回收处理系统

回收处理系统（精选8篇）

回收处理系统 篇1

0 引言

含煤污水处理系统是神华天津煤炭码头有限责任公司为创建“五型企业”, 倡导节能减排而建造的, 对存放煤炭堆场的含煤雨水进行处理回收, 并用于现场喷淋消防等的一套自动化系统。含煤污水包括取料机和堆料机冲洗用水、喷枪站洒水除尘用水及含煤雨水等, 场内含煤污水通过堆场两侧的排水沟汇集到地下式1#和2#含煤污水池, 并经过化学处理将其转变为中水, 再通过洒水车回收至蓄水池, 重新用于对现场进行喷淋除尘。在运行过程中, 含煤污水处理设备运行相对比较稳定, 但由于使用洒水车进行回用水的倒运工作, 接水效率较低, 影响了整个流程的自动运行, 且需要专人现场监护设备的运行和操作, 故降低了系统的自动化程度。同时, 不间断的倒运工作需要耗费大量人力、物力, 工作模式较为落后, 并且含煤污水处理系统与现场回收利用蓄水池有1 km的距离, 还要跨越煤码头的堆场, 如此长的距离无法进行地下管道铺设, 也不方便铺设明管来完成回用水的倒运工作, 故不能完全保证零排放及使处理水得到最大效率的完全回收, 难以实现环保目标。

1 改造背景

以往含煤污水处理后的回用水需要专人通过洒水车进行长距离的倒运, 最后存放至蓄水池, 整体流程中含煤污水处理系统需要不停地启动、停止, 值班人员需要长时间进行监控和操作;而洒水车容量有限, 且需要专人驾驶, 倒运过程中接水、排水时间也受车辆本身的功率影响时间较长, 这就从整体上大幅度降低了系统的自动化程度、处理效率以及回收效率等。同时, 当雨水量充足时, 系统的处理效率、回收效率往往无法与污水的进水量相匹配, 从而导致含煤污水池的容量无法满足进水量需求而出现溢流。为了改变这种机械效率低下的工作模式, 提高含煤污水的回收利用率, 简化工作流程以及节省人力、物力, 我们根据现场的实际环境对含煤污水处理系统自动回收环节进行了改造, 利用堆场取料机皮带两侧的水槽来铺设管道, 连接含煤污水处理设备与蓄水池, 并在水槽内部安装液位计, 同时设置各相关区域提升泵的启停信号, 将液位计的信号传输给含煤污水处理系统的PLC模块, 并在程序内部对水槽液位、电磁阀以及回用水箱内部的液位信号的修改建立起与回用泵的联锁控制, 结合回用泵的实际流量、含煤污水处理速度以及回用水箱的容积等, 综合衡量后进行高低液位的重新调整, 从而实现含煤污水回收利用的全自动控制。该改造极大地提高了生产作业的自动化水平, 节省了大量的人力、物力, 提高了含煤污水的回收率和回收量, 保证了污水的零排放, 实现了环保目标。

2 改造方案

2.1 铺设管道与安装阀门

要实现自动倒运必须通过管道, 但由于含煤污水处理设备与蓄水池相距较远, 且跨越整个煤炭堆场, 所以无法进行明管铺设, 而铺设地下管道工程量较大, 也无法实现。在认真调研分析后, 我们根据现场的实际环境, 决定将堆场取料机皮带两侧的水槽作为传输工具, 沿着与含煤污水池连通的现场排水沟内部铺设管道, 将含煤污水处理设备与蓄水池连接起来。此改造方案减少了现场地面的挖掘工作, 而且同样不影响现场其余部分的作业, 更给日后的维修和检查工作提供了极大的方便。

我们还给水槽安装了泄水阀, 在冬季时可以进行排空作业, 以防冻裂管道。水槽的进水处和出水处均分别安装了电磁阀和手动阀门 (DN150) , 手动阀是为了在出现紧急情况以及电磁阀无效进行维修时应急使用, 电磁阀则完成对回用水进出的自动控制。

2.2 现场安装液位计

由于需要完成整个系统通过水槽自动回收回用水以及与除尘泵房向水槽双向供水的自动化控制, 现场需要安装液位计。通过液位计采集的现场信号传输给含煤污水处理系统的PLC模块, 由此控制提升泵的启停。现场于水槽和清水箱处安装了2个液位计, 水槽处的液位计设定了4个数值, 分别为含煤污水高液位、泵房高液位、含煤污水低液位、泵房低液位, 通过此液位计的高低液位信号, 实现对回用水泵的启停控制, 并使含煤污水池能与除尘泵房中压系统配合供水。当含煤污水液位较低无法实现供水时, 除尘泵房自动启动中压泵进行供水;当含煤污水高液位时, 除尘泵房停止供水。该控制信号线路与供电线路同样沿着供水管道铺设连接至含煤污水处理系统控制柜中的PLC模块及供电柜。

2.3 上位机程序设计

2.3.1 程序联锁

2.3.1. 1 水槽供水

(1) 当BQ3水槽液位低时, 首先达到含煤污水低液位, 而此时清水箱高液位, PLC控制1号和3号电磁阀打开, 并将2号电磁阀关闭, 启动含煤污水提升泵对水槽进行供水, 由此开始整个含煤污水的倒运工作。当含煤污水量大于排放量时, 液位逐渐达到含煤污水高液位, 这时含煤污水提升泵停止工作, 若清水箱达到低液位, 提升泵也同样停止工作, 含煤污水处理系统重新开始进行污水处理;同时, 水槽继续向蓄水池倒运回用水。当达到泵房低液位时, 除尘泵房自动启动中压泵开始向水槽供水, 排放电磁阀即4号电磁阀关闭。

(2) 当BQ3水槽液位高而清水箱液位低时, PLC控制1号和3号电磁阀关闭, 并停止泵对水槽进行供水。

(3) 现场通过对提升泵的流量、含煤污水处理量以及水槽的排放量进行对比和测试, 定义各泵启动液位信号的位置, 确保整个流程的效率最大化。

2.3.1. 2 提升泵房供水

(1) 当BQ3水槽液位高而提升泵房液位低时, PLC控制4号泄水口电磁阀打开, 对提升泵房供水。

(2) 当BQ3水槽液位低而提升泵房液位高时, PLC控制4号泄水口电磁阀关闭, 停止对提升泵房供水。

2.3.1. 3 洒水车接水

当洒水车需要接水时, 在触摸屏上点击接水或者通过现场操作箱点击启动按钮, PLC控制2号和3号电磁阀打开后启动提升泵, 即可完成接水, 然后直接通过洒水车用于现场的冲洗和降尘等。

2.3.1. 4 注意事项

系统改造需要把1号、2号和3号电磁阀及2个提升泵全部调整为自动运行模式, 其启停与清水箱、BQ3水槽的液位计联锁, 并将接水程序录入PLC, 接水时可直接在触摸屏上进行控制。所以, 需要增设很多输入、输出的信号线, 这部分可能需要走明管。同时, 为了防止信号传输受到影响, 需要为含煤污水信号单独在水槽加一个液位计。

含煤污水池向水槽供水, 高液位信号设置应高于泵房中压供水的液位信号, 以保证含煤污水低液位时亦向水槽供水。当含煤污水量不足, 水槽液位降至泵房低液位时, 泵房中压供水, 从而保证了水槽能够满足供水需求。

2.3.2 程序设计

若要实现系统的自动化, 就需要对泵实现自动控制启停, 此项功能可以通过设置现场的液位计信号来实现。因此, 需要对AB Logix5000程序中提升泵启停的条件以及电磁阀的开关条件进行修改, 同时对各液位信号之间以及含煤污水液位信号与除尘泵房中压泵的启停进行联锁控制, 以保证回用水的倒运效率最大化, 满足堆场取料机用水需求, 并起到保护作用, 防止水槽溢流倒流及提升泵因做无用功而损坏等。在含煤污水处理系统原程序的泵以及电磁阀启动条件中, 也应加入现场各液位计信号作为启动条件, 并起到保护作用。

3 改造效果

通过对含煤污水处理系统自动回收环节的改造, 实现了自动化制水并再回收利用以及除尘泵房和含煤污水池对水槽的双向供水, 同时保证了原工作流程, 洒水车可以随时进行接水作业, 整个系统实现了全自动化。该改造带来的效果降低了值班人员的工作强度, 在污水处理过程中, 值班人员只需进行现场的巡查工作, 避免了长时间的监护和启停作业;简化了整个系统的流程, 使得整体的工作效率大大提升, 节省了大量的人力、物力, 避免了洒水车长时间不间断的接水工作;提升了含煤污水处理系统的处理效率, 使得整个系统根据水量可以24 h不间断作业, 回收量大大增加;减少了含煤污水的溢流, 处理回收率达到了100%, 做到了真正的环保和零排放;由于回收量的大幅度提高, 可以满足现场整个生产用水的补给需求, 降低了水费的经济支出, 做到了节能降耗。

摘要：介绍了神华天津煤炭码头含煤污水处理系统的改造背景, 因地制宜地设计了改造方案, 取得了含煤污水回收利用自动化的改造效果。

关键词：PLC程序,皮带水槽,液位计,地埋管道,回收利用自动化

参考文献

[1]南京中电联环保股份有限公司.污水高效处理及回用技术[J].中国环保产业, 2010 (3) :62

[2]黄丽平.浅谈含煤污水处理系统在煤炭码头的应用[J].科技与生活, 2011 (8) :137

回收处理系统 篇2

贾怡静 1346821 1盒24粒装的阿莫灵胶囊，只用了2粒，24粒装头孢拉定胶囊一粒不少，原封未动。“医生开药都是整盒、整瓶地开，吃不了就只能剩下，最后丢掉，”广西东兰县隘洞镇农民韦义华每隔一年都会清理出大约半抽屉过期药品。他告诉记者，农村没有垃圾桶，处理这些过期药品的办法就是直接丢到路边。

我国《药典》明确规定，一旦过了有效期，药品就成为劣药，不仅意味着药性失效，有些还可能发生霉变。若大剂量地服用，不但达不到预期的疗效，还有可能加大药品的毒副作用，服用后会直接危害人体健康。同时，过期药品还明确被归入“国家危险废物名录”，属于重要环境污染源之一。

