第一篇：國內(nèi)外鋼鐵廠脫硝現(xiàn)狀與研究進(jìn)展

國內(nèi)外鋼鐵廠脫硝現(xiàn)狀與研究進(jìn)展

李永同

（材料化學(xué)0701指導(dǎo)教師：沈岳松）

摘要

氮氧化物氣體是危害最大、最難處理的大氣污染物之一。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，有效控制燃煤造成的大氣污染已經(jīng)刻不容緩，特別是控制燃煤過程中的氮氧化物，煙氣脫硝技術(shù)顯得相當(dāng)重要。本文分析了幾種常用的煙氣脫峭技術(shù)(選擇性催化還原脫硝技術(shù)、選擇性非催化還原脫硝技術(shù)、SNCR-SCR聯(lián)合脫硝法、光催化氧化法、煙氣同時脫硫脫硝法等)的原理、技術(shù)特點以及在我國的應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：氮氧化物;煙氣脫硝技術(shù);選擇性催化還原脫硝技術(shù);選譯性非催化還原脫硝技術(shù);鋼鐵廠;低NOx燃燒;進(jìn)展

Domestic and foreign iron and steel plant denitrate present situation and

research development

Li Yongtong（Materials Chemistry 0701 Faculty Adviser Shen Yuesong）

Abstract NOx is one of the most serious Pollutants which are difficult to be dealt with.WithThe development of the economy，the control technology of gas pollutant from coal combustion，especially NOx，is important and impendent.The principle，characteristic and itsapplication in our country of common flue gas De一NOx technology were analyzed.Based on the actual condition in our country the feasible scheme was proposed Keywords：NOx;flue gas De一NOx

teehnology;selective catalytic reduetion;selective noncatalytie reduetion;steel works;Low NOx combustion;progress

目 錄

摘要???????????????????????????????????1 ABSTRACT???????????????????????????????2 第一章 引言???????????????????????????????4 1.1概述????????????????????????????????4 1.2 鋼鐵廠脫硝的必要性?????????????????????????4 1.3 煙氣脫銷的歷史沿革?????????????????????????5 第二章 常見的幾種脫硝技術(shù)????????????????????????5 2.1低NOX燃燒技術(shù)???????????????????????????5 2.1.1 空氣分級燃燒?????????????????????????5 2.1.2 燃料分級燃燒?????????????????????????6 2.1.3 煙氣再循環(huán)?????????????????????????6 2.1.4 低NOX燃燒器?????????????????????????6 2.2 煙氣脫硝技術(shù)????????????????????????????7 2.2.1 煙氣單獨脫硝法????????????????????????7 2.2.2 煙氣同時脫硫脫硝法??????????????????????8 2.2.3 煙氣脫硝新技術(shù)????????????????????????11 2.3 脫硝市場現(xiàn)狀及發(fā)展建議?????????????????????13 結(jié)語??????????????????????????????????14 參考文獻(xiàn)????????????????????????????????15

第一章 引言

1.1 概述

氮氧化物是造成大氣污染的主要污染源之一。通常所說的氮氧化物NOx有多種: N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4和N2O5,其中NO和NO2是重要的大氣污染物。我國氮氧化物的排放量中70%來自煤炭的直接燃燒,鋼鐵工業(yè)又是我國的燃煤大戶,因此NOx排放的主要來源之一是鋼鐵廠[1]。研究表明,氮氧化物的生成途徑有3種:①熱力型NOx。指空氣中的氮氣在高溫下氧化而生成NOx;②燃料型NOx。指燃料中含氮化合物,在燃燒過程中進(jìn)行熱分解,繼而進(jìn)一步氧化而生成NOx;③快速型NOx。指燃燒時空氣中的氮和燃料中的碳?xì)潆x子團(tuán)(CH)等反應(yīng)而生成NOx。在這3種途徑中,快速型NOx所占的比例不到5%;在溫度低于1 300℃時,幾乎沒有熱力型NOx。對常規(guī)燃煤鍋爐而言, NOx主要通過燃料型生成途徑而產(chǎn)生?？刂芅Ox排放的技術(shù)措施可分為一次措施和二次措施兩類,一次措施是通過各種技術(shù)手段降低燃燒過程中的NOx生成量;二次措施是將已經(jīng)生成的NOx通過技術(shù)手段從煙氣中脫除[2]。

1.2 鋼鐵廠脫硝的必要性

鋼鐵生產(chǎn)主要包括燒結(jié)、球團(tuán)、煉焦、煉鐵、煉鋼、軋鋼、鍛壓、鐵合金、耐火材料、動力等環(huán)節(jié),鋼鐵廠擁有排放大量煙塵和廢氣的各種爐窯。而爐窯燃燒過程中生成大量的NOX、SO2和CO2等氣體，其中氮氧化物主要有NO和NO2,通常把這兩種氮氧化物稱為NOX,其中NO占90%以上。在煤燃燒過程中,生成NOX的途徑有三個:熱力NOX;快速NOX。對于燃煤鍋爐來說,通常燃料NOX占70%至85%;熱力型NOX占15%至25%;其余為快速NOX比例很小[3]。NOX是一種危害大、難處理的大氣污染物,它能在陽光的作用下產(chǎn)生二次大氣污染——光化學(xué)煙霧；NO雖然毒性不大，但是高濃度的NO會引起神經(jīng)中樞障礙，而且它很容易轉(zhuǎn)化為劇毒的NO2。NO2是棕色氣體，有特殊的刺激性臭味，被吸入肺后能與肺部的水分結(jié)合成可溶性硝酸，嚴(yán)重時會引起肺氣腫。在大氣中的氮氧化合物達(dá)到100～150 ppm的高濃度時，人連續(xù)呼吸30～60 min便會中毒[4]。另外，NOX也是損害動植物，破壞臭氧層，引起溫室效應(yīng)和酸雨的主要物質(zhì)之一。如不控制鋼鐵廠則屬于工業(yè)部門中的污染大戶之一。因此,開展對NOX排放的治理具有極其重要的意義。根據(jù)國家環(huán)境保護(hù)總局有關(guān)研究的初步估算，2000年中國NOX的排放量約為1500萬t，其中近70%來自于煤炭的 直接燃燒，固定源是NOX的主要來源[5]。鑒于中國今后的能源消耗量將隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而不斷增長，因此，NOX的排放量也將持續(xù)增加。據(jù)估算，到2010年，中國NOX排放量將達(dá)到2194萬t。如果不加強(qiáng)控制，NOX將會對大氣環(huán)境造成更為嚴(yán)重的污染。

1.3 煙氣脫硝的歷史沿革

煙氣脫硝技術(shù)在國外發(fā)展較早。臺商王永慶先生在福建漳州建設(shè)的后石電廠,安裝6×600MW亞臨界燃煤機(jī)組,以環(huán)境保護(hù)優(yōu)先為理念,首次在大陸的火電廠中配套安裝了脫硝裝置,采用SCR工藝,只裝了一層催化劑,保證脫硝效率為44·4%,布置在鍋爐尾部煙通豎井的下部。加上采用海水脫硫,取消了GGH與煙氣旁路;采用園形封閉煤場等一系列措施,使環(huán)境保護(hù)所用投資占總投資的五分之一左右。從而開創(chuàng)了先河[6]。與火電廠相比，鋼鐵廠NOX污染已日漸顯著，被社會各界所關(guān)注。國外發(fā)達(dá)國家早已實現(xiàn)鋼鐵廠NOX排放量的標(biāo)準(zhǔn)化控制，而我國這方面的認(rèn)識相對較晚，從而技術(shù)也相對不成熟，但近些年踴躍了很多致力于這方面研究的專家和學(xué)者，并取得較大進(jìn)展及突破。然而，最希望的還是盡快趕上發(fā)達(dá)國家的步伐，實現(xiàn)鋼鐵廠NOX的系統(tǒng)化控制達(dá)到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。并且隨著脫硝設(shè)備國產(chǎn)化程度提高,所需投資減少,也為擴(kuò)大其建設(shè)規(guī)模創(chuàng)造了條件?？梢灶A(yù)見,如果對NOX也實行總量控制,并提供與脫硫相似的優(yōu)惠政策,必將有更快的發(fā)展。

第二章 常見的幾種脫硝技術(shù)

降低NOx排放主要措施有2種。一是控制燃燒過程中NOx的生成,即低NOx燃燒技術(shù);二是對已生成的NOx進(jìn)行處理,即煙氣脫硝技術(shù)[7]。

2.1 低NOx燃燒技術(shù)

為了控制燃燒過程中NOX的生成量所采取的措施原則為:①降低過量空氣系數(shù)和氧氣濃度,使煤粉在缺氧條件下燃燒;②降低燃燒溫度,防止產(chǎn)生局部高溫區(qū);③縮短煙氣在高溫區(qū)的停留時間等。2.1.1 空氣分級燃燒

燃燒區(qū)的氧濃度對各種類型的NOx生成都有很大影響。當(dāng)過量空氣系數(shù)α<1,燃燒區(qū)處于“貧氧燃燒”狀態(tài)時,抑制NOx的生成量有明顯效果。根據(jù)這一原理,把供給燃燒區(qū)的空氣量減少到全部燃燒所需用空氣量的70%左右,從而降低了燃燒區(qū)的氧濃度,也降低了燃燒區(qū)的溫度水平。因此,第一級燃燒區(qū)的主要作用就是抑制NOX的生成并將燃燒過程推遲。燃燒所需的其余空氣則通過燃燒器上面的燃燼風(fēng)噴口送入爐膛與第一級所產(chǎn)生的煙氣混合,完成整個燃燒過程。爐內(nèi)空氣分級燃燒包括:軸向空氣分級燃燒(OFA方式)和徑向空氣 分級燃燒。軸向空氣分級將燃燒所需的空氣分兩部分送入爐膛:一部分為主二次風(fēng),占總二次風(fēng)量的70% ~85%,另一部分為燃燼風(fēng)(OFA),占總二次風(fēng)量的15% ~30%。爐內(nèi)的燃燒分為3個區(qū)域,即熱解區(qū)、貧氧區(qū)和富氧區(qū)。徑向空氣分級燃燒是在與煙氣流垂直的爐膛截面上組織分級燃燒的。它是通過將二次風(fēng) 射流部分偏向爐墻來實現(xiàn)的。空氣分級燃燒存在的問題是二段空氣量過大,會使不完全燃燒損失增大;煤粉爐由于還原性氣氛而易結(jié)渣、腐蝕。

2.1.2 燃料分級燃燒

在主燃燒器形成初始燃燒區(qū)的上方噴入二次燃料,形成富燃料燃燒的再燃區(qū), NOX進(jìn)入該區(qū)將被還原成N2。為了保證再燃區(qū)的不完全燃燒產(chǎn)物能夠燃燼,在再燃區(qū)的上面還需布置燃燼風(fēng)噴口。改變再燃燒區(qū)的燃料與空氣的比例是控制NOX排放量的關(guān)鍵因素。存在的問題是為了減少不完全燃燒損失,需加空氣對再燃區(qū)煙氣進(jìn)行三級燃燒,因而配風(fēng)系統(tǒng)比較復(fù)雜。

2.1.3 煙氣再循環(huán)[9] 該技術(shù)是把空氣預(yù)熱器前抽取的溫度較低的煙氣與燃燒用的空氣混合,通過燃燒器送入爐內(nèi)從而降低燃燒溫度和氧的濃度,達(dá)到降低NOX生成量的目的。存在的問題是由于受燃燒穩(wěn)定性的限制,一般再循環(huán)煙氣率為15% ~20%,投資和運行費較大,占地面積大。2.1.4 低NOX燃燒器[8]

通過特殊設(shè)計的燃燒器結(jié)構(gòu)(LNB)及改變通過燃燒器的風(fēng)煤比例,以達(dá)到在燃燒器著火區(qū)空氣分級、燃燒分級或煙氣再循環(huán)法的效果。在保證煤粉著火燃燒的同時,有效地抑制NOX的生成。如濃淡煤粉燃燒方式為:在煤粉管道上的煤粉濃縮器使一次風(fēng)分成水平方向上的濃淡兩股氣流,其中一股為煤粉濃度相對較高的煤粉氣流,含大部分煤粉;另一股為煤粉濃度相對較低的煤粉氣流,以空氣為主。

