清洁种植技术

清洁种植技术（精选12篇）

清洁种植技术 篇1

我国是一个水稻种植大国, 水稻种植总面积在全球范围内位列前茅。近年来, 由于我国大力推广新的水稻种植技术, 不断开发高产杂交水稻, 因而目前水稻的产量比较可观。但由于环境污染问题、能源消耗问题越来越严重, 国家提出了“绿色环保、节能减排”的口号, 而大力推广清洁农业生产模式, 不仅响应了国家的号召, 也有利于建立社会主义新农村[1]。因此, 在水稻种植中推广水稻清洁种植技术显得尤为重要。

1 合理选择稻田以及水稻种植品种

水稻清洁种植并不适用于每一块土地, 想要实施清洁种植, 种植的稻田应该满足以下几方面条件:一是周围无污染, 空气比较清新, 而且稻田四周覆盖有很多植被, 在方圆1 km内, 没有工矿污染源、医院、铁路或者高等级公路;二是稻田土壤未受到污染, 且稻田耕作层比较肥沃且深厚, 具有较强的通透性、保水能力、保肥能力, 土壤p H值介于5.5~7.0, 有机质含量大概为1.5%。

在选择种植水稻品种时, 水稻品种应该具有很强的抗逆性, 特别是具有很好的抗病虫害能力[2], 当然水稻品种必须适应于当地的地理环境。例如, 湖北省现阶段推广的优良水稻品种主要包括福优80、福优50、乐优107、宜香107、福优325、谷优92、宜香优208、清江3号、II优264和II优80等。

2 水稻产中控制技术

水稻清洁生产的过程中, 可以采用提高肥料利用率、生物农药以及节水种植等相关的控制策略, 这样可很好的达到“减少污染、节能减排”的目的。选择生物肥、广谱型肥料增效剂, 其中广谱型肥料增效剂可以在将原有氮肥长效增剂功能充分保留的情况下, 减少土壤中磷的固定作用, 可有效促进水稻的根系发育, 提高肥料的利用效率, 整体上增加水稻产量[3]。结合相关的试验数据报道, 采用广谱型肥料后, 肥料利用率、净能值产出率可以分别提高13%、0.35%左右。也就是说, 在投入相同量的肥料下, 投入光谱型肥料得到的能值产出更高。广谱型肥料的能值可持续发展指数可以由之前的0.95提高到1.06, 由此可见, 广谱型肥料增效剂可以有效提高整个系统的生产活力以及发育潜力。在生物肥中, 存在大量的有益微生物, 投入生物肥后可以在适宜的条件下持续繁殖、发育, 为水稻直接提供各种激素类物质以及生长所需的元素、酶等, 增加水稻需要的元素。微生物生存在土壤中, 经过生命活动后可有效提高土壤以及肥料中一些养分物质的有效转化率, 为水稻间接的提供一些营养物质。

在水稻生产过程中, 病虫害是影响水稻产量的一个重要因素, 因此, 做好水稻病虫害防治措施显得尤为重要。病虫害防治应主要采用生物防治手段, 可以辅助采用一些化学措施, 但是如果是限用或者禁用的农药应该严谨选择[4]。在施药时, 农药的剂量不能随意加减, 应该采用合理、正常的施药方法, 每一种农药都有自己的安全期, 必须严格遵守, 尽量减少使用农药的次数, 而且农药应该交替使用。另外, 应该进一步优化施药措施, 可以将喷施的方式改为喷雾, 或者可以不用在地面施药, 可以采用土壤处理的方式。为了达到节能减排的目的, 在水稻种植生产的过程中, 可以采用间歇性节水灌溉模式, 即浅、湿、干循环。在插秧的时候, 种植田水层应保留4~5 cm, 在插秧后一直到分蘖期田间水层应维持在8 cm左右, 分蘖期一直到水稻成熟期, 可以按照水稻的株高合理选择灌水深度, 每次田间水层深度保持在7~15 cm。灌水后待水自然渗漏, 当田面出现花泥水时再灌水1次。总而言之, 应该确保“前后水不相见”, 交替循环补水, 待水稻成熟后应该自然落干。如果期间降水, 降雨量有20 mm时可以减少灌水1次。

3 水稻产后控制技术

稻草秸秆中有大量的氮、磷、钾、硅等物质以及有机质, 有助于还田改土、培肥, 而且有助于增产[5]。如果能够充分利用农业废物, 不仅可以减少污染, 也可减少能源消耗。根据土壤理化分析以及水稻收割结果表明, 稻草还田后相对于不还田的情况, 10 cm内土壤有机质含量可以增加0.12 g/kg, 全氮、碱解氮分别可以增加0.07g/kg、31 mg/kg;同时, 孔隙度也可以提高3.31%, 相应的容重可以减少0.1 g/cm3, 关键是可以将水稻产量提高11.7%左右。在包装稻米时, 应该要牢固, 不能使物料泄露, 而且包装材料必须卫生清洁、干燥、无毒、无异味, 完全能够满足环保以及食品卫生部门制定的相关标准。在仓库存放稻米的时候, 一定要注意清洁、干燥、通风, 没有鼠虫害, 千万不可直接露天存放, 不可和有害、腐败变质、气味不好且潮湿的物质放在一起[6]。

大力推广水稻清洁种植技术, 可以在源头上消除污染源, 提高农药、肥料、水资源等利用率, 最后达到节能减排、增效的目的, 关键是可以保障水稻质量及安全。水稻清洁种植技术可以在相同条件下, 提高能值的产出及投入比, 也有利于提高整个系统的生产活力以及发展潜力, 因此, 有必要大力推广水稻清洁种植技术。

参考文献

[1]苟根勤, 丁仁斌, 丁彩虹.水稻机插秧育秧及其高产栽培技术[J].现代农业科技, 2010 (20) :233-234.

[2]向多赋.国审抗倒伏水稻品种皖稻153高产栽培技术[J].农技服务, 2009 (10) .

[3]卞军.宿豫区绿色食品水稻种植技术规程[J].安徽农学通报, 2011 (16) .

[4]刘学才, 王圣华, 吴朝旭.干旱地区防风种植技术[J].农民致富之友, 2003 (5) .

[5]吴文革, 吴跃进, 沈绪波, 等.水稻强化栽培技术体系的理论与实践[J].安徽科技, 2003 (7) .

[6]王一凡, 闵忠鹏, 侯守贵, 等.水稻强化栽培技术体系的探讨[J].垦殖与稻作, 2004 (4) .

清洁种植技术 篇2

姓 名：刘星辰 学 号：291307118 专 业：环境工程

1传统的清洁生产技术

1.1清洁生产技术的提出

1979年，欧洲经济共同体委会提出了清洁生产技术的概念，其定义为：“在产地减少以至消除生产的任何公害、污染或废物并帮助节省原材料及其它自然资源和能源的任何技术手段。”

一些早期的国家和区域性的划组织了一些特别的举措，来促进所谓的“ 清洁技术” 在国家的清洁生产计划中可以看到清洁（少或无废物）技术的发展和工业化能够进民族经济的发展以及环境质量虽然一些计划在这个标的改善概念内考虑了 “净化” 技术,但是大数仍满足于一个比较狭窄的定义，只集中于生产、装配技术和产品。

1.2清洁生产过去十年的发展情况世纪 80 年代以来，随着改革开放的不断深化，我国经济发展很快，各条战线都取得了显著的成就。1991 年国民生产总值比 1980 年增加 1.24 倍。90 年代以来，中国经济以每年 10％左右的速度稳定持续增长。经济的高速增长，城市化进程的加快，各种资源的开发和消耗不断增加，给环境带来了很大的影响。2清洁生产技术的简介

2.1清洁生产的目标

清洁生产的基本目标就是提高资源利用效率，减少和避免污染物的产生，保护和改善环境，保障人体健康，促进经济与社会的可持续发展。

清洁生产要求达到：（l）通过资源的综合利用，短缺资源的代用，二次资源的利用及节能、降耗、节水，合理利用自然资源，减缓资源的耗竭。（2）减少废物和污染物的生成和排放，促进工业产品的生产，使消费过程与环境相容，降低整个工业活动对人类和环境的风险。清洁生产目标的实现将体现工业生产的经济效益、社会效益和环境效益的统一，保证国民经济的持续发展。

最终要通过实施清洁生产，提高全民对清洁生产的认识，最终实现可持续发展的目标。清洁生产追求自然资源和能源利用的最合理化、经济效益的最大化、对人类与环境的危害最小量化。

2.2清洁生产技术的特点

2.2.1战略性

清洁生产是污染预防战略，是实现可持续发展的环境战略。作为战略，它有理论基础、技术内涵、实施工具、实施目标和行动计划

2.2.2预防性

传统的“末端治理”与生产过程相脱节，即“先污染、后治理”。清洁生产从源头抓起，实行生产全过程控制，尽最大可能减少乃至消除污染物的产生，其实质是预防污染。

2.2.3综合性

实施清洁生产的措施是综合性的预防措施，包括结构调整、技术进步和完善管理。

2.2.4统一性

传统的“末端治理”投入多、治理难度大、运行成本高、经济效益与环境效益不能有机结合；清洁生产最大限度地利用资源，将污染物消除在生产过程之中，不

仅环境状况从根本上得到改善，而且能源、原材料和生产成本降低，经济效益提高，竞争力增强，体现了集约型的增长方式，能够实现经济效益与环境效益相统一。

2.2.5持续性

清洁生产的最大特点是持续不断地改进。清洁生产是一个相对的、动态的概念。所谓清洁的工艺技术、生产过程和清洁产品是与现有的工艺和产品相比较而言的。推行清洁生产，本身就是一个不断完善的过程，随着社会经济的发展和科学技术的进步，需要适时地提出新的目标，争取达到更高的水平。

2.3清洁生产的作用

清洁生产的核心是从源头抓起，预防为主，全过程控制，实现经济效益和环境效益的统一。

2.3.1清洁生产有利于克服企业管理生产与环保分离的问题

企业的管理对企业的生存和发展至关重要。虽然环境管理思想在不断渗透到企业的生产管理中，例如越来越多的工业企业关心其生产过程中的跑冒滴漏问题，但是，企业领导人和从事生产的工程技术人员主要关注的是产品质量、产量和销路，因此更关心的是降低成本、提高企业效益。而企业中从事环境管理的人员则热衷于污染物的治理效果、如何达标排放，企业生产管理和环境保护形成“两股道上跑车”，始终跑不到一起。于是企业把环境保护的责任越来越看成是一种负担，而不是需要。清洁生产完全是一种新思维，它结合两者关心的焦点，通过对产品的整个生产过程持续运用整体预防污染的环境管理思想，改变企业的环境管理和职能，既注重源头削减，又要节约原材料和能源，不用或少用有毒的原材料；实施生产全过程控制，做到在生产过程中，减少各类废物的产生和降低其毒性，达到既降低物耗又减少废物的排放量和毒性的目的。

