碳化分析（精选12篇）
碳化分析 篇1
1 引言
寒地城市因为其冬季漫长、气候严酷而使城市在建筑、供暖以及交通等方面的碳排放上远远高于非寒地城市。而在经济性质的转变中对于低碳城市则是一个较为重要的方面, 主要包含提高燃气普及率、低碳能源等提高城市绿化方面的工作, 所以在进行寒地城市低碳建设时, 应从寒地城市自身特点出发, 制定适合的节能减排低碳化策略。
2 寒地城市建设特点分析
2.1 寒地低碳城市概况分析
所谓气候要素, 是特设地点、时间段内的状态及特征参量, 气温低、风沙大、冬季降雪等气候特征属于寒地主要的自然气候。
2.1.1 气温
气温:是一个量词, 作为衡量热状况较为常用的单位, 是对其他地区的热量条件的重要气候要素。寒地冬季普遍长达7-8个月。我国寒地城市基本集中于黑龙江省、吉林省、辽宁省等地区。
2.1.2 降雪。在我国寒冷地区, 冬季气温低, 持续时间长, 降雪会吸收周围环境中大量的热能。因此也是寒地规划中的考量条件。
2.2 寒地城市建筑分析
2.2.1 建筑布局特征
建筑布局特征:朝向选择、楼间距设计、整体布局格式。中国寒地城市依其气候条件具以阳光照射强度为基准, 采取“南北通透”设计理念, 基地通常选择在向阳的平地或坡地上, 以争取尽量多的日照;建设量通常较小, 而待开发的基地面积较大。
2.2.2 整体布局格式。寒地城市的整体布局格式大多采用全封闭式院落空间结构。
2.3 建筑单体
寒地建筑的功能:增加保暖系数、阳光取暖、遮风挡雪, 就外部形式而言, 在形态上更多的表现为抵御自然的不利因素, 普遍具有面南敞开度大、设计增加阳光照射时间;尽量减少自身阴影的遮挡, 墙体呈直角;减少北向窗口设计数量。
2.4 寒地城市的交通特征
交通特征:受寒冷高压气候影响, 人们在冬季会减少出行。由于降雪频繁, 形成冰雪路面, 交通运营能力降低, 造成车辆拥挤堵塞, 交通事故频发, 冬季 (约半年时间) 商业中心吸引力下降。
3 寒地城市低碳化策略
寒地城市, 其建设形式具有其独特的城市特征。如何将寒地城市走向低碳化道路, 要依据其城市的特点, 包括自然环境、人文理念、城市规划选择、道路交通各方面的综合特征有针对性地实施建设。
3.1 寒地城市低碳能源技术策略
多数寒地城市的能源结构目前来看比较单一, 由于有供暖需要, 煤炭使用比例高。寒地低碳城市的建设, 首先要从其生活生产的入口处减少化石能源的消耗, 同时建议使用新型能源、清洁能源。
3.1.1 寒地低碳城市太阳能技术策略。
开发适合寒冷气候的室外太阳能电池封装技术、电池板自洁技术、并网发电技术、照明灯具与照明系统、高效太阳能电池制备等关键性技术。加强太阳能与寒地建筑一体化, 提高建筑抵抗寒冷气候的能力。
3.1.2 寒地城市地热能技术策略。
地热 (大地热流) 是指在单位时间内由地下深处垂直向上传导通过单位地球表面散发的热量而获取的热能。既可以直接从地热水中提取热能, 用于建筑的供暖、温室种植等方面。也可以进行地热发电。通过发展地热能与建筑一体化, 逐步改变寒地城市主要依靠煤取暖的能源方式, 提高地热能在建筑供热热能中的比例。
3.2 寒地城市绿化低碳策略
与充满植被、碳汇能力很强的纯自然环境不同, 城市的碳汇能力基本取决于城市的绿化。无论是开阔的城郊绿化区域、城中散布的公园、植物园还是交通绿化, 都是城市碳汇能力的决定因素。
3.2.1 选择适合寒地的绿化植物
寒地绿化植物适合选择不过于高大的乔木树种, 以免遮挡建筑的光线。高度可以控制在15m以内, 树种要耐寒。由于冬季寒风凛冽, 树种要选择抗风种类。
3.2.2 增加屋顶绿化
建设用地与绿化用地的矛盾日益突出但是通过对建筑物屋顶的绿化等于是从建筑用地中争取出面积相当的绿化面积, 将大大提高绿化率, 提高城市固碳能力。
3.3 寒地城市交通低碳技术策略
寒地交通存在着一些优势, 如多数寒地城市具备地下人防工程, 为地下交通提供良好基础。多地处地质条件稳定区域, 有利于三维空间交通的构建。但是也存在冬季冰雪路面造成路网通行能力下降。冬季黑暗时间长。风雪天气频繁。冰雪路面, 机动车怠速排放量大。冬季出行舒适度低令许多市民选择使用机动交通工具, 增加交通能源消耗, 道路需要长时间照明的突出问题。
3.3.1 优化寒地城市交通照明
划分道路照明等级。主干道、十字路口、丁字路口、事故多发路段为第一级交通照明区域。使用照明效果明显的路灯。非商业区街道、次干道、居住区道路为第二级交通照明区域。其它交通流量小的道路为第三级交通照明区域。使用太阳能信号灯、太阳能路灯和节能灯, 作为道路信号灯和照明灯。
3.3.2 发展寒地城市“地上、地面、地下”三维交通系统
分离步行、公交出行、私车出行等多种交通方式, 提高交通运力。同时给出行者提供有“气候防护”措施的冬季寒地交通。构筑地下交通系统, 在地下构造人行通道用于连接地铁站、火车站等地。创造不受季节影响的地下交通环境。
3.4 寒地城市低碳建筑技术策略
3.4.1 寒地城市老旧建筑低碳节能改造。
老旧建筑屋面的渗漏是普遍性的问题, 屋面的隔热、保温必须同防水相结合。采用高强度、低密度高效保温材料代替一般保温材料;同时采用屋顶架空通风构造, 改善顶层房间热环境。窗户是传热和空气渗透的薄弱环节。因此可以在窗框与洞口之间应用玻璃棉等高效保温材料填塞, 做好保温, 尽量取消整体式窗台板, 窗台板单放, 有效减少窗周热桥, 提高保温能力。
3.4.2 寒地城市新建筑低碳设计策略。
建筑围护结构的密闭性、导热性和保温性直接影响低碳建筑的节能效果。也影响建筑内部空间的舒适性。寒地城市中的多层建筑较适用于采用外墙保温技术。另一方面, 屋顶设计花园为楼层保温的首选。在多层建筑的设计中, 在屋顶设计一个花园, 既美化了楼顶环境, 又可作为缓冲地带, 高温天气可以隔热, 寒冷天气可以保温, 而高层建筑的设计就适合选用外墙保暖的技术。
4 结论
以当代社会发展的大背景下, 可持续发展已经成为人类的共识, 低碳化经济发展也成为城市发展的第一要素。人类生存的主要场所是一座城市, 随着城市建设规模的增大、人口数量的递增, 也使得城市的生态被日益破坏, 能源日益浪费, 全球的大气环境问题日益突显出来。为此, 城市建设走低碳化道路是必然趋势。寒地城市因其特殊的地理环境, 气候低、日照时间短等, 寒地城市的低碳化道路正在研究之中, 其发展策略的重点应侧重于:产业抉择、建筑整体设计布局、能源的有效利用, 及人们传统生活方式的改变等等。寒地城市低碳化道路, 任重而道远
摘要：低碳建设作为近年来城市建设的重点, 其因地制宜性一直在普遍探讨阶段, 笔者对中国寒地低碳化提出了建设性策略。对于寒地城市的经济发展、自然、建筑、交通等特点加以分析, 查询高碳高能耗在此领域的来由, 相比寒地城市的特征对低碳建设的技术提供建设性意见。
关键词：寒地,低碳,城市建设
参考文献
[1]叶祖达.城市规划:从“碳足迹”开始[J].建设科技, 2009 (4) :15-46.
[2]邢继俊, 赵刚.中国要大力发展低碳经济[J].中国科技论坛, 2007 (10) :1416.
碳化分析 篇2
(1)作为磨料，可用来做磨具，如砂轮、油石、磨头、砂瓦类等。
(2)作为冶金脱氧剂和耐高温材料。
碳化硅主要有四大应用领域,即:功能陶瓷、高级耐火材料、磨料及冶金原料。目前碳化硅粗料已能大量供应,不能算高新技术产品,而技术含量极高的纳米级碳化硅粉体的应用短时间不可能形成规模经济。
(3)高纯度的单晶，可用于制造半导体、制造碳化硅纤维。
主要用途：用于3—12英寸单晶硅、多晶硅、砷化钾、石英晶体等线切割。太阳能光伏产业、半导体产业、压电晶体产业工程性加工材料。
磨料磨具
主要用于制作砂轮、砂纸、砂带、油石、磨块、磨头、研磨膏及光伏产品中单晶硅、多晶硅和电子行业的压电晶体等方面的研磨、抛光等。
化工
可用做炼钢的脱氧剂和铸铁组织的改良剂，可用做制造四氯化硅的原料，是硅树脂工业的主要原料。碳化硅脱氧剂是一种新型的强复合脱氧剂，取代了传统的硅粉碳粉进行脱氧，和原工艺相比各项理化性能更加稳定，脱氧效果好，使脱氧时间缩短，节约能源，提高炼钢效率，提高钢的质量，降低原辅材料消耗，减少环境污染，改善劳动条件，提高电炉的综合经济效益都具有重要价值。耐磨、耐火和耐腐蚀材料
利用碳化硅具有耐腐蚀、耐高温、强度大、导热性能良好、抗冲击等特性，碳化硅一方面可用于各种冶炼炉衬、高温炉窑构件、碳化硅板、衬板、支撑件、匣钵、碳化硅坩埚等。
另一方面可用于有色金属冶炼工业的高温间接加热材料,如竖罐蒸馏炉、精馏炉塔盘、铝电解槽、铜熔化炉内衬、锌粉炉用弧型板、热电偶保护管等；用于制作耐磨、耐蚀、耐高温等高级碳化硅陶瓷材料；还可以制做火箭喷管、燃气轮机叶片等。此外，碳化硅也是高速公路、航空飞机跑道太阳能热水器等的理想材料之一。
有色金属
利用碳化硅具有耐高温、强度大、导热性能良好、抗冲击、作高温间接加热材料、如坚罐蒸馏炉、精馏炉塔盘、铝电解槽、铜熔化炉内衬、锌粉炉用弧型板、热电偶保护管等.钢铁
利用碳化硅的耐腐蚀、抗热冲击耐磨损、导热好的特点、用于大型高炉内衬提高了使用寿命.冶金选矿
碳化硅硬度仅次于金刚石、具有较强的耐磨性能、是耐磨管道、叶轮.泵室.旋流器、矿斗内衬的理想材料、其耐磨性能是铸铁.橡胶使用寿命的5--20倍、也是航空飞行跑道的理想材料之一.建材陶瓷砂轮工业
碳化分析 篇3
【关键词】建筑工程；混凝土；影响因素
Concrete carbonation and freeze-thaw damage mechanism and prevention measures analysis
Wang Jie
（Real Construction and Installation Co.， Ltd. Hebei Far Handan Hebei 056000）
【Abstract】This paper discusses the concrete hydraulic structures carbonation， freeze-thaw damage mechanism and prevention measures.
【Key words】Factors；Concrete；Construction projects
1. 混凝土碳化机理
水泥中的矿物以硅酸三钙和硅酸二钙含量较多，约占总重的75%，水泥完全水化后，生成的水化硅酸钙凝胶约占总体积的50%，氢氧化钙约占25%，水泥石的强度主要取决于水化硅酸钙，在混凝土中水泥石的含量占总体积的25%。混凝土具有毛细管——孔隙结构的特点，这些毛细管——孔隙包括混凝土成型时残留下来的气泡，水泥石中的毛细孔和凝胶孔，以及水泥石和集料接触处的孔穴等等。此外，还可能存在着由于水泥石的干燥收缩和温度变形而引起的微裂缝。普通混凝土的孔隙率一般不少于8～10%。混凝土的碳化是指大气中的二氧化碳首先渗透到混凝土内部的孔隙中，而后溶解于毛细孔中的水分，与水泥水化过程中所产生的水化硅酸钙和氢氧化钙等水化产物相互作用，生成碳酸钙等产物。所以，混凝土碳化是由于混凝土存在着孔隙，里面充满着水分和空气，在混凝土的气相、液相、固相中进行着一个十分复杂的多相物理化学连续过程。
混凝土碳化有增加混凝土强度和减少渗透性的作用，这可能是因为碳化放出的水分促进水泥的水化及碳酸钙沉淀减少了水泥石的孔隙之故。但混凝土碳化后，其碱性降低，加快钢筋腐蚀。混凝土的碳化是混凝土所受到的一种化学腐蚀。空气中CO2气渗透到混凝土内，与其碱性物质起化学反应后生成碳酸盐和水，使混凝土碱度降低的过程称为混凝土碳化，又称作中性化，其化学反应为：Ca（OH）2+CO2CaCO3+H2O。水泥在水化过程中生成大量的氢氧化钙，使混凝土空隙中充满了饱和氢氧化钙溶液，其碱性介质对钢筋有良好的保护作用，使钢筋表面生成难溶的Fe2O3和Fe3O4，称为纯化膜。碳化后使混凝土的碱度降低，当碳化超过混凝土的保护层时，在水与空气存在的条件下，就会使混凝土失去对钢筋的保护作用，钢筋开始生锈。可见，混凝土碳化作用一般不会直接引起其性能的劣化，对于素混凝土，碳化还有提高混凝土耐久性的效果，但对于钢筋混凝土来说，碳化会使混凝土的碱度降低，同时，增加混凝土孔溶液中氢离子数量，因而会使混凝土对钢筋的保护作用减弱。
混凝土的抗冻性是混凝土受到的物理作用（干湿变化、温度变化、冻融变化等）的一方面，是反映混凝土耐久性的重要指标之一。对混凝土的抗冻性不能单纯理解为抵抗冻融的性质，不仅在严寒地区混凝土建筑物有抗冻的要求，温热地区混凝土建筑物同样会遭到干、湿、冷、热交替的破坏作用，经历时间长久会发生表层削落，结构疏松等破坏现象，如浙江省的富春江水电站，湖南省的桃江水库等，都发生过不同程度的冻融破坏。所以对混凝土的冻融破坏的研究显得尤为重要。对混凝土冻融破坏的机理，目前的认识尚不完全一致，按照公认程度较高的，由美国学者T.C.Powerse提出的膨胀压和渗透压理论，吸水饱和的混凝土在其冻融的过程中，遭受的破坏应力主要由两部分组成。其一是当混凝土中的毛细孔水在某负温下发生物态变化，由水转变成冰，体积膨胀9%，因受毛细孔壁约束形成膨胀压力，从而在孔周围的微观结构中产生拉应力；其二是当毛细孔水结成冰时，由凝胶孔中过冷水在混凝土微观结构中的迁移和重分布引起的渗管压。由于表面张力的作用，混凝土毛细孔隙中水的冰点随着孔径的减小而降低。凝胶孔水形成冰核的温度在-78℃以下，因而由冰与过冷水的饱和蒸汽压差和过冷水之间的盐分浓度差引起水分迁移而形成渗透压。
另外凝胶不断增大，形成更大膨胀压力，当混凝土受冻时，这两种压力会损伤混凝土内部微观结构，只有当经过反复多次的冻融循环以后，损伤逐步积累不断扩大，发展成互相连通的裂缝，使混凝土的强度逐步降低，最后甚至完全丧失。从实际中不难看出，处在干燥条件的混凝土显然不存在冻融破坏的问题，所以饱水状态是混凝土发生冻融破坏的必要条件之一，另一必要条件是外界气温正负变化，使混凝土孔隙中的水反复发生冻融循环，这两个必要条件，决定了混凝土冻融破坏是从混凝土表面开始的层层剥蚀破坏。
2. 混凝土碳化影响因素
水工建筑物混凝土碳化的影响因素较多，有内在因素，也有外界因素。
2.1 影响混凝土碳化的内在因素。
2.1.1 水泥品种。 不同的水泥，其矿物组成、混合材量、外加剂、生料化学成分不同，直接影响着水泥的活性和混凝土的碱度，对碳化速度有重要影响。一般而言，水泥中熟料越多，则混凝土的碳化速度越慢。外加剂（减水剂、引气剂）一般均能提高抗渗性，减弱碳化速度，但含氯盐的防冻、早强剂则会严重加速钢筋锈蚀，应严格控制其用量。
2.1.2 集料品种和级配。 集料品种和级配不同，其内部孔隙结构差别很大，直接影响着混凝土的密实性。材质致密坚实，级配较好的集料的混凝土，其碳化的速度较慢。
2.1.3 磨细矿物掺料的品种和数量。 如具有活性水硬性材料的掺料，其不能自行硬化，但能与水泥水化析出的氢氧化钙或者与加入的石灰相互作用而形成较强较稳定的胶结物质，使混凝土碱度降低。在水灰比不变采用等量取代的条件下，掺料量取代水泥量越多，混凝土的碳化速度就越快。endprint
2.1.4 水泥用量。 增加水泥用量，一方面可以改变混凝土的和易性，提高混凝土的密实性；另一方面还可以增加混凝土的碱性储备，使其抗碳化性能增强，碳化速度随水泥用量的增大而减少。