我國低NOx燃燒技術(shù)起步較早,采用LNB技術(shù),只需用低NOX燃燒器替換原來的燃燒器,燃燒系統(tǒng)和爐膛結(jié)構(gòu)不需要作任何更改。5種脫硝技術(shù)的性價比較見表1。從表1中可看出,低氮燃燒技術(shù)的脫硝效率[10]僅有25% ~40%,單靠這種技術(shù)已無法滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。對我國脫硝而言,采用煙氣脫硝技術(shù)勢在必行。

表1 脫硝技術(shù)的性價比較

所采用的技術(shù) 低NOX燃燒技術(shù)

SNCR技術(shù) LNB+SNCR技術(shù)

脫硝效率/% 25~40 25~40 40~70

工程造價 較低 低 中等

運行費用 低 中等 中等 SCR技術(shù)

SNCR /SCR混合技術(shù) 80~90 40~80 高 中等 中等 中等

2.2 煙氣脫硝技術(shù)

2.2.1 煙氣單獨脫硝法

㈠ 選擇性催化還原法

SCR脫硝技術(shù)是指在催化劑的作用下，還原劑（H2，CO，烴類，NH3）與煙氣中的NOx反應(yīng)生成無害的N2和水，從而去除煙氣中的NOx。催化劑是影響NOx脫除效率的重要因素，催化劑的種類主要有以下3種

［11］

：（1）催化劑主要是Rh和Pd等，有較高的活性且反應(yīng)溫度較低。但由于它們和硫反應(yīng)，且價格昂貴，在20世紀(jì)八九十年代以后逐漸被金屬氧化物類催化劑所取代。（2）金屬氧化物類催化劑，主要包括V2O5，F(xiàn)e2O3，CuO，CrOx，MnO，MgO，MoO3等金屬氧化物或其聯(lián)合作用的混合物，還原劑一般選擇NH3。（3）沸石分子篩型，主要是采用離子交換方法制成的金屬離子交換沸石。特點是反應(yīng)較高，最高可達(dá)600℃，目前是國外研究的重點，但在工業(yè)應(yīng)用方面不是很多。用NH3催化還原NO脫氮效率高，鐘秦等［12］研究V2O5/TiO2選擇性催化還原脫除煙氣中NOx時發(fā)現(xiàn)在310℃時脫硝效率達(dá)到最大值（90％），F(xiàn)lora等［13］的研究結(jié)果表明，當(dāng)n（NH）3/n（NOx）在1.0左右時能達(dá)到95％以上的NOx脫除率。但這種催化方法用的NH3價格相當(dāng)貴，而且存在氨泄漏的危險。由此各種替代還原劑和催化劑應(yīng)運而生。Ben［14］指出，在低溫（150℃）和有氧、水蒸氣存在時，烴類是選擇性催化還原NO中最有效的還原劑，相應(yīng)的催化劑為活性炭和以活性炭為載體的過渡金屬氧化物。

㈡ 非選擇性催化還原法

SNCR是一項成熟的技術(shù)。1974年在日本首次投入商業(yè)應(yīng)用，到目前為止，全世界大約有300套SNCR裝置應(yīng)用于電站鍋爐、工業(yè)鍋爐、市政垃圾焚燒爐和其他燃燒裝置。SNCR工藝就是把含有氨基的還原劑噴入到鍋爐爐膛中900～1 100℃的區(qū)域內(nèi)，該還原劑快速熱解成NH3，并和煙氣中的NOx進(jìn)行還原反應(yīng)，把NOx還原成N2和H2O。非選擇性催化還原法受溫度、NH3/NOx摩爾比及停留時間影響較大。王智化等［15］通過模擬試驗得出氨水最佳噴射溫度范圍為850～1 100℃，NH3/NOx理想摩爾比介于1～2，停留時間為1 s時，最大NOx還原率達(dá)到82％。

SNCR的應(yīng)用中可能出現(xiàn)一些問題［16］：（1）SNCR工藝中氨的利用率不高，容易形成過量的氨泄漏。氨泄漏造成環(huán)境的污染并形成氨鹽可能堵塞和腐蝕下游設(shè)備。（2）形成溫室氣體 N2O。研究表明用尿素作還原劑要比用氨作還原劑產(chǎn)生更多的N2O。（3）如果運行控制不適當(dāng)，用尿素作還原劑時可能造成較多的CO排放。（4）在鍋爐過熱器前大于800℃的爐膛位置噴入低溫尿素溶液，必然會影響

熾熱煤炭的繼續(xù)燃燒，引發(fā)飛灰、未燃燒碳提高的問題。

㈢ SNCR-SCR聯(lián)合脫硝法

混合SNCR-SCR煙氣脫硝技術(shù)并非是SCR工藝與SNCR工藝的簡單組合，它是結(jié)合了SCR技術(shù)高效、SNCR技術(shù)投資省的特點而發(fā)展起來的一種新型工藝。Brain等［17］研究提出，SCR-SNCR聯(lián)合技術(shù)可以達(dá)到90％的NOx的去除率，并且NH3的泄漏率僅為0.000 3%?；旌蟂NCR-SCR工藝最主要的改進(jìn)就是省去了SCR設(shè)置在煙道里的復(fù)雜AIG（氨噴射）系統(tǒng)，它具有以下優(yōu)點：（1）在節(jié)省催化劑的情況下，脫硝效率高，能達(dá)到SCR法的脫硝效率；（2）反應(yīng)塔體積小，空間適應(yīng)性強(qiáng)；（3）與傳統(tǒng)SCR工藝相比，系統(tǒng)壓降將大大減小，從而減少了引風(fēng)機(jī)改造的工作量，降低了運行費用；（4）降低腐蝕危害。

㈣ 光催化氧化法

光催化技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的一項空氣凈化技術(shù)，具有反應(yīng)條件溫和、能耗低、二次污染少等優(yōu)點。TiO2氧化脫除NOx的效率受初始濃度影響大，對低濃度的NOx效率可以高達(dá)90%，但對高濃度NOx脫除效率則不高［18］。TiO2對NO的脫除效率也隨著溫度升高而增大，這是由于溫度升高，導(dǎo)致各反應(yīng)物粒子擴(kuò)散速率及碰撞頻率提高，也就是反應(yīng)場增多所致。TiO2光催化脫除NOx的技術(shù)盡管尚未成熟，但有著很好的前景，通過探索不同因素對光催化效率的影響及催化作用機(jī)理，人們將更加全面地了解這一反應(yīng)體系。同時，也必須注意解決如何提高TiO2對高濃度NOx的脫除效率，減少有害中間產(chǎn)物的形成等重要問題。

㈤ 電子束法（EBA)EBA是目前國際先進(jìn)的煙氣處理技術(shù)之一,其原理是利用高能電子加速器產(chǎn)生的電子束(500~800 kV)輻照處理煙氣,將煙氣中的二氧化硫和氮氧化物轉(zhuǎn)化為硫酸銨和硝酸銨[19]。該技術(shù)從20世紀(jì)80年代開始先后在日本、美國、德國、波蘭等建立中試及工業(yè)示范項目[ 20]。國內(nèi)首例EBA脫硫脫硝示范工程于1997年8月投入運行,其實際脫硫及脫硝效率分別為86.8%和17.6%,并可回收副產(chǎn)品硫酸銨、硝酸銨[19];國內(nèi)對該項技術(shù)的研究起始于20世紀(jì)90年代初,并已于四川綿陽建成煙氣處理量為1000 m3/h規(guī)模的中試裝置,脫硫及脫硝分別達(dá)96.7%、75.3%。目前,國華荏原環(huán)境工程公司與杭州協(xié)聯(lián)熱電有限公司合作的杭州熱電廠脫硫脫硝工程也已建成[21];北京京豐熱電公司和太一電廠等也已進(jìn)入可行性研究階段[19]。

2.2.2 煙氣同時脫硫脫硝法

㈠ 非平衡等離子體法

非平衡等離子體是使電子獲得高能量，可以在放電空間引發(fā)各種粒子（包括電子、離子、原子、分子和自由基）之間的化學(xué)反應(yīng)，而不必將化學(xué)反應(yīng)物全部升溫或活化，能耗較低，在處理廢氣方面具有較大優(yōu)勢。R.Hackam［22］總結(jié)了利用非平衡等離子體去除NOx和SOx的反應(yīng)機(jī)理。分為2個階段：（1）自由基的生成，應(yīng)用非平衡等離子體生成自由基（包括N，O，OH，OH2等），并使之與有害氣體分子發(fā)生反應(yīng)。（2）自由基與污染物之間的反應(yīng)，氧化自由基與NOx和SOx氧化反應(yīng)生成HNO3，N2和H2SO4。在廢氣處理中產(chǎn)生非平衡等離子體的方法主要是電子束法、電暈放電、介質(zhì)阻擋放電（又稱無聲放電）。80年代中期，日本學(xué)者M(jìn)asuda［23］提出了利用高壓脈沖電暈放電對燃煤煙氣脫硫脫硝的新方法。該技術(shù)成本較低，無二次污染，可同時脫硫脫硝，形成的副產(chǎn)物可回收利用。正由實驗室研究走向工業(yè)性試驗階段。1990年，意大利ENEL公司在Marghera熱電廠首次利用真實煙氣進(jìn)行了1 000 Nm3/h的小試試驗，為進(jìn)一步的工業(yè)試驗提供了必要的數(shù)據(jù)。我國“九五”重點科技攻關(guān)中安排了在四川省科學(xué)城熱電廠上建造煙氣處理量為12 000~20 000 Nm3/h的工業(yè)中試裝置任務(wù)［24］。

㈡ 循環(huán)流化床聯(lián)合脫硫脫氮技術(shù)

循環(huán)流化床傳熱效率高，溫度分布均勻，氣固相有很大的接觸面積，因此人們將其應(yīng)用到煙氣的凈化處理中。Lurgi GmbH［25］研究開發(fā)了煙氣循環(huán)流化床（CFB）脫硫脫氮技術(shù)，該方法用消石灰作為脫硫的吸收劑，氨作為脫氮的還原劑，F(xiàn)eSO4·7H2O作為脫氮的催化劑。該系統(tǒng)已在德國投入運行，結(jié)果表明，在Ca/S比為1.2~1.5，NH3/NOx比為0.70~1.03時，脫硫率為97%，脫氮率為88%。Xu［26］研究提出粉粒流化床（PPFB）脫硫脫氮技術(shù)，該方法是在PPFB中，用脫氮催化劑顆粒（幾百微米）作為流化介質(zhì)顆粒同脫硫劑粉末（幾到十幾微米）同時流化，氨從床底供入還原NOx。但在脫硫脫氮過程可能發(fā)生SO2與催化劑、NOx與脫硫劑的反應(yīng)，降低脫除效率。于是Xu

［26］

研究找出適合的吸收劑和催化劑，即Na2CO3/Al2O3為吸收劑，V2O5/WO·3TiO2或WO3·TiO2為催化劑。此外，Xu［26］還研究了吸收劑和催化劑用量、煙溫、煙氣成分對脫硫脫氮效率的影響，研究表明脫硫率可超過90%，脫氮率達(dá)80%。黃建軍等［27］在借鑒國內(nèi)外先進(jìn)CFB-FGD的技術(shù)基礎(chǔ)上，研制開發(fā)了具有特殊內(nèi)部結(jié)構(gòu)的循環(huán)流化床煙氣懸浮脫硫脫氮裝置，并在500 m3/h實驗裝置上進(jìn)行了較細(xì)致的實驗研究。運行結(jié)果表明，裝置運行可靠，工藝簡單，投資成本和運行費用低，在最佳運行工況條件下可達(dá)90％的脫硫率，脫氮率也達(dá)到了60％。

