市能源结构,降低一次性能源的比重,提高天然气、太阳能等可再生能源的比例,从根源上杜绝城市雾霾污染的产生。同时,还要对城市能源消费主体进行调整,对于空气污染严重的城市,如济南、北京、石家庄等雾霾严重区域的应该逐渐退出城市核心区,从而提高能源的清洁化程度。此外,结合空气污染治理技术,也能在短时间内达到净化城市空气,改善人们生活环境的目的。微生物分解法是未来工业废气污染治理的发展趋势,在目前的空气污染治理技术当中,微生物分解法是最为环保的一种,通过讲解污染颗粒的介质,从而达到对工业废气科学管控的效果。催化燃烧法是治理空气污染工作最常见的防治技术,具有价格低廉,可操作性强等特点,尤其对未完全燃烧造成的有机气体污染,有良好的治理效果。催化燃烧法的原理是通过将空气中的碳氢有机气体污染以及含硫有机气体污染进行化学分解,从而把影响城市环境的有害气体,分解为对自然无害的二氧化碳与水汽。
(二)噪音污染的治理措施
可在城市的居民区附近,设置绿化隔离带,从而消减噪声,减少噪音污染对城市居民的影响。此外,针对工业噪音污染,可在工厂机房的进风、排风通道加装消音片,分散噪音源,从而达到降噪的目的。针对交通噪声,相关工作人员需要根据交通噪声的传播特点,采取合理的降噪措施,可以在公路的周边设置屏障,也可以在学校、医院等公共区域附近实施交通管制,从而减少噪音污染对城市现代化建设的影响。
(三)水源污染的处理方案
水源污染的治理工作,需要按照每一个城市不同的污染状况,选择水源污染的治理模式。首先,要找出水源污染的源头,并建立水污染情况监测点,有规律的进行水污染情况的检测。对排污超标的企业,政府要严肃的予以惩罚,并且制定政策,促进城市水循环系统的健康发展。其次,还要进行水源污染检测方案的优化工作,针对不同城市的实际情况,开展差异化的水污染防治措施。地方政府也要加强环境管理部门的建设,从而对水污染严重的区域,开展持续的监控及管理,加快城市污染治理工作的进程。[3]
三、结语
综上所述,城市环境污染具有差异性,不同的城市所呈现的污染情况也截然不同,因此要求环境管理部门的工作人员,建立健全的环境保护体系,能够针对不同的污染,选择合适的环境治理措施,促进城市的和谐健康发展。
参考文献:
[1]吴兵,刘艳君,包丽艳.吉林省农村生态环境污染现状分析及治理措施[J].环境科学与管理,2012,(12).
[2]姜立杰.美国工业城市环境污染及其治理的历史考察(19世纪70年代―20世纪40年代)[D].东北师范大学,2012.
关键词:印染项目; 污染防治; 对策
中图分类号:X703
文献标识码:A文章编号:16749944(2016)12015402
1引言
纺织印染行业是我国国民经济的传统支柱产业和重要民生产业,在繁荣市场、扩大出口、吸纳就业、增加农民收入、促进城镇化发展等方面发挥着重要作用,但是纺织印染行业也是传统的污染大户,是节能减排、淘汰落后产能的主战场。国务院2013年印发的《大气污染防治行动计划》中,对多个行业进行工业废气重点治理,纺织印染行业便是其中之一,工业废气中所含的VOCs与PM2.5二次气溶胶形成有直接关系,我国纺织印染行业VOCs排放量一度占工业过程VOCS排放的30 %以上;废水间接排放标准提高到CODCr200 mg/L,敏感地区甚至到了CODCr60 mg/L;国家没有把印染污泥列入危险废物名录范围,但在环境管理过程中,却将印染污泥作为危险废物对待;废气、污泥以及淘汰落后等处处都是门槛,随着新环保法的实施,印染行业面临新一轮环保压力,做好印染项目废水、废气、噪声及固体废弃物的污染防治势在必行。
2工程实例