2.3.2清洁生产丰富和完善了企业生产管理

清洁生产通过一套严格的企业清洁生产审核程序，对生产流程中的单元操作实测投入与产出数据，分析物料流失的主要环节和原因。确定废物的来源、数量、类型和毒性，判定企业生产的“瓶颈”部位和管理不善之处，从而提出一套简单易行的无／低费方案，采取边审计边削减物耗和污染物产生量的做法。

2.3.3开展清洁生产可大大减轻末端治理的负担

末端治理作为目前国内外控制污染最重要的手段，为保护环境起到了极为重要的作用。然而，随着工业化发展速度的加快，末端治理这一污染控制模式的种种弊端逐渐暴露出来。末端治理设施投资大、运行费用高，造成企业成本上升，经济效益下降；末端治理存在污染物转移等问题，不能彻底解决环境污染；末端治理未涉及资源的有效利用，不能制止自然资源的浪费。清洁生产从根本上扬弃了末端治理的弊端，它通过生产全过程控制，减少甚至消除污染物的产生和排放。

2.3.4开展清洁生产，提高企业市场竞争力

清洁生产是一个系统工程，一方面，它提倡通过工艺改造、设备更新、废物回收利用的途径，实现“节能、降耗、减污、增效”，从而降低成本，提高组织的综合效益；另一方面，它强调提高组织的管理水平，提高包括管理人员、工程技术人员等所有员工在经济观、环境意识、参与管理意识、技术水平、职业道德等方面的素质。同时，清洁生产还可以有效地改善操作工人的劳动环境和操作条件，减轻生产过程对员工健康的影响，为企业树立良好的社会形象，促使公众支持其产品，提高企业的市场竞争力。

3清洁生产技术的实施

实施清洁生产的主要途径和方法包括合理布局、产品设计、原料选择、工艺改革、节约能源与原材料、资源综合利用、技术进步、加强管理和实施生命周期评估等许多方面。

3.1合理布局，调整和优化经济结构和产业产品结构。同时，在地区合理布局方面，进行生产力的科学配置，组织合理的工业生态链，建立优化的产业结构体系，以实现资源、能源和物料的闭合循环，并在区域内削减和消除废物。

3.2在产品设计和原料选择时，优先选择无毒、低毒、少污染的原辅材料替代原有毒性较大的原辅材料，以防止原料及产品对人类和环境的危害。

3.3改革生产工艺，开发新的工艺技术，采用和更新生产设备，淘汰陈旧设各。

3.4节约能源和原材料，提高资源利用水平，做到物尽其用。通过资源、原材料的节约和合理利用，使原材料中的所有组分通过生产过程尽可能地转化为产品，消除废物的产生，实现清洁生产。

3.5开展资源综合利用，尽可能多地采用物料循环利用系统，如水的循环利用，以达到节约资源、减少排污的目的，使废弃物资源化、减量化和无害化，减少污染物排放。

中东清洁技术投资渐热 篇3

中东北非地区太阳能资源丰富。充足的阳光和广袤的沙漠可为大规模可再生能源项目建设提供有力支撑。

太阳能发电在这一地区前景广阔。目前，这一地区可再生能源发电量仅占安装发电容量的6%，而且这其中90%还是来自水力发电。同时，中东北非地区人们对电力的需求扶摇直上。不断改善的技术、良好的政策愿景规划、逐步扩大的市场需求将加大投资者对清洁技术的投资兴趣。不过，有时会四处飞扬的沙子可能会影响风力涡轮机以及太阳能电池板的运行效率，这是此地区发展太阳能发电的一个挑战。

在北非，突尼斯和摩洛哥在太阳能光伏发电和风电装机方面处于前列，它们设定目标、建设项目、设立相关机构，有序推动清洁技术发展。数据显示，突尼斯风电装机容量为17.4万千瓦，摩洛哥太阳能装机容量为47万千瓦、风电装机容量为28.2万千瓦。同时，在清洁能源领域，国际资本对这一地区的投资正在复苏，发展前景良好。

希腊在这一领域的发展值得关注，可圈可点。中东北非地区许多著名的清洁能源行业机构都设立在希腊，如可再生能源与能源效率区域中心，以及国家新能源和可再生能源机构。借助便利条件，希腊在太阳能装机和风电场建设方面表现出众，已经完成20%可再生能源贡献率目标。据了解，希腊的太阳能装机容量为14万千瓦，风电装机容量为55万千瓦，在该地区处于领先地位。

新阿拉伯可再生能源委员会的总部位于约旦首都安曼，约旦可再生能源协会发展得也不错。作为清洁能源行业的新“亮点”， 近年来，约旦力争上游。

据悉，约旦还制定了全面发展可再生能源的计划，加大开展可再生能源、尤其是太阳能和风能建设力度。到2020年，约旦预计可再生能源所占总能源比重将达到10%。2010年约旦颁布《可再生能源与能源效率法》。外界猜测约旦有望实现其宏伟蓝图。不过到目前为止，约旦还没有进行任何大型项目建设。

发展清洁能源呼声多多

中东北非地区一些国家渴望发展清洁能源，但资金是一个障碍。相反，虽然海湾合作委员会成员国没有资金障碍，但它们对清洁能源和相关投资却不感兴趣。据悉，在海湾合作委员会成员国中，清洁能源项目一直保持着“私营企业投标将获得一定的发电量”单一融资模式，这对该领域发展促进作用有限。

当然，也有很多因素将推动海湾合作委员会成员国发展清洁能源。

首先，一些政府给当地人民拨发电价补贴。虽然对电价补贴政策一直有争议，但它确实推动了行业发展。

其次，对许多海湾合作委员会成员国来说，虽然不可再生能源，如石油、化石含量丰富，但是发展可再生能源的呼声也很高。使用可再生能源来满足当地居民激增的消费需求，已经成为一个强烈的驱动力。以沙特阿拉伯为例，人们曾将沙特阿拉伯描绘成该地区清洁能源领域沉睡的巨人。但现在它已经苏醒。我们发现，它在通过采取一些有效的措施、建立阿卜杜拉国王原子能及再生能源城和阿卜杜拉国王科技大学，沙特阿拉伯清洁能源发展正大步向前。2011年12月沙特阿拉伯王国关于太阳能光伏等清洁能源产业发展计划揭开面纱，有意向的投资者可以查阅参考。

另外，中东北非地区投资清洁技术的气氛非常好。谈到MENA地区的清洁技术投资机遇，一定不能少了阿拉伯联合酋长国。阿拉伯联合酋长国首都阿布扎比当局决定在郊区兴建的一座环保城市——马斯达尔，由此提高可再生能源发展速度。www.thefuturebuild.com网站上有相关措施以及围绕马斯达尔建设形成的合作伙伴介绍，投资者可参考。

与此类似，迪拜可能在2012年兴建一个清洁技术产业集群，目前其相关调查正在进行中。预计迪拜将通过投资智能电网和智能城市技术来实行可再生能源发展计划。同时，迪拜国际金融中心也意欲在该地区建立一个碳市场，促进清洁技术发展。

政策局限 投资面临挑战

虽然人们力促中东北非地区清洁技术和可再生能源发展，但是，相关项目的落实由于缺少更有力的政策和管理制度支持而受到阻碍。

目前MENA地区有些政策、制度已经形成一个“起步即结束”的怪圈，打击了部分人参与的积极性。

阻碍MENA地区清洁技术发展的一个重要因素是，一些政府没有将可再生能源技术整合、投入到主流民用市场。

在MENA地区，如果想要成功进行可再生能源和清洁技术项目投资，部分人建议，整体投资环境必须具有竞争性；在目前的政策环境下，因为市场没有竞争性，所以该行业能否深入发展有待证明。

为更好的吸引投资，非盈利性委员会——清洁能源商务委员会主张用5个标准对该地区的国家相关领域投资前景进行评估，包括：国家级别的能源策略，包括将清洁能源作为满足国内能源供应需求的有机组成部分；专门机构，尤其是实施上述国家级能源策略、特别是促进清洁能源发展的机构；鼓励民间私营部门投资清洁能源行业的政策，以及保证私营企业投资能够可持续发展的法律法规；产业发展框架；政府发挥的领导作用，对国民进行可持续发展方面的教育，包括清洁能源和能源效率。

清洁能源商务委员会认为，竞争性环境鼓励人们投资，而政策则是可再生能源和清洁技术行业发展的有力支撑。

事实上，很少有国家，特别是海湾合作委员会成员国，符合投资标准。

总而言之，中东北非地区的可再生能源和清洁技术发展潜力巨大。但是，在竞争环境和具体政策及管理措施方面普遍存在短板的情况下，这种巨大的发展潜力如何得到更好挖掘则有待商讨。在清洁技术“阿拉伯春天”运动开始之前，意欲参与中东北非地区清洁技术发展的企业可能先要等待了。但是，种种迹象表明，中东北非地区可再生能源和清洁技术的发展情况还是让人感到鼓舞的。 （作者系Rubenius公司项目主管，位于马斯达尔的清洁能源商务委员会前CEO））

关注:海外清洁技术(二) 篇4

高效干熄焦的脱硫解决方案

技术来源:BJCEEE (日本)

技术亮点:中日联公司的干熄焦系统通过利用惰性气体回收红焦的显热, 并在锅炉中将热量转化为高品质、稳定的蒸汽。 一套设备的处理能力为100吨/小时的干熄焦生产15MW的电量, 且由于在密闭环境中进行, 对周围的环境起到很大的改善作用。 中日联的另一高效NNF法 (湿法氧化脱硫法) 通过使用碱性水溶液来去除煤气中的硫化氢及氰化氢。该碱性水溶液中催化剂的主要成分是苦味酸, 用于在再生塔中将吸收液 (氨) 氧化。 NNF法与其他工艺相比, 吸收塔的结构不易发生堵塞, 再生塔采用特殊吹入喷嘴、提高了氧化空气的使用效率。

工业有机废气的解决方案

技术来源:CTP (奥地利)

技术亮点: 拥有29项废气处理专利的CTP公司在蓄热陶瓷、催化剂、阀门和燃烧器等业务领域有着先进的核心技术。 在废气处理解决方案过程中, CTP提供模拟、小试、构建3D模型到整套装置的一体化设计服务。通过小试装置得到准确的工艺和气体数据, 发现和了解可能出现的风险从而创造工艺改进的可能, 优选关键的部件。 CTP的技术和设备已在多个项目中得到成功应用, 对于VOC、甲烷、有机胺类和氮氧化物的去除效果十分显著。