㈢ 干法低溫同時脫硫脫硝

干法低溫同時脫硫脫硝和硫資源化技術(shù)采用移動床裝置，使用改性炭基催化吸附劑在排煙溫度下（120~180℃）首先催化吸附脫除SO2、煙塵和重金屬汞等，然后NOx被還原劑NH3催化還原為氮氣排放；吸附SO2等的炭基催化吸附劑經(jīng)再生，可制備硫酸、硫磺或硫銨等，實現(xiàn)硫的資源化；再生后的炭基催化吸附劑可再次同時脫除多種污染物。煙氣干法低溫同時脫硫脫硝和硫資源化技術(shù)適用于我國大量的還沒有安裝脫硫脫硝設(shè)備的工業(yè)鍋爐，投資成本與同等規(guī)模的濕法單獨脫硫技術(shù)相當(dāng)。

表2幾種最常用的煙氣脫硝技術(shù)特點比較

方法 催化 分解法

原

理

在催化劑作用下,使NO 直接分解為N2和O2。主 要的催化劑有過渡金屬氧 化物、貴金屬催化劑和離子 交換分子篩等

用氨或尿素類物質(zhì)使 NOx還原為N2和H2O

技 術(shù) 特 點

SCNR SCR 固體 吸附法

電子 束法

不需要耗費氨,無二次 污染,催化活性易被抑 制,二氧化硫存在時催化 劑中毒問題嚴(yán)重,還未工 業(yè)化

效率較高,操作費用較 低,技術(shù)已工業(yè)化。溫度 控制較難,氨氣泄漏可能 造成二次污染

在特定催化劑作用下,用

脫除率高,被認(rèn)為是最 氨或其他還原劑選擇性地 好的煙氣脫硝技術(shù)。投 將NOx還原為N2和H2O

資和操作費用大,也存在NH的泄漏問題

吸附

對于小規(guī)模排放源可

行,具有耗資少,設(shè)備簡

單,易于再生。但受到吸 附容量的限制,不能用于 大排放源

用電子束照射煙氣,生成技術(shù)能耗高,有待實際 強(qiáng)氧化性O(shè)H基因、O原子 工程應(yīng)用檢驗

和NO2,這些強(qiáng)氧化基團(tuán)氧

化煙氣中的二氧化硫和氮 氧化物,生成硫酸和硝酸 加入氨氣,則生成硫硝銨復(fù) 合鹽

濕法 脫硝

先用氧化劑將難溶的NO 氧化為易于被吸收的NO2, 再用液體吸收劑吸收

脫除率較高,但要消耗 大量的氧化劑和吸收劑, 吸收產(chǎn)物會造成二次 污染

2.2.3 煙氣脫硝新技術(shù)

從目前國內(nèi)外研究及應(yīng)用的現(xiàn)狀來看,已實現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用的SCR、SNCR及EBA等脫硝技術(shù)普遍存在設(shè)備要求高、能耗大及脫硝成本高等缺點,有的還存在二次污染。針對此現(xiàn)狀,近期國內(nèi)外開發(fā)了一系列煙氣脫硝新技術(shù),如微生物法、微波法、液膜法及脈沖電暈法等,為煙氣脫硝提供了許多新的途徑和思路。

㈠ 微生物脫硝法

微生物凈化含有NOX廢氣的原理為:脫氮菌在有外加碳源的情況下,利用NOX作為氮源將NOX還原成無害的N2,而脫氮菌本身得以生長繁殖。由于該過程難以在氣相中進(jìn)行,NOX從氣相進(jìn)入濾塔填料表面的生物膜中,并經(jīng)擴(kuò)散進(jìn)入其中的微生物組織,作為微生物代謝所需的營養(yǎng)物,在固相或液相被微生物吸附還原成N2。目前,國內(nèi)外該方面的研究報道主要針對NOX中不易溶于水的NO,主要可歸為硝化處理[28~31]、反硝化處理[32,33]及真菌處理三類。該項技術(shù)設(shè)備要求簡單、投資及運行費用低且無二次污染,因而成為世界各國工業(yè)廢氣凈化的熱點課題之一[28~34]。

William等[28]利用模擬煙氣對堆肥、珍珠巖和生物泡沫作為脫硝生物反應(yīng)器填料作了研究,結(jié)果表明三者在停留時間為70~80 s時,脫硝率均可達(dá)85%以上;其中堆肥的性能優(yōu)于后二者。Peter等[30]以生物脫硝同液體吸收法聯(lián)用對模擬煙氣進(jìn)行脫硝研究,在55℃,煙氣流量650 L/h時,以Fe(III)EDTA-為吸收液時,對于500 mg/m3NO和3.3% O2混合氣體的脫硝率可達(dá)80%以上。Chen等[31,32]以不同孔徑多孔碳作為填料,采用自養(yǎng)型亞硝酸鹽硝化菌進(jìn)行了凈化氣體中NO的研究,結(jié)果表明:在NO空床停留時間3.5 min、進(jìn)口濃度66.97~267.86 mg/m3時,24孔/ cm2多孔碳過濾器對NO的去除效率為41%~52%。蔣文舉等[32]將城市生活污水處理廠活性污泥中的反硝化細(xì)菌培養(yǎng)掛膜到填料塔中,在進(jìn)口NO為50~500mg/m3,30~45℃時NOX的去除率可達(dá)90%以上。郭斌等[34]用化纖廠廢水處理曝氣池的活性污泥培養(yǎng)馴化掛膜,以爐灰渣做填料,空間速度100 h-1,液氣比為1 L/m3,當(dāng)進(jìn)氣NOX在0.10%~0.39%,pH為7.5時,NOX脫除效率達(dá)60%~85%。

目前國內(nèi)外微生物脫硝技術(shù)尚處于初始研究階段。其原因一方面是由于對脫氮微生物 的基礎(chǔ)研究不夠,致使工業(yè)放大有技術(shù)上的困難;另一方面,由于煙氣的氣量通常很大,且煙氣中NOX的主要形式NO又基本不溶于水,無法進(jìn)入液相介質(zhì)中被微生物所轉(zhuǎn)化,再加上微生物吸附NO的能力差,導(dǎo)致NOX的實際凈化率較低。因此,今后微生物脫硝技術(shù)研究的關(guān)鍵是加強(qiáng)高效廉價吸附還原NOX的功能菌的選育和相關(guān)微生物固定載體及相關(guān)放大技術(shù)的研究。

㈡ 微波脫硝法

微波脫硝技術(shù)是近年來隨著微波電子工業(yè)的發(fā)展而產(chǎn)生的新型煙氣脫硝技術(shù)之一。目前國內(nèi)外該方面的研究主要集中在微波輔助NOX催化分解技術(shù)和微波脫硝與其他技術(shù)聯(lián)用兩個方面[35]。

微波輔助催化分解技術(shù)是利用微波誘導(dǎo)活性炭、沸石等催化劑,使NOX直接分解為N2和CO2或水,并可使NO分解反應(yīng)溫度顯著降低[36]。Buenger等研究了在微波作用下用炭質(zhì)原料還原NOX的方法,發(fā)現(xiàn)NO的分解在低于420℃時即可進(jìn)行,炭的表面積由最初的2.10 m2/g上升到700~800 m2/g,由此增加了對NOX的吸附容量[35]。張達(dá)欣等[36]研究了微波—炭還原NO和SO2的工藝,發(fā)現(xiàn)反應(yīng)效率和反應(yīng)溫度隨微波功率的增加而增加;同時反應(yīng)效率受催化劑量的影響也較大。Kong等[37,38]以幾種炭為吸附劑進(jìn)行了微波輔助脫除NOX的研究,研究表明隨著反應(yīng)的進(jìn)行,炭的表面積由100 m2/g增加至800 m2/g;微波處理提高了炭對NOX的吸附能力和速度,在氧氣和水蒸汽的存在下,對NOX的脫除能力可達(dá)90%以上。唐軍旺等對微波直接分解NO[39,40]和微波輔助催化還原NO[41,42]的工藝進(jìn)行了研究,結(jié)果表明:微波直接分解NO的效率可達(dá)88%,添加甲烷可有效提高NO的分解率、降低功耗[40],使Co/HZSM-5[41]、Ni/HZSM-5[31]反應(yīng)溫度分別降低200℃、325℃,NO脫除率達(dá)100%。

微波技術(shù)同其他如SCR、SNCR等脫硝技術(shù)的聯(lián)用也是目前微波脫硝技術(shù)研究的熱點之一。Wójtowicz等[43]研究了微波—等離子體技術(shù)處理SCR、SNCR中NOX及氨泄漏的方法,發(fā)現(xiàn)在無氧環(huán)境中NOX去除率幾乎可達(dá)100%。Martin等[44]在65~70℃時,對NOX1000 mg/m3、SO22000mg/m與NH3、H2O、CO2的混合煙氣以電子束和微波協(xié)同技術(shù)進(jìn)行研究,微波法、電子束法和微波+電子束工藝的NOX、SO2脫除率分別為80%、85%和90%。目前,國內(nèi)外對該技術(shù)的研究尚處于起步階段,盡管NOX去除率很高,但能耗大、設(shè)備費用高及屏蔽防護(hù)等問題一時難以解決。

㈢ 液膜法

液膜法凈化煙氣是美國能源部Pittsburgh能源技術(shù)中心(PETC)開發(fā)的[13],其原理是利用液體對氣體的選擇性吸收,使低濃度的氣體在液相中富集。用于凈化煙氣的液膜不僅需 要有選擇性,同時對氣體還必須具有良好的滲透性。研究表明[45],25℃時純水的滲透性最好;其次是NaHSO4、NaH-SO3的水溶液。

Majumdar等[45]分別選擇了純水、NaHSO4、NaHSO3水溶液、Fe3+/EDTA及Fe2+/EDTA水溶液及環(huán)丁砜或環(huán)丁烯砜等液膜,采用中空纖維含浸液膜滲透器對煙氣中SO2和NOX脫除進(jìn)行了研究。試驗結(jié)果表明,各種液膜對煙氣中SO2和NOX均能有效脫除,其中Fe3+/EDTA及Fe2+/EDTA液膜對SO2和NOX的脫除率分別可達(dá)70%~90%和50%~75%;反應(yīng)在24℃和70℃時均能有效進(jìn)行。

㈣ 脈沖電暈法(PPCP)脈沖電暈法又稱非平衡等離子法,是20世紀(jì)80年代初由日本的Masuda最先提出的[46]。其原理是利用脈沖電暈放電產(chǎn)生的大量電子(5~20eV),打斷O-O鍵(5.1 eV)和H-O-H鍵(5.2eV),形成活性粒子或自由基;這些活性粒子同污染分子(SO2、NOX)反應(yīng)氧化或還原,在NH3存在的條件,生成相應(yīng)的銨鹽,由布袋過濾器或靜電除塵器收集,從而達(dá)到凈化煙氣的目的。脈沖感應(yīng)的等離子體在常溫下只提高電子的溫度,不提高離子的溫度,故其能量效率比電子束法至少高兩倍,可同時脫硫脫硝及去除重金屬;而且其電子能量低,避免了電子加速器的使用,也無須輻照屏蔽,增強(qiáng)了技術(shù)的安全性和實用性。

Lee等[47]對120 kW機(jī)組進(jìn)行PPCP脫硫脫硝工業(yè)裝置試驗,煙氣流量42 000 m3/h,發(fā)現(xiàn)NH3和C3H6的添加可顯著增加SO2和NOX的去除率,使其達(dá)到99%和70%,功耗為1.4 W·h/m3N。Wang等[48]利用脈沖電暈技術(shù)對含水和飛灰的煙氣進(jìn)行脫硝研究表明:水蒸氣和飛灰含量對脫硝效率有較大影響,在輸入能量為4 W·h/m3N、停留時間為6~7 s時,NO和NOX的脫除率分別為42%和29%;Mok等[49]的研究表明:少量丙烯的存在可以減少反應(yīng)能量消耗,在脈沖能量為3 W·h/m3N時,脫硝率可達(dá)76%;我國于90年代初開始對該項技術(shù)的研究,并于四川綿陽建成一套煙氣處理量為20 000m3/h規(guī)模的工業(yè)中試裝置,在系統(tǒng)能耗低于4W·h/m3條件下,脫硫率達(dá)93%[50]。