2.1.5 水灰比。 在水泥用量一定的条件下，增大水灰比，混凝土的孔隙率增加，密实度降低，渗透性增大，空气中的水分及有害化学物质较多的浸入混凝土体内，加快混凝土碳化。
2.1.6 施工质量。 施工质量差表现为振捣不密实，造成混凝土强度低，蜂窝、麻面、空洞多，为大气中的二氧化碳和水分的渗入创造了条件，加速了混凝土的碳化。
2.1.7 养护质量。 混凝土成型后，必须在适宜的环境中进行养护。养护好的混凝土，具有胶凝好、强度高、内实外光和抗侵蚀能力强，能阻止大气中的水分和二氧化碳侵入其内，延缓碳化速度。
2.2 影响混凝土碳化的外界因素。
2.2.1 酸性介质。 酸性气体（如CO2）渗入混凝土孔隙溶解在混凝土的液相中形成酸，与水泥石中的氢氧化钙、硅酸盐、铝酸盐及其他化合物发生中和反应，导致水泥石逐渐变质，混凝土的碱度降低，这是引起混凝土碳化的直接原因。试验研究已证明，混凝土的碳化速度与二氧化碳浓度的平方根成正比，即混凝土碳化速度系数随二氧化碳浓度的增加而加快。混凝土中钢筋锈蚀的另一个重要和普通的原因是氯离子（CL-）作用。氯离子在混凝土液相中形成盐酸，与氢氧化钙作用生成氯化钙，氯化钙具有高吸湿性，在其浓度及湿度较高时，能剧烈地破坏钢筋的钝化膜，使钢筋发生溃灿性锈蚀。
2.2.2 温度和光照。 混凝土温度骤降，其表面收缩产生拉力，一旦超过混凝土的抗拉强度，混凝土表面便开裂，导致形成裂缝或逐渐脱落，为二氧化碳和水分渗入创造了条件，加速混凝土碳化。阳面混凝土温度较背阳面混凝土温度高，二氧化碳在空气中的扩散系数较大，为其与氢氧化钙反应提供了有利条件，阳光的直接照射，加速了其化学反应和碳化速度。
2.2.3 含水量和相对湿度。 周围介质的相对湿度直接影响混凝土含水率和碳化速度系数的大小。过高的湿度（如100%），使混凝土孔隙充满水，二氧化碳不易扩散到水泥石中，过低的湿度（如25%），则孔隙中没有足够的水使二氧化碳生成碳酸，碳化作用都不易进行；当周围介质的相对湿度为50～70%，混凝土碳化速度最快。因此，混凝土碳化速度还取决于混凝土的含水量及周围介质的相对湿度。实际工程中混凝土结构下部的碳化程度较上部轻，主要是湿度影响的结果。
2.2.4 冻融和渗漏。 在混凝土浸水饱和或水位变化部位，由于温度交替变化，使混凝土内部孔隙水交替地冻结膨胀和融解松弛，造成混凝土大面积疏松剥落或产生裂缝，导致混凝土碳化。渗漏水会使混凝土中的氢氧化钙流失，在混凝土表面结成碳酸钙结晶，引起混凝土水化产物的分解，其结果是严重降低混凝土强度和碱度，恶化钢筋锈蚀条件。
3. 混凝土碳化的简易测试
采用化学测试法。即先凿掉混凝土保护层，然后滴入或涂抹酚酞剂，看混凝土是否变色（碳化），若发现有碳化情况，则可迅速地测试出其碳化深度。
3.1 酚酞剂的配制。 根据实践试验结果得出，用99%的酒精加1%的酚酞液，所配制的酚酞剂呈浅色；用96%的酒精加4%的酚酞液，所配制的酚酞剂呈深色。二者均可用来测试混凝土的碳化情况。
3.2 混凝土碳化判定及其深度检测。 首先将所需检测的混凝土表面打凿到需要的测试深度，然后把表面清理干净，涂抹或滴入已配制好的酚酞剂。当酚酞剂涂抹或滴入混凝土内1～2分种后，便有反应。若混凝土变红色，则混凝土未碳化；若混凝土不变色，则混凝土已碳化。因为酚酞剂内含有大量酒精，容易挥发，所以在测试和观察时速度要快，要尽快量出混凝土内碳化与非碳化的界面尺寸，以便得到准确的碳化深度。
3.3 混凝土碳化检测值的取得。 由于水工建筑中混凝土结构物的部位不同，其碳化程度也不尽相同，所以在进行混凝土碳化测试时，一定要多测几次，以其平均值为混凝土碳化检测值。
3.4 测试混凝土碳化凿开面的处理。 在混凝土碳化测试工作完成后，对检测混凝土碳化的凿开面应用环氧树脂砂浆或环氧混凝土作填补封闭处理。
4. 混凝土碳化的防止措施
混凝土碳化有混凝土“癌症”之说，关键是应采取防止措施。
4.1 设计方面。 根据水工建筑物中不同的结构形式和不同的环境因素，分别对混凝土的保护层采取不同的厚度，应尽量避免一律采用2～3cm。
4.2 施工方面。 混凝土质量好坏，施工是关键。一是要认真选择建筑材料。水泥选用抗碳化能力强的硅酸盐水泥；集料选用质地硬实和级配良好的砂和石料；施工中除砂要筛、石要洗外，还要特别注意剔除集料中的有害物质。二是在混凝土中可掺入优质适宜的外加剂，如减水剂、阻水剂等，以改善混凝土的某些性能，提高其强度和密实性、抗渗性、抗冻性。三是要严格控制混凝土的水灰比，要求是小水灰比，低塌落度，要把水的用量控制在满足配料和施工需要的最低范围内，尽量减少混凝土的自由水。四是振捣和养护，振捣一定要充分并严格按照规定标准进行，必要时可作表面处理；养护一定要及时，一旦混凝土达到初凝时，就应立即进行养护，并坚持按不同水泥品种所要求的时间养护，控制好环境的温度和湿度，以使混凝土在适宜的环境中进行养护。五是钢筋混凝土保护层厚度，施工时要将钢筋用事先预制好的高标号砂浆垫块垫好，使钢筋的混凝土保护层厚度满足设计要求。六是施工缝要做到少留或不留，必须要留的，应作好接缝处的工艺处理。
4.3 使用方面。 对于水工建筑物在使用上不要随意改变原设计的使用条件。因为水工建筑物使用条件的改变，直接关系到外界气体、温度、湿度等因素变化所引起的混凝土内部某些情况的变化，尤其是对于混凝土构件的容易碰撞部位，更应当设置包角和隔层保护。endprint
4.4 管理方面。 对于水工建筑中混凝土构件的管理，主要是定期检查、加强维护。对于容易产生碳化的混凝土构件，则应派专人定期观察及测试温度、湿度，检查裂缝情况和碳化深度，并作好详细记录。若发现混凝土表面有开裂、剥落现象时，则应及时利用防护涂料对混凝土表面进行封闭或采取使混凝土表面与大气隔离措施，绝对不允许其裂缝继续扩大，必要时可作混凝土补强处理。
5. 混凝土冻融破坏影响因素及防治
5.1 混凝土冻融破坏影响因素。 混凝土冻融破坏的影响因素是多方面的。一是组成混凝土的主要材料性质的影响，如；水泥的品种、水泥中不同矿物成份对混凝土的耐久性影响较大，又如骨料的影响，除了骨料本身的质量对混凝土的抗冻性的影响以外，骨料的渗透性和吸湿性对混凝土的抗冻性也有决定性的作用，由于湿度和强度的变化，会产生含针状物岩石体积的变化，这将会损坏已硬化的水泥砂浆和混凝土表面，同时骨料的化学性能对混凝土的耐久性也将产生一定的影响；二是外加剂的影响，在混凝土施工过程中掺入引气剂或减水剂对改善混凝土的内部结构，改善混凝土的内部孔隙结构可起到缓冲冻胀的作用，大大降低冻胀应力，提高混凝土的抗冻性；三是施工工艺影响，配合比、混凝土的施工、硬化条件等都与混凝土的耐久性有密切的关系，同时混凝土中的单位用水量是影响混凝土抗冻性的一个重要因素。此外混凝土的表面、边角和工作缝部位处于最不利的工作条件，所以混凝土模板种类、性质和表面加工情况以及工作缝的处理对混凝土的耐久性也有很大的影响；四是防止受水位变化影响，寒冷季节水位变化会引起混凝土的严重冻融破坏需采取有力措施防止；五是严格控制施工质量，混凝土施工质量的好坏，将影响它的抗冻性，因此必须把好质量关，不允许出现蜂窝、麻面，力求密实，表面光滑。
5.2 混凝土冻融破坏的防治。
对于混凝土冻融破坏的防治，结合我们的施工实践，总结出了如下几点：
5.2.1 预防措施。一是在混凝土施工中应根据不同情况选择含有不同矿物成份和不同性能的水泥、骨料和外加剂，从材料方面确保混凝土的耐久性；二是严格混凝土制作配合比，一定要根据结构类型和所处的环境条件，试验确定关键参数，主要是降低混凝土的水灰比，水泥水化所需水分仅为其重量的25%左右，若水量增加，多余的水就游离析出，产出孔隙，饱和后易受冻胀破坏；另外掺入引气型外加剂是提高混凝土抗冻性最有效的途径之一；三是人为地优化建筑物混凝土构件周围的环境条件，以减少或改善致使混凝土冻融的各种不利因素。
5.2.2 治理措施。（1）水泥砂浆修补，适用于轻微的表层破坏；（2）预缩砂浆修补，所谓预缩砂浆是指经拌和好之后再归堆放置30～90mih后才使用的干硬性砂浆，此种方法适高速水流区混凝土表面的损坏；（3）喷浆修补，多用于混凝土冻融破坏化较严重的部位；喷混凝土修补，是指经施高压将混凝土拌料以高速运动注入被修补的部位，其密度及抗渗性较一般混凝土好，且具有快速，高效的特点；（4）环氧材料修补，一般有环氧基液、环氧砂浆和环氧混凝土等，这种材料具有较高的强度和抗蚀、抗渗能力，并与混凝土结合力较强，但价格较贵，施工工艺复杂，材料配比严格，此法可与其它修补方法配合使用，效果更佳；总之我们应当根据水工建筑物所处的环境、位置和冻融破坏的程度以及原混凝土构件制作的主要材料性能综合选用不同的修补方法，才能获得较好的效果。
6. 结束语
混凝土的碳化分析与研究 篇4
1 混凝土碳化的机理与危害
在自然界中空气里包含的二氧化碳、二氧化硫等酸性气体，会与混凝土中的碱性物质发生反应，使混凝土的PH值逐渐降低，混凝土逐步中性化，这个过程被称之为混凝土的碳化。众所周知，混凝土内部有很多细小的、并不完全贯通的毛细孔，空气中的酸性气体与混凝土毛细孔中以液态形式存储的氢氧化钙、水化硅酸钙等物质发生化学反应，使混凝土的PH值由12——13逐渐降低至8.5——9，这时的混凝土，被称为“已碳化”，或称为“碳酸盐化”。混凝土的碳化过程可用下列化学方程式表示：
混凝土在碳化过程中, 由于二氧化碳和氢氧化钙反应时释放出大量的水分会对碳化层表面产生一定的拉应力, 会使混凝土表面出现细小的裂缝。同时在碳化过程中随着混凝土内部PH值逐渐降低, 碳化的深度也会逐步扩展到混凝土内部, 进而破坏钢筋的保护层, 从而使钢筋发生锈蚀。一旦混凝土内部的钢筋发生锈蚀, 钢筋的体积就会较原先的体积增大3——4倍, 随着钢筋体积的增加, 会使混凝土保护层沿钢筋敷设方向产生胀裂现象, 甚至出现混凝土保护层成块脱落的严重后果。同时由于钢筋的锈蚀会导致其截面减小, 从而降低了构件的承载能力, 甚至可能会造成构件的整体失效。
2混凝土碳化的影响与研究
在实际工作中, 混凝土自然碳化过程非常缓慢, 试验周期长, 为研究混凝土碳化带来许多不便, 所以在现阶段对于混凝土碳化的研究大部分是在实验室模拟碳化环境下人工快速碳化的基础上进行的。然而自然碳化和人工快速碳化由于两者的碳化条件有着诸多不同, 所以大家对两种碳化条件的差别和相关性都十分重视。在经过10年的自然碳化研究的基础上, 对比人工快速研究, 发现混凝土在两种碳化条件下, 其碳化规律可以用公式Xc=表示。这个公式表明了人工碳化和自然碳化的内在联系, 同时也证明了混凝土在自然条件下的碳化也是可以进行预测的。
混凝土的碳化是空气中的二氧化碳等酸性气体通过混凝土的孔隙与氢氧化钙进行中和反应, 逐渐使混凝土碳酸盐化。所以在混凝土的碳化过程中, 二氧化碳与混凝土接触的面积、与混凝土的反应速度等因素都直接影响混凝土的碳化速度。主表现在以下几个方面:
2.1混凝土所采用水泥的品种和数量。在混凝土制作过程中, 水泥的含碱量越大, 后期混凝土的PH值就越高, 这样就能够有效降低混凝土的碳化速度, 增强结构的耐久性。同时如果在混凝土拌制过程中适量地使用一些外加剂, 例如减水剂和引气剂等, 就可以增大混凝土自身的密度, 从而减缓混凝土的碳化速度。如表1所示, 同济大学进行了快速碳化试验。试验表明:混凝土的碳化速度与其使用的水泥用量指数的倒数成正比。
2.2混凝土骨料的品种和级配。根据实验得出, 混凝土搅拌过程中, 在水灰比相同的条件下, 轻骨料的混凝土要比普通混凝土的碳化速度快得多。这是因为轻骨料混凝土的透气性大于普通混凝土, 因而便于二氧化碳在混凝土内部扩散, 从而加快了其碳化速度。在混凝土拌制时, 良好级配的骨料会有效提高混凝土结构的密实度, 进而减缓其碳化速度, 提高期耐久性。
2.3水灰比。混凝土碳化的速度与其本身的透气性联系紧密, 透气性小, 则碳化速度慢。在混凝土拌制过程中, 如果保持水泥的用量不变, 水灰比的不同会直接影响混凝土本身的密实度。水灰比大, 混凝土内部的孔隙率就会变大, 相应的空气中的水分和二氧化碳等酸性气体就会更便于进入混凝土内部, 也就会加速其碳化。国内外相关文献表明, 水灰比与混凝土碳化的速度呈线性关系, 碳化速度系数与水灰比关系表达式为:K=12.1W/C——3.2, 其中K为碳化速度系数, W/C为混凝土水灰比。
2.4粉煤灰在混凝土中的掺入量。在混凝土中掺入适量的粉煤灰可以改善混凝土的和易性, 降低混凝土温度上升等, 特别适用于泵送混凝土的运输及浇筑成型。实验证明, 粉煤灰在混凝土的掺和比例越大。在相同掺量的情况下, 用超量的粉煤灰取代水泥要比等量取代水泥形成的混凝土的密实性大为提高, 减缓了混凝土的碳化速度。
2.5混凝土的施工方法。在混凝土浇筑养护过程中, 由于工人操作方法不当, 浇筑振捣不密实, 就会造成已经成型的混凝土形成蜂窝麻面, 混凝土内部形成裂缝。这些现象均会加速混凝土的碳化。所以混凝土施工方法和后期养护对于混凝土的碳化有着至关重要的影响。
2.6混凝土的环境湿度。环境湿度的变化直接影响混凝土内部孔隙水饱和度的大小。环境湿度小, 那么混凝土内部孔隙的含水率就低, 即便空气中的二氧化碳等酸性气体浓度大, 流动速度快, 但混凝土内部的水分不足, 就会减缓混凝土的碳化速度。环境湿度大, 则混凝土中的水分就会阻碍二氧化碳在混凝土中的扩散, 进而影响其碳化速度。实验证明, 只有当混凝土的环境相对湿度在45%——55%之间时, 混凝土的碳化速度最慢。
3防治混凝土碳化的措施
3.1根据建筑物本身设计使用环境的不同, 应选择与之相适应的水泥品种和级别。在满足施工条件的前提下, 应优先选择普通硅酸盐水泥。这是因为普通硅酸盐水泥成分中的熟料含量高, 搀和量较低, 碱度高于其他品种, 所以其碳化速度相对较慢。其他品种的水泥, 如矿渣硅酸盐漂水泥和粉煤灰硅酸盐水泥中的搀和料成分中含有的活性氧化硅与氢氧化钙反应, 会降低混凝土的碱度, 导致混凝土碳化速度的加快。
3.2配制混凝土时应选择材质密实, 级配好的优质骨料, 这样所形成的混凝土结构密实孔隙率小, 增强了混凝土的耐久性。另外根据实验可知轻骨料的混凝土较其他混凝土碳化速度快, 在拌制时需添加外加剂, 如加气剂或引水剂等, 以提高混凝土的密实性, 进而减缓轻骨料混凝土的碳化速度。
3.3在防治混凝土碳化的措施中, 适宜的温度、合理的养护、正确的方法都是影响混凝土碳化的因素。例如夏季施工时, 应采用湿草袋等保水材料对混凝土进行覆盖保湿;冬季施工时, 应采用保温材料对混凝土进行保温覆盖, 避免养护不到位而引起的混凝土裂缝。
3.4根据不同的使用环境, 混凝土的钢筋保护层可适当增加厚度, 并且在混凝土外表面涂刷抗渗性和耐久性好的有机防渗材料, 以阻滞二氧化碳等酸性气体的侵入。同时, 对于重要的构件要定期检查, 对于容易碰撞的部位要设置包角等防护措施。
综合以上论述, 混凝土的碳化对于混凝土的耐久性有着巨大的影响, 要想有效控制混凝土的碳化, 作为工程技术人员, 就要从工程设计、材料制作、具体施工等各个环节严加控制。应严格控制水灰比和选择合理的原材料, 加强混凝土的日常养护, 这样混凝土的碳化深度也就可以得到很好的控制。
参考文献
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[2]徐善华, 牛荻涛, 王庆霖.钢筋混凝土结构碳化耐久性分析[J].建筑技术开发, 2002, (8) :16-18.
