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经济“寒冬”已经到来,而在清洁技术领域,“春天”仿佛还在持续。在2008年第三季度所有领域的投资额全线下降的时候,投资机构似乎对清洁技术企业格外的阔绰,北美、欧洲、中国和印度的清洁技术领域总获投资达创纪录的26亿美元,比上季度增长了17%。数据显示,即使全球最史无前例的经济危机愈演愈烈,但第三季度全球清洁技术投资总额与去年同期相比增加了37%,2008年前三季度清洁技术领域的投资总额达到了66亿美元,已超过了2007年6047,美元的全年投资总额。
中国清洁技术市场的景象也是热闹非凡。碧桂园董事会主席杨国强自掏腰包20亿元人民币启动资金开发煤制油项目;江西赛维LDK董事长彭小峰通过旗下柳新集团出资20亿元人民币,投资薄膜太阳能电池企业百世德;9月,股神巴菲特18亿港元投资比亚迪新能源车;10月,绿星基金募集10亿美元环保基金,成为目前国内首支节能减排基金;10月,英特尔投资宣布投资薄膜太阳能研发制造和解决方案供应商创益科技2000万美元,同时投资大容量电能储存设备生产公司汇能公司……投资还在继续,记录还在一次次刷新。“不管经济怎么走,环保的趋势不会变,虽然从大的经济环境来说有些变化,中国经济发展整体放缓,但中国目前仍然是世界经济发展最快的国家,中国的清洁领域依然是全世界都看重的市场。”一直专注于清洁技术领域投资的KPCB副总裁周炜对本刊记者表示。KPCB在中国已经投资了五家清洁技术公司,涉及风能、可降解塑料技术、环境监测、废物处理等领域。
绿色革命已经席卷全球,来势凶猛。全球气候变暖、发展中国家快速发展过程中造成的严重空气及水污染,以及动荡的石油能源价格等等因素,使全球诸多国家都在加入寻找可替代能源及加强环境保护的阵列,各国都出台了相关的环境保护政策及扶持清洁技术发展的措施。
清洁技术泛指那些能够降低现有能源消耗,减少环境破坏,高效使用自然资源的某类产品、工艺和服务,主要包括新能源与高效节能、环境保护与清洁生产四个方面,具体可细分为能源生产、能源存储、能源基础设施、能源效率、运输、水资源及水处理、空气质量与环境、材料、制造业/工业、农业、废弃物处理及循环利用等领域。
从投资的角度来说,目前在清洁技术领域公认有两波热潮,第一波热潮是太阳能,第二波热潮是风能。从太阳能领域的无锡尚德到风能领域的金风科技,这两个领域为投资人带来了丰厚的回报。与其他清洁技术如高效节能及环境保护相比,在太阳能和风能这两个相对成熟的领域中是否还存在投资机会?是否市场正在酝酿第三波热潮?
通过记者对多位投资人的采访发现,传统太阳能和风能领域因为相对来说市场比较稳定,所以依然还是吸引着大多数投资人的关注,只不过关注的角度和挖掘项目的深度与以前不太相同。与此同时他们也认为,节能领域里的节能电池技术,以及环保领域里的垃圾及污水处理项目也存在很多机会,但表示要对那些难以形成产业规模及太依赖政府市政设施的项目要保持谨慎的态度。
“太阳能领域中的薄膜技术有待突破,这个领域长远的潜力是巨大的。”周炜表示他也在关注这个领域的发展,他的观点似乎与市场中的投资方向不谋而合,第三季度的数据显示,美国清洁技术领域的公司通过77轮融资,共获得17.5亿美元的创纪录投资额,占全球投资总额的67%,而其中使用薄膜太阳能技术的太阳能公司共获得了6.2亿美元的投资,位居首位。应用高级感应、交流和控制技术来发电和控电的公司,以及藻类生物能源公司位列第二和第三。
太阳能电池主要分为晶体硅电池、薄膜电池两类,目前前者占据该行业绝大多数的市场份额,但晶体硅电池的成本主要取决于硅片生产能耗和硅料价格,硅原料短缺及生产技术和市场供应被几家主要厂商垄断,所以造成了晶体硅电池的成本接连攀升,业内人士称目前硅原料成本几乎占太阳能电池成本的70%,限制了未来的市场发展。这种现状无形中将企业的目光吸引到了薄膜电池的技术改进及发展上。
薄膜电池虽然存在着光电转化率较低、寿命较短等问题,但却绕过了硅原料的问题,由于其是附着在玻璃、塑料或者不锈钢基板上可产生光电效应的薄膜,因此最大的优势就是成本低,而且低温工艺技术降低了生产能耗。
据Photon对美国市场的预测,多晶硅电池的平均价格将从2007年底的3.92美元/瓦下降至2012年的2.08美元/瓦,而薄膜电池的平均价格则将从现在的2.65美元/瓦降至1.11美元/瓦,从而解决了太阳能高额电费的问题。英特尔投资10月底刚刚完成投资的创益科技就是一家薄膜太阳能研发制造和解决方案供应商,而早在今年4月,先进太阳能的碲化镉能薄膜电池及组件还在研发阶段就获得了联想投资的注意,并在7月获得了投资。
一枚硬币总有正反两面,虽然太阳能薄膜技术先后获得了国内外不少投资机构的大额投资,但也有专家指出,该领域的投资一定要谨慎从事,他们认为薄膜电池虽然优点颇多,但设备更替快,目前这个领域的设备投人是晶体硅设备的10倍左右,且真正定型的产品少;同时,世界范围内薄膜电池技术的研发种类非常多,真正进入规模化生产的少。目前只能说,薄膜技术还不稳定,还有待市场的考证。
有学者指出,到2020年中国年需用煤量为40亿吨。而目前已探明的煤炭储量为1145亿吨,按照目前能源的消耗速度,中国已探明的煤炭储量仅能维持30年的消耗。
另外,随着煤炭价格的持续飙升,国内外的研究人员加快了清洁能源的研究步伐,努力寻找将煤炭转化为绿色清洁燃料的方法。因为煤炭燃烧产生的二氧化碳是最重要的温室气体,被认为是气候变暖的最主要因素。研究人员正在探索解决之道,将煤转化电能的同时,实现二氧化碳零排放。
IGCC:面向未来的计划
2005年2月,旨在限定全球温室气体排量的《京都议定书》正式生效,该条约的签署国已经达到140个。尽管美国是温室气体排放量最大的国家,但它提出将按照自己的方式解决排放限制问题,拒绝加入该条约。美国政府宣布将实施一项名为“未来发电”的计划。这个计划由美国能源部、私人投资者和国际组织共同投资10亿美元,在5年内完成设计和建造一座煤基零排放电-氢发电厂。这种发电厂的温室气体可以达到零排放的水平,排放出的二氧化碳气体,通过技术手段将其“存储”于地下。
这是一项面向未来的重要计划。
美国最大的燃煤电力公司(AEP)已经选好厂址,计划建造一座新型超净洁发电厂,即集成气化综合循环(IGCC)发电厂。人们往往把IGCC看作是新技术,但其实它是由两种著名的现有实用技术集合而成,而这两种技术都可以用来实现“未来发电”计划的最终目标。
第一种是煤炭气化技术,在严格控制温度和压力的条件下部分燃烧煤,使其变为主要是由一氧化碳和氢气组成的浓缩合成气体,其中的杂质如二氧化硫等很容易被除去。第二种技术是循环,这种技术已经在天然气发电厂得到普遍采用,涡轮的驱动力来自于天然气流和废热所产生的气流。更为重要的是从气流中捕获二氧化碳比从传统发电厂的烟囱中捕获二氧化碳要容易实现得多。
IGCC发电技术比现今普遍采用的燃煤发电技术先进很多。APE电力部门执行副董事长罗伯特?鲍威尔斯表示:“我们已经对这种技术进行了深入研究。人类从上世纪初已经开始使用煤炭气化技术,这种技术在石油化学工业和石油冶炼工业已经使用多年。此外,我们现在就拥有自己的循环燃烧发电厂。因此这两种技术都是成熟的和先进的。”