2.3 脫硝市場現(xiàn)狀及發(fā)展建議

我國以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu),導(dǎo)致了大氣中NOx污染物比較多。但我國對NOx的控制卻基本處于缺位狀態(tài),NOx排放量逐年增多,危害增加。要控制NOx排放,應(yīng)該從各大工業(yè)污染大戶出發(fā)，除火電廠外屬鋼鐵廠備受關(guān)注。國家政策大力推動脫銷行業(yè)大發(fā)展，隨著我國對環(huán)境保護(hù)的日益重視,環(huán)保產(chǎn)業(yè)也迎來一次又一次的大發(fā)展。環(huán)保政策的每一次變遷,猶如接力棒一般,催生了環(huán)保市場的連續(xù)爆發(fā)。隨著國家對火電廠脫硝政策的逐漸完善，鋼鐵廠同樣 會受到影響，并也會隨著社界重視度的提高而相對成熟起來。以下是我國脫硝行業(yè)存在的問題：①技術(shù)水平有待提高。②缺乏系統(tǒng)性的脫硝技術(shù)規(guī)范。③政策可操作性差。然而要促進(jìn)我國脫硝市場的良性發(fā)展必須從這幾點開始：①建立市場準(zhǔn)入制度。②建立經(jīng)濟(jì)補貼政策。③加強(qiáng)排放標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速增長，脫硝已成社會所趨之勢，脫硝市場也必將踏入企業(yè)競爭之列。

結(jié)語

隨著國內(nèi)近年來對氮氧化物污染的重視和相關(guān)法律法規(guī)的出臺及實施,我國對氮氧化物排放的控制將日趨嚴(yán)格。目前國內(nèi)氮氧化物的控制主要依靠低NOX燃燒控制技術(shù),燃燒后的煙氣脫硝技術(shù)在國內(nèi)的研究和應(yīng)用還相對較少。針對此現(xiàn)狀,筆者提出如下幾點建議:

(1)對于SCR、SNCR等國外已成功工業(yè)化的脫硝技術(shù),一方面應(yīng)通過技術(shù)引進(jìn)或合作等手段開拓其在我國的應(yīng)用;另一方面,國內(nèi)亦應(yīng)注重其關(guān)鍵技術(shù)如高效廉價的SCR催化劑、高能電子加速器、輻射屏蔽設(shè)備等的研發(fā),力爭實現(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備和催化劑的國產(chǎn)化,大大降低固定投資和運行成本。

(2)SCR工藝是一項高起點脫硝技術(shù),但是投資及運行成本高。應(yīng)開發(fā)適合我國的低溫SCR技術(shù),著力降低脫硝成本,重點發(fā)展SNCR與其他如SCR、再燃燒技術(shù)、低NOX燃燒器等技術(shù)的聯(lián)用脫硝技術(shù)。

(3)應(yīng)加強(qiáng)微生物、微波、液膜和脈沖電暈等脫硝新技術(shù)的基礎(chǔ)和工業(yè)化放大研究,并加強(qiáng)它們同已工業(yè)化的SCR、SNCR等工藝的聯(lián)用技術(shù)開發(fā),形成若干擁有我國自主知識產(chǎn)權(quán)、適合我國國情的脫硝新工藝、新技術(shù),力爭有所突破,使我國在煙氣脫硝市場上占領(lǐng)一席之地。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 羅建中,張新霞,凌定勛;鋼鐵廠廢氣污染控制措施2002,2,0045-03.[2] 王文選,肖志均,夏懷祥;火電廠脫硝技術(shù)綜述 2006,8,X511.[3] 韓才元,徐明厚,等.煤粉燃燒[M].北京:科學(xué)出版社,2001.[4] Masuda S，Hirano M，Akutsu K．Enhancement of electron beam denitrization process by means of electric field．Radiat[J]．Phys．Chem，1981，17：223-228． [5] 張琳,張秀玲,代斌,等.催化脫除大氣污染物NOx研究進(jìn)展[J].低溫與特氣, 2000,18(4):7-10.[6]楊旭中,關(guān)于煙氣脫硝的幾點認(rèn)識;中國電力工程顧問集團(tuán)公司,北京;2008,01;0001-04.[7] L.D.Smoot, S.C.Hill, H.Xu.NOXcontrol through re-burning[J].Energy Combust.Sci.,1998,24:385-408.[8]曾漢才,大型鍋爐高效低NOX燃燒技術(shù)的研究[J].鍋爐制造,2001,(1):1-11.[9]朱聯(lián)錫，盧虹．煙氣脫硫脫硝技術(shù)進(jìn)展情況[J]．環(huán)境科技，1993，13(2);86-90． [10]Smoot L D, Hill S C, Xu H.NOxcontrol through reburning.Energy Combus,t1998,(24):385~408.[11]林建勇,選擇性催化還原脫硝工藝及控制系統(tǒng)［J］.太原科技，2007,164（9）:73-74.[12]鐘秦,曲紅霞.V2O5/TiO2選擇性催化還原脫除煙氣中的NOx［J］.燃料化學(xué)學(xué)報,2001,29（4）:378-380.[13]鐘秦,燃煤煙氣脫硫脫硝技術(shù)及工程實例［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002 [14]Ben W L Jang.Low-temperature NOx Removal for Flue Gas Cleanup［J］.Energy&Fuels,1997,11:299-306.[15]王智化,周昊.不同溫度下爐內(nèi)噴射氨水脫除NOx的模擬與試驗研究［J］.燃料化學(xué)學(xué)報,2004,32（1）:48-53.[16]路濤,賈雙燕,李曉蕓.關(guān)于煙氣脫硝的SNCR工藝及其技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析［J］.現(xiàn)代電力,2004,21（1）:18-21.[17]Brain K Gullett,Linda Lin M.NOx Removal with Combined Selective Catalytic Redution and Selective Noncatalytic Re-ducion:Pilot-Scale Test Results［J］.Air&Waste Management Association,1994,44:1186-1194.[18]黃浪歡,曾令可.TiO2光催化脫除NOx的研究進(jìn)展［J］.環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備,2001,2（4）:60-64.[19]李永謙,電子束凈化煙氣機(jī)理探討.環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備,2002,3(8):67~70.[20]Chmielewski A,Licki J,Pawelec A,et al.Operational experience of the industrial plant for electron beam flue gas treatment.Ra-diation Physics and Chemistry, 2004, 71(1):439~442.[21]Jin Y M,Veiga M C, Kennes C,et al.Bioprocesses for the re-moval of nitrogen oxides from polluted air.Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 2005, 80(5):483~494.[22]R.Hackam,H.Aklyama.Air Pollution Control by Electrical Discharges［J］.Dielectrics and Electrical Insulation,IEEE Transactions,2000,7（5）:654-683.[23]S.Masuada,H.Nakao.Control of NOx by Positire and Negatire Pulsed Corona Oischarge［J］.Conf.Record IEEE IAS Meeting.1986:1173-1182.[24]趙君科,王保健,任先文,等.脈沖電暈等離子體煙氣脫硫工業(yè)試驗研究［J］.中國工程科學(xué),2002,4（2）:74-78.[25]單志峰,黃友明.國外煙氣同步脫硫脫氮技術(shù)現(xiàn)狀［J］.冶金環(huán)境保護(hù)，1999，4:40-45.[26]Xu Guangwen.Innovative combined desulphurization/denitration process using a powder-particle fluidized bed:Process Safety and Environmental Protection［J］.Transactions of the Institution of Chemcal Engineers,Part B,1999,77:77-87.[27]黃建軍,煙氣循環(huán)流化床脫硫脫氮技術(shù)實驗研究［D］.保定:華北電力大學(xué),2003.[28]Jin Y M,Veiga M C, Kennes C,et al.Bioprocesses for the removal of nitrogen oxides from polluted air.Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 2005, 80(5):483~494.[29]William P F, Ape W A, Barnes J, et al.Development of gas phase bioreactors for the removal of nitrogen oxides from syn-thetic flue gas streams.Fuel,2002(81):1953~1961.[30]Peter V D M,Pim V D B, Bram K,et al.NOXremoval from flue gas by an integrated physicochemical absorption and biological de-nitrification process.Biotechnology and Bioengineering,2005, 90(4): 433~441.[31]Chen J M,Chen J, Lance Hershman, et al.Autotrophic biofilters for oxidation of nitric oxide.Chinese Journal of ChemicalEngineering, 2004, 12(1):113~117.[32]陳建孟,Lance Hershman,陳 浚,等.自養(yǎng)型生物過濾器硝化氧化一氧化氮.環(huán)境科學(xué),2003,24(2):1~6.[33]蔣文舉,畢利鋒.生物法廢氣脫硝研究.環(huán)境科學(xué),1999,20(3):34~37.[34]郭 斌,馬一太.生物法廢氣脫硝研究.環(huán)境科學(xué),1999,20(3):34~37.[35]王 鵬,環(huán)境微波化學(xué)技術(shù).北京:化學(xué)工業(yè)出版社:2002.[36]張達(dá)欣,微波-炭還原法處理一氧化氮的研究.高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報,1997,18(8):1271~1274.[37]Kong Y, Cha C Y.NOXabatement with carbon adsorbents and microwave energy.Energy & Fuels, 1995,9(6): 971~975.[38]Kong Y, Cha C Y.Reduction of NOXadsorbed on char with microwave energy.Carbon, 1996, 34(8): 1035~1040.[39]Tang J W, Zhang T ,Liang D B,et al.Direct decomposition of NO by microwave heating over Fe/NaZSM-5.Applied Catalysis B: Environmental, 2002, 36(1):1~7.[40]Tang J W, Zhang T, Ma L, et al.Direct Decomposition of NO Activated by Microwave Discharge.Industrial and Engi-neering Chemistry Research, 2003, 42(24): 5993~5999.[41]Tang J W, Zhang T, Ma L, et al.Microwave discharge-assisted NO reduction by CH4over Co/HZSM-5 and Ni/HZSM-5 under O2excess.Catalysis Letters, 2001, 73(2):193~197.[42]唐軍旺,楊黃河,任麗麗,等.微波放電脫除NO.高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報,2002,23(4):632~635.[43]Wójtowicz M A,Miknis F P, Grimes R W, et al.Control of nitric oxide, nitrous oxide, and ammonia emissions using micro-wave plasmas.Journal of Hazardous Materials,2000,74(1~2):81~89.[44]Martin D, Radoiu M, Calinescu I,et al.Combined electron beam and microwave treatment for flue gas purification.Materi-als and Manufacturing Processes, 1999, 14(3): 365~382.[45]Majumdar S,Sengupta A,Cha J S,et al.Simultaneous SO2/NO separation from flue gas in a contained liquid membrane perme-ator.Industrial & Engineering Chemistry Research, 1994, 33(3): 667~675.[46]Masuda S, Hosokawa S, Tu X, et al.Novel plasma chemical technologies-PPCP and SPCP for control of gaseous pollutants and air toxics.Journal of Electrostatics, 1995, 34(4): 415~438.[47]Lee Y H, Jung W S, Choi Y R, et al.Application of pulsed co-rona induced plasma chemical process to an industrial incinera-tor.Environmental Science and Technology, 2003, 37(1):2563~2567.[48]Wang W C, Zhao Z B, Liu F, et al.Study of NO/NOXremov-al from flue gas contained fly ash and water vapor by pulsed co-rona discharge.Journal of Electrostatics 2005 ,63(2):155~164.[49]Mok Y S, Lee H W, Hyun Y J.Flue gas treatment using pulsed corona discharge generated by magnetic

pulse

compres-sion

modulator.Journal

of Electrostatics,2001 ,53(3):195~208.[50]Wu Y, Li J, Wang N H, et al.Industrial experiments on des-ulfurization of flue gases by pulsed corona induced plasma chem-ical process.Journal of Electrostatics,2003,57(3~4): 233~241.