此印染项目位于安徽省宣城市宣州经济开发区,主要建设内容为新建捻线、染色、卷绕车间,并建设相关辅助、公用、环保工程等,达产后形成年产3000 t涤纶缝纫线的规模,项目占地面积2.4 hm2,劳动定员500人,项目总投资9009万元,其中环保投资1045万元,占项目总投资的11.6 %。
项目染色工艺流程主要有如下几点。
(1)前处理。包括皂洗、水洗。前处理的目的是利用皂洗剂等去除纱线上的油脂,从而使纱线具有较好的吸水性,便于后续染色过程中染料的吸附与扩散。筒子白线放入染色缸后注软水,加入皂洗剂等,经过15 min升温至90 ℃,保温10 mim后排水,经皂洗清洗后两次水洗,然后染色。
(2)染色。涤纶通常采用分散染料及高温高压筒子纱染色机染色,采取高温高压染色法,染液及各种助剂加入染机、封闭缸盖后,升温至135 ℃,染液pH值控制为5~6,浴比约为1∶6左右,进水水洗两次后排水。染色工段废水特点是pH值、色度、COD较高,但BOD5较低,生化性较差,水质变化大。
(3)还原。为去除沾染于涤纶线表面上的分散染料,经高温高压染色之后,一般需先进行还原清洗、目的是去除纤维表面浮色,提高色牢度。加入烧碱、保险粉、洗涤剂进行还原,在90 ℃保温10 mim后排水。
(4)水洗。还原后经3道清水水洗,时间30 min。
(5)脱水。使用脱水机进行脱水。
(6)烘干。采用筒子纱快速烘干机进行烘干,烘干机为电加热,烘干温度为90 ℃。烘干过程排放废气,其主要成分为水蒸汽。
3废水污染防治措施
根据工程分析,项目废水包括工艺废水(前处理废水、染色废水、水洗废水)、地坪设备冲洗水、生活污水、软水处理系统排污水、锅炉排污水、循环冷却水系统排水,软水系统排水回用于厂区绿化,循环冷却水系统排水回用于地坪设备冲洗水,项目废水产生量为708 m3/d,经厂区自建污水处理站处理达标后,其中320 m3/d进一步深度处理后其中224 m3/d回用于漂洗工段,全厂废水排放总量为484 m3/d。
项目废水污染物产生情况为COD733 mg/L、BOD5226 mg/L、SS321 mg/L、色度477倍、NH3-N 9.2 mg/L、总磷4.2 mg/L,参照《纺织染整工业废水治理工程技术规范(HJ471-2009)》,项目厂区自建污水处理站处理工艺采取“格栅-pH值调整-调节池-混凝沉淀-水解酸化-接触氧化-混凝沉淀”,处理规模800 m3/d;厂区废水回用处理系统规模为320 m3/d,处理工艺为“预处理+超滤+反渗透工艺”。项目废水经厂区自建的污水处理站处理后,废水中各污染物排放浓度分别为COD146 mg/L、BOD541 mg/L、SS64 mg/L、色度23倍、NH3-N 7.0 mg/L、总磷1.3 mg/L,能够满足《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB 4287-2012)表2的中间接排放标准及色度满足《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB 4287-2012)表3的直接排放标准。
4废气污染防治措施
项目无定型工序,不产生定型机有机废气。项目营运期废气主要为天然气锅炉产生的锅炉烟气、食堂油烟、厂区污水处理站无组织恶臭废气。
项目设置天然气锅炉,其污染物产生放浓度较小,不需进行废气治理措施,直接排放;食堂油烟采用油烟净化器处理;厂区污水处理站无组织恶臭废气采取设置100m卫生防护距离的措施。
5噪声污染防治措施
项目营运期噪声源主要为络丝机、捻线机、络筒机、绕线机、染色机、脱水机、烘干机等生产设备及锅炉风机、空压机、水泵等,其声级一般在70~90dB(A)。
