第一篇：國內外鋼鐵廠脫硝現狀與研究進展

國內外鋼鐵廠脫硝現狀與研究進展

李永同

（材料化學0701指導教師：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。隨著經濟的發展，有效控制燃煤造成的大氣污染已經刻不容緩，特別是控制燃煤過程中的氮氧化物，煙氣脫硝技術顯得相當重要。本文分析了幾種常用的煙氣脫峭技術(選擇性催化還原脫硝技術、選擇性非催化還原脫硝技術、SNCR-SCR聯合脫硝法、光催化氧化法、煙氣同時脫硫脫硝法等)的原理、技術特點以及在我國的應用情況。

關鍵詞：氮氧化物;煙氣脫硝技術;選擇性催化還原脫硝技術;選譯性非催化還原脫硝技術;鋼鐵廠;低NOx燃燒;進展

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????????????????????????5 2.1低NOX燃燒技術???????????????????????????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?????????????????????????6 2.1.4 低NOX燃燒器?????????????????????????6 2.2 煙氣脫硝技術????????????????????????????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????????????????????????11 2.3 脫硝市場現狀及發展建議?????????????????????13 結語??????????????????????????????????14 參考文獻????????????????????????????????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,在燃燒過程中進行熱分解,繼而進一步氧化而生成NOx;③快速型NOx。指燃燒時空氣中的氮和燃料中的碳氫離子團(CH)等反應而生成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。對常規燃煤鍋爐而言, NOx主要通過燃料型生成途徑而產生?？刂芅Ox排放的技術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手段降低燃燒過程中的NOx生成量;二次措施是將已經生成的NOx通過技術手段從煙氣中脫除[2]。

1.2 鋼鐵廠脫硝的必要性

鋼鐵生產主要包括燒結、球團、煉焦、煉鐵、煉鋼、軋鋼、鍛壓、鐵合金、耐火材料、動力等環節,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生二次大氣污染——光化學煙霧；NO雖然毒性不大，但是高濃度的NO會引起神經中樞障礙，而且它很容易轉化為劇毒的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合成可溶性硝酸，嚴重時會引起肺氣腫。在大氣中的氮氧化合物達到100～150 ppm的高濃度時，人連續呼吸30～60 min便會中毒[4]。另外，NOX也是損害動植物，破壞臭氧層，引起溫室效應和酸雨的主要物質之一。如不控制鋼鐵廠則屬于工業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。根據國家環境保護總局有關研究的初步估算，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濟的發展而不斷增長，因此，NOX的排放量也將持續增加。據估算，到2010年，中國NOX排放量將達到2194萬t。如果不加強控制，NOX將會對大氣環境造成更為嚴重的污染。

1.3 煙氣脫硝的歷史沿革

煙氣脫硝技術在國外發展較早。臺商王永慶先生在福建漳州建設的后石電廠,安裝6×600MW亞臨界燃煤機組,以環境保護優先為理念,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,使環境保護所用投資占總投資的五分之一左右。從而開創了先河[6]。與火電廠相比，鋼鐵廠NOX污染已日漸顯著，被社會各界所關注。國外發達國家早已實現鋼鐵廠NOX排放量的標準化控制，而我國這方面的認識相對較晚，從而技術也相對不成熟，但近些年踴躍了很多致力于這方面研究的專家和學者，并取得較大進展及突破。然而，最希望的還是盡快趕上發達國家的步伐，實現鋼鐵廠NOX的系統化控制達到國家規定的排放標準。并且隨著脫硝設備國產化程度提高,所需投資減少,也為擴大其建設規模創造了條件。可以預見,如果對NOX也實行總量控制,并提供與脫硫相似的優惠政策,必將有更快的發展。

第二章 常見的幾種脫硝技術

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;二是對已生成的NOx進行處理,即煙氣脫硝技術[7]。

2.1 低NOx燃燒技術

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,防止產生局部高溫區;③縮短煙氣在高溫區的停留時間等。2.1.1 空氣分級燃燒

燃燒區的氧濃度對各種類型的NOx生成都有很大影響。當過量空氣系數α<1,燃燒區處于“貧氧燃燒”狀態時,抑制NOx的生成量有明顯效果。根據這一原理,把供給燃燒區的空氣量減少到全部燃燒所需用空氣量的70%左右,從而降低了燃燒區的氧濃度,也降低了燃燒區的溫度水平。因此,第一級燃燒區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噴口送入爐膛與第一級所產生的煙氣混合,完成整個燃燒過程。爐內空氣分級燃燒包括: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,占總二次風量的70% ~85%,另一部分為燃燼風(OFA),占總二次風量的15% ~30%。爐內的燃燒分為3個區域,即熱解區、貧氧區和富氧區。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 射流部分偏向爐墻來實現的?？諝夥旨壢紵嬖诘膯栴}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渣、腐蝕。