针对此问题，本人设计了农村过期药品回收项目。因对本地状况了解更多，本人将药品回收项目实施地点放在本人家乡。

第一步：组建过期药品回收团队。团队成员中应有当地人，并有成员对药品知识有一定了解，届时开展药品回收工作将避免很多阻力，更易被本地民众接纳。

第二步：共同商讨项目开展计划，书写项目计划书。

第三步：据项目计划书确定项目运行所需费用。

第四步：借助医疗单位影响力。以合作社为项目工作开展的主要根据地。通过同当地医疗合作社洽谈，获得他们的有效支持和配合。

第五步：初期，过期药品有害性宣传。与广播站合作，借用政府广播站每天定时宣传药品知识（药品知识通过网络获得），讲解过期药品的危害性，使人们提高安全用药意识以及对过期药品的警惕性。并请广大群众将家中过期药品放置医疗合作社。同时对所回收药品所属家庭做记录。另外，在医疗合作社张贴过期药品危害宣传海报进行宣传。

第六步，四天后，通过广播告知近期要去各家各户回收过期药品，让各家将过期药品与未过期药品进行分类。

第七步 ：通过对前段时间药品回收情况的统计分析，开展进一步回收工作。小组成员一人留守，其他人对未将过期药品放置合作社的家庭进行走访，回收药品，同时发放过期药品危害宣传单，让其了解过期药品未及时处理的不良后果。并告知，之后如果有过期药品，可自行放置医疗合作社。

第八步：药品处理。事先了解医疗合作社过期药品处理情况。若其处理科学。则将药品交由合作社统一处理。否则，联系医院药房进行处理。

之后三年内。每年定期组织过期药品回收。三年后，每隔两年组织过期药品回收。提高民众过期药品处理意识，培养民众处理过期药品习惯。以此方式，保障民众身体健康。

回收处理系统 篇3

关键词：合成氨,回收系统,隔膜泵

1 现状

隔膜泵在化工装置中比较常见, 主要用在对打量精确度要求比较高的场合, 作为计量泵来应用, 合成氨回收系统是相对比较独立的一个系统, 因为各个塔的容积都比较小, 抗波动性能差, 所以一旦出现泵的打量波动或不足, 会迅速传导至系统, 引起系统指标异常, 从而被迫停回收系统检修。因隔膜泵属于故障率比较高的一种泵, 所以如何快速准确的判断隔膜泵的故障点并进行针对性检修对合成氨回收系统的安全稳定运行就显得极为重要。

2 隔膜泵的故障类型

因为合成氨的回收单元是一个整体的系统, 隔膜泵是这个系统的组成之一。隔膜泵最常见的故障之一就是打量下降, 要准确快速的判断故障, 就必须从设备和系统两方面来对故障进行判断。

设备故障主要是设备本身各个部件的损伤的故障;系统故障不仅包括泵本身所在的小系统, 还包括整个回收单元系统对隔膜泵的影响。

3 系统对隔膜泵打量的影响

在我厂隔膜泵的使用过程中, 多次出现过由于系统原因而显示隔膜泵打量不足, 通过对设备和系统的综合判断, 才确定了故障的原因并通过系统调整和改造, 消除故障。

3.1 回收系统对隔膜泵打量的影响

我厂使用的隔膜泵用来给吸收合成氨驰放气中的氨后的浓氨水加压, 并输送至再生塔进行再生, 由于隔膜泵没有独立的流量计, 主要通过泵液来源闪蒸气体吸收塔的液位和补水量来评判泵打量的大小并进行调整, 在2014年期间两台泵的打量均出现较大幅度的下降, 并直接影响了系统的运行, 泵的打量相对于2013年下降了1/2以上, 所以不得不将泵的打量行程开至最大才勉强能够满足系统的运行需求。

经过对泵体及附属阀门及管道的检查均没有发现明显的问题, 更换主要易损件之后也只能小幅度的提高打量, 经过对整个系统的判断, 最后将焦点集中在了隔膜泵后回流回闪蒸气体吸收塔的调节阀上, 该调节阀用来通过回流调节闪蒸气体吸收塔的液位, 液位高时处于全关状态, 由于设备正在运行, 所以无法通过拆检检查来判断该调节阀是否出现泄漏。

我厂使用一用一备的运行模式, 后通过双泵运行发现, 单台运行时泵的打量为300kg/h, 双泵运行时打量达到1 500kg/h, 由此可以算出, 在泄漏量一定的情况下, 单台泵的实际打量为1 200kg/h, 回流调节阀的实际泄漏量达到900kg/h左右。

在装置检修期间, 经对该回流调节阀检修发现, 该调节阀弹簧弹力不足引起阀芯关闭不到位从而出现泄漏, 经检修泵打量恢复正常, 为防止此类再次发生, 在该调节阀之前加装了一道手动截止阀以方面手动调整。

3.2 泵操控系统对泵打量的影响

泵的操控系统包括了入口阀、出口阀、单向阀、回流阀及入口管道过滤器等一套系统, 该系统中任何阀门及滤芯出现问题都有可能影响泵的打量。

3.2.1 入口滤网

隔膜泵对介质的清洁度要求较高, 要尽量避免固体杂物堵塞对泵的影响, 所以在泵的入口加设有入口管道过滤器, 对介质中的杂质进行过滤, 尤其是经过系统开停车等系统流速大幅波动状况下, 最易将一些杂质带入系统介质中, 杂质累积多了之后堵塞入口滤网, 从而引起泵的打量不足, 由于泵本身的打量就比较小, 所以这种影响就比较明显。

在泵一用一备的情况下, 单台泵的入口滤网可在线切换出进行清洗, 工作比较简单, 所以在泵打量不足且滤网经较长时间未清理的情况下, 一般都会首先对入口滤网进行清理以排除故障可能。

3.2.2 出口单向阀

在每台泵的出口, 均加设有一道单向阀。加设单向阀后, 泵可以打开进出口阀进行备用, 以防止倒液, 在不带负荷开泵时, 打开出口阀介质也不会回流影响系统工况, 所以单向阀在系统中也有比较重要的位置。

由于隔膜泵是非均匀打量, 所以在每一个打量冲程, 出口单向阀均会动作一次, 这种频繁的动作容易引起单向阀内件的磨损, 除了密封面磨损引起单向阀密封不严之外, 还会由于单向阀销轴的磨损引起阀板脱落。由于泵的本身有出、入口单项阀, 所以出口单向阀密封不严时不会对泵的整体打量产生大的影响, 只会在备用和开泵时影响操作, 但是一旦出现阀芯脱落, 在加载冲程时将阀芯冲单向阀的后侧堵塞流道, 将可能引起泵的打量不足, 同时还会伴有打量波动变大及泵体振动变大。

一般通过用听针听单向阀的声音可以判断单向阀工作是否异常, 停车备用期间则通过开出口阀、关闭入口阀观察出口压力表压力是否上升来判断单向阀的故障, 单向阀故障的判断主要在日常多巡检, 发现问题及时维修或更换单项阀, 通过这种方式可极大降低单向阀故障影响泵运行的可能性。

3.2.3 回流阀和安全阀

回流阀在开停泵的时候使用, 主要起到对泵进行卸载的作用, 由于泵本身就有调节打量的功能, 一般不需要通过回流来调节泵的流量。回流阀经长期使用后, 阀芯、阀座都会有一定的磨损, 轻微的磨损不会对泵的打量产生大的影响, 但是漏量较大时则会对系统产生影响。

泵备用期间可以通过开关回流阀观察入口导淋泄漏量的方式来观察是否有泄漏。运行期间由于正常情况下回流阀连接的管道内的介质是不流动的, 所以它的温度就与主介质管道的温度有区别, 相对更接近常温, 通过测温仪对回流阀连接法兰管道的温度和主流道管道的温度进行对比, 就可在一定程度上判断回流阀是否泄漏。

安全阀安置在泵的出口, 但是安全阀的出口经管道连至泵的入口, 一旦安全阀泄漏, 就相当于给泵的出口到入口之间增加了一个回路, 引起泵的可监测有效打量下降。由于安全阀的出口不是对空, 所以无法通过简单目视判断安全阀是否泄漏, 通常通过听针听及侧安全阀出口温度是否与常温偏差较大来判断安全阀是否有泄漏。

4 泵本身损伤对打量的影响

泵本身对打量的影响主要在易损件上, 比如隔膜、泵体单向阀、补油阀及柱塞环等的影响, 一般通过定期维护或者单项维护来处理。

4.1 隔膜的影响

该隔膜泵的隔膜有两层, 在两层隔膜间的腔室有管道连接至外边作为检漏之用, 为了防止油进入系统或者氨水进入油中所以用双层隔膜, 不管哪边的隔膜破损, 检漏管都能排出相应的油或者氨水, 以此来判断隔膜已经破损。在单侧隔膜轻微破损的情况下, 并不会对泵的打量产生影响, 所以有一个缓冲期可根据需要适时进行隔膜的更换。

4.2 泵出、入口单向阀的影响

泵的出、入口各有一个单向阀, 该单向阀为钢球单向阀, 通过钢球的自重及系统压力进行密封, 钢球起跳时有一个行程。随着使用时间的延长, 钢球及球座均会出现一定的磨损;支架的磨损也会引起行程边长, 密封不及时。以上情况都会引起密封不严引起泄漏, 当入口单向阀泄漏时, 在压缩行程中压缩腔中的介质会反流入入口管道;当出口单向阀泄漏时, 在吸液行程中, 出口管中的介质会倒流入泵体, 这两种情况都会引起泵打量的下降, 甚至当单向阀损伤程度较大时, 引起泵无法打量。当单向阀轻微损伤时不好判断, 一般需先排除系统原因, 再检查单向阀。当单向阀损伤严重时, 通过听钢球开合的声音可以进行一定的判断。

4.3 补油阀的影响

补油阀一端连着隔膜腔, 一端连着油箱, 有类似单向阀的作用。当压缩时, 在压力作用下补油阀闭合, 隔膜油侧闭合进行压缩, 当吸液时, 补油阀有一个小的开度, 可对隔膜油侧进行补油, 以补充长时间运行可能的损耗。当补油阀泄漏时, 在压缩行程补油阀无法闭合, 在压力作用下油从补油阀漏走, 引起泵隔膜无法聚压, 从而引起打量不足。

补油阀一般运行时间比较长, 使用周期比隔膜和出入口单向阀都长一些, 又由于一直浸在油中, 所以磨损相对较小, 如果泵在做了其它的检修之后仍然出现打量不足, 就必须找找是否是补油阀失效的原因。