主要采取以下噪声防治措施:设备选型上选用性能可靠的低噪声设备或振动小的设备,染色机等从国外进口,设备性能好,生产效率高,噪声源较小;络丝机、捻线机、络筒机、绕线机、染色机、脱水机、烘干机等生产设备设置在厂房内,设备基础安装减振垫;锅炉房采用低噪声型风机进行强制机械通风,进排风口加消声弯头。鼓风机采用隔声、消声处理,排风机应采用消声弯头或消声管处理。水泵房采取密闭隔声措施,设备基础进行相应减震处理。
6固体废弃物处置措施
6.1一般固体废弃物
废涤纶丝、废涤纶线:拟建项目产生的废涤纶丝、废涤纶线全部出售综合利用。生活垃圾由环卫部门统一清运。
6.2危险固废
废染料桶、废包装材料:项目废染料桶、废包装材料经厂内固废临时贮存场所暂存后由原料厂家统一回收。
污水处理站污泥:污水处理站产生的污泥分为前段物化污泥、中段生化污泥、后段物化污泥,前段物化污泥为危险固废,先在厂内固废临时贮存场所暂存,后委托有资质单位处置;中段生化污泥先进行浸出试验,属危险废物的,委托有资质处置;后段物化污泥为一般固废,送城市垃圾填埋场进行卫生填埋。
项目在厂区内建设固废临时贮存场所,内设危险废物临时贮存库房,分类贮存各种危险废物,危险废物临时贮存库房按照相关要求设置防腐防渗等措施。
7结语
印染项目应关注的是废水、废气及固废污染治理,通过印染项目污染防治对策的分析,为今后的印染行业污染防治工作提供参考和建议。
参考文献:
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[3]许申来,周昊.“十二五”时期印染行业减排对策研究:以绍兴市为例 [J].环境科学导刊, 2012, 31(1):39~41.
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关键词:有机废气;处理技术;变压吸附;膜分离法
中图分类号: TU94 文献标识码: A
有机废气主要来源于炼油与石化、有机精细化工、合成材料、化学药品原药制造、装备制造涂装、塑料产品制造、电子设备制造、印刷、黏合、工业清洗等行业,以及建筑装饰、餐饮服务和服装干洗等日常生活。人体长期接触有机废气,会通过呼吸系统经人或皮肤吸收到体内,引起肝、神经及造血系统的损伤,引起的症状主要有头晕头痛、恶心呕吐、心慌气喘、疲乏无力、血象变化等,而且对人体和动物存在严重的“致畸、致癌、致突变”危害。因此,有机废气的治理越来越受到人们的重视,成为了大气污染治理中的重点之一。
1传统有机废气处理技术
以前普遍采用的废气处理方法有吸收法、吸附法、直接燃烧法、催化燃烧法、生物过滤池、生物滴滤塔、生物洗涤塔等。其中吸附法、催化燃烧法已经比较成熟,并且已经有了工程技术规范。但是这些方法都存在着一定程度的不足:吸附法中不同氧化剂改性的吸附剂对有机废气的吸附量不同,而且吸附剂价格较贵;直接燃烧法和催化燃烧法投资与运行费用较高,而且不适用于较常见的低浓度高流量的有机废气的处理;吸收法难以处理化学性质稳定且难溶于水的有机废气;生物法处理有机废气只适于组成相对较简单的有机废气,对组成复杂的工业有机废气处理起来比较困难。基于传统处理方法的不足,新废气的处理技术开始引起了人们的广泛重视,成为研究的新方向。
2有机废气处理新技术
2.1低温等离子体技术
低温等离子体技术是在电场的作用下,高频放电产生瞬间高能,打开有机废气分子的化学键,使之分解为单质原子或无害分子,并且等离子体的高能电子、正负离子、激发态粒子和具有强氧化性的自由基,这些粒子可以氧化有机废气中的分子。有机废气的低温等离子体处理是一门新兴的技术。低温等离子体技术的特点是:等离子体的高能电子、正负离子、激发态粒子可以与碳氢化合物、氮氧化合物、硫化氢、硫醇等污染物反应,生成二氧化碳、水、氮气、二氧化硫等简单无机物质。典型的有机废气如:苯、甲苯、乙硫醇、二氯丙烷等采用电晕放电形式的低温等离子体处理恶臭废气是可行的,停留时间越长、电压越高,脱除效果越好。