2.1.2 燃料分級燃燒

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

2.1.3 煙氣再循環[9] 該技術是把空氣預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從而降低燃燒溫度和氧的濃度,達到降低NOX生成量的目的。存在的問題是由于受燃燒穩定性的限制,一般再循環煙氣率為15% ~20%,投資和運行費較大,占地面積大。2.1.4 低NOX燃燒器[8]

通過特殊設計的燃燒器結構(LNB)及改變通過燃燒器的風煤比例,以達到在燃燒器著火區空氣分級、燃燒分級或煙氣再循環法的效果。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燃燒技術起步較早,采用LNB技術,只需用低NOX燃燒器替換原來的燃燒器,燃燒系統和爐膛結構不需要作任何更改。5種脫硝技術的性價比較見表1。從表1中可看出,低氮燃燒技術的脫硝效率[10]僅有25% ~40%,單靠這種技術已無法滿足日益嚴格的環保法規標準。對我國脫硝而言,采用煙氣脫硝技術勢在必行。

表1 脫硝技術的性價比較

所采用的技術 低NOX燃燒技術

SNCR技術 LNB+SNCR技術

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

SNCR /SCR混合技術 80~90 40~80 高 中等 中等 中等

2.2 煙氣脫硝技術

2.2.1 煙氣單獨脫硝法

㈠ 選擇性催化還原法

SCR脫硝技術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溫度較低。但由于它們和硫反應，且價格昂貴，在20世紀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，Fe2O3，CuO，CrOx，MnO，MgO，MoO3等金屬氧化物或其聯合作用的混合物，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。特點是反應較高，最高可達600℃，目前是國外研究的重點，但在工業應用方面不是很多。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時發現在310℃時脫硝效率達到最大值（90％），Flora等［13］的研究結果表明，當n（NH）3/n（NOx）在1.0左右時能達到95％以上的NOx脫除率。但這種催化方法用的NH3價格相當貴，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。1974年在日本首次投入商業應用，到目前為止，全世界大約有300套SNCR裝置應用于電站鍋爐、工業鍋爐、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℃的區域內，該還原劑快速熱解成NH3，并和煙氣中的NOx進行還原反應，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還原率達到82％。

SNCR的應用中可能出現一些問題［16］：（1）SNCR工藝中氨的利用率不高，容易形成過量的氨泄漏。氨泄漏造成環境的污染并形成氨鹽可能堵塞和腐蝕下游設備。（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生更多的N2O。（3）如果運行控制不適當，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

熾熱煤炭的繼續燃燒，引發飛灰、未燃燒碳提高的問題。

㈢ SNCR-SCR聯合脫硝法

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

㈣ 光催化氧化法

光催化技術是近幾年發展起來的一項空氣凈化技術，具有反應條件溫和、能耗低、二次污染少等優點。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，導致各反應物粒子擴散速率及碰撞頻率提高，也就是反應場增多所致。TiO2光催化脫除NOx的技術盡管尚未成熟，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理，人們將更加全面地了解這一反應體系。同時，也必須注意解決如何提高TiO2對高濃度NOx的脫除效率，減少有害中間產物的形成等重要問題。