4.4 柱塞环的影响

柱塞环套在柱塞上, 主要起到密封和防止柱塞和缸体直接磨损的目的, 当柱塞环磨损到一定程度时, 无法起到密封效果, 油从柱塞与缸体缝隙漏回, 引起隔膜泵打量下降。只要按照检修周期进行更换, 一般不容易突然失效, 柱塞环磨损对打量的影响是一个比较缓慢的过程。

4.5 设备动力及传动结构的损伤

设备的动力和传动机构的损伤不常发生, 但是一旦发生均会对设备造成比较大的损害, 一部分损伤会立即影响泵的打量, 如连杆及轴的断裂, 另一部分在损伤初期不会引起泵的打量下降, 如轴承磨损等。

但是, 这种磨损一般会有两个比较明显的特征, 一个是噪音变大或者出现异常声响, 另一个是局部温度异常上升。不管出现哪一个, 都应该立即停机对设备进行检查, 以防出现损伤的扩大化。

5 结论

回收处理系统 篇4

面对人们消费理念的转变、环保法规政策的压力以及全球竞争的挑战,企业为有效履行生产者责任制,必须增强循环利用意识,认真审视废旧产品的回收处理问题。1996年,Klasson和Mclaughlin通过162家公司的实证研究证实了废旧产品回收处理对环境绩效的提升作用[1]。然而站在企业的角度,如何实现生态效益和经济效益的双赢,正在成为一个备受关注的话题。本文以废旧产品回收处理的效益度量为研究对象,为企业展现在未来较长时期内废旧产品回收处理的发展潜力,引导企业正确协调正常生产与回收处理的关系,快速融入回收处理的运行。

目前关于废旧产品回收处理经济效益方面的研究尚处于起步阶段,案例分析与理论综述性文章居多,只有少量的文献借助仿真模型或数学规划模型进行效益度量的研究。Zhang,H.C.(1994)、Chen,H.(2002)等运用层次分析法与模糊评价原理对产品的绿色性进行量化分析,但没有考虑产品生命周期过程[2,3]。Bernd E.Hirsch等(1998)采用LOCOMTIVE仿真工具设计了考虑生命周期的循环再生网络,但未考虑再制造这种高级的处理方式,不能满足当前社会的需要[4]。Harold Krikkle等(1999)借助数学规划方法建立优化模型,考虑设施能力水平、位置分布、供应量和需求量的平滑、工艺、产品种类等因素,对回收过程的成本或效益进行优化,但只是将各种不确定性因素进行确定的近似,很难反映问题的本质与实际情况,尤其在预测未来较长时间的发展趋势时存在较大的误差[5]。Moritz Fleishmann(2002)对IBM公司的产品零部件回收处理进行研究,揭示了电子产品回收处理的巨大潜在效益,并促使IBM公司积极回收使用过的产品[6]。谢家平、陈荣秋(2004)论述了绿色产品的回收策略,将0-1规划与目标规划相结合,建立模型实现产品全生命周期的优化。但他们只是建立了确定性的数学优化模型,在给定约束下寻求回收策略的最优化[7]。

本文考虑到回收处理过程中回收时间与回收数量的随机性、需求流与返回流的不平衡性、回收产品拆卸程度与拆卸时间的不确定性、废旧产品质量与数量的不确知性等因素,在详细分析废旧产品回收处理流程的基础上,借助动力学原理中的因果链与系统流图,再现回收处理中各变量间的复杂关系,列出相应的动力学方程,完成整个回收处理经济效益度量模型的设计。然后,选择废旧汽车发动机的回收处理为例,运用所建立的效益度量模型,对2005～2020年我国废旧发动机回收处理的发展规模及收益变化趋势进行预测研究,并以再制造率为例进行参数变动分析,从而为回收处理中关键环节的合理计划与控制提供有效工具。

2 回收处理的流程分析

废旧产品回收处理作为一项复杂的“系统工程”,包括收集(回收、运输、储存)、预处理(清洁、拆卸、分类)、回收可再造部件(清洁、检测、翻新、再造、储存、运输)、回收再生材料(碎裂、再生、储存、运输)与安全处置等作业,是由多重回路复合而成的半开放网状系统。部分使用后的报废产品和部分需要维修的产品经过清洁、拆卸、检测,性能较好、可再用的零件将直接参与再制造部件的装配。其余有条件进行再制造的零件,将借助先进表面工程等新技术进行加工升级、翻新再造,经检验合格后,配之以部分新零件、可直接再用零件,共同装配成性能等同甚至优于原部件的再造部件。而针对已经严重磨损而无法再造或经济上不合算的零件,以及再造检验不合格的零部件,将通过相关工序提炼出各种可用材料,并作为原材料流入本产品或其它系列产品的加工制造流程。部分在现有回收处理技术下无法回收利用的资源将被安全处置,以减少环境污染。具体流程如图1所示。

综上分析,整个废旧产品的回收处理流程涵盖了从供应商、制造商、分销商到用户、再制造商等实体成员以及若干相互制约的动态要素,涉及的回收处理策略包括零件直接再用、零件再造、材料再生和安全处置。

3 回收处理的系统流图

通过对废旧产品回收处理流程的分析,选取回收规模、拆卸数量、再造零件数量等与效益度量相关的一组指标,将各项活动对回收收益的影响以及各项活动间的相互关系用动力学的符号表示出来,得出因果关系图(见图2)。

其中带箭头的线段为因果链(Link),表明了两个要素的因果关系。加了正负符号的因果链可以表明相邻变量相互影响的性质,正号表明箭头指向的变量将随箭头源发变量的变化同方向变化;而负号则表明变量间为负相关关系。

回收效益的因果关系图展现出废旧产品回收处理的整个发展基模。其中,回收收益是整个废旧产品回收处理良好运行的基本保障,回收收益的多寡将影响企业今后的回收规模,进而影响材料再生、再制造与安全处置等活动的开展。而各项回收处理活动的开展又将影响到回收收益的变化,主要表现在以下三个方面:直接可用零件、合格再造零件数量的变化将影响到由它们组装的再造部件的数量,因而影响到企业的再造收益;从回收产品与不合格再造零件中提炼出的再生材料,可以抵消部分原材料的投入,使采购成本减少、产品单位成本降低,从而为企业创造再生收益;同时,由于废旧产品回收再利用率提高,需要安全处置的零件比重减小,从而对安全处置成本的变化产生影响。即以上三种回收收益的源泉都直接或间接地受到材料再生、零件再造与安全处置等活动规模的影响。由此形成了整个废旧产品回收处理的运行逻辑。

基于以上回收处理的运行逻辑,考虑到回收效益因果关系图中各变量的不同特性以及变量间的相互作用关系,可以将其细分为状态变量和速率变量,增设相应的辅助变量,利用系统动力学的专用符号,可以更加生动、详细的表现出废旧产品回收处理的运行逻辑,完成回收效益的系统流图,如图3所示。

4 回收处理的动力方程

在废旧产品回收处理的系统流程图中,总共涉及到31个变量。其中,状态变量(Level)4个,如:回收数量、零件再造数量等,这是一组随时间变化的积累量,通过数值的增减来缓冲在输入与输出变化率之间出现的数值上的不等;速率变量(Rate)4个,如:回收数量增加、可再造零件变化等,系统通过速率方程把来自系统内外的信息、计划与决策等影响系统状态的因素转化成改变系统状态的行动;辅助变量(Auk)23个,如:可再生零件、合格再造零件等,它们的引入将简化状态变量与速率变量之间的函数关系式,使模型更加通俗易懂。为了更好地反映各变量之间的逻辑关系,本节按回收处理的基本流程列出相应的动力学方程,包括水平方程L、速率方程R、辅助方程A与初始值方程N.

回收处理效益度量模型的仿真时区是从t1到tn期间,仿真步长DT为1年,并每年记录仿真输出,即:

$\begin{array}{l}t=t{}_1,t{}_2,\cdots ,t{}_n,n\in {\rm N}\\ D{\rm T}=1\end{array}$

4.1 废旧产品的回收

废旧产品作为回收处理的输入,通过报废与维修产品数的波动、回收处理活动,对维修市场的替代比重、回收比率以及前期回收处理规模等因素影响着回收数量的变化。而报废与维修产品数将根据行业与产品特点的不同,由相关统计、预测数据获得;废旧产品的回收规模会在原有规模的基础上受到前期回收收益的影响,良好的回收收益会在一定限度内扩大未来的回收规模。相关的主要水平方程与速率方程如下:

L: N1(t)=N1(t-1)+R1(t)

R: R1(t)=(N4(t-1)+N3(t-1)·V8(t-1))

·V1(t-1)+N1(t-1)·q

V1(t)=λ1·t+m1

其中:

N1(t)——第t期的回收规模

R1(t)——第t期回收规模的变化

N4(t-1)——第t-1期报废产品数的波动

N3(t-1)——第t-1期维修产品数的波动

V8(t-1)——第t-1期时回收处理活动对维修市场的取代比重

V1(t-1)——第t-1期时的回收比率

q——前期回收规模对本期的回收数量的影响

λ1——废旧产品回收率受时间影响的因子

m1——在模拟期期初的回收率值

4.2 废旧产品的预处理

通过初步检验满足拆卸条件的废旧产品将被拆卸、清洗、检测与分类,一部分性能完好的零件可直接再用于装配再制造产品,一部分具有再制造价值的零件将进入再制造流程,其余严重磨损、已不具备再制造价值的零件将进入材料再生环节。其中涉及的各类零件数量及其变化可以由下列辅助方程式表示:

A: N2(t)=N1(t)·V2(t)

n7(t)=N2(t)·V4(t)·m

n1(t)=N2(t)·V7(t)·m

n2(t)=(1-V4(t)-V7(t))·N2(t)·m

其中:

N2(t)——第t期能够进行拆卸的产品数

V2(t)——第t期的拆卸比率

n7(t)——第t期的可再造零件数

m——废旧产品拆卸后的平均零件数

V4(t)——第t期的可再造比率

n1(t)——第t期的可直接再用零件数

V7(t)——第t期的直接可再用比率

n2(t)——第t期的严重磨损零件数

4.3 废旧产品的再制造

在废旧产品再制造环节中,再制造零件的数量一方面会受拆卸后有条件再造的零件数限制,另一方面还受到前期再造收益多寡的影响。可观的再制造收益将对下一期的再造规模产生积极影响;反之,便会抑制再制造的发展规模。零件经再制造检验合格后,将与直接可再用零件构成再造部件的主要部分。而再制造的引入将带来一系列成本费用的增加,包括绿色设计所需人力及管理成本、新材料的研发成本、原有工艺和设备改进成本等等,本文将这些成本费用支出视为变动成本,在每期系统模拟运行中抵减再制造收入,得出再制造收益。相关的主要水平方程、速率方程与辅助方程如下:

L:$n{}_4\left(t\right)=n{}_4\left(t-1\right)+r{}_4\left(t\right)$

R:$r{}_4\left(t\right)=r{}_7\left(t\right)+V{}_5\left(t\right)$

$\begin{array}{l}\text{A}:V{}_5\left(t\right)=\{\begin{array}{l}q{}_L\cdot L{}_2\left(t\right),\\ -q{}_L\cdot L{}_2\left(t\right),\end{array}\begin{array}{l}L{}_2\left(t\right)\ge 0\\ L{}_2\left(t\right)\le 0\end{array}\\ L{}_2\left(t\right)=\left(n{}_6\left(t\right)\cdot q{}_{{\rm M}}+n{}_1\left(t\right)\cdot q{}_U\right)-C{}_2\left(t\right)\end{array}$

其中:

$n{}_4\left(t\right)$——第t期的零件再制造数量

$r{}_4\left(t\right)$——第t期的可再造零件数的变化

$V{}_5\left(t\right)$——第t期的再造收益因子

qL——再造收益对下一期再造规模的影响系数

$L{}_2\left(t\right)$——第t期的再制造收益

$n{}_6\left(t\right)$——第t期的合格再造零件数

qM——每单位合格再造零件对再制造收益的贡献

qU——每单位可再用零件对再制造收益的贡献

$C{}_2\left(t\right)$——第t期再制造的投入成本

4.4 废旧产品材料再生

通过材料再生将严重磨损的零件回炉,提取有价值的材料进入下一轮生产加工,能够在一定程度上缓解原材料压力并降低部分采购成本。材料再生活动的输入除了来自拆卸后经检验列为严重磨损的零件外,还有一部分来自未能通过检验、但仍具有再生价值的再制造零件(不合格再造零件)。相关的水平方程、速率方程与辅助方程如下:

L:$n{}_3\left(t\right)=n{}_3\left(t-1\right)+r{}_3\left(t\right)$

$\begin{array}{l}\text{R}:r{}_3\left(t\right)=\left(r{}_5\left(t\right)+r{}_2\left(t\right)\right)\cdot V{}_3\\ n{}_5\left(t\right)=n{}_4\left(t\right)\cdot q{}_{{\rm N}}\end{array}$

A:$C{}_3\left(t\right)=n{}_3\left(t\right)/m\cdot l{}_r$

其中:

$n{}_3\left(t\right)$——第t期的材料再生数量

$r{}_3\left(t\right)$——第t期材料再生数量的变化

$n{}_5\left(t\right)$——第t期的不合格再造零件数

$r{}_5\left(t\right)$——第t期不合格再造零件的数量变化

qN——具有再生价值的不合格再制造零件占再制造零件总量的比率

V3——严重磨损零件和不合格再造零件能够再生的比率

$C{}_3\left(t\right)$——第t期由再生材料而带来的原材料采购成本的减少量

lr——每万件产品因材料再生而节约的采购成本

4.5废旧产品安全处置

基于对环保要求的考虑以及社会效益的影响,特别是在生产商责任制下,甥产商需要对不能进行再利用的废弃物进行安全处置。而安全处置活动要求生产厂商支付一订的处理费用,会对收益产生负面影响。因此,安全处置成本的变化与需要进行安全处置的废弃物数量密切相关,相关的辅助方程如下:

$\begin{array}{l}\text{A}:{\rm N}{}_5(t)=n{}_5\left(t\right)+n{}_2\left(t\right)-n{}_3\left(t\right)\\ C{}_1\left(t\right)={\rm N}{}_5\left(t\right)\cdot q{}_c/m\end{array}$

其中:

${\rm N}{}_5\left(t\right)$——第t期的俺全处置数量

$V{}_7\left(t\right)$——第t期拆卸后直接废弃的比率

$C{}_1\left(t\right)$——第t期每单位安全处置物的成本

$r{}_1\left(t\right)$——第t期安全处置成本的增加

qC——安全处置成本

4.6 回收处理的收益量

回收处理系统的收益变化,一方面会受到再造收益增加与采购成本减少的积极影响,另一方面又会受到安全处置成本增加的消极影响,涉及的水平方程和速率方程如下:

L:$L\left(t\right)=L\left(t-1\right)+R{}_5\left(t\right)$

R:$R{}_5\left(t\right)=R{}_2\left(t\right)+C{}_3\left(t\right)-r{}_1\left(t\right)$

其中:

$L\left(t\right)$——第t期的收益量

$R{}_5\left(t\right)$——第t期回收收益的变化

$R{}_2\left(t\right)$——第t期再造收益的增加

5 废旧汽车发动机回收实例

自19世纪第一辆引擎汽车问世以来,汽车工业取得了快速发展,目前美国有1.7亿辆汽车,欧洲有1.5亿辆,整个亚洲也有差不多数量的汽车。由于平均每十辆汽车就有一辆需要在其使用期间更换一次发动机,未来发动机退役报废的规模会很庞大,预计我国2010年的汽车保有量将达到4600万辆左右,汽车发动机的报废也已进入快速增长阶段。废旧发动机的回收处理日益受到社会与企业的重视,亦成为企业关注的新利润源泉。

本节将根据废旧汽车发动机回收处理的行业预测,选取2005年到2020年这一时期进行研究。根据发动机的构造与特点,认为可拆卸为1500个主要零件,并忽略零件间的异质性。根据2005年我国再制造发动机产业的统计数据,将废旧汽车发动机的回收规模初值设为300万台,材料再生活动在2005年的规模为25亿零件(约折合167万台废旧发动机)。零件再造工程在模型模拟初期的规模仅为10亿零件(约折合67万台废旧发动机),规模较小。基于以上主要的行业信息,本文借助已建立的回收效益度量模型,运用Vensimple软件进行计算机模拟仿真,对废旧发动机回收收益的变化趋势进行预测,并完成对主要参数的变动分析。

5.1 废旧发动机回收效益预测

基于我国废旧汽车发动机回收处理行业的相关研究与初始数据,设定实例模型参数,代入已建立的回收效益度量模型,兼顾各要素间的逻辑关系,通过仿真模拟,对研究区间内的发动机再造收益、再生收益、安全处置成本及总回收收益变化趋势进行预测。

首先,随着发动机回收处理技术的发展、社会的需求和人们思想的转变,废旧发动机回收处理的比率将逐步提高。根据废旧发动机回收处理行业的现状及发展趋势,仿真期初的发动机回收率为m1=60%,时间影响因子λ1=0.01,得到回收率曲线$V{}_1\left(t\right)=60\%+0.01t.$

其次,对于废旧发动机的回收处理活动、材料再生技术已较为成熟,在模拟时区中保持稳定,取值70%。而据现有的相关研究,我国发动机的可再制造率在2020年前将由30%逐步提升到80%左右,再制造活动在整个废旧发动机回收处理系统中起到越来越重要的作用。在本模型中采用采用线性函数近似,令m2=25%,时间影响因子λ2=0.03,得到再制造率$V{}_4\left(t\right)=25\%+0.03t.$

然后,将相关参数代入回收效益度量模型,进行仿真模拟。在模拟期期初,由于发动机的回收处理是以材料再生为主,而再制造尚处于起步阶段,再制造收益较低。但随着发动机再造规模的扩大,再制造逐渐成为发动机回收处理的主导方式,并在模拟后期呈现出快速增长势头。相对来说,再生收益在整个模拟期间则保持着较为平稳的增长。同时,发动机再制造与材料再生活动的开展在一定程度上削减了随回收规模扩大而增加的安全处置物数量,减缓了安全处置成本的增加速度。发动机回收处理中各收益(成本)的变动趋势如图4所示。

废旧发动机的回收收益是上述再生收益、安全处置成本与再造收益共同作用的结果,在模拟仿真区间呈现增长趋势。模拟期初,由于再制造率相对较低,再造收益增加相对缓慢;安全处置成本的增加抵消了部分再造与再生收益,整体的回收处理收益的增长变化并不显著。而随着再制造活动逐渐形成规模,安全处置的增长速度得以控制,材料再生对采购成本实现相对稳定的节约,回收收益快速增长,废旧发动机的回收处理呈现出良性循环状态。

5.2 废旧发动机参数变动分析

废旧发动机的回收处理中,再制造、材料再生、安全处置等活动相互作用、相互影响,关系错综复杂。为更好地把握回收处理过程中的关键环节,本节将通过对参数在合理范围内的调整,模拟参数的不同变化幅度对废旧发动机回收收益产生的影响。

本文以再制造率为例进行分析。首先,在考虑再造率合理范围变动的基础上,将其变动幅度由1%逐步扩大到10%,同时保持其他参数不变,借助回收处理的效益度量模型模拟出不同再造率下的废旧发动机回收收益。然后,进一步考虑时间因素,用曲面表示出在整个模拟期间(2005～2020年),发动机再造率对其回收处理收益的影响,如图5所示。

在图5的曲面中用不同的颜色表示不同的回收收益等级,可以看出:一方面,发动机再制造率的提高将带来回收收益增加,并且随着时间的推移,这种影响越来越明显。另一方面,随着发动机再制造率变动幅度的逐渐加大,尽管回收收益整体趋势保持由慢渐快的增长,但再造率对模拟期间内回收收益的影响却越来越明显。

以上随时间和再制造率而变化的回收收益曲面与废旧发动机回收处理的运行机制密切相关。废旧发动机回收处理主要是由材料再生、零件再造和安全处置等活动构成的。在传统的发动机回收处理中,主要是回收金属材料资源,即通过粉碎发动机获得其组成材料,而对于现代的发动机来说,其产品的成分非常复杂,不再是单纯的金属材料,材料再生的价值大打折扣。而且,材料再生方式会使大量的产品附加值被湮没,尤其是对于发动机这类高附加值的产品,再制造的处理方式将存在更大的发展空间。随着发动机再造率的提高,使得发动机零件再造反馈回路得以加强,虽然再制造活动同时会受到材料再生、安全处置等的干扰,但零件再造优势随废旧发动机回收处理规模的扩大而日益凸显,零件的再制造回路逐渐成为发动机回收处理的主导回路。因此,发动机再制造作为发动机回收处理的关键环节,最大限度重新利用废旧产品零件及其再生材料,它的改善与发展将对整个回收收益的提高产生重要影响。