第二篇：國內(nèi)外水表現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

國內(nèi)外水表現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

摘要:敘述了國內(nèi)水表應(yīng)用狀況。對國內(nèi)新型水表的發(fā)展以及國外水表發(fā)展情況進(jìn)行了介紹，同時還對影響水表發(fā)展方向的因素進(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞：水表應(yīng)用情況新型水表國外水表發(fā)展現(xiàn)狀

流量計量是科學(xué)計量的一個重要組成部分，而水流量計量又是其中最重要的內(nèi)容之一，在貿(mào)易結(jié)算、能源計量、過程控制、環(huán)境保護(hù)等方面起到重要的作用。近年來隨著能源和水資源的全球性匱乏，隨著南水北調(diào)等國家重點工程的啟動，隨著法制計量的不斷完善，全社會對水計量的要求越來越高。因此，研究和探索滿足新形勢下適合我國各種使用條件的水表或流量計，并擴(kuò)大其流量測量范圍、延長水表的工作壽命、提高儀表智能化程度等已成為水表行業(yè)研究人員不懈的追求。

水表在各種流量計中屬于結(jié)構(gòu)簡單、應(yīng)用最廣泛的流量儀表，也是最重要的法制計量儀表。按最新的國際標(biāo)準(zhǔn)和國際建議，水表是按其使用用途來定義和劃分的，即任何用于測量封閉管道中可飲用冷水的具有累積流量顯示的流量儀表都為水表，這當(dāng)中既包括了我們通常概念中的旋翼式水表、螺翼式水表、活塞式水表等基于機(jī)械原理工作的流量計，也有基于電子或電磁原理工作的流量計，如電磁流量計、超聲流量計等。另外帶電子裝置水表是一種在機(jī)械式水表上添加了各種輔助裝置的水表，以滿足管理和控制的需要，如各類預(yù)付費水表和電子遠(yuǎn)傳水表。總體而言，水表的內(nèi)涵比以前大大豐富了。在實際工作中，隨著電子技術(shù)的發(fā)展和成熟，電子類水表和帶電子裝置水表正發(fā)揮越來越大的作用。水資源的商品化、“一戶一表”工程的發(fā)展、階梯式水價等節(jié)水政策的實施需求更促進(jìn)了這類水表的發(fā)展。

水表測量的對象是水，水在各種流體介質(zhì)中是變化相對穩(wěn)定的介質(zhì)，其粘度、密度、清潔程度、壓力、溫度等在額定工作條件范圍內(nèi)是比較理想的和穩(wěn)定的。但因為流量計量的動態(tài)特性、供水過程中水壓脈動和含氣量變化以及各種安裝條件，仍會對水表的工作產(chǎn)生很大的影響。雖然近年來流量測量技術(shù)及儀表比以往的選擇面寬了許多，但還有許多不盡人意之處。我們所選用的水表除要適應(yīng)所使用的條件并符合法制計量要求之外，還要考慮很多其它因素，如流量范圍、靈敏度、壓力損失、安裝防護(hù)要求、價格等，電子水表和帶電子裝置水表還要考慮抗干擾等電磁環(huán)境因素。因此，為了適應(yīng)不同的介質(zhì)條件、不同的環(huán)境條件，不同的使用要求，各種水表應(yīng)運而生?？梢哉f只要有一個新的技術(shù)發(fā)展起來，就會有人嘗試著將它應(yīng)用到流量計量當(dāng)中去，也就可能應(yīng)用到水表中去。

每一種水表都會有其最適用的場所，在市場經(jīng)濟(jì)浪潮中顯示出頑強(qiáng)生命力。但由于這些水表在性能上的差別細(xì)微或需要認(rèn)真地分析其特點，實際上在很多情況下都沒有將它們使用到它們最適合的場所或調(diào)整最佳的使用狀態(tài)，導(dǎo)致計量不準(zhǔn)確、容易損壞等等。因此，客觀公正地描述各種水表（或相同用途的流量計）的特點，正確地選用水表是水表制造商和水司用戶所要關(guān)注的。

從1999年以來，水表的國際標(biāo)準(zhǔn)ISO4064和國際建議OIML R49頻繁改動，反映了國際上對水表發(fā)展有著比以前更多的關(guān)心和重視，我國的水表國家標(biāo)準(zhǔn)和水表國家檢定規(guī)程也同步在進(jìn)行修訂，預(yù)計年內(nèi)可以出臺、明年可批準(zhǔn)實施。國內(nèi)新制訂的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（如CJ/T224-2006《電子遠(yuǎn)傳水表》）已批準(zhǔn)實施，原CJ/T133《IC卡冷水水表》等也已修訂完成。結(jié)合各類技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)修訂過程中了解到的情況，根據(jù)政府管理部門、行業(yè)協(xié)會、水表制造行業(yè)的朋友提供的信息和近年來申請新產(chǎn)品型式評價的產(chǎn)品類型，以及水表市場反映出的現(xiàn)象，我們大致可以看出國內(nèi)外水表的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。1.國內(nèi)普通民用水表情況

現(xiàn)階段，在國內(nèi)的各種民用水表中，旋翼式濕式水表以其結(jié)構(gòu)簡單、計量穩(wěn)定、價格低廉在國內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用。液封式計數(shù)器的廣泛采用克服了較早濕式水表產(chǎn)品的度盤容易因管道水質(zhì)積垢而污損缺點，解決了水表清晰抄讀的問題，得到了廣泛的應(yīng)用。行業(yè)里普遍認(rèn)為液封式水表是目前較適合國內(nèi)管材和水質(zhì)的水表。

盡管八位指針式的C型表從指示方式上比其它型式顯得不方便和落伍，甚至行業(yè)人士呼吁淘汰C型表，但目前似乎還有不少市場。全國經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生活水平不平衡自然是一個重要原因。

與國外水表外殼采用的銅材料不同，國內(nèi)民用水表大部分為鐵殼水表，行業(yè)人士也曾提議逐步淘汰，但在現(xiàn)有國情下還難以實施，這也是衛(wèi)生技術(shù)要求暫時不能寫入行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《居民飲用水計量儀表安全規(guī)則》的主要原因。

高靈敏度小口徑旋翼式水表這幾年在紛紛揚揚的議論中出臺了，并擠占著原來普通表的市場。這類水表在商業(yè)名稱上頗有吸引人的地方，但也混淆了一些概念。首先計量的概念是需要符合規(guī)定最大允許誤差的測量，而不僅僅是對被測量有響應(yīng)。目前這類水表的大多數(shù)只是結(jié)構(gòu)的設(shè)計改變來提高水表對微動流量的響應(yīng)，從計量的意義來說還沒有真正提高水表的測量范圍。在型式評價（樣機(jī)試驗）中，還沒有形成一個對靈敏性能的長期可靠性進(jìn)行評價的方法，在水表的國家標(biāo)準(zhǔn)和國際建議中也沒有專門的規(guī)定，現(xiàn)行的85年版的水表檢定規(guī)程要求對檢定項目雖然有始動流量檢定但要求并不高。由于客觀上國內(nèi)一些水暖器具的質(zhì)量導(dǎo)致微滲漏現(xiàn)象和少部分家庭的不道德的滴水存積方式，使得供水部門對這類水表產(chǎn)生興趣和需要。但在法制計量管理上對水表的靈敏度性能并無特別高的要求。實際使用中這類水表對水壓脈動的抗擾能力，即不用水自轉(zhuǎn)的可能性增大，這些也會帶來另類的麻煩。在水表新的國際標(biāo)準(zhǔn)和國際建議中，都明確一點在零流量下水表不應(yīng)累積。有一些企業(yè)在開發(fā)出了計量等級達(dá)到C級的旋翼式水表，高靈敏度也高，這才是真正提高了水表的質(zhì)量檔次。

一戶一表政策實施以來，水表出戶較為普遍，由于銅材價格飛漲，使水表材料成本增加，社會上偷水表銅部件時有發(fā)生，成為城市偷窨井蓋后又一新的社會問題。十多年前研究過的全塑水表現(xiàn)在又提到桌面上來研究了，這種水表現(xiàn)在仍存在方方面面的質(zhì)疑，主要集中在材料的長期衛(wèi)生安全性和塑料材料的檢驗手段的局限性。未來全塑水表是否能夠在供水系統(tǒng)中采用，完善的標(biāo)準(zhǔn)、簡捷的檢驗手段和行業(yè)政策的批準(zhǔn)允許是關(guān)鍵的。國外在一些氣候環(huán)境變化不是太嚴(yán)酷的國家和地區(qū)（如南非和南美一些國家）也有用塑殼水表的。可能這種產(chǎn)品需要經(jīng)過若干年的試用后才能進(jìn)行較全面的評估。

2、國內(nèi)直飲水水表和智能水表的情況

國內(nèi)目前用于直飲水的場合一般采用計量等級C級或D級的活塞式結(jié)構(gòu)的水表，外殼有銅，也有特制不銹鋼的。

電子遠(yuǎn)傳水表、預(yù)付費水表，包括IC卡（插卡式和射頻式）水表、TM卡水表等這些智能型水表都是因水費收取制度、方式的改革而出現(xiàn)的水表產(chǎn)品，同時支持了一戶一表、階梯式水價的政策的實施，這些產(chǎn)品發(fā)展很快，在世界上也算是領(lǐng)先的，但實際使用中出現(xiàn)了的問題也不少，特別是帶閥門的預(yù)付費類水表，這可能與采用了閥門、電池和惡劣的使用環(huán)境以及人為的惡意攻擊有關(guān)。

總體而言，平時不用電、抗攻擊能力強(qiáng)的即時直讀式的電子遠(yuǎn)傳水表更具有優(yōu)勢和發(fā)展前景。

3、國內(nèi)大口徑水表的情況

大口徑水表中，傳統(tǒng)的水平螺翼式水表及可拆卸式水平螺翼式水表仍有較大的市場?？刹鹦妒剿铰菀硎剿砭哂薪Y(jié)構(gòu)簡單、通用性好、可不停水檢修等特點受到歡迎。但水平其流量范圍不寬，一般B級表的流量比只有1：67，在許多場合滿足不了要求。部分地區(qū)還用大口徑旋翼式水表，與水平螺翼式水表相比，雖然這種水表的工作抗擾性相對較好，但其流通能力小、壓力損失大以及龐大的重量體積都成為了缺點。這幾年垂直螺翼式水表、渦輪式水表及復(fù)式水表逐漸興起，為用戶提供了新的選擇。

與行業(yè)中部分企業(yè)熱衷于高靈敏度的小口徑民用水表的研發(fā)和制造相比，另一些企業(yè)關(guān)注著大口徑水表的微小流量計量能力的提高問題。因為從每種管徑的用水量分析，大口徑水表在低流量下的漏計率占的比率更多。研究用水量的組成特點，選用合適的水表，會給供水企業(yè)帶來更大的效率。

在目前國內(nèi)大口徑水表的流量測量范圍普遍不夠的情況下，WPD型渦輪式水表、復(fù)式水表等或許是解決這一問題的選擇。

4、電磁水表、超聲水表等新型水表

隨著大管道流量計量的發(fā)展，超聲流量計、電磁流量計以其無可動部件、無壓損的特點得到越來越多的應(yīng)用。特別是當(dāng)超聲波流量計從單聲路發(fā)展到多聲路，直至16聲路的研制成功，使對流量計上游直管段長度的要求大大降低。同時，流量計自診斷和報警技術(shù)的成熟，使得流量計的使用具有更好的可靠性。由于超聲流量計具有優(yōu)異的測量重復(fù)性，也常作為核查標(biāo)準(zhǔn)使用。電磁流量計在電路方面更為成熟，比如對導(dǎo)電率要求降低，高低頻率的交替使用提高了零點穩(wěn)定性和大流量時的靈敏度，開發(fā)了能方便清洗探頭的外插式探頭，在現(xiàn)場核查方面也有所發(fā)展等等。電磁流量計、超聲波流量計等基于電或電子原理的流量計逐漸取代了原來的一些插入式流量儀表和機(jī)械式水表，這在國內(nèi)外都是正在形成的趨勢。這些流量計新的國際標(biāo)準(zhǔn)和國際建議已將其歸類到水表的范圍中，并制定了相應(yīng)的試驗要求。國內(nèi)不少生產(chǎn)廠已建立了1m口徑以上的試驗裝置，最大的測試管道口徑已達(dá)到4m。