2.2变压吸附技术
变压吸附的基本原理是利用气体组分在不同吸附剂上吸附特性的差异,以及吸附量随压力不同而变化的特性,通过压力变换实现气体的分离或提纯。变压吸附由于采用了压力涨落的循环操作,强吸附组分在低分压下脱附,吸附剂得以再生。在加压下进行吸附,减压下进行解吸。由于循环周期短,吸附热来不及散失,可供解吸之用,所以吸附热和解吸热引起的吸附床温度变化一般不大,波动范围仅在几度,可近似看作等温过程。变压吸附常用的吸附剂有硅胶、活性氧化铝、活性炭、分子筛等,另外还有针对某种组分选择性吸附而研制的吸附材料。气体吸附分离成功与否,很大程度上依赖于吸附剂的性能。CHIHARA等应用两塔工艺的变压吸附技术,吸附剂为高硅沸石,吸附压力为0.2MPa、脱附压力为0.04MPa,处理二氯甲烷气体。GILLILAND等采 用 四 塔 工 艺 的 变 压 吸 附 技 术,吸 附 压 力 为0.195MPa,脱附压力为常压,从空调的通风气流中回收全氟烷烃等,处理效率大于99%。变压吸附技术的优点是一次性投资低、能耗小、自动化程度高和可靠性强等优点,可以获得纯度比较高的副产品,实现废气资源化,产生较好的经济效益。
2.3纳米TiO2光催化技术
随着纳米技术的发展,纳米技术也应用到有机废气的处理中。纳米TiO2光催化能有效地将有机废气转化为二氧化碳、水等无机小分子物质,还可以去除氯仿、多氯联苯、有机磷化合物、多环芳烃等难降解或用其他方法难以去除的有机废气。在一定的条件下,纳米TiO2能将用化学法氧化难以分解的“三致”有机物彻底分解为二氧化碳、水和简单的无机酸,且无二次污染。俞家玲等的研究结果表明,方法在模拟实验室挥发有机物质创造污染源环境,开启空气净化器,然后采样进行测定。结果苯的降解效率为91%,甲醛的降解效率为78.8%。TiO2光催化技术不仅以其化学活性高、安全无毒、价格低廉、操作简便、以及条件温和无二次污染的突出优点,在废气处理中受到普遍重视。
2.4膜生物反应器
随着新材料的研制开发以及膜生物技术在废水处理中的成功应用,人们开始关注膜技术在有机废气处理中的应用。膜生物反应器是将传统的微生物废气处理技术与膜技术相结合,不仅具有生物方法环保的优点,而且膜材料作为生物降解的传质界面,可以提供比较大的比表面积,增强降解效果,提高去除效率。膜生物反应器目前还处于实验室小型研究阶段,而且这种方法的构建和运行成本比较高,因此从实验到运行还需要更多的研究和实践。同时膜生物反应器具有流量低、阻力大、对水溶性差的污染物去除效率低等缺点,在一定程度上限制了膜生物技术在废气处理中的应用。
2.5微波催化氧化技术
有机废气的微波催化氧化技术是由填料吸附/微波解吸技术发展而来,并将一般的热解吸方式转变为微波解吸,降低了能耗、缩短了解吸所需的时间,而且吸附剂反复使用20次,还可以保持原有吸附能力。国外已经有微波催化氧化技术在有机废气处理中的小规模应用,在中国尚处于研究阶段。与常规加热催化热解技术相比,微波催化氧化技术的优点是催化热解效率高、能耗比较低、吸附剂的损耗小、启动迅速、解吸时间比较短、对环境温度影响小;缺点是对不同的有机废气需要选择不同的吸附剂,而且微波功率、加热时间、载气流量等对微波催化氧化效率都有一定的影响。
2.6膜分离法