㈤ 電子束法（EBA)EBA是目前國際先進的煙氣處理技術之一,其原理是利用高能電子加速器產生的電子束(500~800 kV)輻照處理煙氣,將煙氣中的二氧化硫和氮氧化物轉化為硫酸銨和硝酸銨[19]。該技術從20世紀80年代開始先后在日本、美國、德國、波蘭等建立中試及工業示范項目[ 20]。國內首例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%,并可回收副產品硫酸銨、硝酸銨[19];國內對該項技術的研究起始于20世紀90年代初,并已于四川綿陽建成煙氣處理量為1000 m3/h規模的中試裝置,脫硫及脫硝分別達96.7%、75.3%。目前,國華荏原環境工程公司與杭州協聯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各種粒子（包括電子、離子、原子、分子和自由基）之間的化學反應，而不必將化學反應物全部升溫或活化，能耗較低，在處理廢氣方面具有較大優勢。R.Hackam［22］總結了利用非平衡等離子體去除NOx和SOx的反應機理。分為2個階段：（1）自由基的生成，應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生反應。（2）自由基與污染物之間的反應，氧化自由基與NOx和SOx氧化反應生成HNO3，N2和H2SO4。在廢氣處理中產生非平衡等離子體的方法主要是電子束法、電暈放電、介質阻擋放電（又稱無聲放電）。80年代中期，日本學者Masuda［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。該技術成本較低，無二次污染，可同時脫硫脫硝，形成的副產物可回收利用。正由實驗室研究走向工業性試驗階段。1990年，意大利ENEL公司在Marghera熱電廠首次利用真實煙氣進行了1 000 Nm3/h的小試試驗，為進一步的工業試驗提供了必要的數據。我國“九五”重點科技攻關中安排了在四川省科學城熱電廠上建造煙氣處理量為12 000~20 000 Nm3/h的工業中試裝置任務［24］。

㈡ 循環流化床聯合脫硫脫氮技術

循環流化床傳熱效率高，溫度分布均勻，氣固相有很大的接觸面積，因此人們將其應用到煙氣的凈化處理中。Lurgi GmbH［25］研究開發了煙氣循環流化床（CFB）脫硫脫氮技術，該方法用消石灰作為脫硫的吸收劑，氨作為脫氮的還原劑，FeSO4·7H2O作為脫氮的催化劑。該系統已在德國投入運行，結果表明，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，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生SO2與催化劑、NOx與脫硫劑的反應，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80%。黃建軍等［27］在借鑒國內外先進CFB-FGD的技術基礎上，研制開發了具有特殊內部結構的循環流化床煙氣懸浮脫硫脫氮裝置，并在500 m3/h實驗裝置上進行了較細致的實驗研究。運行結果表明，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90％的脫硫率，脫氮率也達到了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再生，可制備硫酸、硫磺或硫銨等，實現硫的資源化；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適用于我國大量的還沒有安裝脫硫脫硝設備的工業鍋爐，投資成本與同等規模的濕法單獨脫硫技術相當。

表2幾種最常用的煙氣脫硝技術特點比較

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

用氨或尿素類物質使 NOx還原為N2和H2O

技 術 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 劑中毒問題嚴重,還未工 業化

效率較高,操作費用較 低,技術已工業化。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,被認為是最 氨或其他還原劑選擇性地 好的煙氣脫硝技術。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

對于小規模排放源可

行,具有耗資少,設備簡

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,生成技術能耗高,有待實際 強氧化性OH基因、O原子 工程應用檢驗

和NO2,這些強氧化基團氧

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 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, 吸收產物會造成二次 污染

2.2.3 煙氣脫硝新技術

從目前國內外研究及應用的現狀來看,已實現工業應用的SCR、SNCR及EBA等脫硝技術普遍存在設備要求高、能耗大及脫硝成本高等缺點,有的還存在二次污染。針對此現狀,近期國內外開發了一系列煙氣脫硝新技術,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行,NOX從氣相進入濾塔填料表面的生物膜中,并經擴散進入其中的微生物組織,作為微生物代謝所需的營養物,在固相或液相被微生物吸附還原成N2。目前,國內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。該項技術設備要求簡單、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器填料作了研究,結果表明三者在停留時間為70~80 s時,脫硝率均可達85%以上;其中堆肥的性能優于后二者。Peter等[30]以生物脫硝同液體吸收法聯用對模擬煙氣進行脫硝研究,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80%以上。Chen等[31,32]以不同孔徑多孔碳作為填料,采用自養型亞硝酸鹽硝化菌進行了凈化氣體中NO的研究,結果表明:在NO空床停留時間3.5 min、進口濃度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菌培養掛膜到填料塔中,在進口NO為50~500mg/m3,30~45℃時NOX的去除率可達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,當進氣NOX在0.10%~0.39%,pH為7.5時,NOX脫除效率達60%~85%。

目前國內外微生物脫硝技術尚處于初始研究階段。其原因一方面是由于對脫氮微生物 的基礎研究不夠,致使工業放大有技術上的困難;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,無法進入液相介質中被微生物所轉化,再加上微生物吸附NO的能力差,導致NOX的實際凈化率較低。因此,今后微生物脫硝技術研究的關鍵是加強高效廉價吸附還原NOX的功能菌的選育和相關微生物固定載體及相關放大技術的研究。