這些感應(yīng)式水表在智能化方面相對于傳統(tǒng)機(jī)械水表有著無可比擬的優(yōu)勢，且?guī)缀鯚o壓力損失。但也有其局限性，如量程較小、易受管振、電磁環(huán)境干擾，還有就是大口徑流量計的周期檢定和現(xiàn)場測試始終是個難題，尚未得到有效解決。另外，這類水表的法制計量管理還有待加強(qiáng)。

從長遠(yuǎn)看，感應(yīng)式水表與傳統(tǒng)機(jī)械式水表會是互存的，而不會取而代之。

5、國外水表的發(fā)展情況

我國水表生產(chǎn)廠眾多，但規(guī)模大多偏小，與國外水表生產(chǎn)廠家相比在規(guī)模和技術(shù)方面存在著較大的差距。英國肯特公司、德國邁內(nèi)克公司和瑞納公司、法國愛拓利公司、意大利邁特姆里那等都是國際上較有名的水表公司，在世界各地?fù)碛写罅糠种C(jī)構(gòu),他們控制著世界水表市場。

在發(fā)達(dá)國家，由于管道直飲水較普遍，容積活塞式水表成為主要采用的產(chǎn)品，計量等級普遍為C級。旋翼液封式水表和單流式水表也不少，單流束水表還具有材料節(jié)省、結(jié)構(gòu)小巧的優(yōu)點。總體來說，國外的民用水表產(chǎn)品注重高計量等級和使用壽命。

國外水表產(chǎn)品的優(yōu)勢更多體現(xiàn)在大口徑水表產(chǎn)品上，其制造工藝精致，并在一些產(chǎn)品上采用葉輪平衡技術(shù)，使得產(chǎn)品測量范圍大（可達(dá)到計量等級C級）、安裝方式適應(yīng)性好（可以水平、垂直或傾斜），并可選配遠(yuǎn)傳裝置滿足檢定或抄讀的需求，產(chǎn)品執(zhí)行EEC標(biāo)準(zhǔn)，在流量測量能力方面優(yōu)于以前版本的國際標(biāo)準(zhǔn)ISO4064。

由于美國的水表產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)并不執(zhí)行國際標(biāo)準(zhǔn)而是國內(nèi)ANSI/AWWAC700系列行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其設(shè)計和特點是不一樣的。除了外形尺寸獨特并采用英制單位外，產(chǎn)品設(shè)計更強(qiáng)調(diào)長期功能穩(wěn)定性、使用的安全性，葉輪和計數(shù)齒輪的轉(zhuǎn)速設(shè)計較慢，相對來說對計量性能的要求不苛刻。

在其它發(fā)展中國家如東南亞、南美、非洲，大多還是與我國相同的水表產(chǎn)品，有些國家也在嘗試采用預(yù)付費IC卡水表和塑殼水表。還有部分國家對水表的法制管理要求并不高，因此對水表各部件的材質(zhì)的要求很低，類似國內(nèi)的一些劣質(zhì)水表產(chǎn)品。

6、影響水表的發(fā)展方向的幾個因素

政策法規(guī)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和市場需求是引導(dǎo)水表產(chǎn)品發(fā)展的最重要的三個方面。

水表基本上用于貿(mào)易結(jié)算，用戶面大量廣，無疑是最重要的法制計量器具之一。水表必須符合所使用的國家法規(guī)的要求。在我國水表列為重點管理計量器具，屬強(qiáng)制性檢定計量儀表并有具體的實施方法；國內(nèi)很多地區(qū)開展實施的不入戶抄表、一戶一表、階梯水價政策需要適用可靠的水表產(chǎn)品支持，電子遠(yuǎn)傳水表、智能型水表有著廣闊的前景。生活品質(zhì)的提升會有更多的城市實現(xiàn)管道直飲水，高計量等級、流量測量范圍寬的水表將會有更多的市場，水資源的緊張導(dǎo)致的水價提高是不爭的趨勢，也會使優(yōu)質(zhì)水表價有所值。在節(jié)能方面，國家在十一五期間非常重視量化的、可操作的節(jié)能考核，在GB 17167-2006《用能單位能源計量器具配備與管理通則》對相應(yīng)的計量器具都提出了要求，其中對作為載熱介質(zhì)的水的計量按大小口徑（以250mm劃分）分別提出了1.5%和2.5%的準(zhǔn)確度要求。水表有多個規(guī)程支撐著其檢定工作，但許多人又疑惑，法規(guī)中的檢定周期能否保證在用水表的準(zhǔn)確性，這樣的懷疑不是沒有道理的。由于使用場合和介質(zhì)的復(fù)雜性，很多水表還沒有到檢定周期就已經(jīng)超差了。近年來采用現(xiàn)場核查的方式來越來越普遍，這對保證水表（乃至流量計和其它計量器具）的正確可靠性，尤其是在涉及貿(mào)易結(jié)算而又無法按計劃拆卸或送檢的流量計是可行的方法。國際法制計量組織也開始起草這方面的國際文件，以科學(xué)合理、經(jīng)濟(jì)可行的態(tài)度來對在用中的水表、電表、燃?xì)獗砗蜔崮鼙淼男阅苓M(jìn)行評判。

我國的水表國家標(biāo)準(zhǔn)等同采用國際標(biāo)準(zhǔn)，國家計量檢定規(guī)程也等效采用國際建議，按目前計劃，這二個重要的水表技術(shù)法規(guī)會從明年開始批準(zhǔn)實施。新的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程在水表的技術(shù)參數(shù)表達(dá)方面與現(xiàn)行的方法有很大的不同：

1）現(xiàn)行的計量等級名稱將被代表流量范圍的一組可選的比值來代替，工作溫度和壓力也詳細(xì)等級化：

2）一般水表的準(zhǔn)確度等級為2級，而大口徑水表的準(zhǔn)確度等級可以選為1級； 3）水表除了原來的試驗外，增加了水溫影響試驗、水壓影響試驗和流動干擾試驗；

4）電子水表和帶電子裝置水表需做環(huán)境試驗和電磁兼容試驗等。這些規(guī)定一方面是考慮了新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程吸收了電磁水表等產(chǎn)品的技術(shù)特性，也是鼓勵水表產(chǎn)品提高測量范圍能力，適應(yīng)更嚴(yán)酷的環(huán)境要求和運行壽命要求。

市場的需求是多方面的。一個參數(shù)的理想測量結(jié)果的獲得依賴產(chǎn)品本身的性能和正確的選用、安裝和使用。水表的發(fā)展趨勢除了其本身產(chǎn)品的改進(jìn)外，更重要的是針對不同的情況場合選用對應(yīng)合適的水表，同時可能還要借助其它儀表和軟件技術(shù)進(jìn)行輔助，如無線遠(yuǎn)傳、總線制方式遠(yuǎn)程抄讀、管道漏損判斷報警。制造商不能為產(chǎn)品而做產(chǎn)品，而應(yīng)考慮用戶的使用目的而選型、策劃、設(shè)計和改進(jìn)。真正優(yōu)秀的水表產(chǎn)品性能特點是計量準(zhǔn)確穩(wěn)定、流量測量范圍寬、壓損小、對水質(zhì)要求不是太高、使用壽命長、附加的裝置功能可靠、材料省。盡管某些產(chǎn)品的商業(yè)宣傳會有一些誤導(dǎo)，但市場最后接受的肯定會使支持國家用水節(jié)水政策、真正做到公平計量、為企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)效益的水表產(chǎn)品。

我國的水表行業(yè)面臨良好的機(jī)遇也面臨著嚴(yán)峻的考驗．一方面要捍衛(wèi)國內(nèi)龐大的市場，另一方面還要借鑒外國強(qiáng)勢企業(yè)的管理、技術(shù)、營銷等先進(jìn)經(jīng)驗，提高自己，增強(qiáng)國際競爭力，這需要水表制造商、水司用戶、相關(guān)行業(yè)協(xié)會、政府管理部門和技術(shù)檢測機(jī)構(gòu)共同努力，多參與國際交流，參加到國際產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的制訂修訂，將水表大國做成水表強(qiáng)國，向全球用戶提供我們先進(jìn)的、精工制造、性能一流、價格優(yōu)惠的計量產(chǎn)品。

第三篇：國內(nèi)外節(jié)水現(xiàn)狀與節(jié)水措施

國內(nèi)外節(jié)水現(xiàn)狀與節(jié)水措施

過程控制——節(jié)能工程關(guān)鍵所在——以建設(shè)部建筑節(jié)能示范工程楓華府第項目為例

建設(shè)部科技發(fā)展促進(jìn)中心 孔祥娟

據(jù)統(tǒng)計，過去50年全世界淡水使用量增加將近4倍，達(dá)到每年

4.13×1012m3。世界總?cè)∷吭?0世紀(jì)70年代為22000億m3,到20世紀(jì)末達(dá)到55000億m3，凈增長1.5倍。

近年來，在一些工業(yè)較發(fā)達(dá)、人口較集中的國家或地區(qū)已明顯感到水資源不足。據(jù)統(tǒng)計，世界上有40多個國家和地區(qū)（占全球陸地面積60％）缺水。預(yù)計今后若干年內(nèi)，缺水情況將更加嚴(yán)重。城市生活用水增加有兩方面原因，一、由于城市人口增加；

二、由于第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和人們生活水平的提高。

我國水資源的現(xiàn)狀

中國水資源短缺、淡水資源總量約每年26200億立方米，人均占有量為每年2392立方米，為世界人均占有量的四分之一，名列第110位，由于各地區(qū)處于不同的水文帶及受季風(fēng)氣候影響，水資源與土地、礦產(chǎn)資源分布和工業(yè)用水結(jié)構(gòu)不相適應(yīng)。水污染嚴(yán)重，水質(zhì)型缺水更加劇了水資源的短缺。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市生活水平的提高，很多地區(qū)特別在北方和某些沿海城市發(fā)生水資源短缺和污染問題。水資源的本身不足和水源的污染已成為我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個制約因素。因此必須實行水資源的統(tǒng)一規(guī)劃與管理，把用水問題，特別是將節(jié)水工作納入社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃，建立與健全相應(yīng)的規(guī)章制度，認(rèn)

真貫徹開源節(jié)流并重方針，加強(qiáng)節(jié)水的科學(xué)管理，全面開展節(jié)水工作，通過多種途徑開辟水源，加強(qiáng)污廢水處理，搞好污廢水回用，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

節(jié)約用水是指通過行政、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等手段加強(qiáng)用水管理，調(diào)整用水結(jié)構(gòu)，改進(jìn)用水工藝，實行計劃用水，杜絕用水浪費，運用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)建立科學(xué)地用水體系，有效地使用水資源，保護(hù)水資源，適應(yīng)城市經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)持續(xù)發(fā)展的需要。節(jié)約用水、高效用水是緩解水資源供需矛盾的根本途徑。節(jié)約用水的核心就是提高用水效率和效益。節(jié)水是以減少短期和長期用水量為目標(biāo)的，其意義在于：

1、減少當(dāng)前和未來的用水量，維持水資源的可持續(xù)利用；

2、節(jié)約當(dāng)前給水系統(tǒng)的運行和維護(hù)費用，減少水廠的建設(shè)數(shù)量或降低水廠建設(shè)的投資；

3、減少污水處理廠的建設(shè)數(shù)量或延緩污水處理構(gòu)筑物的擴(kuò)建，使現(xiàn)有系統(tǒng)可以接納更多用戶的污水，從而減少受納水體的污染，節(jié)約建設(shè)資金和運行費用；

4、增強(qiáng)對干旱的預(yù)防能力，短期節(jié)水措施可以帶來立竿見影的效果，而長期節(jié)水則大大降低了水資源的消耗量而能夠提高正常時期的干旱防備能力；