6 结论

本文考虑到回收处理的不确定性、交互动态与多目标性,摒弃传统的供应链经济效益研究模型与方法,借助系统动力学的原理进行分析,在详细分析回收处理流程的基础上,构建出回收处理的效益度量模型,该模型具有良好的通用性,可以用于不同行业回收处理的效益研究。本文以我国废旧汽车发动机的回收处理为例,运用Vensimple软件进行计算机模拟仿真,进行预测分析和关键参数的变动分析。认为在经历起步阶段后,废旧发动机的回收收益将以较快的速度增长,成为企业新的利润源泉。而再制造活动的优势地位也将逐步显现,在未来较长时间内对废旧发动机的回收收益产生重要影响。

摘要：随着社会环保意识的不断增强,在生产者责任制约束下,废旧产品的回收处理逐渐兴起,回收效益的度量问题日益受到关注。本文在详细分析回收处理流程的基础上,借助系统动力学原理,设计回收处理效益的度量模型。并以废旧汽车发动机为例加以应用,模拟了未来废旧发动机回收效益的变化趋势;通过对主要参数的调整,分析回收收益的变化情况,从而实现对关键环节的合理计划、有效控制,协助企业提高回收处理效率。

关键词：系统动力学,回收处理,再制造,废旧产品

参考文献

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[9]罗尔夫.施泰因希尔佩.再制造—再循环的最佳形式[M],中译本,国防工业出版社,2006.

[10]马祖军,代颖,刘飞.再制造物流网络的稳健优化设计[J].系统工程,2005,23(1):74~78.

回收处理系统 篇5

制丝气流干燥机作为一种新的叶丝干燥设备,目前在卷烟厂中得到了广泛的应用。该设备的排潮尾气中蕴含大量热能,通过使用TM-902C型数字温度计对尾气排放温度进行了现场实测,尾气温度值在120-125℃之间,平均在123℃以上,这些高温气体直接对空排放,不仅使大量热能白白浪费,也对环境造成了一定的热污染;由于排潮尾气中含有一定的烟尘等灰分,未经处理的尾气长期直接排放,会导致排潮管道堵塞,实际排潮风量低于工艺要求的风量,排潮效果差,对制丝车间室内空气质量造成不利影响;排潮尾气中含有的异味成分主要有苯甲醇、苯乙醇、苯乙醛20余种气相物质和粒相物质,这些物质的直接排放对周边空气造成了一定程度的污染。

2 现状分析

制丝线气流干燥正常工作过程中,会产生大量含异味成分的高温高湿尾气,一般情况下排潮方式为经过简单处理直接排放,一定程度上造成环境污染以及能源损耗。结合烟草中各化学成分的物理化学特性及分子稳定性,以及进行数据的对比分析,气流干燥尾气中包含了气相物质和粒相物质,主要含有异味成分如苯甲醇、苯乙醇、2-乙酰基吡咯、香叶基丙酮、苯乙醛、苯乙酮、苯甲醛、吲哚、芳樟醇、异佛尔酮等,通过分析,需要解决的关键技术问题如下:异味净化装置必须有足够高的除尘能力,保证进入换热器气体的洁净度;异味净化装置必须有足够高的水溶性异味成分去除能力,保证总体异味处理效果;换热装置必须有足够高的换热效率,保证总热能回收效率以及不溶性异味成分的处理效果;如何找准余热应用对象,将回收的余热加以有效综合利用,真正达到节约能源、降低生产成本的效果。

3 改进措施

采用节流式气液交换器的高温高湿尾气处理系统,其基本形式下图所示,包括节流式气液交换器、高效换热器以及冷凝水分离器。

尾气进入节流式交换器,与水进行强烈的热质交换,灰分以及水溶性异味成分被水捕集,尾气得到初步净化。

在系统达到平衡后,尾气与水进行的是等焓交换,尾气的温度下降,总热量保持不变,一部分显热转化为蒸汽潜热蓄集在尾气中。

净化后的尾气进入高效换热器,走管程,与水换热。尾气中的水蒸气在管内凝结,形成液膜或小液珠,均匀分布在波纹管内壁上。换热后,尾气温度可降至35℃左右,未被除去的不溶性异味成分往往分子量较大,沸点较高,在波纹管内凝结,被液膜或小液珠吸附。所以,尾气中的可溶与难容性异味成分,分别在节流交换器与高效换热器中被除去。同时,换热器中的尾气洁净度高,灰分含量极小,换热器污垢热阻小,维护保养简单,系统稳定性高。

在高效换热器中,水走壳程,与尾气换热后温度升至60-80℃,可满足多种场合的用热需要。

高效换热器末端设置有冷凝水分离器,实现尾气脱水。尾气在与冷凝水分离后外排,冷凝水与节流交换器排水混合后外排。

4 结论

(1)气流干燥排潮尾气处理及热能回收系统安装后,有效降低了排潮尾气附近的臭气浓度与粉尘浓度,设备外观更加合理、美观。同时,异味处理效果良好,排潮尾气的异味基本消失。

(2)节约了天然气消耗。系统运行2个小时,可使存水量为30T的循环水箱由40℃升温至60℃,水温以及热水量足够全厂职工洗澡使用,不需要使用天然气对洗澡用水加热,项目实施后,回收的热能可节约洗澡用水,日节约天然气约49m3,每天工作4小时,年工作日按300天计算,则每年可节约天然气量为58800 m3,天然气结算价格按3.11元/m3,则年节约天然气费用18.29万元。

参考文献

[1]李海萍.机械设计基础[M].北京:机械工业出版社,2005.

回收处理系统 篇6

2004年, 笔者在《关于废旧家电回收利用法之“付费制度体系”研究》[1]一文中提出了在法律框架内建立废旧家电回收利用的“付费制度体系”初步构想。2009年2月25日, 国务院《废弃电器电子产品回收处理管理条例》[2]正式公布。本文旨在通过全面分析电器电子产品生命周期内流转环节的传统模式及其存在的问题, 在阐述构建废弃电器电子产品回收处理 “付费制度体系”基本原则的基础上, 着重论述构建废弃电器电子产品回收处理的“付费制度体系”生命周期模型, 并就其运转方式和重要意义进行了讨论。

2 流转环节的传统模式与存在问题

废弃电器电子产品回收处理“付费制度体系”的建立应从分析电器电子产品生命周期内流转环节的传统模式[3] (图1) 入手, 才能做到目标明确、有的放矢, 具有较强的针对性。

在传统模式下, 废弃电器电子产品回收处理存在一系列不同程度的环境污染和资源浪费等问题, 主要表现在:①回收责任制度缺失问题。制造商在无环保要求及回收处理责任要求的情况下, 往往选择使用成本低廉但环境污染严重或回收处理困难的材料, 既不利于国家环境保护战略的实施, 又不利于技术进步和缩小与发达国家在技术上的差距, 并易遭受技术性贸易壁垒的阻击而不利于产品出口。②不能完全回收问题。由于各类主体间相互脱节, 废弃电器电子产品的回收率和回收利用率非常低, 导致资源被严重浪费, 特别是部分电器电子产品中所含稀有贵金属等国家短缺资源的浪费。③不规范回收问题。由于缺乏监管与跟踪, 一些体积小、价值低的电器电子产品往往不能按照规范要求回收而被随便丢弃, 夹杂在生活垃圾中被焚烧、填埋或散落于土壤和水体之中, 易造成有毒物质、放射性物质等对大气、水体 (包括饮用水源) 和土壤等的严重污染。④不按时回收问题。由于我国人民崇尚节俭美德, 在缺乏有效手段监督强制报废的情况下, 大量超过报废标准时限的电器电子产品仍在超期服役。随着相关器件的磨损和老化, 各类漏电、触电、爆炸及火灾等大小事故频繁发生, 给人们的生命财产安全造成了重大损失。⑤不规范处理问题。由于缺乏对回收处理废弃电器电子产品的跟踪监督管理, 各类处理机构的处理方式、处理能力和处理目的不尽相同, 导致其中可利用的资源得不到利用, 或被不安全焚烧和填埋, 对环境造成严重污染。

这些问题对我国的环境保护事业发展构成了极大挑战, 对人民群众生产和生活带来了严重威胁。同时, 也不利于我国新时期建设资源节约型、环境友好型社会发展目标的实现, 必须得到彻底有效的改革。

3 “付费制度体系”的基本原则

废弃电器电子产品回收处理工作涉及产品制造商、进口商、经销商、消费者、回收处理机构等多个环节, 且往往产品的使用寿命长短不一, 品种多、总量大, 流通过程复杂。笔者认为, 构建废弃电器电子产品回收处理的“付费制度体系”必须充分借鉴西方发达国家的立法经验, 结合我国现阶段的特殊国情, 以明确规定的《强制报废标准》为依据, 以制造商责任制[4]、消费者义务制[5]和全过程管理[6]等为基本原则, 做到在废弃电器电子产品的回收处理环节中使制造商、经销商、进口商、消费者、回收处理机构等在回收处理监管机构的监督管理下, 分工明确、职责清晰、环环相扣、传承有序。