[3]刘丽芳, 张国军, 尚书利, 陈建兵.粉煤灰对泵送混凝土碳化深度的影响[J].粉煤灰综合利用, 2005, (6) :32-33.
工业企业规章制度-碳化硅 篇5
为了提高企业形象、树立团结、勤奋、高效、真诚的劳动态度和工作作风、特制定一下制度。
1、认真履行岗位责任制，技术操作规程和安全操作规程。
2、员工请假需有主管领导位子批准，如有特殊情况不能及时请假者，事后补办手续，但需事先电话请假。
3、进入生产厂区、必须带好劳保用品。如发生工伤事故，没有穿戴好劳保用品者，不给于工伤待遇。
4、班组长必须提前十五分钟到岗，做好交接班准备工作。
5、无故不上班、不请假者做矿工处理、并罚款20元，二次以上者开除；迟到早退者在10分钟内罚款5元，半小时内罚款10元，半小时以上者罚款20元。
6、上班时不得随意离岗、串岗、出入厂门，违反一次罚款20元；如有特殊情况，需向班长或炉长请假后，向门卫说明情况后方可外出。
7、员工之间不能有相互推诿和扯皮的现象，更不能相互打架和闹事，违者罚款50元；情节严重、影响不良者除名。
8、员工上班期间不能酗酒，更不能酒后上班，违者罚款30元。
9、如果发现偷窃生产产品和生产物资者，立即开除、并扣除以往上班的所以工资。情节严重者移送司法机关处理。
10、员工必须服从分配，做好本职工作，不断提高业务水平，促使企业竞争力的提高。
11、下班后员工必须接受保卫人员的检查工作。
12、上期间不得外出用餐，上班人员用餐自行解决。
奖惩制度
为弘扬正气鼓励先进，激发广大员工的爱岗敬业精神，鼓励员工勤奋工作，营造一个爱企业、爱集体、顾大局、讲团结的良好氛围，形成高效有序的生产经营环境，特制定本制度。一 奖励、公司对在生产经营和精神文明建设中作出成绩的集体和个人给予物质和精神上的奖励。
1、在完成公司下达的各项任务之中成绩显著德的。
2、在提高质量、工艺改革、设备改造、节能降耗、提高效率等方面，有发明创造，提高合理化建设并有明显效果的。
3、抢挑重担，为公司的生产和降低成本勤奋工作的、4、发现、排除设备、生产、安全重大隐患，防止事故发生的。
5、在抢救和消除重大事故中，使公司免受重大损失的。
6、敢于同坏人坏事作斗争，对维护公司治安有显著成绩的。
7、忠于职守。积极负责，舍己为人事迹突出的。二
处惩
对违反国家法律、法令、违反企业管理制度，造成影响企业形象，损害企业利益的行为将视情节分别给予批评教育、罚款、停职检查、除名等处理。
1、违反劳动纪律、迟到、早退、中间脱岗、工作时间睡觉、未经批示准假擅离工作岗位者。
2、消极怠工，没有完成任务者。
3、不服从分配、调动或无理取闹、打架斗殴、影响生产及中作秩序者。
4、玩忽职守，违章操作，造成重大事故及经济损失者。
5、滥用职权，以权谋私，行贿受贿者。
6、指挥不妥或监督不周，致部属发生重大错误，使公司受到经济损失者。
7、不负责任，工作失职，造成停产一小时以上者。
8、无故不上班、不请假的旷工者。
9、故意损坏公司财物者。
10、有偷盗行为，经查明属实者。
11、向外泄露公司公务、工艺、技术机密者。
12、1违反公司管理制度及不按章程办事者。
13、挪用公款，虚报谎报支出者。
生产厂长岗位责任制
1、贯彻落实国家和地方各级政府有关安全生产和劳动保护的方针、政策、法规、对公司的安全生产负有第一责任。
2、检查督促公司安全生产管理制度和各级安全生产责任制，负责安全生产操作规程的贯彻执行。
3、在各项生产活动中坚持贯彻“安全第一、预防为主”的工作方针。坚持管生产必须管安全的原则，设备管理必须抓好安全设施，保证安全运行。
4、定期开展设备安全技术状态的检查，发现缺陷及时组织改整，对重大隐患必须加强预防措施，制定整改方案，落实整改日期。
5、负责督促厂内各级安全责任的层层落实开展群众性的安全活动，提高职工的安全意识。
6、精心组织生产，全面完成企业制定的产量、质量、成本等经济指标。
7、负责原辅材料供应、加工数量、质量的协调，确保企业正常生产。
8、加强生产过程中原辅材料的消耗合电耗的检查、督促，降低冶炼成本。
9、负责产品质量合品级率标准的制定、审核。
10、组织对生产事故中损毁设备的抢修、对生产事故的分析，负责对安全生产进行全面考核。、11、加强设备管理、督促检查设备检修计划的落实，确保设备正常运行率在95%以上。
发货人员制度
1、掌握库存货物的种类及吨位。
2、对仓库里的货物定时进行抽查，以保证货物出库不少货、多货。
3、货物库房装车时，必须到场，直到车辆盖好篷布。如要一次不到场法20元，三次以上者开出。
4、在发运途中，保持高度警惕性，杜绝睡觉。
5、货物发出后，应积极联系对方，将吨位、种类及时报给对方。
6、货物到达后，把对方收到的吨位数及时反馈。如出现少货，应积极和对方商量并作出处理，并调查少货的原因。上报主管领导作出处理。
7、发货人员如果内外勾结收取好处者，一律开除，情节严重者移交司法机关处理。
电工岗位操作规程
1、操作者必须持证，上班要带好电笔，穿好绝缘鞋等劳防用品。
2、严禁带电工作，线路未经确定带电与否一律作为有电处理。
3、涉及高压设备，复杂线路的断、送电需经分管安全生产领导的同意，并有安全员现场监护。
4、高压设备要有二道隔离措施，进入高压区工作必须有两个人同行，一个操作，一个现场监护，严禁带铁棍等长铁器进入高压区。
5、必须带电作业时要戴好耐压绝缘鞋，现场有人监护。
6、一切现场断电作业，应取走熔丝并挂上“禁止合闸”或“有人工作”的示意牌，作业完毕后需由本人合闸并取走示意牌。
7、在临近操作点的电气设备、导线、严禁使用带有导电性质的物体进行穿跨测量。
8、雷电时禁止在室外、架空线包括室外架空引入线操作，一旦发生电气事故，应先将开关拉脱，再采取其他措施。
9、发生触电事故，应迅速拉断电源，将触电者移离电压，平卧，立即报警并采取人工呼吸。
10、一切电气装置，外壳必须有良好的接地装置，接地线路不得跨越高温点。
11、登高板，保险带使用应仔细检查，应无节、无隐裂、无霉烂，终点操作必须系好安全带。
班（组）长岗位责任制
1、负责本班组的各项工作。
2、检查和督促本班组员执行公司制定的各项规章制度。
3、做好对口交接工作，上班前和下班前巡视检查炉体的各部位设备，重点是水冷系统、升温系统、短网等。
4、认真、准确、全面地填写当班冶炼记录。如有不填者，发现一次扣1分。
5、在正确判断炉况的前提下可根据用碳多少处理炉况，须经炉长同意后实施，下放电极前要检查电极焙烧情况。
6、以身作则，带领组员努力提高产品质量和产量，全面完成各项指标。
7、严格考勤和公正分配，严禁弄虚作假。
8、开好班前布置，安排好各项工作，负责传达公司的会议精神。
9、负责本版的生产现场环境卫生的清扫，保持现场整洁。
电钳组岗位责任书
1、负责编辑月度设备检修计划和设备大修计划。
2、每月组织一次对设备的全面检查和保养。
3、加强设备管理、确保设备正常运转率在95%以上。
4、负责生产工具、电极桶、设备的制作，确保生产需要。
5、每月二次申报备品和备件计划。
6、落实全长机械设备、电气设施安全隐患的整改。
7、组织对设备突发事故的抢修，保证正常生产。
8、搞好机修间和承包区域的文明和环境卫生。
9、严格执行公司的规章制度，不能提前下班，做好交接班工作，对上夜班的员工要求按规定2小时做定期巡回检查，发现没有检查者扣2分。
原辅材料采购制度
1、原材料采购必须依据《经济合同法》规范签订供需合同。
2、合同需注明品名、规格、价格、数量、供货日期、指令要求和违约的追究、降价、退货、索赔等内容。
3、对不符合质量要求和违约情况，采购人员要负责处理。
4、辅助材料，设备，化学试剂的采购由使用部门、仓库保管员提出采购计划（一月一次），并填写采购单，经主管领导审批后方可采购。
5、原辅材料采购必须执行询价、比价的原则，选择低价、质优、服务好的供货商优先供货。
6、原辅材料进货要根据生产消耗、库存动态，做到均衡进货。
7、采购人员要根据原材料采购计划和采购单的执行情况登记台帐。
8、遇特殊情况，先口头请示主管领导同意后急事急办，但事后要补办采购手续。
9、严禁采购人员吃回扣，如发现一律开除，情节严重者，移交司法机关处理。
化验室管理制度
1、根据生产、销售要求，在规定的时间内完成产品、原料化验任务。
2、认真学习化验知识，掌握分析技能，及时准确报出分析结果。如果化验分析结果不明确，工作责任心不强，扣2分，二次以上调离工作。
3、左好多种分析仪器设备的保养，做到“四轻”，轻开、轻关、轻拿、轻放。
4、每天必须用标准样品标定，以保证分析仪器正常，标准溶液稳定，分析试剂正常。
5、按照取样、制样规程，认真执行制样方法，保证样品的代表性。
6、做到所有使用量具、仪器、器皿的清洁、整齐、无污染，各种实用工具做到定置摆放。
7、做好各种分析数据的登记、统计、保密工作，妥善保管好各种资料。
8、认真做好危险、剧毒药品的保管、使用，做到有专人负责，有便用记录。
9、认真做好每日的清洁工作，每周一次大扫除和城堡区域的清扫，保持环境整洁。
10、外来物品化验，需经相关领导批准。
装载机、叉车驾驶员岗位责任制
1、出车前要认真检查车辆，要不漏油、不漏水才能出车。完成工作任务后，刷擦车辆，保证车辆的完好。
2、根据生产需要，厂内服从有关人员指挥，改善服务态度，做到及时装车、入库、高碳送到矿热炉料场等。
3、对外服务必须由分管领导批准，并收取一定费用交财务科。
4、有权拒绝提私人服务。若不拒绝，扣驾驶员5分。
5、安全驾驶，特别是装产品上车时，注意力要集中，保证装车人员和车辆安全，不准她人进入驾驶室。
6、每周对车辆做一次全面检查和维护保养工作。
供销科管理制度
供销科是公司一切原料、材料、设备配件进厂采购、把关的重要部门，它的质量、价格直接关系到产品成本的高低，质量好与差。并对外的一切工作关系到公司形象和老板的身荣。为达到上述目的，特制定制度如下：
1、科长负责科室的全面工作，在岗位上要严格要求自己，对下属工作人员要严格管理，严格执行制度、经常性的组织学习业务知识和检查他们的工作，做到护正去邪。
2、凡进公司的炉料，必须由分管人员检查、验收，发现异议及时报告科长，科长应作及时处理。
3、进公司的设备配件，必须按型号、规格采购。
4、发货出厂的产品，发货压车人员做到四必查：查看装车前的袋子是否完好；查看装车是否规范；查看装车是否安全；查看装车结束后与成品库办理出库手续。
5、发货压车人员，在运输途中做到四不准；不准睡觉；不准离开货车；不准与驾驶员搞小动作；不准到发货站搞回扣。
6、采购员在采购过程中，要货比三家的原则：比质量，比价格，比服务态度。做到四不：质量差不进，价格高不进，缺斤少两不进，搞回扣不进。
7、原料、材料、设备等物资进公司后，会同财务做到四清楚：数量清楚；价格清楚；时间清楚；手续清楚。
8、月底与财务科，成品库存，五金库存，盘库要专人负责。宰潘苦中发现问题，要一查到底，并向老板写书面材料，说明因果。
9、及时报销单据，清帐。
出差补贴
外地长期出差者：二类地区如：浙江，江苏等
每人：150元/天
两个人：100元/天
三类地区：如青海、甘肃
一个人：100元/天 注：每天的开销包括住宿费、餐费 省城临时出差者：住宿费：60元/天
伙食费：20元/天
用餐费：10元/餐 周边县城临时出差者：用餐费：10元/餐
20元/天
住宿费： 40元/天 注：出差者回厂三天内报销，逾期不予报销。
矿热炉司磅员的岗位责任
1、严格按照料批的品种、规格、数量配料。
2、称重准确、单只品种一批重量误差<1%
3、负责生产的炉长和厂长有权改动料批，其他人员一律拒绝改动。
4、炉长可以根据炉况，对单一原材料作辅加或减少，但必须经配料工登记。
5、其他人员未经许可增加原材料，一律拒绝称重，并向领导汇报。
6、配料、称重发生一笔记录一笔，不得漏记重记。
7、配料称重要认真仔细，不得弄虚作假，若有发现司磅员计量不准，附加原料不做记录，第一次，司磅员扣10分，当班班长扣5分；第二次，司磅员除名，班长撤职。
8、交接班时，现场卫生必须打扫干净，工作服从安排，主动热情为生产一线服务。
精整工岗位责任制
1、上班前戴好防护眼镜和劳防用品。
2、上班前检查劳动工具，锤头是否脱落，锤柄是否断裂。
3、砸铁时注意周围人员，防止溅伤他人。
4、精整后铁块规格要符合入库标准。
5、成品铁表面不允许带有渣子。如出现带有渣子进去，扣精整工2分。
6、运出的铁渣必须认真检查，严禁将含有铁的渣子倒掉。
7、每天将竞争公的合格铁按照仓库要求及时入库。
8、对精整铁块的安全负责，防止丢失和被盗。
9、严格遵守公司的规章制度，服从工作安排。
仓库成品管理制度
1、分类、分品种定仓定位，标志鲜明。如发现分类不清，扣仓管员2分。
2、堆放整齐、桩脚成线，分清规格，不搭边无散落。
3、成品入库，凭单核对品名、规格、数量、成分，无误后方可入库。
4、发现成品质量、规格数量有异议，停止入库，及时报请厂部处理。
5、仓库发货凭调拨单。
6、及时准确编制日、月报表，并按规定上报。
7、定期盘点，做到帐、卡、物三相符。
8、公司定期检查，如果有混淆，报表不准，盘库亏损严重者，对仓库负责人扣5分以上至除名。
矿热炉炉前工岗位责任制
1、做好对口交接工作。
2、严格遵守公司的安全管理制度，穿戴好安全防护用品。
3、按有关炉前工作要求做好炉前工作，在出铁前做好一球准备工作。
4、认真维护好炉眼；堵深、堵好、做到好开好堵。
5、按序放好铁，不弄错炉号。
6、按规定取样，发现弄虚作假的扣2分。
7、做好炉前场地的清洁工作，浇铸场地要干燥。
8、按规定使用各类设备，尤其是行车不能斜吊、超重。
9、硅铬腰包在开通电源前，控制按钮必须先复零。
10、服从上级指挥和工作安排。
11、司磅员须给撬铁过磅。
12、无特殊情况不得进入司磅员房间。
精炼炉冶炼工岗位责任制
1、按有关规定做好交接班工作。
2、严格遵守公司的安全管理制度，穿戴好安全防护用品。发现没有穿戴劳保用品扣1分;发生工伤，如没有穿戴号劳保用品的，不享受有关工伤待遇。
3、按有关冶炼工作要求做好冶炼工作，在出铁前做好一球准备工作。
4、认真加料。积极维护炉衬，维护好出铁口，做到好开好堵。
5、按序放好铁，不弄错炉号。
6、取样，判样要准确。
7、做好炉前场地的清洁工作，浇铸场地要干燥。
8、按规定新加电极，行车不能斜吊、超重。
9、吊炉盖、拆炉要按规定程序进行。
10、服从上级指挥和工作安排
筑炉工岗位责任制
1、按时上下班，上班时穿戴好劳保用品。2 严禁湿包出铁，一定要烤干后方可，碳棒烧眼必须带好防护工具。
2、使用榔头，榔头把必须安装牢靠，用前要湿水，敲击时不准戴手套，敲榔头者和掌铁人不准站在同侧方向。
3、维修出口铁，必须在出铁后进行，并指定专人监护炉眼变化，严禁在出口铁和炉眼周围取暖、休息和烘烤衣服。
4、需要修理和重新砌筑的铁水包，必须安装在不影响炉前工作的区域内。