钢铁厂废固物处理的解决方案

技术来源:Ecofer Oy (芬兰)

太钢清洁生产技术纵览 篇5

太钢清洁生产技术纵览

摘要：通过对太原钢铁(集团)有限公司所处地理位置的分析,介绍了其开展清洁生产的主要技术、措施,对我国相关行业、企业开展清洁生产工作具有一定的借鉴意义.作 者：谢海运 XIE Hai-yun 作者单位：山西太钢不锈钢股份有限公司,山西太原,030003期 刊：科技情报开发与经济 Journal：SCI-TECH INFORMATION DEVELOPMENT & ECONOMY年，卷(期)：,20(12)分类号：X38关键词：清洁生产 技术 措施 太钢

清洁技术 机会多 不好做 篇6

新能源发电

本土光伏应用市场将迎来高速发展的机遇，随着政府支持力度的加大，大型发电企业的积极参与和新能源业务主体的上市成功，本土光伏市场有望复制风电的高速成长。国内光伏应用仍将偏重电站而非屋顶，光伏产业链中接近电站应用端的企业将面临更好的市场机会，尤其大型光伏逆变器企业，技术和市场能力将是这类企业能否胜出的关键。

风电整体增速将放缓，但每年新增装机容量依然可观，对于风电的关注应该更集中于如何提高风力发电质量、解决风电并网以及降低成本。SVG在风场的应用将进一步推广，储能配合风力发电的商业化应用成熟度将逐步提高。传统风机部件企业将面临更大的成本以及整机厂商向上一体化压力，但关键部件由于较高的技术壁垒仍然有进口替代的高速成长机会。

电网相关

国内电网整体投资放缓以及电网企业上游一体化趋势明显，电网设备企业短期均面临较大的市场压力。但中长期看，为配合新能源发电比重的提高、降低电网传输损耗、提高电网自动化程度以及电能质量，其中相关的关键技术和产品仍有较好发展机遇，如数字化变电站、SVG、大型储能电池和电网监测等。

新能源汽车

长期我们仍然看好电动车在中国巨大的市场潜力。由于产品成熟度、政府推动和运行环境等原因，新能源大巴已先于新能源轿车市场启动，但由于市场地域性较强，整车的规模化有一定难度。上游核心部件动力电池、超级电容、电机驱动企业更容易实现高速成长。由于生产准入政策和融资渠道等限制，国内新能源轿车企业仍然以传统车厂为主，我们在美国投资的创业企业TESLA的成功模式在中国较难复制，仍然更加关注上游核心部件的投资机会。

工业节能

受合同能源管理发展、技术成熟和成本下降推动，工业节能的需求由于投资回报周期的缩短将更为实在，如电机变频等。但同时行业竞争日益激烈，技术能力和资金能力将成为企业胜出的关键。另外，工业节能领域中细分行业众多，由于节能服务企业往往需要深入理解相关工艺，对于其跨行业发展实现规模化带来挑战。更看好具备平台性、能够跨行业应用的节能技术，如余热锅炉和改善电能质量等。

环境相关

固废面临巨大的处理压力，如城市垃圾处理和污泥处理等，目前粗放的处理方式不可持续。但市场的启动需要相关政策和标准的进一步明确。由于下游客户以市政为主，市场化程度较低和销售周期偏长影响固废工程类企业的快速规模化，更倾向于投资已有一定规模的工程类企业和上游核心设备企业。

清洁技术改变了芬兰命运 篇7

近日, 记者有幸采访到了芬兰政府投资促进署负责清洁技术领域的资深商业发展总监嘉瑞·泰林尼 (Jari Tielinen) 先生。芬兰政府投资促进署隶属于芬兰就业与经济部, 是一个免费协助境外投资者投资芬兰清洁技术等领域的政府机构。通过泰林尼先生的介绍, 中国读者可以了解到, 清洁技术在一个国家发展中的重要地位。

发展清洁技术是必然选择

记者:您好!能否先简单介绍一下什么是清洁技术?

泰林尼:好的。清洁技术是近年新出现的一个名词, 涵盖范围较广, 涉及众多细分领域, 主要包括3方面:一是清洁能源资源, 如生物质能、太阳能、风能;二是节能与提高能效, 如节能照明、智能电网、节能服务;三是减排环保, 如固体废弃物处理、大气保护、水处理等领域。

记者:据我所知, 芬兰是一个资源能源贫乏的国家。发展清洁技术与此有关系吗?

泰林尼:正如你所说, 拥有530多万人口的芬兰是一个无煤、无油、能源匮乏的国家, 我们国家70%的能源都从俄罗斯、挪威、丹麦、波兰等国进口。同时, 因为冬季漫长、气候寒冷, 芬兰的民用能耗很高, 而造纸行业和化工行业也是高耗能产业, 所以芬兰也是世界上人均能耗最多的国家之一。但如果一个国家的能源进口依存度过高, 其经济的发展很容易受到制约。而且能耗高也不能保证能源的可持续发展。因此, 芬兰需要也必须发展清洁技术提高能源效率, 开发利用清洁能源, 以满足不断增长的能源需求。

记者:除此之外, 还有别的原因吗?

泰林尼:芬兰重视发展清洁技术, 还有一个很重要的原因——环境污染。芬兰的森林覆盖率达到70%, 便形成了以造纸业为主导的产业结构。众所周知, 造纸行业是污染大户, 造纸厂对周边的河流和湖畔环境影响很大。上世纪60年代, 芬兰的造纸工业污染问题十分严重, 影响了全国湖泊、河流的生态环境, 引起了社会广泛关注。而到了上世纪80年代, 由于饱受城市污水和工业废水污染之苦, 大规模的蓝藻潮开始爆发, 公众对此反应强烈。芬兰政府为此搬迁、关闭过高污染的工厂, 建立污水处理厂, 还颁布水法限制污染物排放, 重点对严重污染水源和空气的造纸、化工和冶金行业企业进行综合治理。这些措施使芬兰的工业废水排放量得到有效控制, 湖泊、河海和地下水的质量有明显改善。

但同时, 如何通过技术创新从根本上解决环境污染的问题也是芬兰一直在思考的问题。于是, 芬兰人开始在技术创新上动起脑筋, 而在这其中, 清洁技术领域的优势颇为突出。2006年下半年, 芬兰担任欧盟轮值国主席时, 提出“环保政策新时代”倡议;2007年起, 芬兰启动了一项国家环保商业开发项目“芬兰清洁技术”, 以整合芬兰最前沿的环保创新知识与技术成果, 由中小企业主导, 向全球市场推广。芬兰的目标是将清洁技术行业发展为一个新的支柱产业。

改善环境降低能耗已见效

记者:芬兰的清洁技术覆盖哪些领域?有何特点?

泰林尼:在芬兰, 清洁技术涵盖了所有能够预防、减少或消除对环境有害的产品、服务、流程和科技。具体涉及能源生产、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、农业、废弃物处理及循环利用等11个领域。尤其是在能源、污水处理、湖泊净化等方面, 清洁技术都得到了广泛而深入的应用。

芬兰清洁技术领域涵盖了约2000家高度多元化的企业, 例如在我们国内的赫尔辛基、库奥皮奥、拉赫蒂和奥卢及周边地区就集中了芬兰60%的清洁技术公司。一些公司在清洁技术产业拥有多项专利, 包括生物废料发电技术等;一些公司则已经在能源效率、清洁的工业生产过程、生物质能、水及废弃物处理、利用生化燃料、开发燃烧技术等方面成为了全球的领跑者。清洁技术产业预计将以每年5%~15%的速度发展。

记者:芬兰的清洁技术具体体现在哪些地方?

泰林尼:在空气质量控制方面, 芬兰利用清洁技术减少二氧化碳排放, 并不断开发空气净化技术, 以减少废气和其他污染源对空气质量的破坏。在过去20年, 芬兰二氧化硫排放量减少了近90%, 氮氧化物排放量减少约50%。

在废物管理和循环利用方面, 芬兰是北欧领先的金属类产品回收国。清洁技术贯穿垃圾分类、收集和运输、物流和规划、回收、副产品利用等整个产业链。目前芬兰全国废物回收利用率接近50%, 居世界前列, 拉赫蒂市的回收利用率更是高达90%。

在水资源及水处理方面, 可以说, 芬兰在全世界范围内的清洁技术都是数一数二的, 我们相信自己在水资源管理上有着可供世界借鉴的经验。芬兰是著名的“千湖之国”, 全国有大小湖泊共约18万个, 对水资源的关注, 自然而然也就成了芬兰清洁技术产业中的重要组成部分。目前, 我们国家有超过250家从事供水和废水处理等水业务领域的清洁技术公司, 他们在节约水资源、封闭性工业水循环和高效污水处理等领域拥有世界一流的技术、工艺和咨询服务。而芬兰政府的15个行政部门中有8个职能与水相关。由芬兰国家技术创新局牵头, 芬兰已经出资约2100万欧元资助了63个水处理公司, 投入1200万欧元资助了23个水领域的研究项目。在联合国“水贫乏指数”评价体系中, 芬兰被列为全球可持续性水资源管理水平最高的国家。

而在降低能耗方面, 芬兰的清洁技术公司也是一直在努力。由于芬兰气候严寒、人口分布疏散, 造纸、机械、金属加工等行业对能源需求大, 但自身能源贫乏, 因此多年来芬兰持续加大投入, 从能源生产到最终使用的各个环节均努力降低能耗。目前, 芬兰在热电联产、集中供热制冷、工业程序效率和智能电网等方面均研发出世界一流的技术和服务。

大中小型企业共同的舞台

记者:芬兰政府主导发展清洁技术, 国内企业是否愿意响应呢?

泰林尼:可以说, 如今芬兰在清洁技术领域取得的成绩与国内众多企业的支持是分不开的。例如在芬兰水资源保护方面, 由于化肥的使用, 农林业的磷负载曾是最大的挑战。对于芬兰许多水处理解决方案供应商来说, 这是一个颇具吸引力的市场。4年前, 年利润为2000万欧元的欧洲物流公司努美能做了一个大胆的决定, 进军此前并不熟悉的水处理行业, 成立巴克斯水处理公司。其致力研发的名为PACS的系统, 通过数据收集传感器、分析检测仪、监控投放药剂装置以及PACS药剂, 来杀死水中有害的微生物, 提供可持续发展的节能方案。

几乎是与努美能同时, 已有90年运营历史的凯米拉公司也开始了一场变革:放弃赖以起家的化肥行业, 将重点全部放在清洁水领域, 生产在造纸、水处理、石油与采矿行业中用于处理废水的产品。2010年, 凯米拉在全球市场上完成了21.6亿欧元的销售额, 其客户主要是在市政和工业领域。

记者:那是否表明芬兰的清洁技术主要是靠大企业发展起来?