㈡ 微波脫硝法

微波脫硝技術是近年來隨著微波電子工業的發展而產生的新型煙氣脫硝技術之一。目前國內外該方面的研究主要集中在微波輔助NOX催化分解技術和微波脫硝與其他技術聯用兩個方面[35]。

微波輔助催化分解技術是利用微波誘導活性炭、沸石等催化劑,使NOX直接分解為N2和CO2或水,并可使NO分解反應溫度顯著降低[36]。Buenger等研究了在微波作用下用炭質原料還原NOX的方法,發現NO的分解在低于420℃時即可進行,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]。張達欣等[36]研究了微波—炭還原NO和SO2的工藝,發現反應效率和反應溫度隨微波功率的增加而增加;同時反應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行了微波輔助脫除NOX的研究,研究表明隨著反應的進行,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]的工藝進行了研究,結果表明:微波直接分解NO的效率可達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]反應溫度分別降低200℃、325℃,NO脫除率達100%。

微波技術同其他如SCR、SNCR等脫硝技術的聯用也是目前微波脫硝技術研究的熱點之一。Wójtowicz等[43]研究了微波—等離子體技術處理SCR、SNCR中NOX及氨泄漏的方法,發現在無氧環境中NOX去除率幾乎可達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同技術進行研究,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,國內外對該技術的研究尚處于起步階段,盡管NOX去除率很高,但能耗大、設備費用高及屏蔽防護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能源技術中心(PETC)開發的[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水溶液及環丁砜或環丁烯砜等液膜,采用中空纖維含浸液膜滲透器對煙氣中SO2和NOX脫除進行了研究。試驗結果表明,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70%~90%和50%~75%;反應在24℃和70℃時均能有效進行。

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)反應氧化或還原,在NH3存在的條件,生成相應的銨鹽,由布袋過濾器或靜電除塵器收集,從而達到凈化煙氣的目的。脈沖感應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,增強了技術的安全性和實用性。

Lee等[47]對120 kW機組進行PPCP脫硫脫硝工業裝置試驗,煙氣流量42 000 m3/h,發現NH3和C3H6的添加可顯著增加SO2和NOX的去除率,使其達到99%和70%,功耗為1.4 W·h/m3N。Wang等[48]利用脈沖電暈技術對含水和飛灰的煙氣進行脫硝研究表明: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能量消耗,在脈沖能量為3 W·h/m3N時,脫硝率可達76%;我國于90年代初開始對該項技術的研究,并于四川綿陽建成一套煙氣處理量為20 000m3/h規模的工業中試裝置,在系統能耗低于4W·h/m3條件下,脫硫率達93%[50]。

2.3 脫硝市場現狀及發展建議

我國以煤炭為主的能源結構,導致了大氣中NOx污染物比較多。但我國對NOx的控制卻基本處于缺位狀態,NOx排放量逐年增多,危害增加。要控制NOx排放,應該從各大工業污染大戶出發，除火電廠外屬鋼鐵廠備受關注。國家政策大力推動脫銷行業大發展，隨著我國對環境保護的日益重視,環保產業也迎來一次又一次的大發展。環保政策的每一次變遷,猶如接力棒一般,催生了環保市場的連續爆發。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存在的問題：①技術水平有待提高。②缺乏系統性的脫硝技術規范。③政策可操作性差。然而要促進我國脫硝市場的良性發展必須從這幾點開始：①建立市場準入制度。②建立經濟補貼政策。③加強排放標準建設。隨著我國經濟的快速增長，脫硝已成社會所趨之勢，脫硝市場也必將踏入企業競爭之列。

結語

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

(1)對于SCR、SNCR等國外已成功工業化的脫硝技術,一方面應通過技術引進或合作等手段開拓其在我國的應用;另一方面,國內亦應注重其關鍵技術如高效廉價的SCR催化劑、高能電子加速器、輻射屏蔽設備等的研發,力爭實現關鍵設備和催化劑的國產化,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,但是投資及運行成本高。應開發適合我國的低溫SCR技術,著力降低脫硝成本,重點發展SNCR與其他如SCR、再燃燒技術、低NOX燃燒器等技術的聯用脫硝技術。

(3)應加強微生物、微波、液膜和脈沖電暈等脫硝新技術的基礎和工業化放大研究,并加強它們同已工業化的SCR、SNCR等工藝的聯用技術開發,形成若干擁有我國自主知識產權、適合我國國情的脫硝新工藝、新技術,力爭有所突破,使我國在煙氣脫硝市場上占領一席之地。