膜分离法处理有机废气的原理是在压力驱动下,利用有机废气组分分子大小的不同,在膜结构内的扩散能力、渗透速率的不同来实现有机废气与空气的分离。采用膜分离技术处理油气,具有流程简单、运行费用低;设备占地面积小、质量轻、便于安装;易放大、和其他技术兼容性好;回收率高、能耗低、无二次污染等优点。近年来,随着膜材料和膜技术的进一步发展,国内外已有许多成功应用的范例。通过投入产出分析,一座加油量7000t/a的加油站,上一套膜油气回收系统投资约30万元,年运行费用约7000元,按0.5%的回收率计算,年回收汽油35t。据国家发展改革委员会于2013-05-09的关于提高国内成品油价格的通知,汽油的市场价格为8220元/t,可年获利28.8万元,投资回收期大约为13个月。膜油气回收系统寿命可达15~20年,回收油气的经济效益显著。
3结语
近20年以来,学术界对有机废气处理技术的关注度逐渐上升,新的技术层出不穷。本文总结了新的有机废气处理工艺的原理、影响因素、实用范围及去除效果,认为变压吸附法和膜分离法有较好的应用前景。变压吸附法处理组分简单的有机废气投资少,自动化程度高,可以回收产品,实现有机废气资源化,产生良好的经济效益,符合中国的循环经济政策,在中国有机废气治理领域有较好的发展前途。膜分离法已经在石油行业油气回收中实际应用,其 处理效果明显,有良好的环境效益和经济效益。
参考文献
[1]黄文强.吸附分离材料[M].北京:化学工业出版社,2005.
关键词:水泥厂;中低温余热发电;技术;应用
中图分类号:TQl72.62 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2014)6-0020-03
随着经济的快速发展,建筑业蓬勃发展,作为其中主要的材料供应行业,水泥厂的作用非常重要。但在传统的水泥厂运行情况来看,能耗大、效率低、经济效益的提升空间有待很大提高的情况非常普遍。而且水泥厂的工业生产中产生的大量的高温、中低温余热的排除对环境造成了巨大的影响,严重污染周边的生态环境。如何充分利用生产时产生的热量,对于保护环境、节约能源、提升经济效益有很大的现实意义,此外,还能有效降低污染治理的成本预算。中低温纯余热虽然热量的品质并不十分理想,但由于规模大、数量多的特点,累积起来的能源效果将会非常可观,而水泥厂中的中低温纯余热发电技术,可以很好的实现热能与电能的转换,实现能源再利用,尤其是针对当代提倡企业低碳、环保、可持续的发展理念而言,具有非常深远的意义。笔者结合已有的工作学习经验,将着重论述中低温纯余热发电技术的研究及应用,为我国在此行业中的深一步发展提供理论参考,为相关研究者的深入研究提供依据。
1 中低温纯余热发电技术的特点
和中空窑余热发电技术有很大区别,中低温纯余热的发电技术的特点和技术流程主要表现在以下几个方面。
①由于中低温余热的排除稳定并不高,其余热的品质较低,一般温度范围分布在350 ℃左右。②中低温纯余热发电技术发电的来源完全依赖于其余热排出,没有其他的发电能量的提供,和中空窑余热发电技术要很大的区别。③可以串联多个余热排出口,即进行纯余热收集,针对多余热源的废气利用,有很大的实用性。④由于中低温纯余热的温度低,品质并不高,其系统的压力也相对控制在低区位。⑤以余热未能源转换的源头,即实现余热和电能的转换,其配套的系统设施较为复杂。⑥由于是以废气的形式来发电,要实现低品质的余热发电,每产出单位电量所需要的设备供应的体积比较大,其质量也会同步上升,对于成本控制是一个很大的考验。中低温纯余热发电的基本原理如图1所示。
2 余热发电规模的确定