除了APE之外,美国国内和其他国家的大型能源公司对煤炭液化技术也十分重视。美国宾夕法尼亚州的一个工业财团正计划建造一个工厂,从南非能源业巨头萨索尔集团引进煤炭液化技术,工厂的设计产能为每天生产5000桶煤炭液化油。皮博迪能源公司也正在计划在伊利诺依州建一个工厂,利用煤来生产天然气。在美国之外,一些能源公司正在计划建造“纯氧燃烧”工厂,主要使用纯净氧气来燃烧煤,以更易于捕获浓缩的二氧化碳。
APE预计,拟建的IGCC发电厂总投资将比传统发电厂高15%~20%。但是,一旦联邦政府颁布实施限制二氧化碳排量的有关措施,这些投资就可以很快回收。由于发电厂一般都位于开阔地带,有足够的空间可以存储自身排放出来的二氧化碳,在这种背景下就可以将这些存储的二氧化碳销售给其他公司,获得利润。根据估算,IGCC发电厂的收益将比传统的发电厂高50%,前者的效率也高于后者,在形成一定规模时其成本还将会进一步下降,同时,随着设计水平和所用材料的改进,效率也将会进一步提升。此外,由于捕获得的二氧化碳可以被注入油田以提高产量,其废弃物的市场前景也被逐渐看好。
IGCC是一种成熟技术,所带来的效益也是显著的,而且可以有效降低二氧化碳的排放。那么,为什么这种先进的技术不能够被广泛地采纳呢?霍华德?赫尔州戈是麻省理工大学的化工专家,他管理一个被称为“碳捕获专项行动”的工业财团。赫尔州戈认为:“技术本身并不是一个限制性因素,关键因素是经济方面的激励。从技术角度来看,我们可以很快实现这一目标。但如果政府不采取鼓励性政策,在这方面将不会有太大的作为。”
清洁关键:捕捉与处理二氧化碳
清洁煤技术关键的步骤是捕获煤燃烧后产生的二氧化碳。只有这样才能阻止温室气体的排放。妥善处理或者利用被捕获的二氧化碳,则成为研究人员探索的另一个技术课题。
将二氧化碳注入地表以下已成为现今增加油气开采量的一种常用方法,但其主要目的并不是永久性地存储二氧化碳。亟待解决的一个关键问题是:我们能否把二氧化碳安全地存储在我们想存放的任何地方?
科学家认为,最安全的办法是将捕获的二氧化碳永久地存储于地表以下的某一个地方。主要方法是将二氧化碳“注入”到地表以下并对其进行矿物化后再埋藏。这种方式的潜在威胁是,一旦这些二氧化碳最终通过其他途径被排放到大气层中,将会导致全球变暖进一步加剧。
另一个问题是,如果在努力降低二氧化碳排放量的同时,人类依然不断增加化石燃料的消费量,那么减排的任务会异常艰巨,这是因为对二氧化碳液化后再存储的庞大投入,相当于人类开采原始化石燃料的投入!
美国地质学家最近的一项研究成果,给人们提出了这方面的警示。50年前,为了增加石油产量,得克萨斯州一个古油井曾被注满二氧化碳,并用水泥加固管道。不久前,美国洛斯阿拉莫斯国家实验室地质学家乔治?古斯瑞获得了其中一块加固水泥,发现其中的一部分已经出现了斑点,科学家推断这是由50年前存储的二氧化碳和地下水混合后形成的碳酸腐蚀所致。这一结果提醒人们,海底存储的二氧化碳可能会对起加固作用的水泥产生腐蚀,利用这种方法存储的二氧化碳最终仍然有可能会被释放到大气层中。果真如此,削减二氧化碳排量所带来的暂时性好处将会消失殆尽。
然而,多数人依然对这种方法保持谨慎的乐观态度,认为人类已基本掌握了正确处理这一问题的大部分技术。截至目前,采用这种存储方法,挪威国家石油公司和达科他煤气化厂都已分别存储了2000万吨二氧化碳;阿尔及利亚的一个天然气田也存储了1700万吨二氧化碳;荷兰的一个项目则存储了800万吨二氧化碳。 联合国政府间气候变迁专家小组估计,采用适当的技术可以将所存储二氧化碳总量的99%保留100年以上,随着技术的进步,这一年限有可能增加到1000年。
除了对二氧化碳捕获后进行存储、出售给石油公司,用以增加油气产量之外,另外一种方案是利用二氧化碳生产甲醇,它是比氢气更实用的燃料。 目前,人类已经吹响了向“氢能经济”迈进的号角。但在这个过程中,除了氢气生产之外,氢气的输送和储藏都需要全新的设施,并且燃料电池技术也必须有实质性的进展。相比之下,“甲醇经济”则相对容易实现。因为利用二氧化碳和氢气生产的甲醇是一种液态能源形式,可以使用目前的设施来输送甲醇,并且甲醇经过改进后就可以作为汽车燃烧使用。
关键词 清洗清洁 器械管理 应用
口腔小器械包括各种类型车针、扩大针、拔髓针、根管挫、光滑髓针等等。每一类又分很多型,每一型又分若干型号。所以在为每1位患者做根管治疗或修复制备牙时都会用到5~20个小器械。这些小器械大部分都会接触到患者的血液、唾液、分泌物等成为传播媒介。只靠简单冲刷清洁质量难以保证。而确保器械灭菌质量的前提是严把器械清洗质量关。
消毒供应中心的准备
人员准备:首先必须参加《河南省消毒供应中心收标准》的专业培训和压力容器操作人员培训班,取得相应的上岗证。正确掌握相关知识和操作技术规范。
设备准备:按照卫生部消毒供应中心管理规范要求,配备清洗消毒灭菌设备,如超声清洗机、热力消毒器、高压气、水枪、干燥箱、封口机、脉动预真空灭菌器等。
安全防护准备:由于口腔小器械多属锐利器械极易被刺伤,所以在操作时要特别小心,必须着区域服,戴口罩、圆帽、防护镜或眼罩,防水围裙,防水胶鞋,双层或3层手套等,还应设有洗眼装置。
小器械的临床处置
凡进入患者口腔内的所有可重复使用的诊疗器械均集中供应室处理。临床使用后在椅旁进行去污预清洁由门诊护士在流动水下冲净污物,交供应中心处理。
清 洗
将回收的小器械按科室的编号放入小漏盒内,用软毛牙刷逐个手工刷洗,尤其是有裂隙、倒刺、倒锥等器械更要认真顺茬刷洗,手工刷洗后流动水下反复冲洗>3分钟。
手工刷洗完毕后再放入超声清洗机,选择频率为45kHz,鲁沃夫全效酶1:270浓度,水温宜在35~40℃,清洗时间宜5~10分钟(严重污染的可适当延长时间)。
经过手工刷洗和超声清洗机酶清洗后的器械一定要反复、充分地冲净,避免酶洗涤液残留,影响灭菌效果。
清洗质量的评价
目测依然是最简便、最重要、最经济的检测方法。但目测也存在诸多问题,如在实际工作中由于小器械每日刷洗量都在400~600件,很难每件都监测到,个人掌握评判标准存在主观性等。
借助带光源的放大镜检查,经过两次清洗的器械光洁、无残留物质、无血迹、污渍、功能完好等。
采用单纯的超声机酶清洗和手工刷洗结合超声机酶清洗的效果进行比较。
方 法
将预清洁的小器械3000件随机分成两组,每组1500件。A组将小器械放置于超声清洗机中用鲁沃夫全效酶1:270超声清洗5分钟后流动水反复冲洗>3分钟;B组将小器械先用软毛牙刷手工刷洗,在放置超声清洗机中1:270鲁沃夫全效酶洗液超声清洗5分钟后流动水反复冲洗3分钟以上。检查比较两组清洗质量分别为96.8%与99.6%。B组清洗质量明显高于A组(P<0.025)。可见采用先手工刷洗结合超声清洗机清洗的清洁效果良好,显著提高了小器械的清洗质量。
讨 论
口腔小器械如牙钻、扩大针、根管锉等因表面多沟窝、裂隙且经常与患者的唾液、血液等接触是残留细菌、病毒的天然场所。使用这些器械既要消毒灭菌又要保持良好的形态及功能不受损,一直是临床口腔科消毒灭菌的难题,配备必要和足够数量的使用器械为前提,才能确保器械使用后清洁、养护及消毒灭菌的使用器械能够正常运转,真正做到一人一用一消毒、灭菌。