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第二篇：國內外水表現狀與發展趨勢

國內外水表現狀與發展趨勢

摘要:敘述了國內水表應用狀況。對國內新型水表的發展以及國外水表發展情況進行了介紹，同時還對影響水表發展方向的因素進行了分析。關鍵詞：水表應用情況新型水表國外水表發展現狀

流量計量是科學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容之一，在貿易結算、能源計量、過程控制、環境保護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研究人員不懈的追求。

水表在各種流量計中屬于結構簡單、應用最廣泛的流量儀表，也是最重要的法制計量儀表。按最新的國際標準和國際建議，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，如各類預付費水表和電子遠傳水表?？傮w而言，水表的內涵比以前大大豐富了。在實際工作中，隨著電子技術的發展和成熟，電子類水表和帶電子裝置水表正發揮越來越大的作用。水資源的商品化、“一戶一表”工程的發展、階梯式水價等節水政策的實施需求更促進了這類水表的發展。

水表測量的對象是水，水在各種流體介質中是變化相對穩定的介質，其粘度、密度、清潔程度、壓力、溫度等在額定工作條件范圍內是比較理想的和穩定的。但因為流量計量的動態特性、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生很大的影響。雖然近年來流量測量技術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境因素。因此，為了適應不同的介質條件、不同的環境條件，不同的使用要求，各種水表應運而生?？梢哉f只要有一個新的技術發展起來，就會有人嘗試著將它應用到流量計量當中去，也就可能應用到水表中去。

每一種水表都會有其最適用的場所，在市場經濟浪潮中顯示出頑強生命力。但由于這些水表在性能上的差別細微或需要認真地分析其特點，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整最佳的使用狀態，導致計量不準確、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注的。

從1999年以來，水表的國際標準ISO4064和國際建議OIML R49頻繁改動，反映了國際上對水表發展有著比以前更多的關心和重視，我國的水表國家標準和水表國家檢定規程也同步在進行修訂，預計年內可以出臺、明年可批準實施。國內新制訂的行業標準（如CJ/T224-2006《電子遠傳水表》）已批準實施，原CJ/T133《IC卡冷水水表》等也已修訂完成。結合各類技術標準修訂過程中了解到的情況，根據政府管理部門、行業協會、水表制造行業的朋友提供的信息和近年來申請新產品型式評價的產品類型，以及水表市場反映出的現象，我們大致可以看出國內外水表的現狀和發展趨勢。1.國內普通民用水表情況

現階段，在國內的各種民用水表中，旋翼式濕式水表以其結構簡單、計量穩定、價格低廉在國內得到廣泛的應用。液封式計數器的廣泛采用克服了較早濕式水表產品的度盤容易因管道水質積垢而污損缺點，解決了水表清晰抄讀的問題，得到了廣泛的應用。行業里普遍認為液封式水表是目前較適合國內管材和水質的水表。

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，甚至行業人士呼吁淘汰C型表，但目前似乎還有不少市場。全國經濟發展、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，國內民用水表大部分為鐵殼水表，行業人士也曾提議逐步淘汰，但在現有國情下還難以實施，這也是衛生技術要求暫時不能寫入行業標準《居民飲用水計量儀表安全規則》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定最大允許誤差的測量，而不僅僅是對被測量有響應。目前這類水表的大多數只是結構的設計改變來提高水表對微動流量的響應，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（樣機試驗）中，還沒有形成一個對靈敏性能的長期可靠性進行評價的方法，在水表的國家標準和國際建議中也沒有專門的規定，現行的85年版的水表檢定規程要求對檢定項目雖然有始動流量檢定但要求并不高。由于客觀上國內一些水暖器具的質量導致微滲漏現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。在水表新的國際標準和國際建議中，都明確一點在零流量下水表不應累積。有一些企業在開發出了計量等級達到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在又提到桌面上來研究了，這種水表現在仍存在方方面面的質疑，主要集中在材料的長期衛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中采用，完善的標準、簡捷的檢驗手段和行業政策的批準允許是關鍵的。國外在一些氣候環境變化不是太嚴酷的國家和地區（如南非和南美一些國家）也有用塑殼水表的?？赡苓@種產品需要經過若干年的試用后才能進行較全面的評估。