其基本原则为:①必须以明确规定的“强制报废标准”为依据。目前, 国家标准化管理委员会虽然出台了《部分标准通则》和《家用电器安全使用年限细则》[7], 但并非强制报废标准, 大量早该强制报废的电器电子产品仍在超期服役, 这已成为制约废弃电器电子产品回收处理的主要障碍之一。②必须以“制造商责任制”为原则。西方发达国家的主流观点认为, 决定电器电子产品中有害物质含量的是制造商[8]。因此, 欧美各国均实行制造商责任制[9], 规定应由制造商承担废弃电器电子产品回收处理的费用和相应工作。在我国, 由于缺乏有效的制度配套, 制造商责任制一直不能得到落实。③必须以“消费者义务制”为原则。长期以来, 在废弃电器电子产品回收处理领域, 对消费者义务的约束多停留在道德范畴, 缺乏法律形式的硬性约束。在这种情况下, 消费者违背道德标准不需付出任何直接成本或代价, 从而直接导致了电器电子产品超期服役或随便丢弃。因此, 消费者主动协助废弃电器电子产品进行回收处理的义务应以法律的形式予以明确。④必须以“全过程管理”为原则。全过程管理原则要求废弃电器电子产品回收处理的监管机构能对电器电子产品在生产、流通 (进口) 、使用、再流通、回收处理等环节的责任主体变更情况进行登记管理, 建立电器电子产品整个生命周期内的生产、销售、使用、维修、转让直到回收处理所有环节在内的每台 (个) 产品身份及状态数据库, 从而使电器电子产品在自其“诞生”之日起至其回收处理为止的整个生命周期都处于监管机构的监督管理之下, 并保证在其报废到期之时能够准确追踪到当时的所有者或使用者和电器电子产品本身, 确保回收处理过程的完结。

4 “付费制度体系”生命周期模型及其运转方式

通过对电器电子产品生命周期内流转环节的传统模式分析, 以及对构建废弃电器电子产品回收处理“付费制度体系”基本原则的论述, 我们可构建废弃电器电子产品回收处理“付费制度体系”生命周期模型[10], 见图2。

注:undefined表示实物由主体A转移到主体B;undefined表示实物在主体A与主体B之间的双向转移;undefined表示主体A对主体B应承担的某种职责或义务;undefined表示主体A和主体B之间相互应承担的某种职责或义务。

该模型的核心内容和运转方式为:①设立废弃电器电子产品回收处理监督管理中心 (简称“废电产品监管中心”) 。废电产品监管中心隶属于国家环保部, 由其建立全面的电器电子产品信息数据库, 征收和返还价内回收处理费和价外回收保证金, 统一负责全国范围内电器电子产品本身及在其整个生命周期内各环节间流转状态信息的登记、变更工作, 并保证所有已售产品在生命周期内随时可以追踪到位, 且在报废期限到期后一定时期内 (如3个月) 完成回收处理工作。废电产品监管中心作为国家环保部下属的执法部门, 有权要求电器电子产品流转环节中的所有相关主体对其开展废弃电器电子产品回收处理工作予以全力配合。废电产品监管中心应根据需要在国家环保部的批准下分设各地派驻机构, 实行垂直管理, 以方便履行职责, 减少地方政府部门的干扰。②在废电产品监管中心之下设立废弃电器电子产品回收处理基金 (以下简称“废电产品基金”) , 基金资金由废电产品监管中心征收的价内回收处理费、价外回收保证金和按规定罚没的收入组成。价内回收处理费是指由废电产品监管中心根据不同电器电子产品的资源消耗率、回收处理难度和资源回收利用价值等因素核定的向国内电器电子产成品制造商和电器电子产成品进口商征收的税费, 包括回收费、处理费和环保公益金。回收费是指对废弃电器电子产品回收机构而言, 因缺乏回收收益而造成的回收成本的补贴费用。处理费是指对废弃电器电子产品处理机构而言, 因缺乏处理收益而造成的处理成本的补贴费用。环保公益金是指对因实物资源消耗和环保资源消耗而需要承担的社会公共资源成本的补偿金。价外回收保证金是指由废电产品监管中心根据不同电器电子产品的零售价格及回收利用价值的一定比例 (如零售价格的5%—10%) 核定的由消费者在购买电器电子产品时缴纳并在规定期限内主动进行回收后退还的保证金, 用以保证绝大多数消费者能在报废期限内主动回收电器电子产品。废电产品监管中心有权根据公众举报和监管检查等渠道, 对不按规定主动回收电器电子产品的消费者和违反规定冒领盗占、弄虚作假的回收处理机构等进行处罚, 罚没所得用于补充废电产品基金。为防止基金收入被用于废弃电器电子产品回收处理以外的用途, 应规定基金收入仅可用于支付对应的回收费、处理费和价外回收保证金, 剩余部分定期结算确认后用于经国家环保部批准的各类环保公益事业建设项目, 包括但不限于对优秀废弃电器电子产品回收处理机构及行业组织的补贴或奖励等。废电产品监管中心和废电产品基金的工作人员按公用事业单位性质参照公务员薪酬待遇予以全额拨款, 从而避免基金收入通过灰色渠道挪作他用的可能。③从国内电器电子产成品制造商和电器电子产成品进口商共同指向废电产品监管中心的①号箭头是指:国内电器电子产成品制造商和电器电子产成品进口商有义务根据废电产品监管中心的统一格式要求编制出厂电器电子产品的信息编码, 并及时上报废电产品监管中心建立统一的电器电子产品信息数据库。每台 (个) 电器电子产品必须拥有统一的格式, 以数字和字母组成的唯一的身份号码, 并对相关标签以防伪技术进行处理后置于产品的多个部位。身份号码字段可由电器电子产品类别、生产厂家、序列号、生产日期和报废日期等信息组成, 任何厂家出厂的任何产品之间均不得重复。随产品销售时, 生产厂家应配发由废电产品监管中心和生产厂家盖章确认的经过防伪处理的身份证书和维修卡。身份证书应预留终端零售机构及消费者信息登记格式空页及转让、回收及处理信息登记格式空页。身份号码、身份证书信息等与废电产品监管中心的电器电子产品信息数据库中的信息一一对应, 用作返还回收费、处理费和价外回收保证金的主要证明材料。④从国内电器电子产成品制造商和电器电子产成品进口商共同指向废电产品基金的②号箭头是指:国内电器电子产成品制造商和电器电子产成品进口商有义务根据废电产品监管中心核定的标准向废电产品基金缴纳价内回收处理费, 包括前述回收费、处理费和环保公益金三项费用。⑤从消费者1和消费者2指向各类终端零售机构的③号箭头是指:消费者1和消费者2有义务根据废电产品监管中心核定的标准在向各类终端零售机构支付购买产品费用的同时缴纳相应的价外回收保证金, 各类终端零售机构则需向消费者开具由废电产品监管中心专门提供的代收凭证, 用作日后返还价外回收保证金的凭据之一。⑥从各类终端零售机构指向废电产品监管中心的④号箭头是指:各类终端零售机构有义务根据废电产品监管中心的统一格式要求填制终端零售机构信息及消费者详细信息并报送废电产品监管中心, 用以建立电器电子产品信息数据库, 并同时在产品身份证书上进行详细登记签章。终端零售机构信息可由终端零售机构的名称、工商注册号或税务登记号、经营地址、法定代表人、联系人、联系电话等信息组成。消费者信息可由消费者名称、身份证号码、住址、联系电话等信息组成。⑦从各类终端零售机构指向废电产品基金的⑤号箭头是指:各类终端零售机构须将代收的价外回收保证金定期结转给废电产品基金。⑧位于二手货回收交易机构与废电产品监管中心之间的⑥号双向箭头是指:电器电子产品实现首次销售后在生命周期终结前的可由二手货回收交易机构回收后再次销售;二手货回收交易机构在将其自身信息和消费者信息进行变更登记和上报并得到实时确认后, 须如位于消费者1或消费者2与“二手货”回收交易机构之间的⑧号双向箭头所示, 受让方向转出方支付转出方此前已缴纳的价外回收保证金和“二手货”剩余价值;消费者私下达成交易的, 也必须到废电产品监管中心核准的二手货回收交易机构进行消费者信息变更登记和上报确认, 然后在“二手货”回收交易机构的指导下支付价外回收保证金和“二手货”剩余价值 (价格由买卖双方协商确定) 。⑨从各类废弃品回收机构指向消费者1、消费者2和“二手货”回收交易机构的⑧号箭头是指:各类废弃品回收机构通过与废电产品监管中心实时交换废弃电器电子产品回收信息数据并得到确认后 (如位于各类废弃品回收机构与废电产品监管中心之间的⑦号双向箭头所示) , 有义务向消费者或“二手货”回收交易机构预先代为返还价外回收保证金和支付废弃电器电子产品的剩余价值 (价格由买卖双方协商确定) 。⑩从各类废弃品处理机构指向各类废弃品回收机构的⑩号箭头是指:各类废弃品处理机构通过与废电产品监管中心实时交换废弃电器电子产品回收信息数据并得到确认后 (如位于各类废弃品处理机构与废电产品监管中心之间的⑨号双向箭头所示) , 有义务向各类废弃品回收机构预先代为返还价外回收保证金和废电产品监管中心在相应产品销售前核定的回收费, 并支付废弃电器电子产品的剩余价值 (价格由买卖双方协商确定) 。undefined从废电产品基金指向各类废弃品处理机构的第undefined号箭头是指:废电产品基金在得到废电产品监管中心的核准指令后向各类废弃品处理机构返还价外回收保证金和废电产品监管中心在相应产品销售前核定的回收费与处理费。

5 付费制度体系生命周期模型的重要意义

由上述生命周期模型和对运转方式的详细说明不难发现, 构建废弃电器电子产品回收处理的付费制度体系对有效解决传统电器电子产品流转模式下存在的诸多问题具有显著意义。主要表现在:①通过设立废电产品监管中心和废电产品基金, 建立电子电器产品信息数据库, 可将全过程管理真正落到实处, 做到对电子电器产品整个生命周期内的所有流转环节进行全过程管理, 可更加有效、彻底地解决不完全、不规范和不按时回收的问题, 真正做到对废弃电器电子产品回收处理的环环相扣、严密无缝。这也正是生命周期模型的核心价值所在。②通过价外回收保证金设置, 可将由道德规范约束的消费者义务落实到法制柜架中来, 是消费者义务制在废弃电器电子产品回收处理的法律体现, 可有效解决不完全、不规范和不按时回收的问题。价外回收保证金制度的运用, 将直接增加消费者违反国家废弃电器电子产品回收处理规定的成本, 从而通过经济杠杆作用达到为社会管理服务的目的。③通过价内回收处理费的设置, 制造商责任制可在废弃电器电子产品回收处理中得到有效实现, 解决回收责任制度缺失的问题, 使制造商或进口商为自己制造或进口的产品对资源占用和回收的费用买单, 既可避免废弃电器电子产品因回收处理成本高于回收处理收益而导致的回收率低的问题, 又能促使制造商进行技术革新, 降低单位资源消耗和回收处理难度, 以增强产品的竞争力。④在实际运转过程中, 将价内回收处理费拆分为回收费、处理费和环保公益金, 并将回收费和处理费的返还安排在最后环节兑现, 有效保证了废弃电器电子产品沿着规定的回收处理路线进入废电产品监管中心核准的各类废弃品处理机构进行处理, 从而避免不合格处理机构的非法盈利和产生二次污染。