泰林尼:这种说法不准确。很难说清洁技术是某一个行业的发展领域, 它不是某一个大企业的独立舞台, 它渗透到了各行各业, 更需要以产业集群的形式发展起来, 这就需要我们的中小企业施展能力。

芬兰的清洁技术项目也确实以中小企业为主导。一些中小企业聚集了很多有智慧的想法, 但他们可能缺乏雄厚的研发资金来使自己的想法商业化。芬兰政府就出台了很多政策, 扶持中小企业在清洁技术领域的发展。例如成立芬兰环境科技中国项目委员会 (FECC) , 帮助中小企业在中国寻找清洁技术合作伙伴。目前, 经由FECC之手促成的芬兰中小企业和中方的合作项目规模达到了20多亿元, 各类环保领域的尖端专利技术在强大的半官方机构的支持下, 迅速实现了商业化。

法规和经济政策全力支持

记者:为了促进清洁技术的发展, 芬兰政府是否提供过一些政策支持?

泰林尼:你说得没错。芬兰清洁技术行业成功的背后, 有技术的创新, 也有完善的环境法律法规支持, 还有政府的财政支持。

早在1 9 2 3年芬兰就制定了《自然保护法》, 这是世界上最早的有关环境保护的法律之一。2000年3月, 芬兰开始实施新的《环境保护法》, 将防止空气污染法和环保许可证法等有关法规汇总在一起。芬兰不仅有一整套完整的环境法律法规, 还辅之以有效的监督机制。分布在全国各省的13个地区环保中心按照环保管理法的规定, 加强对水源的保护, 减少对空气的污染以及垃圾的处理等。这些法律法规措施, 从侧面促进了芬兰清洁技术的发展, 让相关企业不断创新研发新技术, 减少工业对环境的污染。

作为国家项目进行推广, 清洁技术的发展自然也离不开芬兰政府大力的财政支持。芬兰过去10年GDP平均增长率为3.16%, 而每年投入在清洁技术研发的费用占到了芬兰GDP的4.5%。每年专门针对清洁能源的气候与能源基金会对研发、可用性能源投资5.5亿欧元, 2010年增加到6.5亿欧元。芬兰国家技术创新局每年则会拨付5亿欧元, 对于有申请需求的公司通过立项、可行性研究报告的审批, 给每个研发项目最高达50%限额的拨款或是低息贷款。国家技术创新局2008年资助了2000个项目, 共计金额5.16亿欧元, 累计完成项目1954个, 芬兰南部最著名的清洁技术园区——拉赫提科学商务园区也是其一。

记者:清洁技术为芬兰带来了哪些变化?

泰林尼:根据芬兰清洁技术协会委托进行的一项调查显示, 2010年, 芬兰100家主要清洁技术企业的总收入达179亿欧元, 清洁技术市场增长了5.6%。而根据芬兰贸易工业部的统计, 2010年芬兰的清洁技术出口较上世纪90年代提高了4倍, 达到38亿欧元, 占芬兰出口总额的10%左右。

除了给从事清洁技术的企业带来好处, 芬兰整个国家的能源消耗也在下降。由于目前芬兰的清洁技术企业主要活跃在提高能效等领域, 全国的能源消耗在逐年下降, 可再生能源利用比例逐渐加大, 由此产生的二氧化碳排放量也随之大幅下降。2011年上半年, 芬兰能源消耗总量为200亿千瓦时, 同比下降2%;电力消耗44.6亿千瓦时, 微降0.3%;化石能源中的石油和煤炭消费分别下降4.4%和2.1%;木质燃料下降9.9%。

清洁技术的发展改变了我们芬兰的命运。我们相信, 未来随着清洁技术业务在废水处理、固废处理、风能和生物质能等方面的增长, 芬兰会变得越来越好, 越来越美。

愿意与中国分享发展经验

记者:芬兰的清洁技术企业与中国有过合作吗?

泰林尼:作为芬兰在亚洲最大的贸易合作伙伴, 中国已成为芬兰最重要的清洁技术出口国之一。

早在2006年, 芬兰便成立了环境科技中国项目委员会, 主要任务就是促进中芬两国在环保、清洁生产、能源利用以及可再生能源领域的商务和科技应用。委员会组织芬兰各领域的清洁技术公司针对中国市场进行调研、论证和鉴定。目前, 共有超过100家芬兰公司、多家大学和研究机构有兴趣加入芬兰环境科技中国项目委员会。

芬兰国家技术创新局也与中国各地区建立了良好的工作关系。芬兰国家技术创新局与北京、上海、江苏和深圳的相关政府机构先后签订了合作备忘录, 这将进一步促进芬兰与中国企业之间的合作。而双方合作的领域主要就集中在能源环境技术、生物技术、卫生保健技术、新材料、纳米技术、工业设计、造纸与森林工业技术等清洁技术领域。

此外, 在芬兰清洁技术领域的前几大巨头公司, 比如提升柴油发动机能率的瓦锡拉、参与水处理的凯米拉等公司都在中国建有项目。凯米拉在中国的业务已有30年, 主要集中在造纸工业领域, 并以上海为中心, 与华南科大、南京林业大学等大学合作输出人才。

在2010年5月召开的中芬清洁技术研讨会期间, 中国与芬兰两国公司签署了12项清洁技术合同, 价值约2亿欧元。中国的能源消耗增长迅速, 目前对节能减排非常重视。芬兰愿意分享在清洁技术领域的经验与教训, 与中国一起在能源发展、节能减排方面找到适合各自的道路。

记者:如何看待中国的清洁技术市场前景?

泰林尼:中国目前已经成为清洁技术产业发展最活跃的国家。这主要是由于随着经济的发展, 传统能源供给和环境压力已经给中国的可持续发展带来了巨大的挑战, 而且中国政府曾向国际社会作出过碳减排承诺。这都使得中国需要而且必须将清洁技术作为转变经济发展方式的重要措施。

催化裂化生产清洁汽油技术 篇8

催化裂化是我国重油轻质化的核心工艺,是提高原油加工深度、增加轻油收率的重要手段,我国汽油产品大约80%直接或间接来源于FCC装置,因此,提高FCC汽油的质量,对实现汽油的清洁化具有十分重要的意义。

2 FCC清洁汽油生产技术

目前,FCC清洁汽油生产技术种类比较多,下面作者就其中主要的几种进行简单的介绍。

2.1 MGD工艺

MGD工艺是中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院(RIPP)开发的多产柴油和液化气并能进一步降低催化汽油烯烃含量的催化裂化新工艺。MGD工艺根据组分选择性裂化的原理,将提升管反应器从底部到顶部依次设计为汽油反应区、重质油反应区、轻质油反应区和总反应深度控制区。在不同的反应区域对裂化性能不同的组分进行选择性裂化,达到同时多产液化气和柴油的目的。在催化剂方面,通过对分子筛催化剂活性组分进行改性,使其具有合理的孔梯度分布,在不同的孔分布区域内根据要裂化的组分设计适宜的活性中心,以保证分子筛催化剂在具有优良重油裂化能力的同对,增加液化气和柴油的产率。降低汽油反应区焦炭和干气产率。

2.2两段提升管催化裂化系列技术

与传统FCC技术相比,中国石油大学(华东)开发的两段提升管催化裂化(TSRFCC)系列技术具有极强的操作灵活性,可根据不同的生产方案,采用不同的工艺流程,显著提高装置的加工能力和目的产品产率,同时增加柴汽比,提高柴油的十六烷值,或有效降低催化裂化汽油的烯烃含量,或显著提高丙烯等低碳烯烃产率为石油化工或生产高辛烷值汽油组分提供原料。实验室研究表明,在相近转化率下,TSRFCC工艺可使汽油烯烃含量降低约10个百分点,辛烷值提高2-6个单位。

2.3 FDFCC工艺

FDFCC工艺是中石化洛阳石化工程公司开发的灵活多效催化裂化工艺,采用双提升管反应工艺,在不同的反应区对高烯烃含量的FCC粗汽油或低辛烷值汽油进行高选择性催化改质。该工艺为汽油发生二次反应提供操作灵活的独立的改质空间和充分的反应时间,降低FCC汽油烯烃含量及硫含量,同时达到改善柴汽比,提高汽油辛烷值及增产液化气和丙烯的多重目的。该工艺目前已由FDFCC—Ⅰ型发展到FDFCC—Ⅲ型工艺。工业试验结果表明,汽油的改质效果明显,在不同的操作条件下,汽油烯烃质量分数可降低30%以上,最低也可达18%,硫的质量分数可降低15%～25%。但该工艺汽油损失较大,实际应用时需经过充分的技术经济分析。

3 改善催化裂化汽油质量的对策

3.1 优化原料配备

原料性质对催化汽油的质量影响很大。对加工含硫量较高原料的装置,其掺渣比的高低直接决定产品汽油中的总硫含量。虽然目前开发了一些旨在降低汽油硫含量(达20%以上)的具有硫转移功能的助剂,可以解决有些装置汽油含硫量卡边的问题,但从长远角度看,进一步降低汽油的硫含量也是新规格汽油的一个关键目标。一般催化汽油所含总硫占原料含硫量的5%-10%,具体的分布比例与原料类型、转化深度、汽油切割点等有关。具体装置应根据自身的特点决定适宜本装置加工的原料的硫含量和适宜的渣油掺炼比。在相同的转化率条件下,原料轻重影响催化汽油中的烯烃含量。以加工大庆油的重油催化裂化装置为例,在没有采用降低汽油烯烃含量的催化剂和工艺技术的条件下,初步统计,原料中掺炼减压渣油的比例在40%-80%,相应的催化汽油中烯烃含量在47%-60%,大致呈正比关系,而目前这些装置中,减压渣油掺炼比大都在40%以上,汽油烯烃含量都比较高。对于大多数催化汽油占主导地位的企业,通过降低掺炼比来降低汽油烯烃是不现实的,必须在催化剂和加工工艺方面加以解决。

3.2适应清洁汽油生产的催化剂研究开发

考虑到加氢精制的成本较高,其他方法对汽油的脱硫效果又有限,自20世纪90年代起,以Grace Da vision、Engelhard和AKZO Nobel三大催化剂制造商为代表的欧美各催化剂研发单位即开始加大了在低硫汽油生产用催化剂的研究开发方面的投入。