[关键词]清洁排放;燃料改质;燃油优化;后处理;控制技术
中图分类号:TK421.5 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)44-0089-01
引言
传统柴油机所造成高的PM和NOx排放的根本原因在于油气混和不好,油气混和不好是由于柴油机固有的燃烧方式所决定的(柴油机属于燃料喷雾扩散燃烧)。燃油在压缩冲程末期被喷人缸内,经过短暂的滞燃期开始自燃着火。由于燃油与空气混合时问短,而且在着火开始时,喷射尚未结束,结果造成了燃烧室内存在许多局部“很浓”的适宜碳烟产生的区域以及当量比为1附近的有利于NO。产生的区域(燃烧火焰温度高达2700K)。柴油机这种非均质燃烧的固有性质,使它必然存在NOx和碳烟排放的最低限值。
1 排放控制的措施和应对方案
在今天环境破坏和资源枯竭的双重压力下,各国政府都先后通过各种法律法规来对汽车市场进行规范,主要技术路线有:燃料改质技术、缸内净化技术及后处理技术。
1.1 燃料改质技术
燃料特性对放热率以及自燃着火特性有着显著的影响,这给燃烧过程的控制提供了可能,即通过混合燃料、添加剂、燃料预处理等各种措施使燃料的自燃着火特性改变,从而实现控制燃烧过程的目的。以下是各种燃料改质技术的方法和特点介绍。
(1)减少燃油中芳香烃成分,可以减少NOx的排放;
(2)根据燃油的馏程,合理提高燃油的十六烷值,能有效降低NOx的排放;
(3)乳化处理。在柴油中加入适当的乳化剂,通过乳化燃料中水的汽化降低缸内燃烧温度,减少NOx的排放;
(4)降低硫含量。含硫量增加,除使燃烧过程所产生的硫酸盐固体颗粒增多外,还由于中间产物能够催化碳烟生成,使总的颗粒物数量增加;
(5)掺烧消烟剂。在燃油中添加钡、镁、锌等可溶性碱化盐或中性盐可以减少碳烟排放;
(6)添加含氧燃料。提高柴油中的氧分子含量,有助于降低碳烟排放。
1.2 缸内净化技术
现代柴油机技术的发展为控制柴油机混合气的形成和燃烧优化及清洁排放提供了更好的控制手段和实现方法。下面就增压中冷技术、EGR技术、可变气门技术、燃油喷射技术和电控技术的发展和特点进行介绍。
1.2.1 增压中冷技术
涡轮增压可增大柴油机的空气量,用较大的过量空气系数组织燃烧,可限制最高燃烧温度,抑制NOx的增加。进气中冷技术可降低进气温度,进一步增加发动机进气量,从而降低燃烧温度,控制NOx的生成。
1.2.2 排气再循环技术
排气再循环(EGR)是降低发动机NOx排放的有效技术手段。EGR对NOx排放的降低作用主要来自于再循环排气对燃烧过程的影响,包括热作用、稀释作用、进气温度作用和化学作用等几个方面。
1.2.3 可变气门技术
基于可变气门技术的可变压缩比技术可以改变混合气的密度、压力和温度,从而对燃油的自燃过程产生影响。降低有效压缩比,可以降低缸内的温度和压力,使得NOx排放大幅降低。同时,降低有效压缩比还可以利用较大的膨胀比,实现米勒(Miller)循环,使作功能力增强。
1.2.4 燃油喷射技术
以共轨技术为代表的多次喷射技术被越来越多的应用到新一代清洁、高效柴油机开发上。其不仅用于缸内燃烧净化,而且被用于后处理系统中的NOx以及颗粒捕捉器等的再生。
1.2.5 电控技术
就柴油机先进燃烧模式的控制方法,诸多先进的燃烧模式(HCCI、PCCI、LTC),排气再循环技术和增压技术是其实现的重要手段,为了得到稳定的、精确的燃烧过程,柴油机燃烧过程控制已出现较复杂的闭环控制。其中包括基于缸压的控制技术和气路的控制技术。基于缸压的控制技术,可以直接对缸内的燃烧过程进行监控,对燃烧相位、IMEP(指示平均有效压力)、最大缸内压力和最大压升率等重要参数进行闭环控制,也便于发动机燃烧故障诊断,其对燃烧过程的控制更直接、更精确;气路的控制技术,是一种基于模型的控制,传感器成本低,但需要建立气路系统的动态模型,通过动态模型来评估或直接监测气路中重要的参数状态(EGR率、进气流量、进气氧浓度、进气温度等),以对气路系统的控制参数和喷油参数进行调整,从而达到控制燃烧过程的目的。
1.3 后处理技术
在传统燃烧技术优化过程中,衍生出两条不同的技术途径。一条是通过排气再循环(EGR)把NOX降下来,然后通过排气后处理装置一主要是微粒捕集器或微粒氧化器来降低微粒排放;另一条途径是通过燃烧系统优化,把微粒降下来,但同时允许NOX升高。然后,在排气后处理系统中,通过后处理器降低NOX的排放量。
1.3.1 燃烧优化+SCR路线
该路线的主要特点是通过燃烧过程的优化控制PM满足排放要求,此时NOX的原始排放会有较大幅度的升高,然后通过SCR技术来有效降低NOX排放。
车用柴油机SCR的还原剂主要采用名称为“添蓝(AdBlue)”的尿素水溶液,通过喷嘴将尿素喷入排气管道分解为氨气作为还原NOX的还原剂。
1.3.2 EGR+DPF路线
该技术路线的主要优点是,与SCR技术相比不需加装体积庞大的添蓝罐和加注添蓝液,不需要建设添蓝加注站,对基础设施建设的依赖程度较低。
采用EGR+DPF路线的主要缺点是,采用EGR后会导致经济性变差;DPF对燃油中的含硫量比较敏感,抗硫中毒能力差;排气中的盐类物质会造成捕集器堵塞,使排气背压升高,燃油经济性恶化;DPF需要再生。
关键要:钻井;清洁生产;环保;废水;资源化
一、钻井在线清洁生产发展的背景分析
过去,钻井岩屑和钻井液没有采取不落地收集,依靠生产作业区域的废水引流沟和人工转运方式清理,岩屑等固废主要集中在钢混收集池暂存,工程项目完成后,集中采用水泥固化填埋、覆土还耕。由于川渝地区地层的异常复杂性,暴雨等自然灾害时有发生,钻井周期超过一年的工程项目比比皆是,长时间暂存的岩屑等固废膨胀系数增加,废水产生量大,废水外泄和溢漏引发环境突发事件的风险大,未过多考虑固废的“减量化与资源化”。今天的清洁生产,实际是过去的完井固化发展演变和业务升级转型而来,川渝地区率先从事在线清洁生产服务的单位是华气能源工程技术服务公司(桑园1井、合川75井组),场内清洁生产是从壳牌反承包项目开始。随着2015年1月1日新《国家环境保护法》的实施,对钻井清洁生产的发展有了更高的要求,“减量化、资源化、无害化”等要求迫在眉睫,“过去是尽力搞清洁生产,如今是全面推行清洁生产”。为此,工程技术服务企业和建设单位引起了高度重视,环保治理资金单列预算,清洁生产治理项目纷纷上马。川渝地区占据清洁生产服务主力市场的是蜀渝建安工程公司旗下的多元经济经营单位,还有成都大有石油钻采工程公司、重庆越创公司、钻井液公司和安检院的环境监测研究所,这四家单位主要从事水基岩屑期间的在线清洁生产,安检院具备试验微生物处理技术的能力,钻井液公司从事的是油基岩屑的转场工厂化集中处理。社会化市场主要有华气能源、恩承油气和仁智石化公司,仁智石化主要针对转场固化填埋处置,还有部分有实力的地方环保科技企业,也逐步进入油气田钻井清洁生产和环保治理技术服务竞争之列。对于健康中国与生态文明建设的迫切需求,清洁生产发展有较大市场经济前景和社会效益。
二、清洁生产发展的趋势与现状