5、认真维护好铁水包，不能有漏包、穿包的现象，若有发现一次漏包穿包，扣每人10分。
6、服从领导分配，及时完成布置的工作任务。
炉长（值班长）岗位责任制
1、全面负责本班的各项工作，保证公司生产管理工作正常进行。
2、教育督促职工遵受工司指定的安全纪律，工作纪律，劳动纪律和其他管理制度。
3、负责检查班组的生产、安全、产品质量完成情况，发现特殊情况及时向有关领导汇报。
4、当本班生产、安全、设备发生事故，立即组织有关人员处理并向有关领导汇报。事后按“三不放过”原则进行分析做好记录，必要时参见公司组织的分析会。
5、但班组劳动力发生困难和非正常情况时，有权对人员做出临时调整并做好记录。
6、做好交接班工作并做好书面记录。了解和掌握上一班生产情况以指导本班，对重点岗位和设备重点巡视。
7、检查所数组的考勤，参与本部门对职工的当月工资分配，秉公办事，不得以私报复。
8、对违纪员工造成影响和后果，依据公司管理制度有权提出处惩意见。
9、对好人好事和公司生产、安全、设备避免事故做出成绩者有权提出奖励意见。
10、负责炉面、炉前、操作室等生产现场周围环境卫生的整洁和保持。
11、完成领导交办的其他工作。
操纵工岗位责任制
1、认真做好对口交接班工作。如操纵工没有对口交接班不能下班。
2、正确使用和维护好设备。
3、按时抄表，如电度表、变压器、温度表等。
4、按生产品种要求做好曲线送电，努力降低电耗。
5、配合好班长认真填写冶炼卡的有关内容。
6、做好配电房的清洁卫生工作。
7、完成领导交办的其他工作任务。
门卫制度
1、负责全厂的安全，治安保卫工作，搞好日常巡视，物资出入检
查工作。
2、认真执行来客登记制度，严禁闲杂人员进入T区。
3、出入严格执行停车检查制度，拉运物资出厂门时必须有出门证。手续不全不得放行，如因责任心不强，造成厂内物资私自运出，视情节追究当事人责任。
4、按时上下班，上班期间不得脱岗，喝酒。
5、搞好区域环境卫生，完成领导布置其他工作任务。
设备的使用和维护保养制度
生产设备的合理使用和经常性的维护保养工作是保持设备良好性能，延长检修周期，提高设备寿命的关键。设备维护工作要坚持以“预防为主，维护保养和计划检修并重”的方政，要把注意力放到设备的日常维护保养上，充分调动操作工作、维修工人的积极性，管好、用好、维护号设备，使设备经常处于良好的技术状态。
一、设备的使用
1、操作者严格按照设备的技术条件、使用说明、安全技术操作规程，或按照专业技术人员的指导适用设备，禁止违反操作规程、超负荷、拼设备的不良现象出现。
2、重要的生产设备实行凭操作证操作，如起重运输机械。严禁非本岗人员，非生产、检修需要操作设备。
3、操作者当班认真填写各种记录，交接班时应涉及设备状况。
4、操作者要做到“四懂”（懂原理、懂构造、懂性能、懂用途）、“三好”（管好、用好、维护好）、“四会”（会正确使用、会维护保养、会一般检修、会排除故障）。上岗前必须经过安全技术和操作规程教育，并经考试合格。
二、设备的维护保养
1、设备的维护保养要坚持“谁操作，谁维护保养”的原则，大
型设备和连续作业设备实行机长负责制，例如桥式起重机、矿热炉，由炉长班长负责，实行恒班定期保养或区域负责。
2、一些专业性较强的设备，不太适合操作者维护，如油泵合气泵房应有专人定期进行维护保养。
3、设备的日常维护保养，由操作工负责；每班都要对设备进行检查，外部保持整洁，经常保持润滑，坚固件数量足，不松动，及时排除力所能及的故障。
4、设备的定期维护保养，以维修工人为主，操作工人参加。对设备进行中，小修理，排除故障，内部清洗，更换油脂或密封件，更换损坏的设备。
5、操作者和维修工对设备进行润滑要做到“五定”：定点、定油质、定量、定期、定人，并要和防漏工作结合起来。
6、对于设备、封存和闲置的设备要做到防潮、防锈、防变形、防变质等工作，定期进行检查。
三、坚持设备巡回检查
1、设备的巡回检查既能及时发现设备故障合隐患，减少维修人员的工作量，又能大大减少设备的停机率，提高分厂的生产效益。所以应当坚持设备巡回检查制度，特别对于安全性能要求高的设备，如行车、压力容器、电力设备等，尤其重要。
2、3、设备的巡回检查用电工和钳工的值班人员承担，每班三次。巡回检查人员对于重要设备按如下内容检查：
油泵:油箱内的油位、油温；蓄能器内的液位；液压和气压系统的工
作压力，系统无振动；换向阀工作正常；油泵能卸荷。
大小车行走无杂音；上升下降刹车灵敏可靠；钢丝绳整齐卷起；减速器不漏油无杂音；大驱车动轴法兰螺栓紧固。
电气元件完整、触点无烧蚀；即位起作用；导电滑块接触磨损情况。
4、5、天车工应按上述内容，对所使用的行车每班巡回检查二次。操纵工在每小时一次抄表的过程中，应注意设备的运行情况，如有异常及时汇报。
6、检查者在巡回检查后应把异常情况填写在运行日记上。
四、设备维护保养定级标准
1、甲级维护标注应符合下列全部条文：
设备本体及周围清洁整齐、无积灰，无油垢，无杂物堆积。润滑装置保持齐全，完好，油质情节良好、按润滑图表“五定”要求进行润滑。
各部零件、附件保持完整无缺、调整紧固完好。无明显漏料、漏油、漏水；漏气现象。
不超限使用设备，当季内没有发生由于操作维护不当引起的设备事故。
设备运行、润滑、缺陷等原始记录齐全、正确。符合下列情况之一者，即为乙级维护：
没有经常清扫，设备本体及周围不够清洁整齐。
润滑装置基本完好。缺油嘴、油孔盖或油量不足、油脂不洁、尚未造成有关部位非正常磨损。
关键部位螺栓齐全紧固，其他个别处有松动，缺少现象。有一般的渗漏现象。
当季内没有发生由于操作维护不当引起的设备事故。设备原始记录不够齐全、正确。
2、符合下列情况之一者，即为丙级维护：
设备本体及周围长期不清扫，有大量积灰，油垢、杂物。
设备不能正常润滑，严重缺油、油品不符、不洁、造成设备非正常磨损。
存有严重的跑、冒、滴、漏现象。
关键部位螺栓有松动，不齐全，振动超过允许值，造成有关部位性能劣化。
当季内发生过由使用不当引起的一般或重大设备事故。一贯不认真填写原始记录。甚至不填写或丢失原始记录。
关于交接班的补充规定
1、交接班时料面必须控制在横线以下（炉口到横线为300mm），若超出范围对交接班组罚款200元，接班班组若能降低料面，保持炉况正常，可奖励200元。
2、各班班员交接班时，拉出铁水包后方可下炉台，否则按早推论处。
3、交接班时，卫生必须打扫干净。
关于拉料和加料的补充规定
1、炼硅铁时，拉料工每次上料不允许超过8批，每个炉口堆放4批；炼硅铬合金时每次上料不允许超过4批，每个炉口堆放2批。用完料后由班长通知方可上料。
2、3、交班前，每个炉口必须上2批料。
冶炼工加料前必须将各种原料搅拌均匀，并养成少加、勤加的习惯，坚持杜绝偏加料的现象。
关于劳动纪律的补充规定
1、各班班员请假必须写请假条，炉长只能准假一天，超过一天，必须有生产厂长批准。决不允许用电话或带话的方式请假，没有请假条的一律按旷工处理。旷工一天扣当月平均日工资的二倍，矿工连续15天，或一年累计达30天者除名。
2、在上班期间，每个料面不允许单人单干，必须2人配合工作，坚决杜绝夜班睡觉现象，若上班期间有睡觉现象，按劳动纪律条例处理。
安全生产管理制度1、2、认真落实国家和地方有关安全生产的政策，法规。坚持“安全第一、预防为主”的工作方针，定期组织安全检查。
3、健全安全生产管理机构，班组配备安全员，负责企业合班组的安全工作。4、5、6、7、8、9、10、进入生产现场，必须穿戴好安全防护用品。
各工种严格执行安全生产操作规程，禁止违章，野蛮的操作。严禁在五金库房、油库、化验室、配电室等易燃易爆点抽烟。不得在行车吊物下行走。卷扬机不准乘人。
不准坐在隔离墙栏杆上休息，防止坠落。
发生安全事故合事故苗子做到“三不放过”（情况分析不放过，事故责任不放过，整改措施不放过）
关于精炼炉原料消耗的若干规定
为了提高冶炼技术水平，遏制多加或偷加铬矿及硅铬合金的行为，要求精炼炉各班严格按计量准确加料，真实反映各单项指标。精炼炉原料消耗规定如下：
1、公司对原料每月盘库1-2次，计算出本月的硅矿合硅铬合金的消耗。铬矿的损耗范围控制在3%，硅铬合金的损耗范围控制在1%。
2、若损耗超过范围的1%，炉长扣300元，班长扣100元，配料工扣50元，其他组员扣50元。
3、若损耗超过范围的2%，炉长扣500元，班长扣300元，配料工扣150元，其他组员扣100元。
4、若损耗超过范围的3%，炉长扣800元，班长扣500元，配料工扣300元，其他组员扣200元。
5、若损耗超过范围的4%以上，所有员工只发180元生活费。
配料与炉口加料操作规程1、2、3、配料工必须严格按照规定的料批配比进行准确计量。配好的炉料，必须单批拉运，不得合运。
冶炼工加料前必须将炉料搅拌均匀后加入，尤其是高碳鉻铁粒子，不准偏加，以免造成产品含铬的波动。
4、炉台上对方的料批不能过多。
夜班值班制度
总则
第一条 步加强管理，减少偷盗损失，规范夜间值班岗位责任制，制定本制度。值班制度
第二条 班人员要切实负责任，在值班期间严守岗位，发现偷盗，喝酒，打架等不良行为时，应及时制止并向领导汇报。
第三条 交接班时、值班人员必须配合门卫人员对出厂职工进行检查。第四条 定时检查门卫人员，原材料场地值班人员以及成品库在岗人员的纪律。
第五条 不定时检查车间生产状况和在岗职工的纪律。第六条 做好值班记录的填写工作和移交工作。
第七条 值班人员如果在值班期间不履行职责，一经发现，义50元为基数，随次数罚款金额递增（罚款金额=50*次数）
关于规范硅铬合金操作的通知
为统一操作，稳定炉况，提高生产指标，根据硅铬合金的工艺流程，特制定如下细则：
1、混料均匀：按硅石，焦炭，钢屑碳硅的顺序布料，后须混合均匀，对不混料或混料不匀者，发现一次扣班长10元，发现三次以上者，撤销班长职务。
2、摇包时间：控制在10-15分钟，达不到者发现一次扣班长5元。3、4、5、加灰：每炉加入量不少于100kg，不足者扣除班长5元。推皮：推皮不干净者发现一次扣班长10元。
铁口带渣：对每炉出铁后期，不拉渣后拉渣不彻底者，发现一次扣班长10元。
硅铬合金炉前操作的有关规程
1、加灰：加灰量不得少于每炉铁水的6%，即每炉加灰不得少于100kg(不少于10锹)
2、摇包：
摇包机必须由各班班长亲自操作，摇包速度依铁水不溅出为准。
（2）（3）
3、摇包前必须将铁水表面凝固的渣层敲破。摇包时间控制在10-15分钟，不得少于10分钟。（1）
前工必须正确指挥天车工进行浇注，每槽铁水不得少于锭模容量的2/3，以利于推皮。
4、推皮：浇注后，必须将将铁水表面凝固的渣层推干净，两个人同时操作，一个用耙子将渣皮轻轻推到锭模的另一头，然后另外一个人用靶子将其全部扒出模外。
5、取样：取样必须用干净的样勺，从铁水深度的中下部取出。
精炼炉工艺流程说明
电硅热法冶炼碳硅铁所有的设备为电弧炉（依称精炼炉），它分为敞口和有盖的两种。炉衬用镁转砌筑，采用石墨电极。冶炼微碳硅铁的主要原料有铬矿，硅铬合金和石灰。微碳硅铁的工艺流程如下：
1、炉内在送电前加入硅铬合金，少部分石灰。操作送电起弧，冶炼工马上用料桶加入矿和石灰。
2、3、冶炼过程中由冶炼班长取样，判样决定出铁时间。铁水在出铁水包内后，天车吊起先泌渣后浇铸。铁在锭模中形成固体后，天车再吊起到铁堆放区。
4、第二天铁冷却后，天车再吊起给精整工，精整取样，取样给化验室化验。
5、化验结果报告铜制成品库。成品库根据牌号，分类入库。
对矿热炉工配料工准确配料的规定1、2、按生产主管所写料批的数字，准确配料。
冶炼班任何人无权改动生产主管的料批数字。冶炼班长只有权力附加焦碳。冶炼班把料批中的钢屑分开计量，配料员应予支持。
3、配料共干好本职工作，上班时间不准干私活，聊天。如有拉料工上料时，配料工未检磅，双方各扣20元。
4、矿热炉浇注铁和成品库的管理规定1、2、浇注时必须用铁把挡住包口，不得把渣流入锭模。万一把渣流入锭模，入库前必须把渣清理干净。若不干净，扣10%产品量，对班长严肃处理。
3、成品库计量，化验员工，对化验要准确，公司抽样到化验室化验后，误差大，扣成品库化验人员30元一次。
4、成品库对产品类别的包装要负全部责任。若有差错，根据用户的扣款多少，给予成品库的直接负责人严肃处理。
发现对第一条、第二条违者，罚款30元一次。
5、一个月不出任何责任事故，公司对成品库人员一定奖励
葫芦吊车使用的规定
一、1、2、二、1、2、3、三、葫芦吊车适用范
吊精炼炉电极，加料、块铁、空铁水包。撤炉、筑炉时、炉盖、砖块。葫芦吊车适用对象 精炼炉各班班长、炉长。精整组班长。
电钳工在检修过程中使用。违者处惩条款
不属于规定人员操作：
1、2、四、1、发现一次罚款20-50元。造成设备事故，给予开除处理。操作者注意事项：
操作前，打开按钮开过（绿色），使用结束，关掉按钮开关（红色）
2、3、操作时人离开物体1.5米远。
上升时，吊钩离葫芦本体不少于1.5米应与松开按钮，停止上升，下降时，吊钩不得碰到地面。
追求“低碳化”的品德课堂 篇6
一、 去芜存精，目标精准
教学目标是课堂教学的灵魂，是教学活动的出发点和归宿点，也是判断教学是否有效的直接依据。在课堂教学中，每一个环节的设置，每一项活动的安排都要紧紧围绕教学目标来进行。
品德课教学目标的设置与其他学科不同，学生学习的结果不单单是知识的获得，认知水平的提高，更重要的是学生正确态度、价值观的形成和行为规范的养成，使他们学会做人，学会做事。总之，设置目标要使知识技能、情感态度、行为习惯三者融合统一。也正因为如此，不少老师制定教学目标时常常追求“高大全”，设置多个目标，然而，过多的目标集中于一节课根本不可能有效达成。
品德课堂要“低碳化”，必须先从精簡教学目标开始。精簡目标绝不是簡单机械地减少教学目标，也不是任意降低教学要求，而是根据教材特点和学生实际有针对性地设定。目标宜少不宜多，宜精不宜泛，去芜存精，在其中重点目标上花大力气，做深做透，力争一课一得。
要使目标精准，教师首先要用全局的眼光整体地解读教材，弄清课文与整个学段、整册教材、一个单元之间的关系，从而对教什么、教到什么程度有正确的把握，在此基础上通读整组教材，分清每篇课文的重难点，使课文教学目标与单元主题相照应，从而合情合理地制定教学目标。
其次，目标的定位要贴近学生实际，不应照搬照抄教参，而应联系学生的生活实际，根据学生的认识水平、思维特征、情感需要、社会现实需要来制定适合的教学目标，为课堂教学指明正确的方向。
如笔者在执教一年级下册《进厨房》（浙教版，下同）时，在对教材作整体解读的基础上，对学生一日三餐情况作深入调查，发现学生早餐吃得马马虎虎，晚饭则吃得又饱又好，中饭都在学校食堂就餐，于是对他们中午就餐情况作细致观察，发现不少学生存在偏食现象，不爱吃蔬菜爱吃肉，而且浪费现象非常严重。根据教材特点和学生实际，笔者制定教学目标如下：
1. 知道人体必需的六大营养素，初步懂得一日三餐营养合理搭配才能促进身体健康的道理。