5、調(diào)整地區(qū)間的用水差異，避免用水不公及其他與用水相關(guān)的社會問題；

6、保護(hù)環(huán)境，維護(hù)河流生態(tài)平衡、避免地下水過度開采和地下水污染。

國內(nèi)外節(jié)水現(xiàn)狀

1、國外節(jié)水現(xiàn)狀

（1）節(jié)約工業(yè)用水是節(jié)水的重點

城市中工業(yè)用水量的比重逐年增加。2000年世界各國的工業(yè)需水量約占世界總需水量的25%。為了解決水資源不足的問題，許多國家和城市把節(jié)約用水作為節(jié)水的重點。主要措施是重復(fù)利用工業(yè)內(nèi)部已使用過的水，即一水多用。美國制造工業(yè)的水重復(fù)利用次數(shù)，1985年為8.63次，2000年達(dá)到17.08次。因此到2000年美國制造工業(yè)的需水量不但不增加，反而比1978年的需水量減少45%。而美國工業(yè)總需水量由1975年2033億m3降至2000年的1528億m3。

（2）重復(fù)利用污、廢水已成為替代水源的一個重要途徑。目前，國外有不少城市把處理過的城市污水和廢水回用到各個方面，已成為替代水源的一個重要途徑。

城市污水經(jīng)二級或三級處理凈化后進(jìn)行回收利用，例如用于沖廁所、澆灌綠化帶，作為工業(yè)和商業(yè)設(shè)施的冷卻水，也可作為人工補給地下水的水源。

（3）采用節(jié)水型家用設(shè)備是城市節(jié)約用水的重點

從一些國家的家庭用水調(diào)查來看，洗衣、沖洗廁所、洗澡等用水占家庭用水的80%左右。改進(jìn)衛(wèi)生設(shè)施，采用節(jié)水型家用設(shè)備是城市節(jié)約用水的重點。節(jié)水產(chǎn)品的使用是非常有效的節(jié)水措施，既節(jié)約了用水又減少了用水費用的開支。

（4）加強(qiáng)管道檢漏工作，避免城市供水的不必要損失

節(jié)水的前提是防止漏損，最大的漏損途徑是管道。自來水管道漏損率一般都在10%左右。根據(jù)美國東部、拉丁美洲、歐洲和亞洲等許多城市的統(tǒng)計，供水管路的漏水量占供水量的25%以上。因此把降低供水管網(wǎng)系統(tǒng)的漏損水量作為供水企業(yè)的主要任務(wù)之一來對待。

（5）采取經(jīng)濟(jì)措施來促進(jìn)節(jié)約用水

當(dāng)今世界各國已頒布了許多法規(guī)，嚴(yán)格實行限制供水，對違者進(jìn)行不同程度的罰款處理。許多城市通過制訂水價政策來促進(jìn)高效率用水，償還工程投資和支付維護(hù)管理費用。國外比較流行的是采用累進(jìn)制水價和高峰用水價。

（6）依靠科技進(jìn)步是城市節(jié)水工作的根本途徑

國外很重視關(guān)鍵的節(jié)水技術(shù)、設(shè)備的開發(fā)、節(jié)水器具的改進(jìn)、提高、舊設(shè)備、舊工藝的改造等方面的科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用研究，依靠科技進(jìn)步進(jìn)一步提升城市節(jié)水工作。

2、國內(nèi)節(jié)水現(xiàn)狀

國內(nèi)的節(jié)水運動始于20世紀(jì)80年代初期，經(jīng)過近20年的努力，取得了較大進(jìn)展。

（1）制定了有關(guān)水和廢水管理方面的法律法規(guī)。

現(xiàn)已頒布的直接涉及水和廢水管理方面的有《中華人民共和國水法》和《中華人民共和國水污染防治法》兩部法律。發(fā)布的涉及水和廢水管理方面的行政法規(guī)有《城市節(jié)約用水管理規(guī)定》、《關(guān)于大力開展城市節(jié)約用水的通知》、《國務(wù)院辦公廳、中央軍委辦公廳關(guān)于保障軍隊用水用電有關(guān)問題的通知》、《進(jìn)一步做好城市節(jié)約用水

工作的報告》、《取水許可制度實施辦法》、《城市供水條例》、《中華人民共和國水污染防治法實施細(xì)則》、《中華人民共和國河道管理條例》、《征收排污費暫行辦法》《污染源治理專項基金有償使用暫行辦法》、《國務(wù)院辦公廳關(guān)于印發(fā)建設(shè)部管理的國家測繪局職能配置、內(nèi)設(shè)機(jī)構(gòu)和人民編制方案的通知》、《國務(wù)院城市建設(shè)技術(shù)政策要點》、《國務(wù)院環(huán)境保護(hù)委員會關(guān)于防治水污染技術(shù)政策的規(guī)定》、《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市環(huán)境綜合整治工作的若干意見》、《關(guān)于征收水資源費有關(guān)問題的通知》、《中國節(jié)水技術(shù)政策大綱》等。

（2）設(shè)置了相關(guān)的主管機(jī)構(gòu)

國務(wù)院城市建設(shè)行政主管部門主管全國城市供水工作和主管全國的城市節(jié)約用水工作。

（3）國內(nèi)工業(yè)節(jié)水技術(shù)

鑒于大量工業(yè)廢水除少數(shù)污染很嚴(yán)重外，大部分經(jīng)簡單處理后可重復(fù)使用，因此工業(yè)節(jié)水也是國內(nèi)城市節(jié)水的重點。1990年我國城市工業(yè)萬元產(chǎn)值取水量為245m3/萬元，2004年已降至196m3/萬元，但從整體來看，工業(yè)用水水平還比較低，同發(fā)達(dá)國家的20～30m3/萬元相比差距很大。在具體節(jié)水技術(shù)中，國內(nèi)主要注重重復(fù)用水技術(shù)，包括冷卻水的循環(huán)節(jié)水、一般循環(huán)水節(jié)水（指循序用水、閉路用水等）和工藝節(jié)水（包括冷卻工藝改革、無水少水工藝等），這些技術(shù)在火電、鋼鐵、石化、化工、印染、造紙等行業(yè)都有成功應(yīng)用的范例。

（4）國內(nèi)生活用水節(jié)水

目前國內(nèi)主要節(jié)水措施有：①水表安裝與計量。②采用節(jié)水型

器具，包括節(jié)水型水嘴、節(jié)水型便器、節(jié)水型便器系統(tǒng)、節(jié)水型便器沖洗閥、節(jié)水型淋浴器、節(jié)水型洗衣機(jī)等。③城市節(jié)水灌溉。隨著人民生活水平的提高，城市綠化面積不斷增加，城市灌溉用水量逐年增長。目前我國著重推廣噴灌、微噴灌和滴灌等新技術(shù)，比原來的地面灌節(jié)水30%～50%，同時節(jié)省了大量勞力。④城市污水回用技術(shù)（中水技術(shù)）。通過污水回用，可以在現(xiàn)有供水量不變的情況下，使城鎮(zhèn)的可用水量增加50％以上。國內(nèi)外的實踐經(jīng)驗表明，城市污水的再生利用是開源節(jié)流、減輕水體污染、改善生態(tài)環(huán)境、解決城市缺水的有效途徑之一，不僅技術(shù)可行，而且經(jīng)濟(jì)合理。⑤減少管網(wǎng)的漏損率。供水管網(wǎng)的漏損是城市供水過程中水損失的一個重要方面，由于城市管網(wǎng)老舊，漏損嚴(yán)重，既會造成水的損失，同時有可能會對地質(zhì)環(huán)境造成安全事故。⑥利用價格杠桿，調(diào)整水價，促進(jìn)節(jié)水工作。根據(jù)《城市供水價格管理辦法》和有關(guān)規(guī)定，合理調(diào)整城市供水價格，在滿足居民的基本用水要求的前提下超定額用水實行累進(jìn)加價，鼓勵居民選用節(jié)水器具、廢水再利用的自覺性。

第四篇：國內(nèi)外研究現(xiàn)狀參考

1.國外研究現(xiàn)狀:

從本世紀(jì)50年代開始，一些發(fā)達(dá)國家在開展自然資源連續(xù)定期調(diào)查的同時，相繼著手建立土地利用監(jiān)測體系，加拿大是世界上應(yīng)用遙感技術(shù)較為發(fā)達(dá)的國家之一。從60年代開始建立土地利用監(jiān)測體系，到90年代初期加拿大已經(jīng)建立了全國土地利用遙感監(jiān)測系統(tǒng)，利用遙感、地理信息系統(tǒng)技術(shù)對全國資源狀況進(jìn)行周期性調(diào)查與更新。法國土地利用監(jiān)測實行分級管理，采用地理分層為基礎(chǔ)的二階抽樣調(diào)查法，監(jiān)測土地類型達(dá)l00多種.除了俄羅斯、加拿大、日本等國，許多第三世界國家都把遙感技術(shù)作為關(guān)鍵技術(shù)在土地利用與監(jiān)測中采用?？傊?，遙感技術(shù)在全球土地利用與監(jiān)測中起著越來越重要的作用。

國內(nèi)研究現(xiàn)狀：

我國對城市擴(kuò)展的研究起步較晚，直到20世紀(jì)80年代初，我國城市才開始應(yīng)用航空技術(shù)檢測環(huán)境、調(diào)查土地資源和應(yīng)用于規(guī)劃管理的嘗試。1980年，天津市利用假彩色紅外攝影對城市的士撼年利用與土地覆蓋遙感監(jiān)測?！傲濉逼陂g，北京市也進(jìn)行了以搜集城鄉(xiāng)建設(shè)、環(huán)境與資源等方面的基礎(chǔ)資料和信息為主的航空遙感綜合調(diào)查；七五”期間應(yīng)用Landsat TM等遙感資料進(jìn)行了“三北防護(hù)林遙感綜合調(diào)查“、“高原遙感應(yīng)用工程”等;從1984年開始，我國組織了全國范圍內(nèi)的、以縣為基本單元的土地利用現(xiàn)狀詳查.九五”期間中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所利用美國TM數(shù)據(jù)，在1995年的前后各省的土地利用狀況數(shù)據(jù)，結(jié)合計算機(jī)和人工判讀技術(shù)，建成了國家級的基本資源與環(huán)境本底數(shù)據(jù)庫，并在此基礎(chǔ)上開展了不定期覆蓋全國范圍和重點地區(qū)基本資源和環(huán)境變化的動態(tài)遙感監(jiān)測，至今已經(jīng)進(jìn)行了第三期的變化監(jiān)測。從1996年起，利用遙感數(shù)據(jù)的多波段和高空間分辨率優(yōu)勢，原國家土地管理局通過不同年份、大致相同時相的TM和SPOT數(shù)據(jù)，用于建設(shè)用地、耕地和土壤沙化等土地利用變化信息的提取。張京生與董尚麗利用人機(jī)交互式解譯判讀法，完成了《用ARCGIS進(jìn)行土地利用動態(tài)監(jiān)測的研究》；吳發(fā)啟、周淑琴、荊耀棟利用分類后對比法完成《茅烏素沙地南緣植被覆被度動態(tài)監(jiān)測》；吳琴、常慶瑞、劉夢云、王德才利用基于統(tǒng)計方法對遙感圖像分類法著成《基于TM影像的黃陵縣土地利用變化動態(tài)監(jiān)測》；董芳、趙庚星、張磊利用分類后對比法完成《基于GIS 的濟(jì)南市城區(qū)擴(kuò)展遙感動態(tài)監(jiān)測》.不足之處，用軟件處理后影像與實際地貌情況存在一定的差距，一些地物的“同物異譜，同譜異物’’或土地覆蓋的影響，導(dǎo)致誤判產(chǎn)生的誤差。