2、國內直飲水水表和智能水表的情況

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

電子遠傳水表、預付費水表，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、方式的改革而出現的水表產品，同時支持了一戶一表、階梯式水價的政策的實施，這些產品發展很快，在世界上也算是領先的，但實際使用中出現了的問題也不少，特別是帶閥門的預付費類水表，這可能與采用了閥門、電池和惡劣的使用環境以及人為的惡意攻擊有關。

總體而言，平時不用電、抗攻擊能力強的即時直讀式的電子遠傳水表更具有優勢和發展前景。

3、國內大口徑水表的情況

大口徑水表中，傳統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構簡單、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、渦輪式水表及復式水表逐漸興起，為用戶提供了新的選擇。

與行業中部分企業熱衷于高靈敏度的小口徑民用水表的研發和制造相比，另一些企業關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，會給供水企業帶來更大的效率。

在目前國內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用。特別是當超聲波流量計從單聲路發展到多聲路，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異的測量重復性，也常作為核查標準使用。電磁流量計在電路方面更為成熟，比如對導電率要求降低，高低頻率的交替使用提高了零點穩定性和大流量時的靈敏度，開發了能方便清洗探頭的外插式探頭，在現場核查方面也有所發展等等。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械式水表，這在國內外都是正在形成的趨勢。這些流量計新的國際標準和國際建議已將其歸類到水表的范圍中，并制定了相應的試驗要求。國內不少生產廠已建立了1m口徑以上的試驗裝置，最大的測試管道口徑已達到4m。

這些感應式水表在智能化方面相對于傳統機械水表有著無可比擬的優勢，且幾乎無壓力損失。但也有其局限性，如量程較小、易受管振、電磁環境干擾，還有就是大口徑流量計的周期檢定和現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。

從長遠看，感應式水表與傳統機械式水表會是互存的，而不會取而代之。

5、國外水表的發展情況

我國水表生產廠眾多，但規模大多偏小，與國外水表生產廠家相比在規模和技術方面存在著較大的差距。英國肯特公司、德國邁內克公司和瑞納公司、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，在世界各地擁有大量分支機構,他們控制著世界水表市場。

在發達國家，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省、結構小巧的優點。總體來說，國外的民用水表產品注重高計量等級和使用壽命。

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

由于美國的水表產品標準并不執行國際標準而是國內ANSI/AWWAC700系列行業標準，其設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，產品設計更強調長期功能穩定性、使用的安全性，葉輪和計數齒輪的轉速設計較慢，相對來說對計量性能的要求不苛刻。

在其它發展中國家如東南亞、南美、非洲，大多還是與我國相同的水表產品，有些國家也在嘗試采用預付費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的要求很低，類似國內的一些劣質水表產品。

6、影響水表的發展方向的幾個因素

政策法規、技術標準和市場需求是引導水表產品發展的最重要的三個方面。

水表基本上用于貿易結算，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的要求。在我國水表列為重點管理計量器具，屬強制性檢定計量儀表并有具體的實施方法；國內很多地區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品支持，電子遠傳水表、智能型水表有著廣闊的前景。生活品質的提升會有更多的城市實現管道直飲水，高計量等級、流量測量范圍寬的水表將會有更多的市場，水資源的緊張導致的水價提高是不爭的趨勢，也會使優質水表價有所值。在節能方面，國家在十一五期間非常重視量化的、可操作的節能考核，在GB 17167-2006《用能單位能源計量器具配備與管理通則》對相應的計量器具都提出了要求，其中對作為載熱介質的水的計量按大小口徑（以250mm劃分）分別提出了1.5%和2.5%的準確度要求。水表有多個規程支撐著其檢定工作，但許多人又疑惑，法規中的檢定周期能否保證在用水表的準確性，這樣的懷疑不是沒有道理的。由于使用場合和介質的復雜性，很多水表還沒有到檢定周期就已經超差了。近年來采用現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，尤其是在涉及貿易結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，以科學合理、經濟可行的態度來對在用中的水表、電表、燃氣表和熱能表的性能進行評判。

我國的水表國家標準等同采用國際標準，國家計量檢定規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法規會從明年開始批準實施。新的標準和規程在水表的技術參數表達方面與現行的方法有很大的不同：

1）現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等級化：

2）一般水表的準確度等級為2級，而大口徑水表的準確度等級可以選為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境試驗和電磁兼容試驗等。這些規定一方面是考慮了新標準規程吸收了電磁水表等產品的技術特性，也是鼓勵水表產品提高測量范圍能力，適應更嚴酷的環境要求和運行壽命要求。