2. 调查、了解家庭一日三餐的情况，乐意为家人合理配制一日三餐。
3. 养成科学、合理的饮食习惯，做到吃饭不挑食、不浪费。
笔者把教学重点放在第一个目标上，因为只有学生知道了六大营养素的作用以及一日三餐营养合理搭配的重要性，才能达成后面的两个目标，所以它是目标中的重点，是整堂课的重心所在。由于这节课目标的制定是在深入钻研教材，又是从学生生活实际出发而量身定制的，加上教学中紧扣目标展开，因此，教学取得了较好的效果。
二、 去伪存真，内容精选
新课程强调，教材只是一个范例，一个话题，一个提示，不是作为知识的载体供教师讲授，乃是引发儿童活动的工具，是儿童开展活动时可利用的资源，教师要创造性地使用教材。然而在实际教学中，不少教师还是习惯性地把教材当做致胜法宝，过分依赖教材，不但对教材提供的材料面面俱到，而且对内容不断拓展、延伸，使得教学内容芜杂，教学时间仓促，学生也因过多的信息输入而显得无所适从。
“低碳化”的品德课堂应簡约、实在，教学内容也应簡明、扼要。为此，教师必须不囿于教材，摆脱教材的束缚与禁锢，根据学生已有的知识和能力对教学内容进行挑选，大胆合理地取舍，去繁就簡，去伪存真，摒弃学生早已熟知的或是难以理解的，留取贴近实际、贴近生活、贴近学生的资源，真正促进学生道德素养的提升。
如笔者在教学四年级下册《精彩的社区生活》时，教材中有一内容是让学生去采访了解社区学院的知识。课前笔者就此询问了相关人员，可他们却不甚了解。于是笔者改用图文资料向学生介绍，使他们对社区学院有初步的认识。为了让学生体验采访活动，笔者把采访的主题由“社区学院”改为“我们的社区”，由于采访内容与学生的生活紧密相连，他们就自然而然地以小主人的身份投入到活动中去，积极主动地参与调查、采访，从而对自己生活的社区有了全面深入的了解。选择适切的教学内容不仅能激发学生的学习兴趣，还指导了学生生活，使德育有了针对性与实效性。
其次，教师要根据学生已有的知识和能力对教材进行合理的补充和调整，及时地把社会中新的信息，学生生活中新的问题吸收到课程内容中去，适时适量地补充符合学生需要的鲜活资源。如在执教五年级下册《日新月异的交通》时，笔者及时补充杭州湾跨海大桥相关信息，感受大桥建成所带来的种种便利，学生都深有体会，纷纷畅所欲言。接着向他们介绍正在我们家乡建设中的杭甬高铁情况，使学生真真切切地感受到交通发展的巨变以及它给人们生活带来的方便。
三、 避虚就实，资源精挑
课程资源的开发和利用是新课程改革的一个重要组成部分，是实现课程整体优化的有效途径，同时也是课程目标得以实现的重要保障。翻开教材，我们会发现有几课仅仅以几幅图、寥寥几行字来呈现教学内容，这为教师留下了自主发挥的空间，当然，也为教师课程资源的开发和挖掘提出了更高的要求。然而，我们经常看到，有些教师呈现了丰富的课程资源，使得课堂教学出现热闹纷呈的景象，可仔细分析，发现资源的开发和利用停留在表层，缺乏有效的挖掘和探究，使得教学资源耗费大、收效小。
品德课要实现“低耗高能”就要在课程资源开发和利用时避虚就实，精挑细选。回归生活，关注儿童的现实生活是德育课程的基本理念，教师要秉着这一理念甄别与筛选教学资源，以学生的生活为起点，针对学生情感上的障碍，认识上的盲点、行为上的误区有的放矢地撷取符合儿童需要的教学资源，同时给学生学习和探究的空间，从而使学生动情、明理，进而促进道德品质的内化。
如笔者在教学四年级上册《漫话邮政》（第二课时）时，以一张邮票串起整堂课。课伊始，笔者向学生出示一张精美的邮票，生动地讲述第一枚邮票诞生的故事。然后，让学生仔细观察邮票，说说发现。在他们回答的基础上介绍邮票知识，如齿孔、面值、种类等。接着，出示一本集邮册，告诉学生这枚邮票是集邮册中的一个成员，通过欣赏集邮册激发学生的学习兴趣，在这中间穿插讲述集邮中发生的私拆信件及私揭邮票的故事，使学生明辨是非，知道一些集邮常识及要文明集邮的道理。最后让学生动手将邮票贴在信封（信及信封书写已在第一课时完成）上。整堂课笔者没有使用过多的教学资源，但由于是从学生实际出发，收到了事半功倍的效果。我们选取教学资源要重在“质量”而不是“数量”，要做到以少胜多，以质取胜。
四、 化繁为簡，方法精巧
一说起教学方法，我们的头脑里就会跳出情境创设法、实验演示法、角色扮演法等等。毋庸置疑，合理使用教学方法确实能为课堂增色不少，但归根结底，它都是一种手段，一种形式，是为完成教学任务服务的，方法过于繁杂、花哨，只会干扰目标的实施，抑制学生情感发展，剥夺他们思维的空间。
品德教学要“低碳化”，需要教师对多种教学方法合理取舍，化繁为簡，教学方法不求多，只求精而巧。
首先，方法设计要精。教学方法是为教学的主体——学生服务的，因此，选取怎样的教学方法要考虑学生的年龄特点、认识水平及已有的道德情感，站在他们的角度设计活动，开展教学。心理学表明，学习内容和学生的生活背景一致性越高，学生接受的程度也越高，兴趣也越浓。同样，教学方法的使用与学生实际越相符，就越能激起他们对所学内容的兴趣，主动参与性也越高。
如我校一位教师在执教一年级下册《我会学习》时，精心设计了一个簡单又有趣的“手指操”活动，激活了课堂，有效达成了教学目标。课刚开始，通过师生谈话了解学生已学会的本领，随后，教师展示最近新学的本领——手指操，老师灵活运动的手指吸引了学生们的目光，学习热情被激发，接着老师教他们做“手指操”，几遍下来学生们已做得像模像样，老师趁机采访做得快的同学介绍经验，有的说刚才做之前听得很认真，有的说老师做时看得很仔细，还有的说多练几遍就快了。老师根据学生回答把它归纳为学会学习的“法宝”：认真倾听，仔细观察，动手试试。课至一半，老师让学生轻松一下，再做一遍“手指操”，做完后夸学生们越练越好，并及时点拨：要学好本领还要坚持练习。看似随意的安排，却隐藏着老师的“别有用心”，一方面照顾到一年级学生活泼好动、有意注意持续时间短的特点，另一方面通过游戏深入理解道理，可谓一举两得。课至尾声，老师又一次与学生们兴致盎然地做起了“手指操”，此时，他们的脸上带着收获的喜悦并意犹未尽。这节课可谓朴实无华，没有丰富多样的教学方法，没有生动有趣的多媒体课件，但老师精选了符合学生特点的方法，从而使课堂簡洁又高效。
其次，使用方法要巧。常言道：好钢用在刀刃上。同样，教学方法运用要找准时机，用在当用处。我们经常看到这样的现象，教师在一节课中使用的教学方法层出不穷，学生目不暇接，而教学效果却差强人意。为什么投入与产出不成正比？问题在于教师没有把教学方法当做达成目标的手段，只是为方法而方法。只有用对方法，巧用方法，才能为整个课堂教学锦上添花。
如笔者在教学一年级下册《我们共庆六一节》时，把时间特地安排在六一节前夕，一年级孩子对小学第一个儿童节充满了好奇与期待，在学生交流完“幼儿园的六一节”之后，笔者把学校前几年庆祝活动时的录像和照片展示给学生看，学生们立即被其中热闹有趣的活动场面吸引住了，他们的情感瞬间被点燃，思维也被激活，接下来，他们饶有兴趣地设计游戏内容，布置美化教室也就顺理成章了。
教学的最高境界是簡约而不簡单，是清水出芙蓉，天然去雕饰，是大繁至簡，大华至朴，这正是“低碳化”的品德课堂所追求的——拒绝浮华，拒绝低效，在四十分钟的课堂里创造超越四十分钟的效果！
水工建筑物混凝土碳化分析 篇7
关键词：水土建筑物,混凝土,碳化分析
1 混凝土碳化机理
混凝土具有毛细管-孔隙结构的特点, 这些毛细管-孔隙包括混凝土成型时残留下来的气泡, 水泥石中的毛细孔和凝胶孔, 以及水泥石和集料接触处的孔穴等等。此外, 还可能存在着由于水泥石的干燥收缩和温度变形而引起的微裂缝。普通混凝土的孔隙率一般不少于8~10%。
混凝土发生碳化能够带来双重效果, 一个是增强其刚性程度, 减弱渗透效果, 推论得出可能是由于碳化会出现水析出, 使水化效果更快速更充分, 而当中碳酸钙会填充内部空隙。增强密实程度, 但是碳化使酸性增强, 会带来钢筋材料的腐蚀。
2 混凝土碳化影响因素
水工建筑的砼碳化由很多原因造成, 想要分析出具体原因, 应当重内因和外因两方面进行思考, 分析, 实现效果的最强化。
2.1 影响混凝土碳化的内在因素
2.1.1 水泥品种
水泥的品种不同, 矿物含量有异, 添加剂等的数量和种类不一样, 也将导致水泥的性能和碱性程度变化, 这和碳化都有直接关系。通常来说, 熟料的比例越大, 引起的碳化程度就越弱。外加剂都有助于抗震, 减少碳化能力。不过还有氯盐成分的抗低温材料对钢筋有腐蚀作用, 因此要注意控制使用量。把握掺入比例。
2.1.2 集料品种和级配
材料的规格和级配不一样可能带来结构空隙大小的差异, 这直接就导致严密程度的差异。通常密实程度好的材料在碳化发生的速度上也会缓慢, 所以, 密实程度越高越好。
2.1.3 磨细矿物掺料的品种和数量
带有活性水的掺入性材料, 有一些不能单独发生硬化, 但是, 与水泥和石灰再发生化学反应后, 生成的物质就较为稳定, 这会促进碱度状态的减少, 如果其他条件相同。加入的掺入料和水泥的比例数字越大, 碳化发生的程度和速度上就会越高。
2.1.4 水泥用量
水泥量的提升使用。会带来砼的和易性的变化。有利于提升密实程度。另一面有助于碱性能力的增加, 这对于增强抗碳化比例有较强的能力, 水泥的用量越大, 碳化的速度就会放慢。
2.1.5 水灰比
水泥总量不变的情况下, 提升水和灰的比例会提升砼的空隙尺寸和数量, 因此密度下降, 抗渗性减弱。这时候与外部接触的几率变大, 发生反应的几率也变大, 带来碳化速度的增加。
2.1.6 施工质量
振捣不到位也是施工质量不好的一个表现。这会带来强度的下降, 并形成麻面蜂窝的问题。一方面感官质量和强度下降, 另一方面提升与外界互动的几率, 提升了碳化的速率。
2.1.7 养护质量
一个保养合格的混凝土能具有强度高, 紧致, 抗侵蚀抗压的力能力高, 并有助于阻止外部腐蚀性元素进入内部, 抵抗碳化。
2.2 影响混凝土碳化的外界因素
2.2.1 酸性介质
二氧化碳等气体本身属于酸性气体。如果进入混凝土内部之后形成液态的酸, 并与内部的硅酸盐, Ca (OH) 2, 铝酸盐等等发生化学反应。这必然导致成分变化, 总体碱度减少, 碳化直接发生。经过研究可以说明, CO2的浓度越大, 碳化的速度越快, 它们二者是正比例的关系。
2.2.2 温度和光照
温度突然下降会直接引起结构收缩, 这一力的扩展如果超过了混凝土自身的耐受限度就会发生结构性破损, 就是开裂或者部分剥落。这样的结构空隙会给水和二氧化碳的进入带来机会, 促进碳化的发生。
处于阳光直射下的混凝土的温度要高于背阴处的混凝土。二氧化碳的渗入能力很高, 这为它和Ca (OH) 2相互反应打下了基础, 在光和热的作用下, 碳化能力增强, 反应更为剧烈。
2.2.3 含水量和相对湿度
周围介质的相对湿度直接影响混凝土含水率和碳化速度系数的大小。过高的湿度 (如100%) , 使混凝土孔隙充满水, CO2不易扩散到水泥石中, 过低的湿度 (如25%) , 则孔隙中没有足够的水使CO2生成碳酸, 碳化作用都不易进行;当周围介质的相对湿度为50~70%, 混凝土碳化速度最快。因此, 混凝土碳化速度还取决于混凝土的含水量及周围介质的相对湿度。实际工程中混凝土结构下部的碳化程度较上部轻, 主要是湿度影响的结果。
2.2.4 冻融和渗漏
混凝土结构处于进水状态或者水的含量交替变化的时候, 也会带来温度的起落, 反复紧缩和扩张, 令混凝土的密实程度下降, 出现裂纹, 并带来碳化程度的升高。水的流出会导致Ca (OH) 2随之排出, 而在建筑表面产生碳酸钙, 这将会分离砼水化后的物质, 这会带来混凝土强度的严重下降, 钢筋的损伤程度也会进一步提升。
3 混凝土碳化的简易测试
化学检验需要预先清除砼的外层保护膜。再使用酚酞落入表层, 观察混凝土的状态是否发生变化, 变色代表有碳化发生, 利用这一方法也可以检查出碳化的程度和深度。
3.1 酚酞剂的配制
根据实践试验结果得出, 用99%的酒精加1%的酚酞液, 所配制的酚酞剂呈浅色;用96%的酒精加4%的酚酞液, 所配制的酚酞剂呈深色。二者均可用来测试混凝土的碳化情况。
3.2 混凝土碳化判定及其深度检测
首先将所需检测的混凝土表面打凿到需要的测试深度, 然后把表面清理干净, 涂抹或滴入已配制好的酚酞剂。当酚酞剂涂抹或滴入混凝土内1~2分种后, 便有反应。若混凝土变红色, 则混凝土未碳化;若混凝土不变色, 则混凝土已碳化。因为酚酞剂内含有大量酒精, 容易挥发, 所以在测试和观察时速度要快, 要尽快量出混凝土内碳化与非碳化的界面尺寸, 以便得到准确的碳化深度。
3.3 混凝土碳化检测值的取得
由于水工建筑中混凝土结构物的部位不同, 其碳化程度也不尽相同, 所以在进行混凝土碳化测试时, 一定要多测几次, 以其平均值为混凝土碳化检测值。
3.4 测试混凝土碳化凿开面的处理
在混凝土碳化测试工作完成后, 对检测混凝土碳化的凿开面应用环氧树脂砂浆或环氧混凝土作填补封闭处理。
4 混凝土碳化的防止措施
混凝土碳化有混凝土“癌症”之说, 关键是应采取防止措施。
4.1 设计方面
根据水工建筑物中不同的结构形式和不同的环境因素, 分别对混凝土的保护层采取不同的厚度, 应尽量避免一律采用2~3cm。
4.2 施工方面
施工技术是保证混凝土质量的有效办法, 这当中一个是要注意对混凝土材料的着重选择, 好中选优, 保证质量, 通常硅酸盐的抗碳化能力较强, 应优先选用。应当满足必要的操作流程, 例如对于石头的清洗和筛漏要及时, 并注意去除当中的杂质废物甚至腐蚀品。二是外加剂的质量应当过关, 有助于提升混凝土的性能。提升强度, 严密度, 抗低温, 抗渗漏等性质。第三, 应当注意成分比配的严格实行, 水灰比的数值药效, 塌落度要越小越好。并把水的总量控制在操作配料的最小使用度内, 并降低自由水的含有几率。
4.3 使用方面
水工建筑使用上应当和设计规划中的要求相统一, 不可随便更改。如果控制不好, 会引发混凝土与外部条件之间的协调性减弱。而混凝土的成分以及结构必然会发生化学和物理上的变化。特别是混凝土结构容易发生活动和摩擦的地方, 更应当加强包裹和隔离工作。
4.4 管理方面
对于水工建筑的混凝土, 应当从多方面进行养护管理, 应当及时做好检查措施, 增强保养投入, 对重点发病的地方应当特别注意, 派遣人员, 投入时间来进行正规的裂纹和碳化程度的测量, 及时记录。如果已经发生了裂纹和干落的状况, 要马上用涂料等进行修护, 使之与空气和外界侵蚀物相分离, 将问题控制在最小的状态。以免其扩大, 将更加难以收拾。可进行混凝土补强。有助于提升硬度等级。
结语
对建筑砼碳化过程会产生影响的方面很多, 问题形成的原因和状态也较为复杂, 其预防和杜绝的办法多种多样, 应当进一步加强探讨, 本文总结的水工建筑物砼碳化的分析办法也可以利用于相似表征的砼碳化状况中。
参考文献
[1]杨国新.水工建筑混凝土碳化分析[J].内蒙古水利, 2009 (05) .