Grace是根据催化汽油产品中硫化物分布的规律,在添加剂的Lewis酸等关键组分选择和催化剂配方等方面加以调整,力求在裂化反应过程中减少噻吩类硫化物的生成,从而达到有效降低汽油中硫含量的目的,其降硫催化剂添加剂的应用效果比较显著,根据文献报道一般可以降低约200ppm。另据有关资料介绍Grace公司的GSR、GFS系列催化剂工业应用数据表明可以降低汽油中的硫含量15%～35%,但应进一步了解是相对于催化稳定汽油还是经Merox工艺脱硫醇后精制汽油的工业应用数据。

由于目前缺少汽油降硫催化剂的使用经验,应该注意到在降低汽油硫含量、相应干气中H2S浓度增加的同时,是否会由于硫的逆向转移导致烟气中SOx的增加从而引起环保方面的其他问题。

3.3催化工艺的探索和改进

实验室和工业装置的运行数据都表明,在相同转化率条件下,K值小的原料(如胜利、管输油等中间基原料),由于较高的苛刻度,会导致汽油烯烃的下降,但是较高的反应苛刻度会导致柴油收率的下降,这一矛盾需妥善加以解决。因此,优化反应再生部分的操作条件是降低汽油烯烃、调整汽柴油收率的一个重要手段。例如降低提升管出口温度,反应温度的提高有利于吸热的裂化反应和芳构化反应,不利于放热的氢转移反应和异构化反应;因此,降低反应温度使烯烃的生成速度低于其转化为其他产物的转化速度,可以使汽油中的烯烃含量降低,同时,降低裂化速度,有利于柴油馏分的“保持”,提高柴油收率。

参考文献

[1]包昕勤.清洁汽油生产过程中的蒸馏技术[J].石油化工环境保护2005,28(3)

[2]张峰.安明武.黄风林.重油催化裂化装置扩能及汽油降烯烃技术改造效果分析[J].石油与天然气化工2006,35(5)

玻璃优化技术工艺带动清洁生产 篇9

从浙江一玻璃有限公司了解到, 该企业通过各种技术及工艺改造, 节电节油, 取得了良好的经济效益和环境效益。该企业是1家主要生产供应优质浮法白玻的大型企业, 近年来, 企业积极实施清洁生产, 降低能耗, 2010年年初, 企业又投资80万元, 在电机上安装了变频装置, 取得明显成效, 每天可减少用电8 000kW·h左右。同时, 企业又优化原燃材料投料工艺, 在投料以前从余热锅炉房引余热烟气对原燃材料进行预烘干。据该企业办公室主任介绍:整个工艺流程进行了一些改进, 通过引用企业的余热烟气, 对使用的原燃材料进行烘干, 至少减少了2%的水分, 这样有效地减少了常用燃料的消耗量。玻璃生产平均成本每个重箱也可节约成本2元, 按照企业每天生产9 000重箱来计算, 每月就可以节约大概50万元, 同时也明显的减少了SO2等污染物的排放, 既能节约了用电成本, 又使企业生产得到了有序的健康发展。

乙二醇清洁生产技术 篇10

技术创新点

以二氧化碳为介质, 采用自主开发的新型导向浮阀筛板、高效复合填料塔应用于产品的分离精制, 具有效率高、压降小等优点;研制了新型高效催化剂, 设计了性能优良的回流比分配器。

技术优势

反应的转化率、选择性均大于99.9%, 优于国内外同类工艺的技术指标;产品每吨可节能57%以上、节约冷却水50%以上。

适用领域

该技术为工业化实用技术;适用于化工、电子、纺织、印染等领域。

项目成熟度

该项目已实现产业化。其中C~C3二元醇的制备方法发明专利获发明专利;复合导向浮阀筛板获实用新型专利。

合作方式

技术开发、技术转让。

联系人:王建军 裴丰东

单位:华中科技大学

高效清洁民用航空发动机技术 篇11

高效民用航空发动机技术

降低油耗和减少污染排放是下一代民用航空的主攻方向，其中降低油耗的方法主要有两种：一为提高整机效率，这主要通过提高发动机的总压比和更高的循环温度来实现，受现有材料和冷却技术水平的限制，很难进一步提高；另一方法为提高推进效率，这主要通过提高涵道比，增大空气流量，降低排气速度来实现，传统涡扇发动机如采用非常高的涵道比会导致风扇和低压系统的不适配。

受传统涡扇发动机循环和结构的性能改进限制，进一步降低油耗的潜力有限，为满足降低油耗的要求，为此有别于传统涡扇发动机的新型发动机技术应运而生，间冷回热发动机、齿轮传动风扇发动机和开式转子发动机是其中的典型代表。

间冷回热技术

图1所示为间冷回热发动机（IRA）原理图，空气经增压级压缩后，应用间冷器有效降低了高压压气机进口温度，减小了高压压气机耗功，同时增大了回热器中空气和燃气的温差，提高了回热器换热效率。高压压气机出口气流与低压涡轮出口气流通过回热器进行热交换，有效利用了涡轮出口燃气余热，增加了燃烧室进口的空气总温，在涡轮前温度不变的前提下减少了燃烧室供油量，提高了发动机热效率，降低了耗油率，结合了间冷回热技术和齿轮传动风扇技术的航空发动机最多可少产生80%的氮氧化物，噪声可降低35dB，燃料消耗和CO2 排放最多可减少18%。

由于间冷器和回热器的引入，发动机的各大部件需要根据间冷回热循环发动机的气动热力特性和结构特点重新设计，间冷回热技术已在地面燃气轮机装置中得到了广泛应用，但用于航空发动机，需要进一步解决如下技术难题：

a）间冷和回热特性对间冷回热发动机性能起着决定性的影响，间冷器和回热器的引入可以提高发动机热效率，但同时增加了发动机的重量和费用，因此需要重点解决低压降、高效率、紧凑型间冷器和回热器设计技术。

b）为配合气流进入间冷器，间冷回热发动机的高速低压转子需要采用“轴流+径流”的流动形式。高速低压压气机工作在与高压压气机负荷相当、且雷诺数相对较低的不理想跨音速流场条件，同时由于采用齿轮驱动风扇，几何流道可能会受齿轮箱的限制和干扰，增加了低压压气机的设计难度，为保持工作范围和部件效率与传统低压压气机相当或优于传统发动机，需要突破“轴流+径流”高速低压压气机设计技术。

c）为获得间冷回热发动机的最佳性能，要求回热器具有很强的换热冷能，这依赖于足够高低压涡轮出口温度来保证回热器冷热端的温差，为保证发动机在飞行包线内尽可能保持高的高压涡轮进口温度，需要开发可变几何低压涡轮设计系统来实现回热器性能的充分发挥。

d）与地面或舰船用间冷回热燃气轮机不同，航空发动机引入间冷回热技术不仅对间冷器和回热器提出了轻质紧凑要求，同时对发动机布局提出了有别于传统发动机的要求，为实现发动机结构紧凑，改善发动机综合性能，需要解决换热器（间冷器和回热器）与发动机一体化设计和优化设计技术。

上世纪90年代以来德国MTU公司相继提出间冷回热循环桨扇发动机和涡扇发动机概念，并在欧盟CLEAN和NEWAC计划中得到支持。而在舰船燃气轮机的运用中，间冷回热发动机已经推出了装备于45型驱逐舰的WR21发动机。在欧盟提出的高效环境友好型航空发动机（简称EEFAE）计划下，间冷回热发动机技术目标使得CO2排放降低20%（相比1995年技术的发动机），NOx排放降低80%（相比CAEP/2）。

国内在地面和舰船用燃机动力已开展研究并逐步转向工程化应用。目前，国内还正在开展间冷回热航空发动机的预先研究工作。

齿轮传动风扇技术

齿轮传动风扇发动机（GTF）（图2）是在风扇和低压压气机间引入减速齿轮箱，使得风扇和低压转子均处于最优转速条件下工作。低压转子在高转速下工作，保证较高效率，以匹配高压转子的最佳使用速度。同时，风扇在较低的转速下，气动损失和噪声都较小，从而实现通过增大发动机涵道比，提高发动机可靠性。齿轮传动风扇发动机涵道比可以提高到10～12，其耗油率较传统涡扇发动机可以降低15%～20%。而齿轮传动风扇叶尖速度降低减小了噪声，其噪声可以达到比国际民航组织规定低20分贝。

齿轮传动风扇发动机由于减速齿轮箱的引入，必然带来风扇直径的增加，其发动机质量明显增加，如果不能很好地解决质量问题，齿轮风扇难以应用；同时由于减速齿轮箱的引入，风扇转速与低压转子转速分开，对高速低压压气机和高速低压涡轮带来了新的技术挑战，为此，齿轮风扇发动机的研制需要突破和解决如下技术难题。

a）减速齿轮箱的质量、可靠性是决定齿轮风扇发动机设计成败的关键，由于减速器采用了大量高速大负荷齿轮与轴承，其工作条件恶劣、零件数量多，因此减速齿轮箱需要在传动系统设计、润滑、冷却和齿轮箱挠曲控制方面有所突破，使减速齿轮箱满足轻质、高效和高可靠的设计要求。

b）由于齿轮风扇发动机风扇转速和低压转子转速是分开的，高速低压压气机需要在比传统风扇更高的转速和马赫数下工作，同时由于齿轮箱的加入，其直径增大，需要尽可能地减轻其重量，因此高速低压压气机设计面临气动性能和结构完整性两方面的技术挑战，因此需要突破轻质、紧凑高速低压压气机设计技术。

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c）风扇转速和低压转子转速分开会对低压涡轮设计起着具有决定性的影响，传统低压涡轮高效率得益于适中的亚声速流动马赫数，而高速低压涡轮较高的切线速度导致整个流道处于跨声速流动状态，流道内的激波前锋同附面层相互作用产生损失，降低效率，同时高切线速度又导致涡轮盘出现高的机械负荷，极高的离心负荷将导致轮毂截面处，叶片的横截面和厚度较传统低压涡轮叶片明显加大和增厚，增加低压涡轮的重量，因此在齿轮风扇发动机研制中需要突破高效、轻质高速低压涡轮设计技术。

普惠公司于80年代投资3.5亿美元，对传动风扇的减速器进行深入研究，并取得相应进展。2013年6月，美国航空租赁公司和普惠公司已经签订备忘录，选定采用GTF技术的普惠“静洁动力”PW1100G-JM发动机为其确认订购的30架A320/A321neo飞机提供动力。

目前我国齿轮风扇发动机尚处于跟踪国外技术发展，结合国内研究基础，积极寻求国际合作的阶段。根据我国民航支线飞机的发展和越来越注重航空环境要求的趋势，齿轮风扇传动发动机的需求一定会日后凸显出来。