(一)走向清洁生产发展之路的必然性
随着科学技术的发展,社会的进步,对环境保护的要求也越来越高,特别是新的《国家环境保护法》的颁布实施,对环境污染事故的处罚也更加严厉,这也是近年来环境保护领域最为严实的一道防火墙,首次将生态保护红线写入法律。环境保护工作是关系到生态、社会和经济可持续发展的大事,环境保护法除了是历史最严,更是与法律法规相提并论,各行各业都深感畏惧与责任重大。中国石油集团股份公司相继下发了《钻井废弃物管理规定(暂行)》,要求严禁向重点生态功能区、生态环境敏感区和脆弱区等国家和地方政府禁止的区域倾倒、堆放、掩埋钻井废弃物。依据国家环境划分相关要求,结合当地自然环境特点对钻井作业区域划分环境敏感区和环境非敏感区,并根据不同自然环境特点和环境敏感程度以及钻井液体系特点、工作量等选择就地处理或集中处理方式。在环境敏感地区,钻井废弃物处理应采用不落地或集中处理技术实施废弃物的固液分离和无害化处理,减量化、资源化和无害化要求越来越高。因此,全面推行钻井在线清洁化生产势在必行。
(二)当前清洁生产治理技术研究与发展现状
1、水基岩屑处理技术目前川渝地区的水基岩屑等固废治理,基本运用的是物理化学法收集和固化填埋,也在探索微生物自然降解技术。一是采用不落地装置将固体废弃物收集到岩屑箱,然后使用叉车(或管输装置)转运至岩屑搅拌罐,加入相关药剂配方,搅拌均匀后转至固化填埋池填埋处理。二是用不落地装置将固体废弃物收集到搅拌器,加入相关处理剂配方搅拌均匀,装车转运至集中处理场进行处理。三是试点探索微生物自然降解技术和资源化利用技术,目前也取得一定成效。如制培植土、砖和砌块。2、油基岩屑处理技术含油岩屑通过立式甩干机甩干后,岩屑含油量能达到5%以下,但废弃物固化填埋标准要求低于1%,必须通过生物处理或热解析(热脱浮)技术处理后,含油量才能达到低于1%。当前国际上采用的技术主要有:美国采用食油菌群培养生物技术处理含油岩屑,但还不能广泛推广;热解析技术尚不成熟,成本高,也不具备条件;高温焚烧技术,含油量能达到要求,但易造成烟尘二次污染,且设备性能不成熟,成本较高。川渝地区含油岩屑主要集中在页岩气区块,通过对龙马溪地层的页岩元素成分分析,对比水泥的主要添加剂(粉煤灰)化学结构基本一致,结合当前技术发展现状,分析探索实施了甩干分离、热解析技术、研磨资源化利用等综合措施,终端产品作为水泥添加剂辅料,实现了节能减排与资源化利用。另外,目前也在探索油基岩屑资源化制作燃料浆综合利用技术试点,最终成为一种燃料替代燃煤实现变废为宝。
三、清洁生产应用取得的主要阶段性成效
针对钻井作业过程中产生的废弃物数量大、成分复杂、有机物含量高、难以降解等特点,通过对清洁生产工艺技术与设备配套的研究,从源头控制、生产过程控制、废弃物处理等环节入手,完善清洁生产管理制度,立足“减量化、资源化、无害化”要求,采取钻井废弃物随钻不落地收集与密闭传输、集雨装置、清洁生产钻前功能配套方案优化和工艺技术配方研究等措施,降低劳动强度和安全环保风险,实现节能减排和绿色钻井目标。通过近几年的探索实践,川渝地区先后完成了100余口井的钻井在线清洁生产治理工作,清洁生产工作得到了稳步发展,并取得了阶段性效果。
(一)形成了一套清洁生产独立工程项目管理体系
开工验收技术交底二过程管理竣工验收三钻前验收开工准备一为了更好的落实国家环境保护环保法要求,先后与建设单位和环保研究单位进行多次技术交流,立足清洁生产设计和四川油气田《钻井固体废弃物无害化治理技术规范》/0267-2015和相关标准,制定清洁生产管理制度、工艺流程、作业指南,探索钻井队一体化管理模式,从清洁生产钻前配套功能验收、准备、开工验收与技术交底、实验配方与取样检测、过程管理与监督、成本写实、竣工验收等入手,并规范相关资料建档,基本形成了一套独立工程项目管理体系。实现生产组织程序模块化(参见左图),促进了物料平衡管理和经营成本的精细化管理,为工程质量和责任的追溯与跟踪提供原始依据,降低环保纠纷和法律风险,推动清洁生产工程项目管理转型升级十分关键。
(二)废水等污物产生量得到明显控制
通过钻井清洁生产配套技术的集成应用,推动一体化、全过程管控模式,实现了钻井“固体废物减量、废水零排放”的目标。从2016年在线清洁生产完成的双探3井、磨溪119井和邛崃2等井来看,实现钻井废水零转运,平时收集暂存的少量废水基本会用完。通过量化比较分析,川渝地区某钻探公司2016年钻井废水产生和转运量同比2015年下降了近50%(表1),同类型井钻井固废实现减量10-20%,同比过去的完井固化模式,废水产生量得到明显控制,大大节约了废水和岩屑污泥治理成本。
(三)资源化利用技术探索应用取得成效
立足节能减排、资源化利用和无害化要求,川渝地区实现生活废水撬装智能处理达标排放,水基钻井岩屑等固废治理向土壤化转变,开展的微生物菌种培养、驯化与现场试点等工作取得阶段性研究与应用成果。水基岩屑固废转化为免烧陶粒、砖或者条石砌块,强度等相关指标达到行业要求和国家标准,目前已正式投入在磨高地区和川西北部地区的钻前工程使用,美观实用性较强;油基岩屑资源化治理综合治理技术在页岩气项目得到应用,终端产物成为生产水泥添加剂或者燃料浆,用于基础建设和燃料,实现变废为宝。得到行业和地方相关部门的高度评价,也引起了民间和社会舆论的关注和赞许。2016年6月24日,新华社四川分社、人民网四川频道、四川日报、四川电视台等13家中央驻川媒体和四川省媒体15名记者,到磨溪气田资源化利用场站进行“绿色发展”现场采访。
(四)取得了良好的边际贡文和社会效益
为了适应钻井清洁生产工艺要求,企业投入了专项配套经费,自制研发不落地装置、岩屑收集罐、岩屑管输装置、负压吸排清掏罐装置和生活废水处理装置等,还联合建设了长宁油基岩屑处理流水线工厂和免烧砖(砌块条石)的集中处理厂站等,对相关设备的研发制造能力已初具规模化和专业化。根据川渝地区雨水多的特点,改变传统井场修建模式,采用了一体化设计的雨污分流与分区防渗系统,取消井场排污沟、废水池和岩屑池。单井建设单位投资节约池类修建费用100余万元。清洁生产的实施,达到了减少环境污染,实现钻井废水零转运;钻井岩屑管输装置及配套设备的应用,实现了钻井废弃物不落地、收集、转运,降低了员工劳动强度和叉车转移带来的安全环保风险,有效解决了川渝地区钻井清洁生产场地受井位部署和地理位置影响的问题,实现了节能减排、绿色钻井。
四、结论与建议
(一)优化清洁生产设备配套与研究,整合现有资源,推行“钻井队一体化管理”模式,有利于污物源头控制和节能减排提升,有效推动清洁生产管理和业务统筹升级转型。(二)强化环保治理和钻井清洁生产的系统研究,将钻井固废“减量化、资源化和无害化”进一步深挖,实现终端产物转化为市场价值和社会效益,也是石油钻探企业践行国家生态文明建设和环境保护的发展理念和具体体现。(三)加快川渝地区高密度磺化体系钻井液的固液分离破胶技术研究,解决闲置钻井液和报废钻井液的转运、储存和高成本维护难题,有效降低环保压力和成本。
作者:肖波 尹诗溢 单位:中国石油川庆钻探工程有限公司川西钻探公司
参考文献:
[1]代君.钻井岩屑废水处理新技术[J].天津科技,2011年05期.