碳化分析 篇8
本考察研究了表面烧蚀发生条件下,碳化烧蚀材料内部热响应的计算模型及详细求解方法,包括内部热解机理、温度场分布、材料内部分解率、线烧蚀率的计算、碳层厚度等。运用单元生死法实现碳化烧蚀材料表面碳层的消失,并通过阿伦尼乌斯定律对碳化烧蚀材料内部热解反应进行了数值建模。选取高硅氧酚醛材料作为碳化烧蚀材料,并对并对数值模拟结果进行了理论分析。
1 数学模型
1.1 材料内部热传导模型
碳化材料的热响应需要考虑内部能量平衡,主要包括材料的热传导及碳化过程中材料热解对能量方程的影响。圆柱坐标下,碳化烧蚀材料二维热传导模型的建立如式(1)所示:
其中,ρ、Cp、k、 分别是碳化烧蚀过程中材料比热容、密度、热导率和气体质量流,是变物性参数,可以根据数学函数(2)~(6)求得,ΔH是分解热,是已知量。
式(2)中,Γ为树脂基体体积分数,ρi为碳化过程中分解组分的密度,ρnondecomposingpart为增强物密度。为方便计算碳化过程中材料的变物性参数,定义碳化烧蚀材料未分解材料质量分数如式(3):
其中,η为未分解材料质量分数,ρ为碳化烧蚀材料当前密度,ρ0和ρr分别是碳化烧蚀材料初始密度和残存物密度,是已知量。碳化烧蚀材料热导率和比热容计算公式如下:
上式中,k和Cp分别为材料碳化过程中的热导率和比热容,k0和Cp0分别为材料初始热导率和初始比热容,kr和Cpr为材料残存物的热导率和比热容,且都为已知量。碳化过程中气体质量流率可以根据公式(6)求得:
1.2 材料热解模型
材料碳化烧蚀过程中热解模型可以通过阿仑尼乌斯方程表示,分解组分的密度变化如公式(7):
根据公式(7),可以计算得到碳化烧蚀材料的密度变化如公式(8)所示:
其中,ρi为复合材料组分密度,Ai为组分i的指前因子,Ei为组分i的活化能,R为气体普适常数,ni为反应阶数,ρ0i为组分i在碳化前的密度,ρri为组分i碳化后残存物密度。
1.3 能量守恒方程
在烧蚀面上建立能量守恒方程,主要有以下能量形式:对流传递的热量,进入材料内部的净热流,壁面辐射热量,烧蚀带走的热量,热解气体带走的热量。
上式中,h为热传系数,σ、ε是辐射参数,ρr是碳层密度,Δhg和Δhablation分别是热解气体和烧蚀带走的热量,且都为已知量,在未发生表面烧蚀时Δhablation=0。 分别是材料的线烧蚀率和气体质量流率,通过前面的烧蚀理论可以求得。
1.4 表面碳层消失的数值模拟
采用单元生死的方法,将由于烧蚀从碳化层消失的单元定义为死单元,不将其从有限元网格中删除,而是将死单元的刚度矩阵乘以一个因子,实质是将死单元的载荷、质量、比热等类似效果设为0 。碳化烧蚀材料热响应过程计算结束后,通过后处理剔除死单元,可以直观地表征烧蚀过程中材料表面的烧蚀退缩过程。本研究在对烧蚀热防护复合材料表面碳层消失进行数值分析时,将烧蚀表面单元温度Ti和参考温度Tr作比较来判断单元的生死,如果Ti> Tr,则将该单元定义为死单元,且在最终后处理时将死单元剔除。
2 数值计算及结果分析
2.1 参数及边界条件设置
本实验研究了碳化烧蚀材料在表面发生烧蚀情况下内部详细的热响应,作为算例,对某高硅氧/酚醛防热复合材料结构进行了数值模拟,将模型简化为二维轴对称模型,计算模型见图1,结构厚度为25mm。碳化过程中的主要参数为:初始密度1742kg/m3,树脂体积分数0.42。初始热导率为0.63W/(m·K),最终热导率为2.3W/(m·K),碳化反应热4.8E5J/kg,树脂组分的活化能E为1.69E5J/(kg·K),指前因子为9.75e8,反应指数3,碳层密度1413kg/m3。当表面温度达到2000K时,材料发生表面烧蚀。
数值求解过程中边界条件设置为:(1)烧蚀面上设置热流边界条件,设定燃气温度2800K,,对流换热参数26W/(m2﹒K),壁面辐射参数设置为:辐射系数ε=0.93,玻尔兹曼常数为5.67E-8W/(m-2·K4)(2)对背壁设定绝热边界条件:
2.2 结果与讨论
图2为材料温度变化曲线,材料烧蚀面温度在初期升温速率较快,后期趋于平缓且烧蚀面温度逐渐降低,这是由于材料碳化烧蚀的出现,发生质量损失的同时带走了大量热量,导致进入材料内部的净热流减小,材料表面温度降低。
图3为烧蚀率变化曲线,可以看出在初期,材料的烧蚀率增长较快,到后期烧蚀率趋于平稳,这是由于在初期材料升温速率较快,烧蚀表面温度变化较显著,随着烧蚀时间增加,材料的烧蚀带走大量热量,使得表面热流密度相应减小,导致平均烧蚀率趋于稳定。
图4为材料密度变化曲线,在初期,表面材料未彻底碳化,所以表面材料密度介于碳层密度和原始材料密度之间,随着温度的升高,材料的内部热解反应愈加激烈,导致材料出现分层现象,依次出现碳化层、热解层和原始材料层,且位置随时间推移。
图5为材料碳化速度曲线,在烧蚀发生前碳化速度很快,碳化层厚度增长很快,在烧蚀发生后,碳化速度趋于平缓,且随着时间的增加,碳化速度减小。这主要是由于材料烧蚀以及材料内部温度梯度减小造成的。
图6为材料内部分解率变化曲线,反映了材料内部热解的渗透过程。碳化烧蚀材料内部热解与材料升温速率密切相关。在任意烧蚀时刻,分解率曲线都存在一个拐点,在该点处热解最严重。到某一烧蚀时刻,该点前材料全部热解变为碳层,该点后的材料的热解继续向内深入。材料由于烧蚀发生质量损失并带走大量热量,使得温度梯度减小,最终导致其向内热解渗透速度减慢,内部热分解减小。
3 结论
分析了碳化烧蚀材料的详细热响应过程,并建立了碳化烧蚀过程中材料变物性参数、热解程度、碳层、密度及温度场变化的有限元求解方法。通过对高硅氧酚醛复合材料的烧蚀热响应过程进行分析,发现材料的烧蚀是多种因素综合作用的结果,其烧蚀与材料升温速率及热解机理密切相关。材料碳化烧蚀过程中通过表面烧蚀和内部热解带走了大量热量,使得材料内部温度梯度减小,进而导致热解程度减小和烧蚀率趋于平缓,且烧蚀表面温度降低,这也验证了防热复合材料的工作特性。研究内容和方法为航空航天领域的防热复合材料设计和应用提供了参考。
摘要：为了揭示碳化烧蚀材料的详细热响应,运用有限元数值模拟方法建立了高温环境下碳化烧蚀材料性能分析的数值计算模型,并通过阿伦尼乌斯定律对材料的内部热解进行了分析。碳化烧蚀材料热响应计算过程中,建立了材料变物性参数计算的数学函数,并对某高硅氧酚醛复合材料的碳化烧蚀过程进行了数值模拟。结果表明:碳化烧蚀材料的热响应是多种因素综合作用的结果,随着材料内部热解,材料出现碳化层、原材料层的分层现象,材料内部发生质量损失。材料的热物理性质与碳化过程中材料温度和热解状态相关。研究方法对计算任意的碳化烧蚀具有适应性。
钢筋混凝土碳化耐久性寿命分析 篇9
1 钢筋混凝土结构碳化机理
在钢筋混凝土结构施工中,水泥水化物的碱性很高,在钢筋表面形成一层钝化膜,阻止了钢筋与外界介质的接触,但混凝土构件处在自然环境中或有害介质环境中,随着时间的推移将会发生碳化,其本质是大气中CO2等气体与水泥石中的水化产物作用,是一个极其复杂的多相物理化学过程。混凝土碳化反应方程式如下[2]:
混凝土碳化使混凝土的pH值降低,完全碳化混凝土的pH值约为8.5～9.0,使混凝土中的钢筋脱钝。
2 碳化影响因素
1)CO2浓度的影响,CO2浓度越高,碳化速度越快;2)环境温度的影响,温度升高碳化速度加快;3)环境相对湿度的影响,大部分试验表明相对湿度在40%～70%之间,混凝土碳化速度较快。
混凝土本身内部因素对碳化影响有:1)水灰比对碳化速度的影响,水灰比是混凝土性能的重要参数,对碳化速度影响极大;2)水泥品种的影响,水泥品种不同,水泥水化产物中碱性物质的含量及混凝土的渗透性不同,对混凝土的碳化速度有一定的影响,大量快速试验表明,早强型普通硅酸盐水泥混凝土的碳化速度较慢,矿渣水泥混凝土与普通硅酸盐水泥混凝土碳化速度基本相同;3)水泥用量的影响,水泥用量直接影响混凝土吸收CO2的量,因此对混凝土碳化速度有一定影响,水泥用量越大,其碳化速度越慢;4)混凝土掺合料对碳化的影响,普通水泥混凝土中,掺加粉煤灰后,水泥中的熟料量相应地减少了,致使混凝土吸收CO2的能力降低,同时,由于粉煤灰混凝土的早期强度低,孔结构差,加速了CO2的扩散速度,从而使碳化速度加快;5)混凝土抗压强度的影响,混凝土抗压强度是混凝土最基本的性能指标,混凝土强度高,其抗碳化能力强;6)施工质量及养护对碳化的影响,其他条件相同时,施工质量好,混凝土强度高,密实性好,其抗碳化性强,施工质量差,混凝土表面不平整,内部有裂缝等,碳化速度加快。混凝土养护不良,碳化速度加快。
3 混凝土碳化深度预测模型
在一般大气环境暴露条件下,混凝土碳化是导致钢筋脱钝锈蚀的重要前提。因此,建立一个合理准确的混凝土碳化深度数学模型,是研究钢筋锈蚀程度、预测结构抗力变化的关键。依据菲克(Fick)第一定律推导出混凝土平均碳化深度X与时间t之间的关系,目前,普遍采用的混凝土碳化模型为:
其中,X(t)为碳化深度;t为碳化时间(结构服役时间);k为碳化系数,表示碳化速度与渗透性能、二氧化碳浓度有关的碳化系数,可以实测确定,可按下式计算[7]:
4 混凝土碳化耐久性可靠度寿命分析
混凝土结构碳化寿命是以保护层混凝土碳化,从而失去对钢筋的保护作用,使钢筋开始产生锈蚀的时间。这一准则比较适合不允许钢筋锈蚀的钢筋混凝土构件(如预应力构件等),但对大多数混凝土结构来说,以钢筋开始锈蚀作为结构使用寿命终止的标志极限状态方程为
根据式(6)给出的碳化可靠指标与时间的关系及目标可靠度[2],就可以求得混凝土结构的碳化寿命及剩余碳化寿命。
假定一建筑物位于我国北方某城市,为室外一般的环境混凝土强度为C30、混凝土保护层厚度为35 mm的普通混凝土构件,若该建筑为重要建筑,取β=0.5,则其碳化寿命为25年,已经使用了20年,则其剩余碳化寿命为5年。
5 结语
本文基于碳化机理对影响混凝土结构耐久性的主要因素进行了系统分析,给出钢筋混凝土碳化深度预测模型,进而提出了碳化耐久性可靠性的分析方法,对房屋的耐久性寿命评定有一定的现实意义
摘要：通过对钢筋混凝土碳化耐久性机理及影响因素进行分析,采用随机碳化深度模型对混凝土碳化深度进行预测,并结合碳化可靠度分析对钢筋混凝土结构耐久性寿命进行评定,为混凝土结构的评估与管理奠定基础。
关键词：钢筋混凝土,碳化耐久性,寿命分析
参考文献
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[6]夏宁,于孝民,任青文.混凝土结构耐久性研究现状[J].水利水电科技,2005,25(4):63-66.