第五篇：國內(nèi)外工業(yè)激光現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

國內(nèi)外工業(yè)激光現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

1．國外工業(yè)激光現(xiàn)狀與趨勢

國外以美、德、日為代表的幾個發(fā)達(dá)國家在激光加工產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展速度驚人，它們在主要的大型制造產(chǎn)業(yè)，如汽車、電子、機(jī)械、航空、鋼鐵等行業(yè)中基本完成了用激光加工工藝對傳統(tǒng)工藝的更新?lián)Q代，進(jìn)入“光制造”時代。激光在工業(yè)制造中所顯示出的低成本、高效率以及應(yīng)用的巨大潛力，成為世界主要工業(yè)國家間互相競爭的動力，紛紛將激光技術(shù)作為本國重要的尖端技術(shù)給予積極支持，加緊制定國家級激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展計劃。美國通過其“精密激光機(jī)械加工(PLM)協(xié)會”來激勵其新工藝技術(shù)的發(fā)展，力求使美國工業(yè)激光器技術(shù)在世界上處于領(lǐng)先的地位，并在世界市場中獲得較大的份額。德國在1994-2002年制訂了國家激光發(fā)展計劃，促使德國激光器和激光工業(yè)應(yīng)用后來居上，位于世界領(lǐng)先地位。激光設(shè)備在德國汽車和機(jī)械制造中的廣泛應(yīng)用，使其在這些領(lǐng)域內(nèi)的競爭能力近年來得到顯著提高。并制訂了德國“2002-2006光學(xué)促進(jìn)計劃”，將激光技術(shù)作為重中之重，認(rèn)為未來所有制造加工業(yè)中有12%以上的加工工藝需要用激光技術(shù)來替代。除此之外，英國“阿維爾計劃”、日本“激光研究五年計劃”，甚至俄羅斯、韓國、新加坡、印度也制訂有專門的激光技術(shù)發(fā)展計劃。

根據(jù)國際激光行業(yè)權(quán)威刊物《LASER FOCUS WORLD》每年發(fā)布的統(tǒng)計資料表明，全球激光器產(chǎn)業(yè)市場發(fā)展迅猛，激光產(chǎn)品銷售每年平均以高于10%的速度增長，并呈現(xiàn)出加速增長的趨勢。2008年世界激光產(chǎn)業(yè)僅激光器（不包括廣泛用于通信和家電的半導(dǎo)體激光器）年產(chǎn)值就超過了70億美元，激光加工裝備年產(chǎn)值超過了130億美元。

激光工業(yè)裝備制造企業(yè)由研究型的單臺特種設(shè)備制造企業(yè)，發(fā)展到標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)模化生產(chǎn)的跨國公司。國外許多知名激光企業(yè)均通過兼并重組快速發(fā)展壯大。德國通快公司(Trumpf)通過兼并、重組，成為擁有7家從事激光產(chǎn)品生產(chǎn)的企業(yè)，成為當(dāng)今世界上激光裝備制造產(chǎn)業(yè)的霸主。美國相干公司(Coherent)在2001年初將醫(yī)療激光集團(tuán)出售給以色列ESC／Sharplan公司后，購買了幾家從事工業(yè)激光產(chǎn)品制造的公司，專著于工業(yè)激光領(lǐng)域的技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)。這些大型企業(yè)的形成，一方面推動了激光應(yīng)用技術(shù)與產(chǎn)業(yè)走向新的發(fā)展階段，另一方面也表明這些廠商正在謀求規(guī)?；l(fā)展，提升激光設(shè)備的性能價格比，以便壟斷市場。國外工業(yè)激光的發(fā)展趨勢體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）鮮明的產(chǎn)品差異化特色，核心競爭力明顯

鮮明的差異化產(chǎn)品特色也成為國外著名激光企業(yè)的核心競爭力。典型代表有：德國Trumpf公司生產(chǎn)的高功率軸快流CO2激光器和碟片激光器及其加工系統(tǒng)、德國Rofin公司生產(chǎn)的板

條激光器、Synrad公司的射頻激勵連續(xù)中小功率激光器、Coherent公司的射頻激勵脈沖中小功率激光、美國PRC公司的軸流CO2激光器、IPG公司的光纖激光器。

（2）新的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展延伸

發(fā)達(dá)國家激光技術(shù)新應(yīng)用開發(fā)速度驚人，它們在主要的大型制造業(yè)，如汽車、電子、機(jī)械、航空、鋼鐵等行業(yè)中基本完成了用激光加工工藝對傳統(tǒng)工藝的更新?lián)Q代，進(jìn)入“光制造”時代。由于激光具有高的時間及空間分辨率，在需要高度精密加工的場合得到進(jìn)一步推廣和應(yīng)用，如電子、半導(dǎo)體、微納機(jī)械制造、生物、環(huán)保等行業(yè)。

（3）產(chǎn)業(yè)鏈專業(yè)分工越來越細(xì)

國外激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個顯著特點是產(chǎn)業(yè)鏈專業(yè)化分工越來越明細(xì)，相關(guān)器件達(dá)到了同行業(yè)最高水平，打造了一個完善的激光產(chǎn)業(yè)鏈。

美國的II-VI公司和德國的Kugler公司成為激光器光學(xué)鏡片的著名專業(yè)供應(yīng)商，產(chǎn)品覆蓋全球。

德國Fraunhofer、Nutech研究所、漢諾威激光研究所、慕尼黑技術(shù)大學(xué)的IWB研究所是國際上進(jìn)行激光技術(shù)應(yīng)用開拓研究的專業(yè)機(jī)構(gòu)，其研究開發(fā)的激光切割、焊接、熔覆、激光再制造等方面的工藝成果已廣泛應(yīng)用在奔馳、寶馬、奧迪、大眾等汽車公司和空客飛機(jī)公司。德國Trumpf公司的系列軸快流CO2激光器產(chǎn)品中的射頻電源和Rofin公司系列板條CO2激光器中射頻電源、美國PNA公司CP系列激光器中的高壓開關(guān)電源均由專門的電源公司為其提供。隨著半導(dǎo)體激光器的普及，也誕生了Lumonics等幾家著名的電源專業(yè)配套公司。德國Precitec、HighYAG、Laser Mech、Laserline、Fraunhofer和Scansonic專等專業(yè)公司開發(fā)的激光切割頭、焊接頭和專用熔覆頭成為各激光加工裝備制造商的首選核心器件。

德國Siemens、日本Fanuc和西班牙Fagor等專業(yè)公司開發(fā)的激光加工數(shù)控系統(tǒng)成為激光加工裝備制造行業(yè)的壟斷產(chǎn)品。

（4）傳統(tǒng)激光器向高功率發(fā)展，新型激光器不斷涌現(xiàn)

隨著技術(shù)的進(jìn)步和對高效率和高利潤的不斷追求，傳統(tǒng)的氣體和固體激光器逐漸向更高的功率和更高的性價比方向發(fā)展。如德國Trumpf推出的萬瓦級軸快流CO2激光五軸切割、焊接和表面處理系統(tǒng)是這一發(fā)展趨勢的典型代表。

美國、德國和日本成為新型激光器研發(fā)的主力軍，新型激光器也成為推動激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大的核心。光纖激光器、半導(dǎo)體激光器、紫外激光器等新型激光器產(chǎn)品相繼出現(xiàn)并日趨成熟。主要發(fā)展方向是高功率、高光束質(zhì)量、高可靠性、高智能化、固態(tài)化和低成本。高亮度大功率半導(dǎo)體泵浦固態(tài)激光器、紫外激光器、超短脈寬固體激光器(皮秒和飛秒)成為未來新型

激光器發(fā)展的重點。

（二）國內(nèi)工業(yè)激光現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

我國激光技術(shù)研究與國外同時起步，是當(dāng)時與國外技術(shù)差距最小的高科技領(lǐng)域。在國家“六五”至“十一五”科技項目的支持下，逐步形成了以華中科技大學(xué)和中科院四大光機(jī)為典型代表的研究機(jī)構(gòu)，在激光器的一些核心技術(shù)研發(fā)上已形成較全面的技術(shù)成果，形成了5個國家級的激光技術(shù)研究中心。其中，激光技術(shù)國家重點實驗室、激光加工國家工程研究中心、武漢光電國家實驗室（籌）和最早開設(shè)激光學(xué)科的華中科技大學(xué)均坐落在武漢，成為我國激光技術(shù)的發(fā)源地。

我國激光加工產(chǎn)業(yè)一直呈指數(shù)增長，目前我國已經(jīng)形成華中、珠三角、長三角、環(huán)渤海四大激光產(chǎn)業(yè)帶，有21個省市、地區(qū)生產(chǎn)和銷售激光設(shè)備，常年有定型產(chǎn)品生產(chǎn)和銷售，并形成一定規(guī)模的企業(yè)有200家左右，以激光產(chǎn)品為主業(yè)的上市公司有兩家。2008年全國激光產(chǎn)業(yè)銷售總額達(dá)到了80億元。

中國工業(yè)激光的發(fā)展也正在緊跟國際發(fā)展的趨勢，主要體現(xiàn)在：

（1）通過上市融資，龍頭企業(yè)正在形成中國第一個以工業(yè)激光為主打產(chǎn)品的上市公司是華工科技股份責(zé)任公司，2005年深圳大族激光公司緊跟著成為第二家工業(yè)激光上市企業(yè)。華工科技以生產(chǎn)高端的激光工業(yè)設(shè)備為主，大族激光以生產(chǎn)量大面廣的低端激光工業(yè)設(shè)備為主。但大族激光通過2008年再次融資9億元，目前正在向高端激光工業(yè)設(shè)備進(jìn)軍。2009年華工科技股份責(zé)任公司也實現(xiàn)了再次融資4.58億元，將主要投向5個項目：高檔數(shù)控等離子切割機(jī)生產(chǎn)線建設(shè)項目、先進(jìn)固體激光器產(chǎn)業(yè)化項目、激光特種制造裝備、半導(dǎo)體材料激光精密制造裝備以及激光加工工藝研發(fā)中心建設(shè)項目。

（2）走國際合作道路和引進(jìn)高層次人才，核心競爭力正在形成為應(yīng)對市場競爭，中國工業(yè)激光企業(yè)必須形成自己的核心競爭力，以抗衡國外激光工業(yè)設(shè)備大量進(jìn)入中國的現(xiàn)狀。深圳大族激光公司正在建設(shè)激光研究院，聘請國內(nèi)外知名激光專家進(jìn)行研究工作，并聘用了曾在德國Rofin公司長期工作的呂啟濤博士為公司的技術(shù)老總。華工科技公司也引進(jìn)了閻大鵬博士，開發(fā)生產(chǎn)出了光纖激光器。武漢法利萊激光公司收購了澳大利亞激光企業(yè)，提升了激光切割機(jī)的技術(shù)水平。武漢華俄激光公司引進(jìn)了俄羅斯的固體激光切割機(jī)技術(shù)，在國內(nèi)首次成立了中俄合資的激光公司。

（3）國民經(jīng)濟(jì)支柱行業(yè)正在加大使用激光制造設(shè)備的力度

武漢鋼鐵公司正在建設(shè)“激光加工工藝研究中心”，并與激光企業(yè)聯(lián)合開發(fā)激光冷軋板拼焊設(shè)

備、東風(fēng)汽車公司越來越重視轎車車身的激光焊接、南車集團(tuán)也開始將激光設(shè)備用于火車制造、武昌造船廠已購買多臺激光切割機(jī)。

（4）中國激光產(chǎn)業(yè)鏈正在形成隨著市場的不斷擴(kuò)大，中國激光企業(yè)正在尋求自身的定位，逐步在形成產(chǎn)業(yè)鏈。如北京卓立漢光專門生產(chǎn)激光調(diào)節(jié)支架、廣東許多中小企業(yè)專門生產(chǎn)激光設(shè)備的機(jī)箱、河南南陽生產(chǎn)氣體激光器的風(fēng)機(jī)、湖北老河口生產(chǎn)大型激光工作臺、成都東駿激光公司專門生產(chǎn)固體激光晶體。

（5）新一代工業(yè)激光器正在受到激光企業(yè)的重視

為在競爭中立于不敗之地，國內(nèi)龍頭企業(yè)正在開發(fā)新一代工業(yè)激光器及其應(yīng)用裝備：光纖激光器、紫外激光器及其精密加工設(shè)備、大功率半導(dǎo)體激光器及其焊接、熱處理設(shè)備、高功率碟片激光器及其焊接設(shè)備、高功率氣體激光器及其切焊組合設(shè)備等。

總之，隨著中國由制造業(yè)大國向制造業(yè)強(qiáng)國轉(zhuǎn)變，激光加工技術(shù)越來越受到制造業(yè)的重視，國內(nèi)大型、重型企業(yè)也越來越關(guān)注激光加工設(shè)備的進(jìn)展，中國激光加工行業(yè)的明天一定非常光明。