对于中低温纯余热发电工程的建设必须以实际余热的规模大小来确定,进行预先的工程评估,避免工程过大出现浪费,或产能不足发电效果不佳的现象。纯余热发电技术还要根据发电设备的类型和工艺操作流程、规范等因素来确定具体的发电方式。在常见的中低温纯余热发电系统中首先要对排出的热量进行收集工作,其来源有两类,一是生产中排出的余热量,另外一种是余热发电过程中系统中的余热。一般的余热发电只是在中高温余热出排气口之后将之作为热源,其余的部分则经过简单的处理之后排出出去。而没有考虑到多余部分的废气余热还可以与系统设备综合起来利用,如可以将多余废气供应到余热锅炉,余热锅炉中的工业用水经过加热升温,产生水蒸气,水蒸气又可以作为纯余热的方式供应到原料磨,这样循环综合利用的生产方式,可以提高余热的利用效率,既减少浪费现象,又能提升能源的利用率,增强经济效益。本文以某水泥厂的余热回收记录表来加以说明,见表1。
余热锅炉的排烟温度与多个因素相关,其中包含生料磨的排气温度和入生料磨的废气温度,并且生料磨的废气温度可以达到90 ℃以上,但在运行过程中的实际温度受两个因素的影响:其一,生料磨的风量因素;其二是入生料磨的给水因素。因而,锅炉的具体温度可以依据这二者的情况来加以评估,主要是以热平衡理论为依据,并且参考其他的影响因素,如系统对余热的回收效率、系统的热传导性能、排烟温度等,来确定窑尾锅炉的余热量。
在评估窑头冷却机的余热量时,必须将冷却机的效率和现场生产的规模大小考虑进去,如果冷却机的冷却效果好,则排出的余热小,否则排出的余热量大,其余热回收的装置使用方式具体有如下几种:①中部抽气式,如图2所示;②余风直接式,如图3所示;③带回热循环式,如图4所示。
从具体的应用分析来看,中部抽气式的系统简单,能够回收比较高的废气温度,并且可以根据实际生产的需要,提升蒸汽的压力与温度;余风直接式的系统也相对简单,但由于回收的废气压力和温度都比较低,对设备的好用材料与体积都比中部抽气式的要大,回收的成本相应会上升;带回热循环式的余热利用效率是最高的,但其限制条件是设备的复杂性高、专业性很强、实际的投入运营成本也是最高的,因而,要综合考虑水泥厂中低温纯余热发电的规模、余热的品质和含量等因素来评估,具体使用哪种方式还要经过审慎的论证,以保证余热回收发电的质量和经济效益的平衡。
3 中低温纯余热发电设备配置
3.1 汽轮发电机
作为将热能转换为电能的设备,汽轮发电机的工作性能必须稳定可靠,并且其发电的效率维持在一定的水平之上,其发电量的容量必须超出设计方案一定程度,一般保持在20%左右。此外,由于水泥厂中低温纯余热的热量规模与品质难以维持在稳定的水平,具有很大的波动性,而要适应这种热量来源,还需要汽轮发电机的工作范畴比较广泛,可以在不同规模和品质的余热状况下进行发电工作。当前国内的汽轮发电机的配制选型主要集中在两类:其一,单压系统的汽轮发电机,此类发电机的使用于发电量小、操作简单方便的工作场合,一般其发电量不超过
3 000 kW,在小型的水泥厂余热发电中应用比较广泛;其二,是混压系统,此类系统的设备比较复杂,其除了主蒸汽口,还有两个辅助进气口,并利用闪蒸技术,辅助运行,能够满足发电量大的要求,其单台的发电量可以达到单压系统的两倍,并且此类汽轮发电机的效率较前一种要高,如果需要对特大型的水泥厂中低温纯余热发电,可以考虑构建机组的形式,满足发电需求。
3.2 余热锅炉
余热锅炉可以依照多种方式进行分类,如按照循环方式可以分为自然方式和强制方式,按布设方式可分为卧式和立式两种,中低温锅炉一般含有三台,包含1台窑尾锅炉和2台余热锅炉,余热锅炉的位置是在介于窑尾锅炉与预热器之间。在实际操作过程中,对设备的整洁度要求较高,必须以保证元器件的正常运行为前提,避免锅炉的换热原件积灰,所以,既要确保锅炉的密封性良好,器件之间的安排合理,还要确保在停运阶段便于清理,检修方便。但由于中低温废气的温度可以达到400 ℃左右,其长时间使用会破坏设备的密封性,并由于其含尘量大,容易导致部件积灰,影响运行效率。所以,在布设余热锅炉和窑尾锅炉时,还要尽量做到防尘防灰的效果。窑尾锅炉的布设分为前置式和后置式两类,前置式由于受废气中粉尘磨耗作用大,容易受到损坏,要加装专门的防尘装置,对系统的复杂性有所增加;后置式受废气中粉尘影响相对较小,磨耗也小,减少对装置的密封性要求,直接简化了系统设备,降低了阻力,有效提高运行的效率。为了增加锅炉与废气的接触面积,即增加换热效率,可以将增大热换管的交流面积,一般的方式是采用螺旋片管或蟹形针管来达到要求。