[2]孙佑海.如何在经济发展新常态中推进环境法治[J].环境保护,2015年01期.
[3]赵丽彬,王新新等.一株钻井岩屑Cr(Ⅵ)还原菌的分离筛选及还原能力测定[A].2014中国环境科学学会学术年会论文集(第八、九章),2014年.
[4]杨知勋.海洋钻井平台废弃税基泥浆生物降解技术研究[D].华东理工大学,2012年.
清洁技术产业日薄西山?
看看身边的例子,人们有充分理由质疑清洁技术产业的可持续性。放眼望去,国内外几乎哀鸿遍野,从Solyndra, A123,Miasole,Coda,Fisker,Better Place,再到中国的无锡尚德、江西赛维LDK,这些清洁技术产业曾经声名显赫的宠儿和巨头,一度大牌投资人云集,募集金额动辄数几亿甚至数十亿美元,而如今几乎无一例外不是破产保护,就是以地板价出售。
统计数字也显现出同样趋势。根据清科集团创业投资年度统计报告,2012年中国清洁技术行业共发生86起投资,披露金额的76起投资总额共3.44亿美元,投资案例数和投资金额较2011年分别减少33.3%和63.5%。 就全球来看,据Cleantech Group 2012年末的统计数据,当年该行业风险投资65.6亿美元,投资案例732个,较之2011年分别下降32%和12%。
清洁技术产业风险投资的大幅下调,有几方面的原因:第一,2008年以来的国际金融市场的持续动荡,以及近几年全球整体经济增长乏力,景气程度低迷,本行业也不可避免受到不利影响;第二,2009年以来,随着美国成为天然气世界第一生产大国,其天然气价格快速下调,至2012年中期一度跌至近10年的新低。这就从经济层面打击了市场对新能源的热情;第三,欧洲削减太阳能发电补贴(FIT)政策的不确定性,以及补贴额度的不断下调,也严重影响了太阳能制造业的盈利能力及其预期。
风险投资的成交项目数量和投资金额,可以衡量该行业的活跃程度。对于清洁技术行业,2012年的这些指标有点喜忧各半,在2012年第4季度,成交项目的数量开始反转增长,与投资金额指标出现明显的分化。无论Cleantech Group的全球数据还是清科的中国统计数据,都表明2012年清洁技术投资项目数量的下降幅度,远比投资总额下降幅度要小。而Cleantech Group的统计报告进一步显示,2012年的四个季度,风险投资的投资金额呈连续下降之势,但投资项目数量在四季度环比开始增长,达到了180个,超过三季度的161个,2013年一季度的投资项目数量也超过了2012年四季度的数量。
从投资结构来看,目前的投资行业重心也有所改变。曾几何时,在很多情况下清洁能源(有时也称新能源)几乎成为清洁技术行业的代名词。如今,清洁技术投资内涵已经悄然发生了变化。根据清科集团的投资报告,2012年清洁技术行业中获得最多风险投资的子行业是环保领域,共有投资案例38起,占总量45%。新能源不再独领,环保节能开始成为清洁技术产业的发展重点。大资金多轮密集投资于太阳能、电动汽车等重资产领域的模式逐步式微。企业家和投资人变得更加务实,更加关注资本效率,着力开发环保节能方案,解决当前迫在眉捷的环境污染问题。
清洁技术产业迈入第二个发展阶段
清洁技术产业的内涵广泛,并且仍在不断演变和丰富之中。业内普遍认为,清洁技术可分为七大子领域:节能、环保、新能源、新材料、现代农业、智能交通和清洁生产。回顾过去,在2002~2003年中国环保产业萌芽之初,“清洁技术”这个词尚未出现,环保产业就是当时“清洁技术产业”的全部,具体表现为管理落后、技术单一,规模较小,尚未形成合适的商业模式。2005~2006年,随着太阳能光电市场在欧洲的爆发,一大批太阳能制造企业在中国应运而生,并闪亮登场,于是在“传统”的环保节能领域之外,形象时尚、技术先进的舶来品“新能源”为清洁技术带来了强劲的活力,由此清洁技术产业迎来了第一个阶段的大发展,一直持续到2011年。
2012年以来,中国清洁技术行业开始迈入第二个发展阶段,主要有以下特点:
第一,党和政府将生态文明建设放在突出地位,融入经济建设、政治建设、文化建设、社会建设各方面和全过程。提供清新的空气、洁净的水源和安全的食品等生态产品,实现环境和社会的可持续发展,已经上升到国家意志。其前因是随着前30多年的经济粗放式增长,所产生的严重环境资源压力已累积到极限,生态环保问题正在以前所未有的力度进入公共视野。
第二,立足国情,着重发展环保节能等领域。如果说,清洁技术第一阶段以新能源开发为核心,主要依托欧洲的现实,那么第二阶段以环保和节能为导向,则更加贴近和符合中国的国情。中国资源匮乏,能源效率低下。以水资源为例,一方面,中国淡水资源占全球水资源的6%,居全球第四位,但人均仅为世界平均水平的1/4、美国的1/5,在全球排名121位,是人均水资源最贫乏的国家之一;另一方面水污染严重。即使按照中央政府的《“十二五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》,到2015年,全国城市污水处理率达到85%,县城污水处理率平均达到70%,而建制镇污水处理率只能达到30%, 更不用说广大农村地区。而从中国的能源利用效率来看,中国能源研究会2011年公布的数据显示,2010年中日两国GDP分别为5.8万亿美元和5.5万亿美元,基本持平,但中国的能源消费总量为32.5亿吨标准煤,日本仅为6.6亿吨,即中国单位GDP能耗是日本的5倍。
实际上,中国当前发展清洁技术产业的策略,必然是以环保与节能为重点,着重治理各种环境污染、提高能源效率。这是打破中国经济靠投资和资源投入驱动、粗放式增长的模式,实现社会、自然与经济长期和谐健康发展的必然选择!积极发展新能源产业,寻找化石替代能源,实现碳减排,应对全球气候变化,固然是锦上添花,但如果环保节能没做好,新能源和碳减排对中国而言就是无根之木、无源之水。
第三,提高资本效率,谨慎对待资本密集型的重资产项目。从具体行业领域来看,太阳能光电、风能,以及LED产业链的大部分环节,都是资本密集型投资。如前文上提的美国薄膜太阳能电池生产商Solyndra曾获得美国能源部5.35亿美元的贷款担保;另一家来自硅谷的薄膜太阳能电池企业Miasole成立以来,股权融资超过5亿美元;电动汽车企业Better Place在烧掉8.5亿美元的股东投资后,宣布破产。 自2012年以来,从清洁技术领域风险投资已经明显看出,单笔投资金额大幅下降,投资项目数量开始上升,投资者偏好轻资产类项目,强调资本效率。