摘要：从分析电器电子产品生命周期内流转环节的传统模式及其存在的问题入手, 系统阐述了构建废弃电器电子产品回收处理的“付费制度体系”, 以及制造商责任制、消费者义务制和全过程管理等基本原则, 并对废弃电器电子产品回收处理的“付费制度体系”生命周期模型的运转方式及其重要意义进行了论述。

关键词：废弃电器电子产品,回收处理,付费制度体系,生命周期

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浅谈工业污水回收处理 篇7

随着经济发展和城市化建设进程的不断加速, 我国水资源紧缺的问题也越来越严重, 直接影响了人民群众的生活和社会的可持续发展。近年来, 随着城市水荒的加剧, 水资源短缺逐渐引起人们的重视。水资源短缺和水环境污染造成的危机已经成为我国社会和经济发展的重要制约因素, 要想改变这种状况, 除合理用水、节水外, 污水的处理也极其重要。由于污水就地提取, 水量较稳定, 不会发生相互争抢, 不受时节与气候影响等因素通常被作为首选方案。污水回用可减少降低对水源污染, 使水资源不受破坏得到最大限度的保护, 以此减少用水费用降低成本, 促使经济和环境尽可能的平衡发展。这样能够有良好的经济效益和环境保护效益, 其间接效益和长远效益更是不可估量的, 对于缓解、解决水污染和水资源短缺都具有重要的意义。

2 国内钢铁冶炼工业污水回用处理方法与现状

近年来, 我国钢铁工业处于飞速发展阶段, 钢年产量增幅处于15%-22%。钢铁工业是高能耗、高排放的行业, 其在节能减排工作中需承担着重大的责任。我国大型重点钢铁企业2009-2012年的吨钢耗用新水量分别为8.6m3/t、6.43m3/t、5.31m3/t, 表明我国钢铁工业用水量已告别高消耗的阶段并有所下降。2012年全国大型重点钢铁企业用水重复利用率达到了96%。我国要想进一步降低钢铁企业在吨钢耗用新水量、提高钢铁企业水的重复利用率等, 就需要积极推广少用水或不用水的工艺技术设备, 并以此强化合理用水以及加强工业污水的综合回收处理能力。利用工业污水制成回用水是目前各大钢铁企业对于工业污水常规的一种处理方式。工业污水在经过常规水处理工艺 (如混凝、沉淀、除油、过滤等) 处理后制成回用水, 其中原工业污水中的悬浮物以及杂质等都得到了相应的去除, 但其含盐量并没有以此降低, 因此使得回用水中的含盐量严重超标, 并且高于工业净循环水与浊循环水, 水中还含有少量的乳化油和溶解油等物质。鉴于回用水的水质性质与特点, 因此只能用于烧结、炼铁、炼钢、轧钢等工艺生产单元的直流喷渣或浇洒地坪等, 而不可以作为工业循环水系统的补充水, 而直流喷渣与是浇洒地坪等方面的用水量又是相当有限的。将工业污水制成脱盐水、软化水及纯水等用于生产的水量也仅占工业污水量的很小一部分。因此将全部工业污水进一步进行处理, 采取脱盐工艺制成工业新水, 已成为工业废水利用的发展方向。采用脱盐工艺制取的工业用水, 其含盐量大大低于由河水及自然水体制取的工业新水。工业新水可以作为钢铁企业循环水系统的补充水, 含盐量的降低可以直接提高循环水系统的浓缩倍数, 同时可以有效地减少循环水系统强制排污水量, 从而控制整个钢铁厂工业水系统的排污量和补水量。

3 污水回用处理中面临的问题

3.1 腐蚀

污水中溶解盐含量超标, 不仅会导致金属腐蚀, 而且还加大了水的导电率, 加大增强水中电化学的腐蚀。水中的氯离子是腐蚀性很强的物质, 其对不锈钢会造成应力腐蚀断裂;而氨氮对钢材也产生严重的腐蚀。

3.2 水垢

在循环浓缩过程, 水中的钙、镁盐类由于浓度过高、过饱和无法完全稀释而产生Ca CO3、Ca SO4、Ca3 (PO4) 2、Mg Si O3沉淀。这些沉淀会同悬浮物、金属腐蚀物和微生物一起, 在金属表面结成垢层, 引发局部垢下腐蚀。

3.3 微生物粘泥

污水中含有许多细菌及有毒物质等, 再加上氮、磷营养物质, 给细菌、霉及藻类大量繁殖创造了条件。二级出水中夹带菌胶团, 在敞开式废水处理及冷却塔中, 温度和光照都适宜藻类繁殖。这些微生物同粘土质和金属的氢氧化物, 附着在热交换器、输配水管道上, 形成污泥状粘性物质, 堵塞热交换器管道, 导致热交换效率降低, 引发垢下坑蚀。生物垢本身具有粘结作用, 粘结水中杂质, 不断增厚垢层。

4 工业污水处理技术

随着环境保护技术的不断发展与运用, 焦化废水、冷轧废水均能够处理至钢铁厂工业污水排放的纳管标准或是直接入钢铁厂的回用水系统, 水中COD等有毒有害物质都能够得到有效的回收和控制。焦化工厂废水属较难降解的高浓度有机工业废水, 我们常用的处理方法能够使废水中的酚、氰两项指标达标, 但CODcr、氨氮的浓度过高, 不易达标, 尚有硫化物、氰化物等有毒物未处理。为此, 国内外的学者们经过的大量研究。固定化活细胞技术是利用物理和化学的手段将游离的微生物细胞定位于限定的空间区域, 并使保持活性反复利用的方法。在化学工业与石油化工、轻纺、制药以及食品等工业中所排放的大量工业废水因具有种类繁多、成分复杂以及COD (化学需氧量) 浓度超标、可生化性差、有毒害物质较多等特点, 我们若不进行合理、有效地治理, 就会对环境造成十分严重的污染与破坏, 为了避免破坏环境, 就需要我们开展工业废水的综合治理, 这也是当代环境化工亟待解决的重大问题之一。难降解的有毒害工业废水的治理也是我国今后需要重点开展的研究课题。因此, 在治理这类工业废水的过程中, 我们主要采用物理法、化学法以及物理化学法 (简称物化法) 、生物法及其相互之间的组合技术等五种方法进行。其中高级氧化处理技术作为物化处理技术之一, 具有处理效率高、对有毒害污染物破坏较彻底等诸多优点而被广泛应用于难降解有机发水的预处理工艺中。而生物氧化技术则因为具有处理效率高、基本不会产生二次污染以及出水水质好、运行与操作管理方便和费用较低等优点, 将会在今后的工业废水处理技术中占据主导地位。我们针对高浓度、多组分、难降解工业废水的治理。首先可以采用高级氧化处理技术, 将难降解有机污染物进行氧化, 转化为低毒、易生物降解的低分子有机物, 然后采用生物氧化技术将其矿化。这种基于高级氧化、生物化学等多过程集成的对难降解有毒害工业废水进行处理的高级氧化-生化耦合技术, 必将成为今后工业废水处理的发展趋势。

4.1 高级氧化技术研究现状

高级氧化技术降解工业废水的原理主要是利用各种活性自由基进攻有机大分子并与之反应, 从而破坏有机物分子结构达到氧化去除有机物的目的。

4.2 生物处理技术研究现状

难降解有毒害工业废水经高级氧化技术处理后具有其所含废水毒性低、可生化性好等特点, 一般采用厌氧-好氧生物处理技术做更进一步生化处理后才能达到排放标准。生化处理法降解有机废水是利用微生物的代谢作用将有机物质转化为CO2、N2、H2O等无毒害小分子物质排放。虽然这一项技术手段处理负荷大, 但因其所使用的微生物菌株对有毒污染物的抗性局限在一定限度之内, 从而限制了这一技术的进一步发展。而目前对该技术的研究主要集中在诸如菌种的筛选、驯化、纯化等传统的微生物工程技术和一些常规的处理效率低的生物反应装置来进行可生化有机废水的处理, 但对生化法中如何进一步采用现代生物技术来增强微生物菌种的生物活性及处理能力、如何进一步减少生物反应器体力与效率等问题均缺少必要的深入研究。

4.3 高级氧化-生化耦合技术研究现状

近些年, 高级氧化、生化处理工业有机废水技术虽然得到不同程序的发展, 但采用现有单一的高级氧化和生化处理技术将很难缓解工业有机废水处理情况。因此, 采用高级氧化-生化耦合技术处理难降解工业有机废水已经成为工业废水处理的有效方法之一。

5 小结

由于水资源短缺所造成的诸多问题已经敲响了警钟, 我们应该在认识到其污水回用重要性的同时, 竭尽所能来缓解我国的水资源问题, 使污水回用成为我们的第二水资源。钢铁企业这样高能耗, 多排放的行业现在已经正式通过各种技术创新和技术改造, 落实工业用水的节能减排, 并且取得了相应的成效。为了提高节能减排水平, 我们需要不断研究开发或完善新技术和新装备。力求最大程度地提高现有工业污水的利用率, 以此全面提高促进工业污水的资源化。

参考文献

[1]钢铁工业节水工作向深层次发展——第二届全国冶金节水、污水处理技术研讨会巡礼[J].中国冶金.

[2]雷乐成, 杨岳平.污水回用新技术及工程设计[M].北京:化学工业出版社.