开式转子技术

开式转子发动机（CROR）也称桨扇发动机或无涵道风扇发动机，采用一对相互反转的风扇，可以设计为拉动式或推进式，与传统喷气发动机相比，开式转子发动机的显著特点在于可以获得超高的涵道比，预计最高可以达到35，由于去掉了发动机短舱，减小了阻力，以及相互反转的开式转子发动机可以节省25%～30%的燃油消耗，污染排放减少可高达30%。

尽管开式转子存在发动机风扇直径大，增加发动机重量，造成安装困难，甚至改变飞机构型并且噪声较大等问题，但随着燃油价格的不断上涨和环境方面要求的不断提高，开式转子发动机被认为是现有唯一能达到ACARE提出的2020年目标。对于开式转子发动机除飞机增加消音装置减少噪音外，发动机本身还面临如下主要技术难题需要解决：

a）发动机风扇直径几乎达到目前涵道短舱的2倍，无论采用拉动式或推进式结构布局，均需采用同飞行器构型进行一体化设计技术，降低飞行器构型对发动机性能的影响，达到改善发动机性能。

b）“拉动式”和“推进式”开式转子发动机驱动桨扇的方式有所不同，“拉动式”采用齿轮驱动方式，“推进式”也可以采用齿轮驱动方式，采用齿轮驱动桨扇方式必然需要发动机设计解决高效、轻质、高可靠性齿轮箱设计技术，当然“推进式”开式转子发动机也可以采用涡轮不经齿轮箱和传动轴直接带动对转桨扇，但该方式由于桨扇叶尖速度等因素的限制，动力涡轮和桨扇均不能在最佳转速工作，从而牺牲效率，因此需要解决动力涡轮和桨扇性能优匹配设计技术。

上世纪80年代，PW公司与Allison公司合作发展过开式转子发动机，并于1989年在麦道公司的MD-80飞行试验台上进行了578-DX验证机的飞行试验（如图4所示）。但是，目前世界上只有乌克兰的D-27发动机安装在安-70军用运输机（如图3所示）上投入了使用。在2000年以来， NASA提出了N+1目标，力争于2015年，在现有基础上，使开式转子发动机噪声降低33%；并且RR、GE、CFM公司等都在按计划对开式转子发动机进行深入研究。2011年6月，欧洲净洁天空研究计划的专家完成了对在空客A340-600飞行试验台一侧安装对转开式转子发动机的可行性研究，这意味着满足航空公司对更佳燃油效率需要的工作又向前迈进一步。

在开式转子发动机技术领域，国内仅开展过有限的探索性研究，初步建立了开式转子发动机对转桨扇部件性能计算模型，评估其对发动机总体性能的影响。

清洁民用航空发动机技术

低排放燃烧技术

清洁发动机把降低污染排放作为实现其清洁的主要技术手段，燃烧室是航空发动机排污染排放的直接来源。为了提高民用发动机的竞争力，实现低污染的目标，各国发动机研制都投入大量精力和财力。国际民航组织（ICAO）规定的民用航空发动机主要污染物有CO、NOx、UHC和烟等，其中NOx尤为重要，2010年2月在加拿大蒙特利尔进行的ICAO/CAEP/8会议明确了近期（2015年）NOx将要求污染排放在CAEP/6的基础上降低50%，远期（2020年后）NOx排放要求在CAEP/6基础上降低70%。为了满足世界环境保护组织日益严苛的要求，同时也为了人类生存环境的持续的发展，低排放燃烧技术成为促进近年来航空运输业发展的主要动力之一。

发动机排放的污染物主要有NOx、CO、冒烟和UHC等，其中：CO是一种不完全燃烧产物，通常在燃烧室主燃区内由于富油缺乏氧气而燃烧不充分形成；UHC主要由于燃油中有一部分碳氢化合物只是蒸发，未参加燃烧反应以油珠或油蒸汽形式出现形成UHC；NOx按生成机理分为热力型、瞬发型和燃料型，燃料型主要是由于航空煤油中所含氮引起的，但航空煤油含氮仅为万分之六左右，燃料型NOx可以忽略不计，NOx产生的原因主要来自于“热力” 和“瞬发”型，前者主要出现在高温贫油情况，而后者主要是在低温富油条件下产生；冒烟主要成分为微小烟粒（尺寸在0.01～0.06μm），其主要在高温主燃区中局部富油区内生成。

从污染排放产生机理可以看出，影响航空发动机燃烧室排气污染的主要因素有：1）主燃区温度和当量比；2）主燃区燃烧过程的均匀程度；3）在主燃区的停留时间；4） 火焰筒壁面骤熄特性； 5）中间区的作用等。图5给出了NOx和CO两种污染成分与主燃区当量比的关系，从图中可以看出：在贫油一侧，主燃区当量比0.6～0.8范围内，NOx和CO的生成很低，在富油一侧，主燃区当量比1.4以上NOx的生成较低，但此时CO的生成较高，CO可以通过贫油补燃的方法降低，以达到提高效率的目的。根据污染排放与主燃区当量比的关系，降低NOx排放可以通过贫油燃烧和富油燃烧两种技术途径来实现，在此基础发展了三种低污染燃烧技术（表1），针对贫油燃烧发展了贫油预混预蒸发燃烧技术（Lean Premixed Prevaporized Combustion，简称LPP）和贫油直接混合燃烧技术（Lean Direct Mixing Combustion，简称LDM），针对富油燃烧发展了富油燃烧-焠熄-贫油燃烧技术（Rich burn-Quench-Lean burn，简称RQL）。目前看来，贫油燃烧技术和富油燃烧技术在低排放燃烧室上均有应用，其中贫油燃烧技术的典型代表为GE公司的TAPS燃烧室和RRD公司的Lean Burn燃烧室，富油燃烧技术的典型代表为PW公司的TALON燃烧室。

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贫油燃烧技术和富油燃烧技术目前均都取得了不错的成绩，那么未来超低排放燃烧室到底应该采用哪种技术呢？表1分析比较了三种低污染燃烧技术的特点，从表中可以看出LDM燃烧技术除了污染排放很低外，可以避免LPP燃烧技术的回火和自燃问题，同时也可以避免RQL燃烧技术的高冒烟和自燃问题，因此LDM燃烧技术是最有望成为未来超低污染燃烧室的燃烧方式。

国内低排放燃烧技术起步较晚，前期主要在搜集整理国外相关研究资料的基础上开展低排放燃烧室的数值模拟和基础试验研究，随着国家启动大飞机项目，相应增加了对大客动力研发的投入，国内各航空发动机研究所和高校积极开展了民用航空发动机的关键技术预先研究，目前在低排放燃烧技术方面已取得了一定成绩。

替代燃料技术

未来原油的产量可能无法与全球对航空运输的需求同步，并且随着人们对环境问题的日益重视，国际民航组织提出了更为严苛的排放要求，替代燃料应运而生。从2006年10月，FAA、DOD及其航空和燃料组织，通过建立CAAFI（Commercial Aviation Alternative Fuel Initiative）探索替代燃料的可行性。替代燃料的使用分为三个阶段：近期、中期、远期。近期的替代燃料由煤油和合成燃料构成，用于现役的和近期的飞机中；中期阶段（未来10～50年），可能将生物和合成燃料用于未来超高效飞机设计中。长期阶段（未来50年后），在发动机和飞机中，燃料的CO2排放极低甚至为零。

一类替代燃料为合成燃料，其原料主要是煤炭、天然气和其他碳氢化合物，通过Fischer-Tropsch（FT）过程对原料进行合成。其化学特性和性能与传统燃料相近，但含微量硫黄和芳香烃，并且其氢/碳比（C/H）较高，这就可能大大减少PM排放和二次排放及少量减少CO2排放。但合成燃料在燃料制备过程中需要消耗能源，虽然排放降低了，但对于航空公司来说，燃料的本身的价格需要增加，同时该类型燃料为不可再生燃料，因此合成燃料技术的应用前景有限。

另一类替代燃料为生物燃料（又称再生燃料），主要从生物油中获取。使用生物燃料的全部CO2排放有望比化石燃料减少80%；此外，生物燃料含杂质（比如硫）更少，因此二氧化硫和煤烟的排放会大大减少。第一代生物燃料以粮食作物为原料，主要来源为玉米、小麦和大豆等，由于这种燃料占用耕地太多且对人类粮食供应造成威胁和影响，因此到目前为止，第一代生物燃料也没能在燃料使用中在占较大份额。目前世界各国着力研究第二代生物燃料，其原料采用生产率更高的植物，如海藻、盐土植物和高纤维质植物，提高了燃料供给能力，同时解决了第一代生物燃料存在的“与粮争地”和“与人争食”的问题。

为争夺未来市场竞争中掌握更多的行业话语权，飞机制造商在生物燃料开发技术大潮中首当其冲，2008年至今，多家航空公司与飞机制造商联合开展进行了大量的生物燃料飞行试验。在2011 年7 月，德国汉莎航空公司（Deutsche Lufthansa AG）在全球第一个使用生物燃料的定期航班投入商业运营，南非约翰内斯堡机场已使用替代燃料多年。波音公司预计在2015年中期，生物燃料将在航空运输业重大规模使用。

我国在国家中长期科学和技术发展规划中制定了煤的清洁高效开发和液化应用，可再生能源低成本规模化开发利用以及新能源的开发利用等发展规划，国内企业以及相关高校纷纷开展煤变油（CTL）、天然气液化（GTL）和生物燃料（BTL）等相关技术的研发。

对民用航空发动机发展的思考

近年来，世界航空强国通过发展绿色航空技术，以达到抢占未来航空市场竞争的制高点。中国作为航空运输量世界排名第二的发展中国家，虽成为航空大国，但与航空强国还有一定的差距，面对日益严苛的环保标准和要求，针对绿色航空采用什么样的态度和措施是民用航空业发展的核心问题。笔者认为：

1）坚持以自主研究为主、对外开展专业化合作相结合的发展思路民用航空发动机要求满足极高的安全性、经济性、环保性以及舒适性等方面的要求，从而使民用发动机更强调经济、可靠、长寿命、低噪声、低排放等技术指标。如果在这些方面不具有很强的竞争力，将难以取得商业上的成功，这也是航空寡头抢占民用航空发动机市场的资本。经验和教训反复证明，航空发动机的核心技术是用金钱买不来、用市场换不来的，只能走自主创新之路。只有通过自主技术预先研究，提升自主研发水平，形成真正的高技术产业，才能在民用航空发动机市场占有一席之地。