公共政策任重道远
与其他行业不同,清洁技术产业受到公共政策的重大影响。
首先,经济活动中企业对环境的污染和破坏是一种典型的外部不经济现象,此时市场机制自身对资源的配置失灵,政府需要适时干预,约束企业的外部不经济行为。一方面,制定完备健全的污染控制与排放和节能的法律法规体系,建立清晰的指标考核体系和惩罚机制,使企业的违约成本具体化、明确化。另一方面,还要建立排污权交易体系,污染防治和排放控制做得好的企业,可以变现其多余的排放权,实现经济利益,从而鼓励企业不断地改进环保节能技术。
政府通过建立上述法律和政策体系,使环保节能脱离单纯的经济利益考量,就能直接创造出市场需求。不过,法律以及公共政策体系的可操作性和可执行性,直接决定了环保节能,尤其是环保市场能否健康稳定发展。
其次,政府通过税收优惠、财政补贴等经济支持手段,鼓励有关清洁技术产业的发展。众所周知,如果没有欧洲的太阳能补贴政策,就不会有太阳能行业的大发展。在中国,金太阳工程和太阳能发电的核定上网电价,就是一种补贴形式;在汽车领域,“十城千辆”示范工程计划在3年内每年发展10个城市,每个城市推出1000辆新能源汽车开展示范运行,政府对电动大巴采购进行财政补贴,以推动电动汽车的发展;在LED领域,2009科技部推出“十城万盏”半导体照明应用示范城市方案,该计划涵盖北京、上海、深圳、武汉等21个国内发达城市,以推进LED的发展。在清洁技术产业发展之初,政府的经济支持措施可以推进市场走向进一步成熟。
【关键词】催化轻汽油;催化裂化汽油;降烯烃;芳构化;脱硫
环境保护意识的不断提高促进了汽油清洁化技术的迅猛发展。目前如何有效地降低汽油中的烯烃含量和硫含量,同时又能较好的保持油品的辛烷值成为研究的热点,并且开发了相应的一系列的技术手段。
我国车用汽油主要以催化裂化(FCC)汽油为主。当前,催化裂化汽油脱硫是我国汽油质量升级的核心任务。我国现行的汽油脱硫技术主要有RSDS技术、RIDOS技术和OCT—M技术等。这些技术的共同特点是:先将全馏分汽油切割成轻馏分和重馏分,然后再对重馏分进行加氢脱硫处理,最后将轻馏分与脱硫后的重馏分进行调和得到产品。由于催化裂化汽油中的烯烃主要存在于轻馏分,而噻吩以及噻吩衍生物等硫化物则主要存在于重馏分,所以通过处理催化裂化汽油的重馏分既可以有效地降低成品油中的硫含量,又可以减少烯烃的损失,从而减少汽油中辛烷值的损失。但是,随着我国目前对成品汽油中硫含量的限制日趋严格,加工方案很难满足今后生产低硫和超低硫汽油的要求,进一步脱除汽油中的硫化物的必要性越来越大。催化裂化轻汽油加氢脱硫的挑战性主要在于防止高含量的烯烃加氢饱和物。虽然非加氢脱硫方法可以避免烯烃加氢饱和,但是在应用上存在问题。例如:传统的碱洗脱硫方法不但造成环境污染,而且只有效地脱除硫醇及硫化氢等硫化物;效果比较好的氧化脱硫和吸附脱硫工业应用难度大。因此,结合我国现有的催化裂化汽油选择性加氢脱硫生产模式,开发针对催化裂化轻汽油的选择性加氢脱硫技术有很重要意义。
当今社会,随着人们对环保意识的逐渐加强,汽车尾气排放造成的大气污染日益受到关注,因此,世界各国也相继颁布了新的清洁汽油标准。我国汽油的80%左右的汽油来自于催化裂化装置,催化裂化汽油硫含量和烯烃含量都比较高,汽油中90%以上的硫化物都来源于催化裂化汽油。国外汽油中催化裂化汽油只占34%,催化重整汽油占33%,烷基化、异构化、醚化汽油共占33%。目前从国内石油加工业的工艺流程及装置特点来看,今后相当一段时间内,这一现状很难得到根本改变。因此,降低催化裂化汽油中的烯烃含量和硫含量是满足我国越来越严格的清洁汽油标准的关键。
一、世界燃油规范
表1、表2和表3分别列出了《世界燃油规范》、欧洲汽油标准及我国汽油标准。
表1 《世界燃油规范》规定汽油主要指标
表2 欧洲汽油规格变化
表3 中国汽油规格变化
我国2003年1月1日起,在全国汽油标准中执行GB17930-1999标准。该标准要求,把汽油硫含量控制在≤1000μg/g要降到硫含量控制在≤800μg/g。苯含量≤2.5v%,芳烃含量≤40v%,烯烃含量≤35v%。标准中只有95号汽油,没有97号汽油。2006年12月6日起,全国汽油执行GB17930-2006标准(国Ⅱ标准),该标准取消了95号汽油,增设97号汽油。硫含量控制在≤500μg/g,苯含量≤2.5v%,芳烃含量≤40v%,烯烃含量≤35v%。2009年12月31日,全国执行国Ⅲ标准。硫含量控制在≤150μg/g,苯含量≤1.0v%,芳烃含量≤40v%,烯烃含量≤35v%。2000年7月1日起,汽油执行GB17930-1999标准。2004年10月1日,执行地方标准DB11/238-2004-1(相当于国Ⅱ标准)。与国Ⅱ标准的不同之处是,标准中只有95号汽油没有97号汽油,烯烃含量从≤35v%降低到30v%。2005年7月1日执行DB11/238-2004-2(相当国Ⅲ标准)。与国Ⅲ标准的不同之处是,标准中只有95号汽油没有97号汽油,芳烃含量≤35v%,烯烃含量≤25v%。北京市在2008年已经开始执行国Ⅳ标准,要求硫含量≤50μg/g。最近要求汽油硫含量要更低。
随着汽车工业的发展,我国机动车保有量2007年已经超过了1.5亿辆,并且仍以每年超过两位数的增长速度递增,作为汽车的主要燃料,汽油的消耗量也随着汽车数量的迅猛增加而快速增加,汽车尾气排放对空气造成的污染问题日益突出,尾气中的SOx、NOx等对环境的影响最为显著。解决汽车尾气污染的重要措施之一就是提高车用燃料的质量,因此,提供清洁的、环境友好的车用燃料成为目前炼油工业的重要任务。
为了提高车用燃料的质量,世界各国不断提高了燃料规格的标准,也制定了更加严格的燃油规范。欧、美、日等发达国家在汽油的清洁化方面走在了世界前列。美日两国现在用的标准中规定,汽油中的硫含量不得超过30μg/g,欧洲早在2005年施行的欧Ⅳ标准中规定硫含量不大于50μg/g,并计划于2011年使用零硫的(硫含量小于10μg/g)汽油。我国目前正在全国强制实施相当于欧Ⅲ的国Ⅲ标准,标准要求:烯烃含量不大于30%;芳烃含量不大于40%;苯含量不超过1%;硫含量不大于150μg/g。而酝酿中的国Ⅳ(相当于欧Ⅳ)标准中规定硫含量不大于50μg/g,这一标准已经在一些中心城市如北京等地率先实施。