硫回收尾气处理技术及展望 篇8

关键词：硫回收,尾气处理,克劳斯,SCOT,超级克劳斯

化工生产中, 原料煤加压气化时, 煤中80%的硫进入粗煤气中, 通过低温甲醇洗吸收H2S后经解析出的H2S气体如不加以回收, 不但造成环境污染, 而且会造成硫资源的浪费。

克劳斯工艺是一种重要的硫回收工艺, 该工艺于1883年首先由克劳斯用于工业生产, 采用了一个反应器, 让硫化氢在钴铁矿上同空气直接氧化成硫磺, 其硫转化率很低。经过不断的发展与改良, 目前已广泛应用于炼油、化肥、石化和城市煤气等很多石油化工领域。国内的第一套克劳斯硫回收装置始建于1965年, 在四川东磨溪天然气田建成投产。

据不完全统计, 世界上已建成500多套装置, 从硫化氢中回收硫磺的产量达2600多万吨, 占世界产品硫总量的45%。经过几十年的发展, 克劳斯法在很多方面都有重大改进。

但是, 在工艺路线上却并无多大变化, 由于化学反应平衡的限制, 硫回收率最高也只能达到96%~97%, 仍有3%~4%的硫以SO2的形式排入大气, 这就意味着未回收下来的硫化物排入大气将造成严重的环境污染问题。

硫磺回收尾气处理工艺技术就是为解决这一问题而产生和发展的, 至今已实现工业化的尾气净化工艺已近20种之多[1]。

世界各国工业化的发展加速了污染源的扩大, 促使人们越发注意保护环境问题, 并颁布了相应的法规。虽然各国执行的环保标准不同, 但总的趋势是倾向于更加严格。

例如1976年美国联邦政府EPA就颁布了联邦法规“AOCFR第六十部分”, 要求今后美国炼油厂的克劳斯装置的回收率必须>99.5%, 装置排放气中的SO2含量必须<250ppm, 使美国的尾气处理技术取得了较大的进展。

世界各国在不断开发具有高活性催化剂的同时, 不断研究和改进硫磺回收工艺, 提高硫回收装置效能, 发展尾气处理技术。

1 几种尾气处理技术

硫回收装置在产生尾气前, 一般都是由克劳斯单元来生产硫磺, 克劳斯硫回收工艺是1883年由Claus提出的, 并在20世纪初实现工业化, 此法回收硫的基本反应如下[2]:

以上反应均是放热反应, 反应 (1) 、 (2) 在燃烧炉中进行, 不同的工艺对温度控制的要求有所不同, 在1100~1600℃之间, 通过严格控制空气量的条件下将硫化氢部分燃烧成二氧化硫, 并生成部分产品硫, 同时为克劳斯催化反应提供H2S/SO2为2:1的混合气体。

燃烧炉通过控制反应温度和气体在炉中的停留时间 (燃烧炉尺寸) 使反应接近热平衡。

反应 (3) 在克劳斯反应器中进行, 通过铝基和抗漏氧保护催化剂床层反应生成单质硫。

此外, 反应器中还发生COS、CS2的水解反应:

CS2+H2O=H2S+CO2

COS+H2O=H2S+CO

经过常规克劳斯反应的酸性气, 受化学平衡的限制, 硫回收装置的硫回收率最高只能达到97%左右, 尾气中含有的H2S、液硫和其他有机含硫化合物, 其总体积分数为1%~4%, 焚烧后均以SO2的形式排入大气。这样不仅浪费了大量的硫资源, 而且满足不了环保要求, 造成了严重的大气污染。

因此, 面对环保压力, 硫回收装置必须上尾气处理装置, 提高其硫回收率。

1.1 低温克劳斯法[3] (即亚露点技术)

所谓低温克劳斯法就是在常规考劳斯的两级反应器后加一个低温克劳斯反应器, 就是使反应物在低于硫磺露点的温度下进行反应。

由于在低温下比在正常克劳斯反应温度下更容易接近热力学平衡, 而且反应生成物是液态硫磺, 可以直接吸附在催化剂的空隙中, 这将有利于克劳斯反应向有利于生成硫磺的方向进行。

而在这一反应中, 催化剂的选择也是至关重要的, 因为催化剂可能会因为吸附硫磺而失活, 从而导致反应不再进行。

目前, 除了国外公司成熟的工艺包外, 国内也有一些公司开发出基于传统克劳斯工艺的低温克劳斯工艺, 如具有国产自主知识产权的LTSACLAUS技术, 但主要的低温克劳斯技术仍由国外公司掌握, 如最早的Sulfreen, 以及Hydrosulfreen、Carbonsulfreen、CBA、ULTRA、MCRC、Clauspol 1500、Clisulf SDP、ER Claus、Maxisulf等工艺。

其中, MCRC工艺在70年代由加拿大一家公司开发, 该工艺是使克劳斯装置最后一级反应器的操作温度低于硫磺露点温度, 2个反应器定期切换, 使其得到再生, 催化剂上吸附的液硫被高温过程气带出反应器, 从而使催化剂恢复了活性, 装置的硫回收率可以达到99%。

1.2 还原吸收法[4]

还原吸收法是用H2或H2和CO的混合气体作还原气, 使尾气中各种形态的硫在有加氢催化剂的反应器中加氢还原生成H2S, 再将还原后的气体以不同方法转化, 最终得到含有H2S的酸性气, 使其返回至硫回收装置中继续回收单质硫, 总硫回收率可达99.5%以上。

这种方法不仅可以大大降低尾气中H2S和二氧化硫的含量, 而且在传统克劳斯反应的基础上大大提高了元素硫的回收率。

该法主要有SCOT、Super-SCOT、LS-SCOT、BSR/Amine、BSR/Wet Oxidation、Resulf、AGE/Dual Solve、HCR、Parsons/BOC Recycle、Sulfcycle和ELSE工艺。

该法以SCOT法为代表。SCOT工艺是Shell公司开发的尾气处理工艺, 第一套SCOT工业装置于1973年投产。由于其净化后尾气中H2S非常低, 可以达到各国排放标准, 总硫回收率更高达99.8%以上, 所以该法受到世界各地化工厂的青睐, 是目前全球硫回收工艺中应用比较广泛的一种工艺。近年来在SCOT法基础上发展起来的串级SCOT和RAR等工艺, 以及国内SSR工艺。

该工艺分3个部分:

1) 加氢还原部分:还原气与过程气混合, 在加氢反应器钴钼催化剂床层发生加氢反应, 将过程气中的SO2和单质硫转化为H2S, 同时将COS和CS2水解为H2S。SO2的催化还原反应如下:

SO2+2H2→1/n Sn+2H2O

SO2+3H2→H2S+2H2O

SO2+2CO→1/n Sn+2CO2

2) 急冷部分:离开加氢反应器的过程气在激冷塔中与含硫循环冷却水逆流接触, 过程气中大量蒸汽冷凝, 温度降到吸收温度。

3) 吸收再生部分:采用MDEA吸收尾气中的H2S, 胺溶液经加热再生循环使用, 再生塔顶的酸性气送制硫燃烧炉, 吸收塔顶尾气送尾气焚烧炉燃烧后达标排放。胺液选择的是要保证其对H2S的良好吸收性。

1.3 催化氧化法[5]

催化氧化法是在装有固体催化剂的反应器中将H2S直接氧化成硫单质, 这是在传统克劳斯硫回收工艺基础上的新发展。催化氧化法工艺的关键是研制出一种选择性好的高活性催化剂。催化氧化法主要包括以下几种工艺:Seleclox、BSR/Selectox、BSR/Hi-Activity claus、MODOP、Superclaus、Catasulf和Clinsulf DO等工艺。

下面简单介绍催化氧化法中最具代表性的工艺——超级克劳斯 (Superclaus) 工艺。超级克劳斯工艺1988年实现工业化, 被看作是80年代克劳斯工艺最重大的发展之一。目前, 超级克劳斯工艺有两种类型:Super Claus-99型和Super Claus-99.5型, 后者也叫超优克劳斯。

超级克劳斯工艺就是在常规克劳斯工艺基础上, 添加一个选择性催化氧化反应器, 将来自最后一级克劳斯工艺气中残余的H2S选择氧化为单质硫, 从而将硫磺回收率提高到99.0%以上, 其反应方程式为:

H2S+1/2O2→S+H2O

超优克劳斯是在超级克劳斯技术的基础上开发的。在原工艺流程上, 只是在最后一级克劳斯催化反应器床层中的克劳斯催化剂下面装填了一层加氢还原催化剂, 将S02还原成S和H2S, 使总硫回收率提高到99.4%或更高, 其反应方程式为:

SO2+2H2→1/n Sn+2H2O

SO2+3H2→H2S+2H2O

SO2+2CO→1/n Sn+2CO2

超级克劳斯工艺由于其催化剂选择性高, 既解决了硫回收率不高的问题, 同时又解决了装置尾气中H2S含量过高, 尾气排放不达标的问题, 并且对酸性气品质要求不高, 工艺相对简单, 操作也比较容易, 因此引起了各大中小化工厂的注意。

目前, 国内应用比较的几家厂子均是采用国外的专利设备, 国内一些科技公司也在致力于开发一些基于传统克劳斯工艺的新方法, 但依然没有国外超级克劳斯工艺等成熟。

2 各种工艺比较

不同硫回收尾气处理工艺的技术经济特性比较见表1。根据表1中几种硫回收尾气工艺方案技术经济的比较可以看出, 在选择硫回收工艺类型时, 不仅要考虑装置规模、硫磺回收率, 同时还应结合装置的周围环境、气象及综合污染效应, 首先是满足环保要求, 其次再考虑装置的投资及操作费用等因素。

3 发展前景

随着国内外技术的不断发展, 硫回收尾气处理技术已经取得了质的飞跃。如前面介绍的SUPERClaus工艺, 总硫磺回收率均达到或超过了99.5%, 而且针对不同的酸性气成分以及国内化工厂自身的基础条件, 可有多种工艺可供选择。

另外, 针对酸性气中H2S组分比较低的工况, 也可以采用直接氧化法, 将H2S在反应器中直接催化氧化成单质硫。但是, 无论哪种方法, 流程最后都要设置焚烧炉将最终的尾气焚烧, 将尾气中无法转化的H2S燃烧成SO2放出。

这终将会造成一部分硫的浪费, 因此, 目前由托普索公司研发的湿法制硫酸 (WSA) 也渐渐流行起来。该法硫回收率高, 可达99%, 产品单一, 唯一的产品为达到商品级标准的浓硫酸;该法不产生废料, 对环境没有二次污染, 适用范围广, 可处理各种含硫气体。

但是, 产品硫酸的运输相对于硫磺来说比较繁琐, 而且投资也比制硫磺工艺相对较高。

4 结论

我国硫回收工艺主要依靠国外技术, 但是国外专利费用十分高昂, 大大增加了硫回收的投资。

为此, 我们有必要在了解和积极引进国外先进技术的同时, 积极开发有我们自主知识产权的工艺流程, 开发出高效的催化剂, 从而提高我国硫回收工艺的整体设计水平。

参考文献

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