国际合作是民用航空发动机发展的主要趋势，我国民用航空发动机研制基础薄弱，产品屈指可数。面对民机市场的激烈竞争，仅仅依靠自身能力很难打开局面。通过国际合作一方面可以利用国际资源，加快研制进度，降低研制风险，另一方面可借鉴国外在适航取证、开发市场、经营管理和售后服务方面的成功经验。

因此，现阶段必须要以民用飞机的特殊要求作为牵引和指导，在开展自主研究的同时，注重与国外专业化公司开展合作，系统开展民用发动机关键技术专项研究，形成独立而完整的发展体系，为“绿色、安全”的民用航空发动机提供坚实的技术基础和有力保障。

2）制定符合民用航空发动机研制规律的技术途径和实施方案

首先，需要根据民用航空发动机的特殊要求，制定长期规划并稳步实施。

其次，需要根据未来民用航空发动机技术发展趋势，开展民用航空发动机关键技术研究，打好基础，加强技术储备，并以市场需求为向导，技术验证为目标，发展成熟的核心机及验证机，提升自主研发水平。

第三针对民机市场需求，以国际合作为主，进行重点产品开发、产品维修，尽快进入民机市场。同时，在项目的带动下，逐渐建立并完善民用航空发动机研发体系，形成能适应市场变化的产业发展体系。

电镀清洁生产技术及应用 篇12

关键词：电镀,清洁生产,废水,有毒有害

改革开放三十多年来,伴随我国经济社会的快速发展,资源消耗和环境污染日益成为发展进程中不容忽视的严重问题。在当前社会转型期,如何处理好环境问题日益成为各个行业和环保工作者思考和努力的重点。电镀行业作为基础工业必不可分的一个环节,广泛应用于机械、仪器、轻工、军工、装饰等各个领域,对工业社会和经济发展具有重要的贡献作用[1]。电镀,即一种通过化学或电化学方式在材料表面获得具有保护、装饰或功能性镀层的一种表面处理技术,通过材料表面获得镀层来满足不同行业或部门的需求和需要。但是,由于电镀生产中工艺的特点而产生了不同程度的废水、废气和固体废弃物,造成了电镀工业中不可避免的对环境产生一定的污染。电镀废水的特殊性和复杂性,如:含大量重金属、剧毒氰化物等有害物质,一直是我国危害较大的污染源之一[2]。此外,电镀生产过程中还会使用大量的酸类和碱类物质如硫酸、盐酸、磷酸、硝酸和氢氧化钠、碳酸钠,产生大量的废水。如何减少电镀废水及其中有毒有害物质的排放,是电镀行业在环境保护方面面临的主要问题。

电镀企业实施清洁生产是解决这些问题的主要手段。清洁生产是将环境保护及能源方式持续地贯穿于生产过程、产品和服务中,以减少对人类和环境的风险性和危害性。对生产过程而言,清洁生产包括节约原材料和能源,淘汰有毒原材料并在全部排放物和废物离开生产过程以前减少它的数量和毒性[3]。进行清生产审核,就必须有可靠的清洁生产技术作为支撑。

1 实施清洁生产的技术途径

电镀企业通过一定的技术改造后,才能实施清洁生产,这是目前行业内的普遍做法。技术改造必须要以生产线和生产工序为基本单元,通过系统科学的布局规划,同时解决好四方面的问题:

1.1 源头削减污染,提高原料利用率

通过改进工艺和优化工艺参数,加强生产过程的质量控制,提高加工合格率,是降低物耗和能耗,减少废弃物的最基本措施。采用无毒无害或低毒低害原料替代毒性大、危害重的原料。

传统的六价铬电镀工艺由于其高污染性,电镀工作者为了寻找其替代品做了大量的研究,三价铬镀铬溶液中三价铬离子的含量不足六价铬镀铬中铬离子的1/7,其毒性仅是六价铬的1/100。因而三价铬镀铬备受人们的青睐。目前对三价铬镀铬方面已经取得了明显的进展。三价铬镀铬工艺采用硫酸盐体系,不产生氯气,不腐蚀设备。工艺安全,电镀过程中不产生有毒的铬酸雾。镀液稳定,采用特制的涂层阳极,在电镀过程中不溶解,使用寿命长,不产生沉渣[4]。

电镀企业废水中的污染物是镀件从镀槽(或其它镀前、镀后的处理槽)带出的槽液中的物质,带出物质的量与槽液的浓度成正比。为此,采用低浓度的槽液,可以节约资源、减少污染。20世纪70年代初,国内开展了镀锌低铬酸印化上艺的研究,铬酸的含量在5~10 g/L。1979年邮电部第十研究所又研究成功镀锌超低铬酸彩色钝化工艺,其铬酸含量降低到2 g/L以下。低浓度镀铬于近年来使用开始逐渐增多,低浓度铬酸钝化我国已经问世30多年,得到了较大程度的应用[4]。

传统电镀工艺一般会使用化物氰化物,氰化物是一种剧毒物质。因此人们一直在探索无氰电镀技术。近年来开发了一系列无氰电镀技术,如酸性预镀铜是无氰化的一项新工艺,该工艺适用于多种功能性和装饰性电镀的需要;镀液覆盖能力好,特别是对于钢铁管状工件管壁内外覆盖达到百分之百;镀层结晶细致,半光亮,孔隙率低,防腐性能好;镀液不含氰化物,也不含EDTA、甲醛,对人体和环境无害,废水经过简单处理即可达到排放标准,属完全环保产品;该预镀工艺既可挂镀,又可滚镀;后续工艺既可电镀,又可化学镀,均能达到相关技术指标[4]。

1.2 废物排放量的最小化

工业生产中物料不可能完全转化,总会造成物料的流失和浪费,流失的原料排放至环境同时也会对环境造成危害。由于电镀过程中原料的转化利用率不可能达到100%,必定会有一定比例的未利用的原料进入废水或废气中。在电镀行业中,有些原料的利用率比较低,以污染物的形式排入到环境中占有较大比例。因此在生产过程提高原料的利用率从而减少污染物的排放是减少环境污染的另一个重要途径。

对电镀行业来说,尽可能实现电镀废水的零排放是治理电镀废水的最理想目标。但是电镀废水的零排放存在着两大难题:一是杂质积累,可能会严重影响电镀产品的质量;二是实现零排放必定增加设备投资,使企业负担过重。因此由于技术条件和经济条件的限制,目前还不能完全实现零排放。目前实现局部的闭路循环还是有可能的,如在电镀生产过程中,镀件清洗是必不可少的工序,逆流清洗不仅可以大大减少清洗用水量,同时也减轻了废水治理的负担。这样就实现了局部的闭路循环[11]。

1.3 做好末端治理

由于目前电镀行业难以实现零排放,因而必定会排放污染物,因而必需对排放的污染物进行治理。因为电镀废水成份复杂,针对废水中的不同污染物必须采用不同的处理技术和方法,因而必须对废水实现清污分流,污污分流,以便对废水进行有针对性的分类处理,降低废水处理的难度,同时也可为中水回用创造条件。通过有效的治理措施,可以确保污染物浓度稳定达标排放;末端治理方法必须要处理效果好、操作管理方便、运行成本低。针对电镀行业污染传统的末端治理采用的多为化学处理法,近年来电解法、电渗析、离子交换法、反渗透法等逐渐兴起并日趋成熟。如:离子交换法对镀铬电镀漂洗水的处理;纳滤和反渗透技术在来自电镀产生的废水中高浓度金属盐和水的回收与回用;电渗析技术对镀镉废水的应用;静电屏蔽电渗析去除电镀漂洗水中的镍;废酵母做吸附剂在适当条件下对电镀废水中镉的去处等[5]。

1.4 加强生产过程控制和管理

我国电镀行业许多工厂设备陈旧,工业技术和管理落后。许多电镀厂各工序原料的加入量和用水量都是人工凭经验控制,随意性较大,加上“跑、冒、滴、漏”,使用水量和原材料浪费增加。清洁生产可以从企业生产过程的管理入手,使企业做到清洁生产的全过程控制,如通过增设回收槽、增加逆流漂洗槽、增加镀件悬挂时间、加强管理减少跑冒滴漏等方法提高原材料的利用率,降低污染物的排放。

2 电镀工业典型清洁生产案例

2.1 镍水在线回用

2.1.1 方案内容

2.1.1. 1 方案产生原因

生产过程中产生的含镍废水量较大,处理难度大,毒性强,没有单独处理,废水处理站的处理负荷较大,为提高清洁生产水平,降低水资源消耗,节约用水,节约镍槽药水的购买费用,提高水循环利用效率,实现镍水的在线回用。

2.1.1. 2 方案内容

将含镍废水独立分流,通过中水回用系统,采用反渗透(RO)系统处理后,使水质电导率小于100μS/cm,重新回用到生产中,而产生的浓水回用到镀镍槽,节约新鲜水消耗、节约药剂费用,同时降低废水站处理负荷和废水排放量。

2.1.2 技术评估

RO装置在水质分离过程中没有相变,脱盐率高,设备体积小,自控运行,使用性强,应用范围广,无环境污染等特点,镍水在线回收系统采用反渗透除盐系统,去除水中绝大部分离子、微粒、有机物等,使其水质达到预期标准。该设备已广泛运用于生产中,设备运行正常,效益明显,故该方案在技术上是可行的。

2.1.3 环境评估

方案实施后,减少废水排放量12286 t/a,通过RO膜处理的含镍废水的清水回用于生产线上,浓水进入生产线,减少企业的废水排放量,进而减轻了对环境污染,特别是对水体的污染负荷做出了贡献。将浓水直接回用至镀镍槽中,从而主要减少了硫酸镍和氯化镍的排放量0.674 t/a。

2.1.4 经济评估

方案的经济可行性分析从投资、运行成本、生产效率、经济数据计算等四个方面进行评价。

2.1.4. 1 投资

本方案投资55万元,用于购买及安装设备。

2.1.4. 2 运行药剂费用

药剂费用估算如表1所示。

则投入药剂费用为:12286 t×1.97元/t=2.42万元/a。

2.1.4. 3 运行电费

按照每天10 h工作时间计算,则回用水处理的耗电成本1.5 k W×10 h/d×300 h/a=4500 k W·h,故运行电费为:4500 k W·h×0.9元/a=0.405万元/a。

2.1.4. 4 节约水费

方案实施后,每年节约水费约为12286 t,按每吨自来水1.58元计算,节约水费:12286 t×1.58元/t=1.941万元/a。

2.1.4. 5 节约废水处理费用

由废水支出费用统计,每吨废水处理费用为18.0元/t,减少废水处理约12286 t,故节约废水处理费为:

12286 t×18元/t=22.115万元/a

2.1.4. 6 节约镀槽药剂费用

将浓水直接回用至镀镍槽中,从而主要减少了硫酸镍和氯化镍的药剂购买费用,节约药剂量约为674 kg,药剂的单价约为31元/kg,节约药剂费用大约为:674 kg×31元/kg=2.089万元/a。

2.1.4. 7 年总节省费用评估

由此可见,该方案实施后,节约金额为:1.941万元/a+22.115万元/a+2.089万元/a-2.42万元/a-0.405万元/a=23.32万元/a

2.1.4. 8 经济评估数据汇总

以贴现率8%,各项应纳税总和17%,折旧年限10年,行业基准收益率15%计算,经济评估结果见表2。

由表2可知,投资偿还期<基准年限,净现值>0,内部收益率>基准收益率。此方案从经济角度是可行的。

2.2 中水回用

2.2.1 方案内容

2.2.1. 1 方案产生原因

生产过程中产生的废水量较大,种类各异,废水处理站的处理负荷较大,为提高清洁生产水平,降低水资源消耗,节约用水,减少废水排放,提高水循环利用率,提出该方案。

2.2.1. 2 方案内容

将达标处理后的废水深度处理后,再经过多次过滤系统即可达到进入超滤系统的水质要求,经处理后的水回用至生产中,进而减少新水使用量,提高水循环利用率,减少废水及其污染物排放。

本系统根据功能可分为两个分系统,即预处理系统、超滤系统。预处理系统包括原水箱、水泵、多介质过滤器、袋式过滤器等,用于去除水中的悬浮物、胶体、脱氯等,为后续的脱盐处理提供条件;超滤系统包括0.02~0.1μm间的过滤膜等,能脱除水中98%以上的盐分。

2.2.2 技术评估

渗透技术是当今先进和节能有效的膜分离技术。超滤是一种与膜孔径大小相关的筛分过程,以膜两侧的压力差为驱动力,以超滤膜为过滤介质,在一定压力下,当原水流过膜表面时,超滤膜表面密布的许多细小微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液,而原水中体积大于膜表面微孔的物质则被截留在膜的进水侧,成为浓水,因而实现对原水净化、达到分离和浓缩的目的。超滤膜的分离具有以下几个显著特征:

(1)在常温下和低压下进行分离,因而能耗低,从而降低设备的运行费用。

(2)切割分子量为10万Da,分离孔径约为25 nm,过滤精度远高于传统过滤,可全部去除大于0.1μm的胶体和颗粒物。而机械过滤器只去除水中的沙子、泥巴、铁锈等悬浮物及部分胶体杂质。

(3)受原水水质波动影响小,出水水质稳定。

(4)设备体积小、结构简单、投资费用低。

(5)超滤分离过程只是简单的加压输送液体,工艺流程简单,易于操作管理。

(6)超滤膜是由高分子材料制成的均匀连续体,纯物理方法过滤,物质在分离过程中不发生质的变化,并且在使用过程中不会有任何杂质脱落,保持超滤液的纯净。

近30年来,反渗透、电渗析,超滤和膜过滤已进入工业应用,发展很快,在半导体、集成电路制造工艺中、食品、医药工业中,广泛应用于电子行业用水、化工原料用水、医疗卫生用水、食品饮料用水、软化水、工业超纯水等行业中。目前,此类超滤系统现在已很成熟,应用也很广泛。因此,此方案在技术上是可行的。

2.2.3 环境评估

该方案实施后,能够削减废水排放量及削减废水污染物排放量:

2.2.4 经济评估

方案的经济可行性分析从投资、运行成本、生产效率、经济数据计算等四个方面进行评价。

2.2.4. 1 投资

总投资20.00万元,用于购买设备及安装设备人工费。

2.2.4. 2 经济效益评估

(1)药剂费用估算

(2)运行费用:

按照每天20 h工作时间计算,则回用水处理的耗电成本1.5元/t,综合以上费用,则总运行费用为:3.04+1.5=4.54元/t,故运行费用为:

(3)节约水费:

方案实施后,每年节约水费约为26195 t,按每吨自来水3元计算,节约水费:

(4)节约废水处理费用

由企业领导统计得出,每吨废水处理费用为8.0元/t,减少废水处理26195 t,故节约废水处理费为:

(5)年总节省费用评估

由此可见,该方案实施后,节约金额为:

2.2.4. 3 经济评估数据汇总

以贴现率8%,各项应纳税总和17%,折旧年限10年,行业基准收益率15%计算,经济评估结果见表4。

由表4可知,投资偿还期<基准年限,净现值>0,内部收益率>基准收益率(15%)。此方案从经济角度是可行的。

2.3 增加铬雾回收系统

2.3.1 方案内容

2.3.1. 1 方案产生原因

镀铬过程中铬雾产生量较大,收集处理后排入大气中,处理后的废水排入污水处理站进行处理,废水含铬浓度较高,增加了末端处理的负荷,同时浪费了大量的铬酐。

方案内容:对铬雾进行回收,提高铬酐的利用率,同时减少末端处理的压力。铬酸具有比重较大且易于凝聚的特点,不同颗粒的铬雾滴悬浮在流动的空气中互相碰撞而凝聚成较大的颗粒。不含有铬酸颗粒的空气进入净化器的下箱体和主箱体时,由于空气过度的降低,已凝聚的较大铬酸颗粒便在重力的作用下从空气中分离出来。当铬酸废气经过滤器的网格,由于通过曲折狭窄的通道,从而提高了互相碰撞的机会使之更容易凝聚,由于动力作用和吸附作用,使较小的铬酸颗粒结成较大的液滴而沿网格降落下来。从空气中分离出来铬酸最后沿着排液管道流入集液箱中,净化了的空气从上箱体排出,回收下来的铬酸液可直接用于生产。

2.3.2 技术评估

(1)铬雾回收装置的工艺说明

废气由风机引出后,首先进入铬雾回收器。铬雾回收器回收铬雾的作用是通过填料对铬雾雾滴的阻留来实现的填料层的阻留作用是十分复杂的综合效应,它包括惯性碰撞,布朗扩散,静电效应等等。在凝聚过程中包含着雾滴生长沉降和雾滴的捕集二个步骤:

①雾滴的生长雾滴由于高度分散,表面能高其具有自发结为大滴状,缩小表面积而使表面能降低的趋势。这种雾滴逐浙变大称之为生长过程。由于液滴的长大,极易被填料所阻留。

②雾滴的沉降不断生长变大的气胶雾滴。最后聚集成较大的液珠,由于自身的重力及克服上升气流的浮力而不断向下降落,雾滴在沉降过程中又不断吸附捕捉集上升气流中带出的小雾滴,这样沉降的雾滴继续变大如雨滴的形成,越变越大,最后降落到镀液中。

(2)铬雾回收装置的优点

①净化效果好;

②占地小,对建筑结构承载力的要求不高,可置于厂房钢筋砼屋面上;

③能耗低,净化塔置于风机正前端,经净化后的烟气经烟管排空,风管短,阻力小;

④设备寿命长,整个系统仅净化器处于气液两相接触状态中,且净化器内部做防腐处理;

⑤由于系统简洁,设备少,耐腐蚀,自动化程度高,使整个系统操作、维护都十分方便。

方案实施后,整个过程为自动控制,只需对回收铬雾进行定期检测,在国内外应用非常成熟,故这个方案在技术上是可行的。

2.3.3 环境评估

方案实施后,根据实测数据,每天减少铬雾的损失量为56.8 kg/月,每年减少铬雾损失量为681.6 kg/a。方案实施后由于铬雾的处理量减少,使得废水量减少,减少废水排放量150 t/a,减少企业的废水排放量,进而减轻了对环境污染,特别是对水体的污染负荷做出了贡献。由于废水的减少使得废水排放量减少,而废水的处理能达到的浓度基本一致,使得其它指标的排放量也相应的减少。

2.3.4 经济评估

方案的经济可行性分析从投资、运行成本、生产效率、经济数据计算等四个方面进行评价。

2.3.4. 1 投资

本方案投资18万元,其中包括设备购买及设备安装费用。

2.3.4. 2 节约铬酐购买费用

方案实施后每个月节约铬酐的量为96.7 kg,每年节约铬酐的量为1860.4 kg,铬酐的单价按23元/kg,节约铬酐购买费用约为:

2.3.4. 3 节约处理药剂购买费用

方案实施后减少了亚硫酸氢钠的药剂量约为150 kg/a,亚硫酸氢钠按单价为3.3元/kg,节约亚硫酸氢钠购买费用为:

2.3.4. 4 节约水费

方案实施后每天节约自来水量为0.4吨,故每年节约自来水使用量0.4 t/d×300 d=120 t,自来水的单价为2.85元/t,节约自来水购买费用为:

2.3.4. 5 节约废水处理费用

方案实施后每年减少废水处理量120 t,废水处理的单价为18元/t,减少废水处理费用为:

2.3.4. 6 年总节省费用评估

由此可见,该方案实施后,节约金额为:

(42789.2+495+342+2160)元/a=4.58万元/a

2.3.4. 7 经济评估数据汇总

以贴现率8%,各项应纳税总和17%,折旧年限10年,行业基准收益率15%计算,经济评估结果见表5。

由表5可知,投资偿还期<基准年限,净现值>0,内部收益率>基准收益率。此方案从经济角度是可行的。

3 电镀清洁生产展望

《清洁生产审核办法》第八条第三款规定,使用有毒有害原料进行生产或者在生产中排放有毒有害物质的,应当实施强制性清洁生产审核。且第八条第(三)款规定实施强制性清洁生产审核的企业,两次清洁生产审核的间隔时间不得超过五年。因电镀企业所使用的原辅料中会含有重金属、氰化物等有毒有害原材料,因而需要进行强制性清洁生产审核。从《清洁生产审核办法》中可以看出,在国家政策层面,保证了在电镀行业推行清洁生产审核力度。同时国家和地方政府支持和鼓励科研机构和企业不断创新以开发和完善相应的清洁生产技术,更多的先进清洁生产技术将会被开发并应用到企业的实际生产中去。此外,随着企业节能减排意识的增强,企业也会主动地采用清洁生产技术,因而电镀清洁生产一定能够取得很大发展,使我们的生存环境、产品质量、经济效益取得全面进步,从而体现出电镀行业的经济效益、环境效益和社会效益的统一,实现电镀行业的可持续发展。

参考文献

[1]邢文长.中国电镀与清洁生产前沿技术[J].电镀与精饰,2006(04):32-37.

[2]朱静静.清洁生产在电镀行业中的应用[D].杭州:浙江大学,2008.

[3]企业清洁生产审计手册[M].北京:中国环境科学出版社,1996.

[4]广东省电镀行业清洁生产审核技术指南[Z].广东省环境保护厅,2013.