汽油是很好的燃料,汽油中的硫化物在内燃发动机中燃烧时,以硫氧化物SOx形式排入大气,造成酸雨的前身物。降低汽油中的硫含量就可以减少尾气中易挥发的有机物(VOC)、CO和NOx的排放量。此外,汽油硫含量高,汽车尾气催化转化器的寿命要缩短,性能变差。烯烃不仅影响汽油的安定性和发动机的使用,而且还会使环境受到严重污染。降低汽油中烯烃含量可以减少汽车尾气中的氮氧化物(NOx)的排放量。此外,烯烃的光化学反应活性很高,易挥发的烯烃进入大气后很快发生光化学反应,促进地面臭氧的生成。因此,清洁汽油标准中对烯烃含量和硫含量都做了严格的限定。由于催化裂化汽油是我国汽油的主要调和组分,使得我国成品汽油具有高硫高烯烃含量的特点,造成我国成品汽油质量与发达国家有较大差距。因此催化裂化汽油脱硫降烯烃,将成为我国清洁汽油的核心任务。
二、催化裂化汽油中硫化合物和烯烃的分布
按照催化裂化汽油的馏出温度可以把催化裂化汽油分割为轻馏分(LCN)、中间馏分(MCN)和重馏分(HCN)。随着裂化温度的提高,汽油中的烯烃含量逐渐减少,而芳烃含量逐渐提高;轻馏分占汽油质量的60%,而硫含量仅占15%,而中间馏分和重馏分占汽油质量的40%,硫含量却占85%。以上说明烯烃主要分布在汽油轻馏分中,而硫和芳烃则主要分布在汽油重馏分中。硫醇主要存在于在轻馏分中,硫醚、噻吩及烷基噻吩存在于中间馏分中,重馏分则以苯并噻吩(BT)和二苯并噻吩(DBT)为主。在175℃以上,随着汽油馏分沸点的升高,噻吩类含硫化合物取代基和苯环数量也相应增加,结构变得越来越复杂,稠化度也越来越高。
三、催化裂化汽油的加氢精制和非加氢精制技术
(一)汽油加氢脱硫精制技术(HDS)
Prime-G+技术是由法国石油研究院开发的。原料首先在第一反应器中进行选择性加氢处理,此时反应条件温和,原料中的二烯烃被选择性饱和,同时原料中的硫醇类含硫化合物通过烷基化转化成较重的含硫化合物。产物经过分馏分成LCN和HCN两部分,其中富含烯烃的LCN中由于主要硫化物硫醇的转化使得硫含量很低,而硫含量较高的HCN中烯烃含量很低,此时对HCN进行深度加氢脱硫处理,可以最大限度的避免烯烃的饱和,以及由于烯烃饱和而造成的辛烷值的损失。该技术在脱硫时采用双催化剂,反应条件温和,由于在最大程度上减少了烯烃的饱和程度,并且没有芳烃的损失,因此辛烷值损失少。
表4 具有代表性的汽油加氢脱硫技术
具有脱硫和辛烷值恢复能力的ISAL工艺最早是由委内瑞拉国家石油公司研究开发公司(INTEVEP)开发的。后来与UOP公司合作开发,应用于高烯含量油品的脱硫及辛烷值恢复。该工艺在脱硫后采用包括异构化和大分子裂解等技术恢复辛烷值。由于该工艺投资较少、适用原料范围广等特点,具有广泛的应用前景。
OCTGain工艺是由美孚石油公司(Mobil)开发的并且最早在1991年就投入了商业化运营。到现在为止,该工艺已经发展到了第三代技术,该工艺运用固定床反应器,在降低FCC汽油硫含量的同时,可以保持辛烷值不降低。主要体现在:全馏分进行加氢处理,硫化物被转化成硫化氢,烯烃也被饱和。这时的硫含量通常
(二)汽油非加氢脱硫精制技术(Non-HDS)
表5给出了具有代表性的汽油非加氢脱硫精制技术。
表5 具有代表性的汽油非加氢脱硫精制技术
S-Zorb工艺是由菲利浦公司开发的吸附脱硫精制技术。该技术采用专利吸附剂,吸附剂为负载的金属吸附剂。负载的金属可能以Zn为主,辅以Co和Ni等。含硫化合物中的硫原子吸附在吸附剂上并与吸附剂反应,而将烃类分子释放出来,返回到汽油中。吸附剂被送去再生,硫原子转化成SO2被收集。再生后的吸附剂经过还原后可以再次循环使用。
TReND是由RTI公司开发的吸附脱除汽油中硫化物的技术。该工艺所用吸附剂为一种可再生的吸附剂,吸附剂由负载的金属氧化物制备而成。该工艺在没有氢的存在下就可以脱除油品中的全部的硫醇,但是在脱除噻吩类硫化物时,H2会对催化剂有促进作用。
四、结论
我国成品油品中催化裂化(FCC)汽油约占我国成品油总量的80%左右。催化裂化汽油中的烯烃和硫含量比较高,需要进行脱硫。通常用的加氢脱硫方法虽然可以降低汽油中的硫含量,但在加氢脱硫过程中会造成烯烃大幅减少,使辛烷值损失。因此采用烯烃芳构化反应转化为高辛烷值的芳烃和异构烷烃,为轻汽油加氢脱硫技术是有利的。
参 考 文 献
【关键词】:智能电网技术;清洁能源;应用现状;措施
1、导言
随着经济全球化的发展和我国经济发展进程的深人,能源紧缺已成为当今值得深思的重要问题。为了应对当今社会能源日益短缺的窘境,可持续发展的理念已经成为世界各国的发展共识。能源产业特别是清洁能源产业成为世界各国争相发展的重点产业之一。电力作为一种清洁绿色的可再生能源越发得到人们的关注。因此开展智能电网与清洁能源并网技术能够提高能源的多样化与可持续化。
2、智能电网概述
智能电网是以物理电网为基础(我国的智能电网是以特高压电网为骨干网架、各电压等级电网协调发展的坚强电网为基础),将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。它能够提高能源的利用效率,同时减少对环境的污染,提升供电安全与可靠性,减少电能损耗等。智能电网系统的智能性体现在量测、传感技术带来的可观测性;对观测状态进行控制的可控制性;此外还有嵌入式的自主处理技术;还能实时分析数据,能够实现自适应和自愈。智能电网技术具有交互、协调、优质、高效、自愈、安全、兼容以及集成的特点。
3、清洁能源概述
简单来说,在使用过程中,不会排放出有毒物质,对环境污染较小甚至没有污染的能源可统称为清洁能源。举个例子来说,风能、太阳能以及沼气就是最常见的清洁能源。与之相对的非清洁能源,就是指在使用的过程中,会给环境带来较大的污染,甚至是有毒物质的能源,例如煤炭、石油等化石燃料。风能是一种最为常见的清洁的可再生能源,现如今,采取风力发电的方式是十分普遍的,其基本原理就是将风能通过一定的装置转化为机械能,再进一步将机械能转化为电能。风力发电是一种较为安全可靠的发电方式,随着科学技术的发展与进步,风力发电的成本正逐渐降低。作为最典型的清洁能源,太阳能正逐渐从补充能源向替代能源过渡,利用太阳能发电的方式成为光伏发电。光伏发电具备着其他发电方式不具备的特性,它不仅是可再生的环保清洁的,还是一种资源分布广泛并且建造灵活的发电方式。太阳能光伏利用的主要发展趋势将逐渐转化为太阳能光伏并网发电,太阳能发电的趋势也正一步步的从无电地区向有电趋势蔓延