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

我國的水表行業面臨良好的機遇也面臨著嚴峻的考驗．一方面要捍衛國內龐大的市場，另一方面還要借鑒外國強勢企業的管理、技術、營銷等先進經驗，提高自己，增強國際競爭力，這需要水表制造商、水司用戶、相關行業協會、政府管理部門和技術檢測機構共同努力，多參與國際交流，參加到國際產品標準的制訂修訂，將水表大國做成水表強國，向全球用戶提供我們先進的、精工制造、性能一流、價格優惠的計量產品。

第三篇：國內外節水現狀與節水措施

國內外節水現狀與節水措施

過程控制——節能工程關鍵所在——以建設部建筑節能示范工程楓華府第項目為例

建設部科技發展促進中心 孔祥娟

據統計，過去50年全世界淡水使用量增加將近4倍，達到每年

4.13×1012m3。世界總取水量在20世紀70年代為22000億m3,到20世紀末達到55000億m3，凈增長1.5倍。

近年來，在一些工業較發達、人口較集中的國家或地區已明顯感到水資源不足。據統計，世界上有40多個國家和地區（占全球陸地面積60％）缺水。預計今后若干年內，缺水情況將更加嚴重。城市生活用水增加有兩方面原因，一、由于城市人口增加；

二、由于第三產業的發展和人們生活水平的提高。

我國水資源的現狀

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，由于各地區處于不同的水文帶及受季風氣候影響，水資源與土地、礦產資源分布和工業用水結構不相適應。水污染嚴重，水質型缺水更加劇了水資源的短缺。隨著國民經濟的發展和城市生活水平的提高，很多地區特別在北方和某些沿海城市發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濟發展的一個制約因素。因此必須實行水資源的統一規劃與管理，把用水問題，特別是將節水工作納入社會經濟發展規劃，建立與健全相應的規章制度，認

真貫徹開源節流并重方針，加強節水的科學管理，全面開展節水工作，通過多種途徑開辟水源，加強污廢水處理，搞好污廢水回用，保護生態環境。

節約用水是指通過行政、技術、經濟等手段加強用水管理，調整用水結構，改進用水工藝，實行計劃用水，杜絕用水浪費，運用先進的科學技術建立科學地用水體系，有效地使用水資源，保護水資源，適應城市經濟和城市建設持續發展的需要。節約用水、高效用水是緩解水資源供需矛盾的根本途徑。節約用水的核心就是提高用水效率和效益。節水是以減少短期和長期用水量為目標的，其意義在于：

1、減少當前和未來的用水量，維持水資源的可持續利用；

2、節約當前給水系統的運行和維護費用，減少水廠的建設數量或降低水廠建設的投資；

3、減少污水處理廠的建設數量或延緩污水處理構筑物的擴建，使現有系統可以接納更多用戶的污水，從而減少受納水體的污染，節約建設資金和運行費用；

4、增強對干旱的預防能力，短期節水措施可以帶來立竿見影的效果，而長期節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、調整地區間的用水差異，避免用水不公及其他與用水相關的社會問題；

6、保護環境，維護河流生態平衡、避免地下水過度開采和地下水污染。

國內外節水現狀

1、國外節水現狀

（1）節約工業用水是節水的重點

城市中工業用水量的比重逐年增加。2000年世界各國的工業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約用水作為節水的重點。主要措施是重復利用工業內部已使用過的水，即一水多用。美國制造工業的水重復利用次數，1985年為8.63次，2000年達到17.08次。因此到2000年美國制造工業的需水量不但不增加，反而比1978年的需水量減少45%。而美國工業總需水量由1975年2033億m3降至2000年的1528億m3。

（2）重復利用污、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。

城市污水經二級或三級處理凈化后進行回收利用，例如用于沖廁所、澆灌綠化帶，作為工業和商業設施的冷卻水，也可作為人工補給地下水的水源。

（3）采用節水型家用設備是城市節約用水的重點

從一些國家的家庭用水調查來看，洗衣、沖洗廁所、洗澡等用水占家庭用水的80%左右。改進衛生設施，采用節水型家用設備是城市節約用水的重點。節水產品的使用是非常有效的節水措施，既節約了用水又減少了用水費用的開支。

（4）加強管道檢漏工作，避免城市供水的不必要損失

節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。根據美國東部、拉丁美洲、歐洲和亞洲等許多城市的統計，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系統的漏損水量作為供水企業的主要任務之一來對待。