碳化分析 篇10
天津经济技术开发区是1984年成立的首批国家级开发区, 经过28年的艰苦奋斗, 实现了经济快速、持续发展, 在商务部公布的国家级开发区投资环境综合评价中连续十四年位居第一, 形成了电子通讯、汽车、装备制造、生物医药、航天航空、新能源新材料等支柱产业, 吸引了三星电子、摩托罗拉、丰田汽车、维斯塔斯等180多家世界五百强企业入区, 成为全国最大的手机、基站、电子元件、酶制剂、太阳能电池生产基地。2005年入选“国家首批循环经济试点园区”。2008年3月成为首批“国家生态工业示范园区”, 2011年通过了国家对生态工业示范园区的复查。2012年成为天津市低碳城市建设中低碳化发展示范园区。
一、低碳经济发展内容分析制定规划, 引导低碳经济发展
制定《天津开发区“十一五”节能降耗规划》, 委托北京市长城企业战略研究所和耶鲁大学联合编制《天津开发区循环经济发展规划 (2009―2020) 》。2012年编制《天津开发区低碳示范园区建设实施方案》, 指导园区低碳化发展。另外, 为了抓住节能工作的重点, 建立节能工作的长效机制, 配合开发区东区能源规划的编制, 开展了《开发区东区2009-2020年节能规划》及《开发区东区2009-2010年节能工作实施计划》的编制工作。上述规划的编制明确了循环经济发展和节能的目标、路径, 分阶段提出了主要任务和重点工作, 保证了低碳经济和循环经济发展有章可循。
完善政策体系, 营造良好制度环境
自2007年9月颁布《天津经济技术开发区促进节能降耗、环境保护的暂行规定》以来, 区财政设立了每年预算为1亿元的“泰达节能降耗、环境保护专项资金”, 确定工业节能、建筑节能、可再生能源、水资源优化及节约及环境保护和污染物减排等鼓励内容, 支持节能降耗、环境保护工作。至目前已连续发布了四批《天津开发区促进节能降耗、环境保护鼓励目录》, 对工业节能、新能源、污水原位再生、资源综合利用、烟气脱硫、清洁生产改造、环境标志产品认证、国家环境友好企业、工业废物生态管理标识企业、ISO14000环境管理体系等项目开展补贴。自政策发布以来, 共有400个节能环保项目通过评审, 区财政补贴金额达1.6亿元。
要做好区域低碳节能政策工作, 以财政鼓励为主的扶持政策和以强化管理为主的约束政策缺一不可, 在节能扶持政策逐步完善的同时, 还有必要出台具有一定约束力的区域节能管理政策。因此, 天津开发区在充分调研的基础上, 颁布《天津开发区重点用能单位节能管理暂行办法》。在该政策编制过程中, 依据《中华人民共和国节约能源法》和《天津市节能条例》中对重点用能单位的管理宗旨, 结合开发区外资企业较为集中的特点, 在做好与扶持政策相互配合和衔接的基础上, 制定了区域重点用能单位管理办法。该办法确立了开发区节能指标的分解、监测和考核工作的实施对象、实施方法、实施内容和责任部门, 并明确了节能指标考核后的奖惩办法, 将节能鼓励和违约处罚有机的结合起来, 对节能多的企业鼓励多, 对没有完成节能指标的企业有相应的处罚, 为开发区推进下一阶段节能工作提供了更有效的政策保障。
推进产业结构调整和升级, 带动园区低碳经济发展
首先, 开展绿色招商, 严格执行《天津市固定资产投资项目合理用能评估和审查管理暂行办法》, 严格项目准入指标, 坚持将能耗标准作为项目审批、规划设计、竣工验收的强制性门槛, 从源头杜绝技术落后、耗能高的项目入区。同时以“集团化、基地化、链条化”为策略, 引进行业龙头带动企业聚集, 形成产业基地和主导产业, 正是由于摩托罗拉、三星、丰田汽车、诺维信、顶新集团等核心企业的入区, 促成了天津开发区电子、汽车、生物医药、食品等支柱产业及其生态产业群簇, 降低了物流成本及碳排放。
第二, 大力发展高新技术产业和第三产业。2011年, 天津开发区共申报各类科技创新项目380多项, 有150个项目列入天津市级以上科技计划项目, 高新技术企业总数达184家。天津开发区将生物医药、航天技术、新能源、新材料项目作为发展重点, 这些产业对全区高新技术产业发展的作用不断提高。目前, 大火箭项目、维斯塔斯、东气风电、京瓷太阳能等新企业已落户天津开发区, 加快了区域产业结构调整步伐。同时, 第三产业各行业普遍实现快速增长, 对全区经济的拉动作用得到进一步提升。2011年, 交通运输、仓储和邮政业实现增加值37.14亿元, 可比增长3.5%, 批发和零售业实现增加值108.28亿元, 可比增长17.9%, 金融业实现增加值93.02, 可比增长12.7%, 其他服务业实现增加值160.06亿元, 可比增长35%。
第三, 鼓励企业开展节能改造、能源审计、清洁生产、精细环境管理、生态设计等, 促进单一工艺、产品和企业的优化。积极开展区内重点用能单位、大型公建及居民住宅的用能审计、监测和普查工作。2011年组织百家企业开展清洁生产审核和能源审计工作, 待企业审核改造方案全部完成后, 年可节电3834万度、节蒸汽16980吨、节水69.6万吨、节天然气182.7万立方米, 减少固体废物排放20385吨, 产生2481万元经济效益。
另外, 充分发挥核心企业的带动作用, 例如:奥的斯公司在天津建成的全球首个绿色工厂, 在追加投资不超过7%的条件下, 综合能耗降低25%。
优化区域能源供应系统, 发挥节能表率作用
从2006年开始, 负责开发区水、电、气、热生产和供应的泰达控股公司开始大力推动节能降耗工作, 健全机制成立了循环经济领导小组和循环经济工作推动组, 出台了《泰达控股系统所属节能重点单位考核实施办法》政策。泰达控股系统自来水、燃气、电力、热电、滨能、新水源、市政、绿化、公交公司作为重点单位, 均成立节能降耗工作组, 开展了能耗状况普查, 找出能耗点, 形成能耗普查分析报告。在自我能耗普查基础上, 聘请专业机构对泰达控股系统企业进行能源审计, 形成系统的节能降耗解决方案。同时, 泰达控股公司与各专业公司签订“节能责任书”, 考核节能工作进展和落实情况, 按月度以打分形式进行跟踪和量化考核。在此基础上, 泰达控股全力推动“九大节能重点项目”:包括非电空调、锅炉脱硫、海水淡化、小区地源热泵工程、建筑垃圾材料节能、滨海地区公交车油改气、绿化浇灌技术、垃圾无毒化减量化处理、扩大再生水利用等, 取得了显著成效。
加强信息建设, 构筑低碳信息平台
首先, 开发建设了“泰达低碳经济信息网”, 网站包括低碳泰达、关于我们、合作项目、市场机会、产品技术、咨询服务、低碳金融、资讯中心、政策法规等9大主要栏目, 将成为低碳技术产品供需对接的商务信息交流平台。
其次, 编辑出版《泰达低碳》免费电子月刊杂志, 向各级政府部门、学术机构及区内近两千家企业发放, 内容包括政策解读、专题综述、各地新闻、案例分析等。
最后, 为了更有效地促进区内企业开展节能工作, 在开展信息服务, 实现节能服务市场化的节能促进工作指导方针的前提下, 积极建设以政府信息服务内容为主, 以开发区节能网为载体的区域节能服务信息平台, 通过该网页为区内企业提供政策法规、办事指南、节能信息、技术交流等服务内容。
发挥示范带动作用, 搭建国际合作平台
天津开发区作为“首批国家生态工业示范园区”和“首批全国循环经济试点园区”, 在国际社会积极应对气候变化, 发展低碳经济的大背景下, 进一步发挥示范与带动作用, 积极开展国际合作, 引进世界先进的环保、生态、低碳等领域的理念、技术、产品、管理与服务, 并取得了一定成效。
第一、成功申请欧盟“亚洲可持续生产与消费基金项目”
2009年, 天津开发区成功申请了欧盟“亚洲可持续生产与消费基金项目” (英文名称为:Switch Asia) ———滨海新区产业共生及环境管理系统建设项目。该项目为期4年, 将致力于促进滨海新区内工业企业间副产品交换、资源对接、商业合作及最终产业链形成, 同时为企业提供ISO14001培训和快速审计。天津开发区项目是自设立Switch Asia援助项目以来, 第一个由中方机构作为主申请单位获批项目, 项目实施后在滨海新区减少16.5万吨废物填埋量、减少9.9万t CO2排放、节省工业成本5000万元以上。
第二、创建中日 (国际) 合作低碳经济示范区
2009年, 委托日本野村综合研究所开展了《关于创建中日/国际合作低碳经济示范区》研究项目, 天津开发区明确提出创建中日 (国际) 合作低碳经济示范区发展战略, 设立建设低碳经济国际合作平台发展目标, 以引进和培育先进节能环保技术, 打造低碳技术与服务汇集地, 实现经济效益与环境效益和谐发展。
第三、开展中法企业碳值评估合作项目, 选择两家生产型企业和两家共建楼宇开展碳排放数据实测和分析, 进行碳排放因子适应改编工作, 为推动企业层面上企业开展碳排放奠定基础。
第四、2009年7月, 天津开发区与日本茨城地区的合作被纳入中日两国第三轮环保合作框架, 成为2009年重点推进的两国六个合作项目之一, 该项目对开发区资源循环利用情况进行调研, 并提出可行的改进方案。2011年引入日本工业固体废物全过程管理概念, 在区内选区21家企业进行一般废物联单转移试点工作, 并在此基础上向全区推广。
加强机构建设, 成立低碳经济促进中心
2010年3月, 天津开发区成立“泰达低碳经济促进中心”, 作为泰达低碳经济国际合作平台的运行机构, 促进天津开发区低碳化发展, 主要职能包括 (1) 开展国内外低碳技术及产品展示, 建立低碳技术产品交易平台, 成为国际低碳技术交流/产品展示中心; (2) 吸引先进的低碳技术研发与咨询服务、碳交易与碳金融等机构入驻, 成为低碳技术及服务的汇集与辐射场所; (3) 探索低碳经济产业孵化机制, 成为低碳经济产业发展的孵化器。
低碳中心通过招募合作平台的有关会员单位, 形成集低碳信息系统、低碳技术与产品展示和交易、低碳产业孵化、人才交流与培训、政策制度设计等于一体的商业化运营的促进低碳经济发展的国际合作平台。在此基础上, 将低碳经济促进中心打造成为在低碳经济发展领域具有重要影响力的机构。
多方联动, 营造低碳社会氛围
增强企业和广大居民的低碳意识, 将低碳理念融入到工作和生活的各方面, 是天津开发区低碳经济建设的出发点和落脚点。
首先结合区域特点, 制定环境宣传教育计划, 编制《生态工业园简讯》、《泰达环保协会专刊》、《低碳生活小窍门》等宣传材料, 宣传天津开发区生态工业和低碳经济建设, 积极鼓励公众参与。同时, 与奥的斯、环保NGO组织--绿色之友、高校环保联盟共同开展“OTIS杯节能减排泰达行动”, 组织南开大学、民航大学等8所高校大学生志愿者对区内公建进行了节能减排机会诊断;与泰达图书馆共同组织“让我们走进低碳生活”公益讲座, 使广大读者充分认识“气候变暖”给人们生活带来的影响, 增强广大读者“保护自然、善待环境、从我
节能小知识
1.少用机械通风, 多用自然通风。每天至少开两次窗, 既省电又可大大降低室内有害气体。
2.要注重户外的绿化。一棵树一天可蒸发40公升的水, 可以抵消100只100瓦灯泡一天8小时的热量。3.户外可采用太阳能路灯、草坪灯、泛光灯、灯光指示牌等。
4.采用新型节能光源。节能灯价格虽比传统的白炽灯高数倍, 但发光效率高4至5倍, 使用寿命长8至10倍, 经济上完全可行。如全部采用节能灯照明, 至少可节电70%以上。况且节能灯的光谱色度现在已接近白炽灯, 并不影响氛围的烘托。
5.安装太阳能热水器。夏季水温可直接使用, 冬季可接入锅炉加热至需要的水温。据已采用此项技术的单位统计, 至少可节能20%至30%。
做起”的低碳意识;与康师傅控股公司联合举办“低碳生活由我做起”家庭碳减排活动, 在全区掀起了一股环保低碳生活风潮。
二、天津开发区低碳经济建设的主要成效分析
在园区层面, 2011年地区生产总值、工业增加值、财政收入分别达到1908.45亿元、1430.67亿元、403.56亿元, 同比增长24.9%、28.4%、28.5%。在经济、社会高速发展的同时, 天津开发区在实现园区低碳化发展方面也取得显著成效, 各项指标在全国名列前茅。
2011年, 全年万元地区生产总值能耗154.33kg标准煤, 比上年下降3.8%, 万元工业增加值能耗136.7kg标准煤, 比上年下降3.8%;万元地区生产总值耗电451.55kw.h, 比上年下降7.0%, 万元工业增加值耗电426.36千瓦时, 比上年下降5.3%;万元地区生产总值新鲜水耗4.68立方米, 比上年下降5.3%, 万元工业增加值耗水3.78m3, 比上年下降6.7%。
在产业层面, 产业结构日趋合理, 大力发展高新技术企业, 全区共有2000多家科技型中小企业。2011年开发区高新技术企业实现产值1840.8亿元, 同比增长1.3%, 占全区工业总产值的30.2%, 生物医药、航天技术、新能源新材料行业初具规模。
在企业层面, 全区已有近200家企业建立ISO14001环境管理体系, 62家企业开展了能源审计, 86家企业开展了清洁生产审核工作, 2家国家环境友好企业, 7家天津市环境友好企业, 3家天津市清洁生产示范企业。
三、天津开发区发展低碳经济的体会
(一) 工业企业的节能减排是发展低碳经济的基础
作为工业园区, 天津开发区二、三产业比例为77:23, 因此大力推进企业层面的节能减排, 尤其是对重点高能耗企业实施源头减量、能源管理、节能改造、过程再用、末端资源化等生态化措施, 可以大大提高园区整体的资源能源的使用效率, 减少污染排放和碳排放, 是发展低碳经济的基础。
(二) 政府正确引导是发展低碳经济的保障
碳化硼材料研究进展 篇11
关键词:碳化硼;材料;研究;记载
中图分类号:O628.2文献标识码:A文章编号:1006-8937(2009)08-0082-02
1前言
碳化硼为菱面体结构,晶格属于D3d5- R3m空间点阵,晶格常数a= 0.519 nm,c=1.212 nm,α=66°18,目前可被广泛接受的碳化硼模型是:B11C组成的二十面体和 C-B-C 链构成的菱面体结构。由于碳原子和硼原子半径相似,存在类质同相替代,所以碳化硼中的碳硼比并不固定,但多在1:4附近变化,且碳硼比=1:4时碳化硼的各项性能指标也最好。碳化硼中原子间共价键比超过90 %,这种特殊的结合方式,使其具有具许多优良性能(参见表1),如:①高熔点、高硬度、高模量,高温强度高(>30GPa),具有很强的耐磨能力;
②密度小;
③较低的膨胀系数;
④很高的热中子吸收能力;
⑤具有热电性;
⑥在具备良好的物理性能的同时具有优越的抗化学侵蚀能力。
正是由于碳化硼自身的优异性能使碳化硼在耐火材料、耐磨材料、装甲防护、核工业、航空航天等领域得到了广泛的应用。
2碳化硼粉末的制备
2.1碳化硼的合成
2.1.1碳热还原法
碳热还原法是指以碳为还原剂,还原硼酸或硼酐制备碳化硼的方法。反应方程式为:
2B2O3+7C==B4C+6CO(g)
4H3BO3+7C==B4C+6CO(g)+6H2O(g)
碳热还原法制备碳化硼时通常使用碳管炉和电弧炉。采用电弧炉作为合成设备时 ,由于电弧温度高、炉区温差大。在中心区部位温度可能超过碳化硼的熔点,使其发生包晶分解,析出游离碳和其他高硼化合物;而远离中心区温度偏低,反应不完全,残留有硼酐和碳。所以电弧炉中制得的碳化硼一般杂质含量偏高。碳管炉作为合成设备时,反应在保护气氛或真空状态下进行,反应条件更容易控制,生产的碳化硼质量会更高一些,但产量低、成本高不利于大规模生产。
碳热还原法原料成本低、设备简单、产量大是目前碳化硼工业化生产的主要方法。
2.1.2金属热还原法
以炭黑和硼酐为原料,以活泼金属(通常为Mg)作为还原剂和助熔剂,进行自蔓延燃烧合成。由于反应迅速,高温时间短所以原料损失少,加上反应一般采用高纯原料,所以产品的纯度较高。反应过程中燃烧波引起的温度梯度较大,所以所得材料的内部缺陷较多,有利于粉碎和烧结。同时由于利用反应放热维持反应进行,所以合成碳化硼的能耗较低。
2.1.3气相沉积法
使用硼烷或其它含硼气体与烷烃或卤代烷在特定地条件下进行反应。生成的碳化硼沉积在容器壁或其它冷阱上形成粉末或者薄膜。常用的反应触发条件是激光或还原性气体。由于方法的特性决定此种方法只适用于制备纳米粉末或者进行表面包覆改性,应用领域受到一定限制。
2.1.4溶胶凝胶碳热还原法
溶胶凝胶法( sol - gel)是指无机物或金属醇盐经过溶液、溶胶、凝胶,再经热处理合成化合物的方法。通过选择合适的原料和实验方法可以得到粒度小、分布窄的碳化硼分体。
2.2碳化硼粉末的制备
普通制备方法得到的碳化硼通常为多孔块状或粗粉,不能满足制备碳化硼陶瓷制品的要求,需要使用设备对碳化硼进行破碎和磨碎。传统方法以钢球作为研磨介质使用球磨、搅拌磨进行加工,然后通过酸洗溶解引入的铁,再水洗除去废液,干燥的到碳化硼粉末。
用气流磨代替搅拌磨生产碳化硼粉体与相比传统工艺,具有流程短、收率高、不产生二次污染、节省酸和干燥能耗等优点,同时也更利于环保。以碳化硼陶瓷为研磨介质使用振动磨制备碳化硼超细粉体也是研究方向之一。配合新型干燥设备笔者已经制备出粒度分布窄,D50<1μm的超细碳化硼粉体。
3碳化硼陶瓷的烧结