4、智能电网的清洁能源并网控制方式
4.1电力电子技术的控制方法
光伏电池、风机和燃料电池等都要求利用电力电子变频器进行变换,这样才可以和智能电网的电网系统连接起来。由于变换器具有响应快速、惯性小、^流能力弱的特性,因此变换器的能量管理的控制理念和常规系统有比较大的差异。与此同时,逆变器由于需要适用于清洁能源并网,所以除了要求具备普通逆变器的功能以及基本的并联运行之外,还应该根据清洁能源的相关要求拥有必备的控制功能,比如电压与频率比的(u/f)控制和有功无功(PQ)的掌控。由于下垂特性的电压与频率比的控制可以实现负荷功率变化的时候,不同种类的清洁电源间变化功率实现共享,并且在电力单元孤岛运行时为智能电网提供频率支持;有功无功的控制可以通过实际运行的情况来实现清洁电源有功和无功的定向性控制。以智能电网的电力电子技术的控制方法为基础,卡特里娜提出针对可调度能源的有功无功潮流而设计的控制方法。
4.2基于多系统的控制方法
在现代智能电网中,多系统由控制、发电单元、用户和数据库组成。各之间通过TCP/IP协议交换数据,各在自身环境中互动,并由控制发送主网控制信息至相应的。一方面,用户传送负荷信息与需求指令至发电单元;另一方面,发电单元将电能生产信息传送至用户。可视化信息平台收集各发送的信息以便调度员进行下一步处理。该法兼顾发电单元所需电能质量和能量管理的要求,采用集中管理和分散独立运行相结合的控制策略,运用多技术对各个清洁电源、负荷和开关状态进行监控,使智能电网的信息更容易获取,系统稳定性更容易分析,控制器更容易设计。
4.3智能电网的虚拟发电厂控制方法
清洁能源、分布式能源有其特点,为了适应这些特性,我们的研究需要结合电网频率、电压控制技术、联络线潮流、发电预测模型和方法等融为一体的控制技术。因此,解决清洁能源发电接入与控制的有效途径之一就是虚拟发电厂技术。它将配电网中分散安装的受控负荷、清洁电源和储能系统融合成一个独特的电厂,来参与电网的运行。在这个庞大的虚拟电厂中,每一个构成部分,都和能量管理系统相连接,此时控制中心就可以通过智能电网实现双向信息传送,利用增强型短信服务系统进行整体的调度来协调机端潮流、受端负荷和储能系统的运作,达到降低损耗、降低温室气体排放、合理资源利用、控制电网峰值负荷以及提升供电可靠性的目的。此外,由于电厂具有高级监测的功能,测量和计算不同节点动态电压、故障数据、频率波动、监测系统的异步运行、同步发电机短时失磁异步运行、低频振荡的变化过程。
结论
总而言之,以智能电网技术的清洁能源并网技术为基础,积极发展我国智能电网,可以帮助解决目前我国能源紧缺的问题,同时改善气候,缓解部分环境污染的问题等。因此,智能电网的建设可以说是一项长期浩大的工程。在智能电网的支撑下,清洁能源入网即使会出现明显的技术难题,但由于清洁能源是解决大气污染等环境问题的最佳途径,因此工业和学术领域应该表达出对清洁能源并网技术的足够重视。
【参考文献】:
清华BP清洁能源研究与教育中心
清华BP清洁能源研究与教育中心是由清华大学建立的跨学科学术研究中心,中心成立于2003年7月23日。中心的发展目标是联合学校在能源系统、能源战略和能源政策研究方面的力量,成为有国际影响的中国能源战略研究中心。
中心目前的研究方向主要包括能源技术和能源系统两大范畴:
在能源技术方面,以我国能源系统可持续发展的技术需求为导向,主要开展以煤气化为基础的多联产系统及其关键部件的特性规律认识以及分析和设计方法研究,力争形成具有自主知识产权的设计分析工具和动态仿真技术。中心目前正在主持国家“973”研究课题“多联产过程耦合集成优化理论和模型”和国家科技支撑计划项目课题“600MW超临界循环流化床动态仿真机研制”。
在能源系统方面,中心以我国工业化和城镇化快速发展过程中面临的重大能源挑战为背景,开展城市能源系统和国家能源系统可持续发展战略研究。中心采用“项目搭台,多学科唱戏”的方式,整合校内外研究资源,就我国经济社会发展中的重大能源问题开展研究活动。
主要研究成果:2003年,王大中院士主持的国家中长期科技规划――能源,资源和海洋领域战略研究专家组以中心为基地开展了半年的研究工作。2005年,组织城市规划,交通,能源,环境,汽车和公共政策六个学科、30多位研究人员开展为期三年的“中国城市可持续交通”研究,从多学科交叉的视角,研究我国快速城镇化过程中实现城市交通可持续发展的战略和途径。中心还组织和承担了国家发改委课题“我国产业与能源协调发展研究”,以及 “中国氢能路线图”,“可再生能源发展路线图”,“生物燃料发展路线图”等多个国际合作项目研究。目前,倪维斗院士和李政教授正在主持国家能源领导小组办公室委托的“我国替代能源和新能源发展战略”研究。
中心成立四年来,建立了广泛的国际联系并赢得了良好的国际声誉。联系密切的合作伙伴包括美国普林斯顿大学,MIT和美国能源部能源信息署,英国帝国理工大学和剑桥大学,意大利米兰工学院,国际能源组织(IEA),以及BP公司,西门子公司,阿尔斯通公司,日本三菱重工,丰田公司和IHI公司等国际著名能源相关企业。
工业锅炉及民用煤的清洁燃烧国家工程研究中心
中心以研究、开发、推广与国民经济和社会发展密切相关的具有独立知识产权的清洁煤燃烧技术和燃煤污染控制技术为首要目的,同时孵化推广清洁能源利用技术。中心在清华大学热能工程系建有以技术开发为核心的实验室,同时与美锦能源集团合作在太原建有工程示范基地,相关的技术通过国内有关的企业进行相应的产业化与商业化过程。
技术领域研发方向主要为燃煤污染控制技术和循环流化床锅炉技术。此外,在煤燃烧NOx、重金属、有机污染物、细颗粒污染控制等领域储备和不断研究开发可产业化的新技术。在“干式循环流化床烟气脱硫”、“湿法液柱喷射烟气脱硫”两项拥有独立知识产权技术的基础上,发展形成了“两级液柱喷射烟气脱硫方法及系统”、“带有酸碱度调节装置的液柱喷射烟气脱硫方法及系统”、“海水液柱喷射烟气脱硫方法及系统”等专利技术,逐步开展技术产业化和示范工程建设工作。发展完善的中、小型(10~75t/h)流化床锅炉炉型系列和大型循环床电站锅炉(220t/h,410t/h以上)系列同样是中心的重要技术发展方向。