3.3 热力设备
依据对排出废气的品质和规模进行评估,并对已经选用的汽轮发电机的技术要求进行分析,来考量热力设备的选型与容量。热力设备包含过热器、蒸发器和省煤器等调控装置,在针对窑尾锅炉时,由于其排气并无特殊的要求,一般只需要用到蒸发器和省煤器,而在涉及到余热锅炉布设时,由于需要用废气的余热来进行烘干操作,因而要用到蒸发器和过热器。所以,热力系统的配制要依据水泥厂中低温余热资源的品质和规模考虑,并且要将发电的产能综合考量。但实际的生产企业,由于水泥产能大小不一,工厂的设备性能也不尽相同,排出的中低温余热无论在含热量、温度、粉尘大小与密度等方面都有很大的区别,对机组的稳定运行会带来很大的影响,所以,热力设备的性能指标还需结合实际情况综合判定,以保证发电质量的整体性要求。
4 中低温纯余热发电技术
4.1 纯余热发电
纯余热发电的方式比较简单,其设备的结构相对简易,运行成本低,并且运行的可靠性较高,和常规的发电技术不同,其主要依据朗肯循环的原理来实现发电,具体的媒介是水或水蒸气,但由于废气排出时,废气的余热品质和含量都具有很大的波动性,纯余热发电的来源不够稳定,直接导致发电的产能难以稳定运行,对电能的控制提出了较高的要求。
4.2 有机朗肯循环余热发电
朗肯循环的发电对废气的余热温度有一定的要求,当废气温度低于360 ℃时,其发电的效率会有很大的降低,尤其影响余热的回收效率。针对中低温余热的温度不足的问题,提出了有机朗肯循环余热发电技术,其主要的机理是通过低沸点的有机媒介来吸收温度较低的废气余热,有机媒介吸收热量之后进入汽轮机做功,能实现气态与液态的转换,进而实现了废气低温发电效率低的问题。有机朗肯循环余热发电技术的优点主要表现在几个方面:①有机媒介对废气温度的几乎没有特殊的要求,余热吸收的效率高,便于各温度区间的余热进行发电运行;②有机媒介的声速小,在系统低速运行时就可以很好的工作,间接减少了机器运行的成本,并且保证汽轮机在较高的效率小发电;③由于有机媒介是实行膨胀做功,能够降低湿蒸汽的腐蚀作用,对汽轮机的不见起到良好的保护性作用,减少更换零件的频率。
4.3 混合工质余热发电
针对中低温余热发电,由于排出的废气温度区间比较多样,如果仅仅依靠一种工质进行余热回收,其效率难以保证最优,并且工质在吸热或热量的转换过程中也会损失一部分热量,所以,针对此类现象,提出混合工质余热发电技术,其好处是可以对中低温废气中的各种温度余热进行合理充分的回收,提高效率,而且在热量损失方面也可以减少,具有提高发电效益的优势。
5 结 语
建筑行业的兴旺对水泥材料的需求逐年递增,水泥厂每年在生产过程中产生的高温、中低温余热规模非常庞大,这些余热直接排出到环境中将会造成重大的污染。将其利用起来,实现从热能到电能的转换,即减少了污染治理的成本,也提高了能源的再生利用效率,随着当今社会对低碳、环保的发展要求逐渐强化时,中低温纯余热发电技术既符合企业提高经济效益的要求,也能保持企业强劲的竞争力。因而,深入中低温纯余热发电技术的研究与应用,是企业发展所需,也对社会的持续发展具有深远的意义。
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