碳化硼是高共价键比例化合物,而且塑性很差,晶界移动阻力大,固态时表面张力很小,烧结时扩散速度很低,因此得到致密的纯B4C 烧结体困难。
目前较为成熟的制备高致密度碳化硼的工艺是热压烧结法,烧结温度一般在2000℃以上。热压造成的颗粒重排和塑性流动、晶界移动、应变诱导孪晶、蠕变以及后阶段体积扩散与重结晶相结合等物质迁移,可促进碳化硼陶瓷的致密化。某些添加剂的加入可使烧结机理由原来的固相烧结变成液相烧结,大大加速了B4C的致密化过程,同时也大大降低B4C的热压烧结温度。有研究结果表明可以通过加入烧结助剂来提高点缺陷或位错密度,从而促进晶界和体积扩散的活化作用。加入的烧结助剂可以通过产生空位和除去碳化硼表面的氧化层从而提高表面能,使烧结驱动力增大。为提高碳化硼陶瓷致密度而采用的烧结助剂大体上可分为单质、化合物以及有机化合物三大类。
热压烧结法生产效率较低,成本很高,大规模工业化生产受到限制。改进方法中无压烧结碳化硼陶瓷是大批量生产形状复杂零件的好方法。但在常压条件下获得致密度较高的纯碳化硼陶瓷则需要在高温下进行烧结,并且极易出现晶粒异常长大和颗粒表面熔化等现象,从而导致碳化硼陶瓷性能降低。研究在相对较低的烧结温度下获得致密的碳化硼陶瓷,对制取高性能碳化硼陶瓷显得尤为重要。因此,碳化硼制品的无压烧结技术将是碳化硼研究领域的热点之一。
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碳化分析 篇12
全球气候变暖是当前人类社会所面临的最严峻挑战之一。为缓解全球变暖,减少因气候变化所带来的危害,国际能源署(IEA)指出,在2050年前,世界温室气体排放应比1990年的排放水平减少至少50%。这迫切需要世界各国合作与行动起来[1,2,3]。
CO2是引致全球气候变暖最主要的温室气体。中国是当前世界最大的温室气体排放国之一,2006年CO2排放量高达62亿t[4],而随着国民经济的迅速发展,CO2排放量在短期内仍会保持快速增长的趋势。根据《京都议定书》,当前国际社会温室气体减排协议的有效期为2012年,作为最大的CO2排放国之一,中国必将在“后京都”时代面临巨大的减排压力。其中,电力行业作为国民经济中最大的CO2排放部门,占总排放量的38.76%[5],在即将面临巨大减排任务的同时,又具备显著的减排空间。如何在确保持续稳定发展的前提下实现CO2的有效减排,无疑是电力行业所面临的突出问题。
中国电力生产所利用的一次能源以煤炭为主,电源结构的70%以上由煤电组成,生产单位电能的CO2排放强度约为0.82 kg/(kW·h),远高于全球与发达国家的平均水平;与此同时,发电机组往往具有较长的服役年限,这就使得中国电力行业具有很强的碳锁定效应,即未来相当长一段时间内行业的CO2排放将被当前的电源结构所“锁定”[3,6]。因此,科学的电源结构将对中国电力行业能否有效实施低碳化发展发挥至关重要的作用。
实践表明,技术手段、经济激励与政策约束是促进全球CO2减排最行之有效的“三驾马车”,对于电力行业更是如此。低碳电力技术的引入、CO2排放交易机制的开展,以及CO2减排目标的制定,都将对未来电力行业的发展产生深刻的影响。引入这些低碳要素,将改变传统的电源规划模式;为实现面向低碳目标的电源规划,关键的技术要点在于深入分析各类低碳要素对于电源规划的影响机制、原理与作用幅度,这也是本文研究的核心问题。
为此,本文深入分析了在传统电源规划模式中引入技术手段、经济激励与政策约束等各类低碳要素的关键技术,提出了面向低碳目标的新型电源规划模式;在此基础上,揭示了在低碳发展理念下,中国电力行业未来的发展趋势、碳排放前景与减排潜力;最后,在不同的低碳场景下,分析了各类低碳要素的应用在实施CO2减排中的作用与潜力。
1 面向低碳目标的电源规划模式
1.1 传统电源规划
电源规划对于电力系统的发展与运行具有重要意义。传统电源规划往往以规划期内的电源投产计划为决策内容,决策何时何地投产何种类型的机组,并同时决定各种机组的扩展规模。所得到的电源规划方案应能够满足未来的电力负荷需求,满足电网的传输能力、与宏观层面上的能源资源供应等各类约束条件;并以确保规划期内的整体投入成本最低为优化目标,综合考虑新增发电装机的投资成本、在役机组运行和维护的固定成本与机组发电的变动成本[7,8]。
1.2 面向低碳目标的电源规划模式
各种低碳要素的引入,包括低碳电力技术的运用、CO2排放交易机制的开展以及CO2减排约束目标的制定等,将对传统的电源规划在模式上与内涵上产生深刻的影响。面向低碳目标的电源规划模式框图如图1所示。
图中的灰色模块代表了传统电源规划的模式框图,而白色模块则代表了由于引入低碳元素所带来的新的功能模块。显然,各类低碳要素的引入,对传统模型的规划变量、约束条件与目标函数均产生了影响。由于考虑了未来的多种潜在发电技术与低碳技术,面向低碳目标的电源规划模型在决策内容上得到了极大的扩充;对于环境、能源、气候变化等多方面的考虑与低碳战略的实施将为电源规划的优化过程带来更紧的可行空间与约束条件;而对于碳交易与减排成本等方面的考虑,又将极大地影响模型目标函数的组成与结构。
与传统以确保安全与经济效益为主的电源规划模式相比,面向低碳目标的电源规划模式从“大能源系统”的角度出发,将电力行业的发展与整个能源系统的发展前景、环境的可持续发展、全球变暖的演化趋势等各类因素紧密结合,搭建了“能源—经济—环境”三方面因素相协调的规划模型,从而形成了一个新的规划问题。
2 电源规划模型中关键性低碳要素的引入及其分析方法
2.1 低碳电力技术的引入与建模
当前主要的低碳电力技术包括高效发电技术、低碳电源技术和碳捕捉与存储(carbon capture and storage,CCS)技术等[9,10]。在电源规划中引入各类低碳技术,扩充了模型的内涵,增加了模型所处理的变量规模与类型,并对模型的目标与约束条件产生了影响[11,12],具体如图2所示。
首先,对不同低碳技术的阶段性选择与运用程度决策,将成为规划模型新的决策变量;不同低碳技术的运用将改变各电源品种在规划期内的发展优先级,从而改变最终的规划结果。其次,不同低碳技术与电源品种的结合往往会产生不同的技术成本与相应的减排效益,这些都将对模型的目标函数产生重要影响。最后,低碳技术的发展往往具有明显的阶段性与不确定性,这就需要在规划中考虑各类技术的成熟度、开发规模与实施阶段等约束条件。
引入技术成熟年YR与年技术进步率rT这2个关键因素。只有当规划年yi处于YR之后,该技术才是可用的;以XTk (yi)表征低碳技术k在规划年yi的运用程度,XTk (yi)即为一类新增的决策变量;即相当于在传统模型中增加以下约束:
技术进步率的概念来源于“学习曲线效应”理论[13]。该理论常被运用于描述单位生产成本与累计产量(或累计生产时间)之间的关系;随着生产的不断深入或研发时间的不断推移,某技术的研发经验将不断积累,因而开发效率持续提高,运用成本持续下降。以rT表示由于技术进步引起的年成本下降速率,则得到以下公式:
式中:cTi(yi)为低碳技术i在规划年yi的生产成本;相应地,cTi (Y0)为该技术在规划起始年Y0的生产成本。
cTi将成为规划模型目标函数中新增的组成项。
2.2 CO2交易机制的引入与建模
为促进温室气体减排,《京都议定书》设定了3个CO2交易机制,分别为联合履约(JI)、清洁发展机制(CDM)和排放贸易(ET)[1,12]。中国现阶段主要参加CDM交易,而随着CO2交易市场的不断发展,在开始承担量化的减排义务之后,中国将很可能在不久的未来伺机参与ET交易。各种CO2交易机制的引入,无疑将对传统的规划模式产生影响,影响机制如图3所示。
不同的电源规划方案将形成不同的CO2排放轨迹与分布,从而在整体上产生一定的CO2交易额度(可正可负);在引入CO2交易机制之后,即可通过交易该额度获得收益或支出,从而改变了原来规划方案的经济性。这表明,若在规划中不考虑CO2交易计划,则很有可能偏离了“最优”的规划方案。因此,需要把不同交易平台上的交易额度与价格作为待决策变量引入模型,并相应满足各类交易机制本身的约束条件。
为分析CO2交易机制在传统电源规划中的影响,引入以下关键技术进行处理。
当参与CDM交易时,以ΩC表示交易收益(成本),则对于任意规划年,有
式中:XCπ为CDM交易价格;XCe为交易额度;φ(XCe)为减排量XCe 的核准成本;NCDM为参与CDM交易的电源集合;gN为该年新增的可产生核准减排量(CER)的发电量[14];eCk为电源k单位电量的核准减排量。
ΩC将加入模型的目标函数中;式(3)中的不等式表示交易额不得超过CER之和,将成为模型的新增约束条件。
在ET交易中,市场成员可根据实际CO2排放量EA与分配的排放额度ET,在期货交易与现货交易之间实施灵活的交易策略[15]。以ΩE表示交易收益/支出,对于任意规划年,有
ΩE=XEπ(XES-XEB)+min(ET+XEB-
EA-XES,0)πP (4)
式中:XEπ为ET交易价格;XES和XEB分别为在ET交易中出售与购买的排放额度;min函数表示比较两数并取其最小值;πP为未能足量购买排放缺额所支付的罚款。
ΩE将加入模型的目标函数中。
2.3 CO2减排目标的引入
以减排目标作为强制约束是控制CO2排放最直接、最有效的途径,其作用原理相当于对传统的电源规划模型增加约束条件。对于任意规划年,有
式中:N为所有的机组集合;gk为机组k的年发电量;ek为机组k生产单位电能的CO2排放量。
3 中国的低碳电源规划分析
基于前文所提出的低碳电源规划模式,根据中国电力行业的实际情况、各种低碳技术的发展前景与CO2交易机制的培育、建设预期,在不引入CO2减排政策约束的前提下,分析中国电力行业未来的电源规划,并揭示相应的碳排放特性。
3.1 基础数据
考虑到数据精确性与技术发展的不确定性,以2010年为规划起始年,2011年—2030年为规划期。根据中国电力行业未来的规划方案,综合考虑发改委、电监会及各级电网公司对于未来行业发展情况的预测,得到以下基础数据。
3.1.1 负荷与装机
规划期间的负荷年平均增长率为4%,并对4个“五年计划”进行区分,分别为6.4%,5.25%,3.5%,2.5%。在规划起始的2010年,全国电力总装机为920 GW,其中火电681 GW,水电194 GW,风电30 GW,核电13 GW。
3.1.2 低碳电力技术
在规划期内具有商业前景的低碳技术主要包括:超临界(SC)、超超临界(USC)与整体煤气化联合循环(IGCC)等高效发电技术;核电、水电以及风电等低碳电源技术;CCS技术。其中,由于已经具有明确的中长期规划,水电与核电不在本文的决策内容之列;除风电外的可再生能源,运用前景尚不明朗,且比例较小,因而不作为本文的决策内容[9]。
对不同的低碳技术取不同的技术进步率(见附录A表A1的基准方案)[13,16];取IGCC与CCS的技术成熟年分别为2015年与2020年[17];取CCS的运输与存储的费用为40元/t[10](通货膨胀率取3%,本文所有成本项均已折算为现值)。各类低碳电力技术的综合发电成本见附录A图A1。
3.1.3 CO2交易机制
假设中国将在2020年开始承担国际减排责任,即在2011年—2020年间,有资质的发电企业(主要为风电)可参与CDM交易,出售减排额度;而在开始承担减排责任之后,将逐步开展国内的ET机制,并逐渐与全球的ET交易接轨,这就意味着所有的发电企业将被分配一定的CO2排放配额,并可对其进行交易。取CDM交易价格为80元/t,ET交易价格为100元/t。
3.2 规划结果
2010年、2020年及2030年的低碳电源装机状况如表1所示。
表1数据表明规划前期的电源建设以常规USC为主;后期则转为IGCC与CCS;风电则由于成本的持续下降而一直保持快速增长的趋势。
在此基础上,得到历年的CO2排放轨迹,如图4所示。
分析图4,规划期内的总排放量为615亿t,年平均排放30.8亿t,比2010年高出11%;2020年排放量达到峰值,为34.9亿t,比2010年高出26%;2030年则为23.6亿t,比2010年下降了14%;单位电量的CO2排放则从2010年的0.65 kg/(kW·h)下降到2030年的0.26 kg/(kW·h),下降幅度达60%。
综上所述,中国电力未来的CO2减排前景呈谨慎乐观态势。一方面,2020年前的电源建设仍将以常规高效机组为主,CO2排放保持继续上涨趋势,2010年—2020年的年均排放增速为2.36%,而年平均排放比2010年仍要高出10%,减排任重而道远。另一方面,在正常的技术进步率下,各种低碳技术将在2020年后陆续得到大规模发展,2020年—2030年间的平均减排速率达到了3.85%,具有较好的减排前景。
4 不同低碳技术场景下的规划分析
4.1 低碳技术方案
以前文的规划结果作为“基准方案”,为量化分析各类低碳技术的发展状况对于规划结果的作用,引入“快速方案”与“缓慢方案”2个新的低碳技术场景,参数设置见附录A表A1。
4.2 规划结果比较
在不同的低碳技术场景下,规划期末各类低碳电源的装机状况见附录A图A2。
分析表明,在“缓慢方案”下,由于各类低碳发电技术成熟较晚,常规USC机组得到了重点发展,IGCC与CCS的新增装机容量则明显偏少;而在“快速方案”下,各类低碳机组能够较快得到大规模运用,其中,实现CCS的IGCC机组更是“一枝独秀”,几乎占到所有新增火电容量的80%;风电则由于本身强大的竞争力,在3个不同的方案中一直保持最大允许的开发容量。
图5表明,在不同方案下,随着技术成熟年的推后,曲线“见顶”的时间点也相应后推,分别为2018年、2020年、2025年;而技术进步率的取值则将直接影响曲线在“见顶”后的下降率,进步率越大,下降速度也越快。
缓慢方案的期内总排放为667亿t,而快速方案则仅为515亿t,差别幅度高达23%。该结果显示,大力发展低碳技术是从根本上实现电力CO2减排的核心要务。
5 不同CO2价格场景下的规划分析
CO2的价格波动同样将对规划结果产生影响,从而形成不同的排放轨迹,见图6。
由图6可知,随着价格的上升,排放曲线将逐步下移。尤其当价格在40元/t~100元/t的区间时,曲线呈加速下降趋势。此外,70元/t是一个重要临界点,价格小于70元/t时,期末排放将超过起始排放;价格为0时,期末排放达37亿t,上升40%;而价格为200元/t时,排放仅为17亿t,下降40%。
在此基础上,分析不同CO2价格场景下的规划期内总排放,具体图形见附录A图A3。显然,随着CO2价格的逐步上升,规划期内的总CO2排放量将显著下降,并在不同价格段出现了不同的下降速率,这是由于各种低碳技术与常规技术的替代效应往往呈离散分布。在正常CO2价格区间,即50元/t~100元/t,总排放量将介于600亿t~650亿t之间,平均年排放则约为32亿t。
以上结果表明,高CO2价有利于促进低碳技术的蓬勃发展,在更大程度上替换传统电源,从而实现CO2减排。
6 不同CO2减排场景下的规划分析
强制的政策减排约束是实现CO2减排的又一“利器”。以2010年为基准,对规划期末的CO2排放施加一定的减排目标。分别取其为20%和40%,并相应命名,则在不同的减排场景下,规划期末各类低碳电源的装机状况如表2所示。
分析表2数据,在基准方案下,需新建实现CCS的IGCC装机容量286 GW,占总装机容量的14.3%;“20%方案”下该装机容量为337 GW,占总装机容量的16.5%;“40%方案”下则为489 GW装机容量,占总装机容量的23.0%,其中IGCC与USC机组分别为468 GW与21 GW。
与基准方案相比,“20%方案”的CCS装机容量额外增加了50 GW,同比增长16%。“40%方案”的CCS装机容量则额外增加了203 GW,同比增长60%。以上结果表明,为满足逐渐提高的减排目标,需要对电源结构进行相应的调整,逐渐降低常规电厂的新增装机容量与装机比例,而相应增加CCS电厂的新增装机容量与比例。规划期内不同减排场景下的电力排放轨迹见附录A图A4。
综上所述,为适应规划期末的减排目标,整个系统需要将减排行为提前实施,这是因为电力机组具有明显的“碳锁定”效应。
7 结语
本文深入剖析了技术手段、经济激励与政策约束等低碳要素对于传统电源规划的影响机制,并形成面向低碳目标的新型电源规划模式;在此基础上,根据中国电力行业的现状与发展趋势,运用该模式对中国电力行业未来的电源规划进行分析,并揭示了中国电力的排放特性;分析结果对中国未来的CO2减排趋势持谨慎乐观态度;最后,在不同的低碳要素场景下,分析了各类低碳要素的应用在中国实施CO2减排中的作用与潜力。场景分析的结果表明,大力发展低碳技术,较高的CO2交易价格,制定强制的政策减排约束,都将对低碳电力的实现产生巨大的促进作用。希望本文的工作能够为中国电力行业的低碳化发展提供一定的参考意义。
附录见本刊网络版(http://www.aeps-info.com/aeps/ch/index.aspx)。