（5）采取經濟措施來促進節約用水

當今世界各國已頒布了許多法規，嚴格實行限制供水，對違者進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高效率用水，償還工程投資和支付維護管理費用。國外比較流行的是采用累進制水價和高峰用水價。

（6）依靠科技進步是城市節水工作的根本途徑

國外很重視關鍵的節水技術、設備的開發、節水器具的改進、提高、舊設備、舊工藝的改造等方面的科學技術的應用研究，依靠科技進步進一步提升城市節水工作。

2、國內節水現狀

國內的節水運動始于20世紀80年代初期，經過近20年的努力，取得了較大進展。

（1）制定了有關水和廢水管理方面的法律法規。

現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。發布的涉及水和廢水管理方面的行政法規有《城市節約用水管理規定》、《關于大力開展城市節約用水的通知》、《國務院辦公廳、中央軍委辦公廳關于保障軍隊用水用電有關問題的通知》、《進一步做好城市節約用水

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》、《國務院辦公廳關于印發建設部管理的國家測繪局職能配置、內設機構和人民編制方案的通知》、《國務院城市建設技術政策要點》、《國務院環境保護委員會關于防治水污染技術政策的規定》、《關于進一步加強城市環境綜合整治工作的若干意見》、《關于征收水資源費有關問題的通知》、《中國節水技術政策大綱》等。

（2）設置了相關的主管機構

國務院城市建設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約用水工作。

（3）國內工業節水技術

鑒于大量工業廢水除少數污染很嚴重外，大部分經簡單處理后可重復使用，因此工業節水也是國內城市節水的重點。1990年我國城市工業萬元產值取水量為245m3/萬元，2004年已降至196m3/萬元，但從整體來看，工業用水水平還比較低，同發達國家的20～30m3/萬元相比差距很大。在具體節水技術中，國內主要注重重復用水技術，包括冷卻水的循環節水、一般循環水節水（指循序用水、閉路用水等）和工藝節水（包括冷卻工藝改革、無水少水工藝等），這些技術在火電、鋼鐵、石化、化工、印染、造紙等行業都有成功應用的范例。

（4）國內生活用水節水

目前國內主要節水措施有：①水表安裝與計量。②采用節水型

器具，包括節水型水嘴、節水型便器、節水型便器系統、節水型便器沖洗閥、節水型淋浴器、節水型洗衣機等。③城市節水灌溉。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，比原來的地面灌節水30%～50%，同時節省了大量勞力。④城市污水回用技術（中水技術）。通過污水回用，可以在現有供水量不變的情況下，使城鎮的可用水量增加50％以上。國內外的實踐經驗表明，城市污水的再生利用是開源節流、減輕水體污染、改善生態環境、解決城市缺水的有效途徑之一，不僅技術可行，而且經濟合理。⑤減少管網的漏損率。供水管網的漏損是城市供水過程中水損失的一個重要方面，由于城市管網老舊，漏損嚴重，既會造成水的損失，同時有可能會對地質環境造成安全事故。⑥利用價格杠桿，調整水價，促進節水工作。根據《城市供水價格管理辦法》和有關規定，合理調整城市供水價格，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加價，鼓勵居民選用節水器具、廢水再利用的自覺性。

第四篇：國內外研究現狀參考

1.國外研究現狀:

從本世紀50年代開始，一些發達國家在開展自然資源連續定期調查的同時，相繼著手建立土地利用監測體系，加拿大是世界上應用遙感技術較為發達的國家之一。從60年代開始建立土地利用監測體系，到90年代初期加拿大已經建立了全國土地利用遙感監測系統，利用遙感、地理信息系統技術對全國資源狀況進行周期性調查與更新。法國土地利用監測實行分級管理，采用地理分層為基礎的二階抽樣調查法，監測土地類型達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作為關鍵技術在土地利用與監測中采用。總之，遙感技術在全球土地利用與監測中起著越來越重要的作用。

國內研究現狀：

我國對城市擴展的研究起步較晚，直到20世紀80年代初，我國城市才開始應用航空技術檢測環境、調查土地資源和應用于規劃管理的嘗試。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測。“六五”期間，北京市也進行了以搜集城鄉建設、環境與資源等方面的基礎資料和信息為主的航空遙感綜合調查；七五”期間應用Landsat TM等遙感資料進行了“三北防護林遙感綜合調查“、“高原遙感應用工程”等;從1984年開始，我國組織了全國范圍內的、以縣為基本單元的土地利用現狀詳查.九五”期間中國科學院遙感應用研究所利用美國TM數據，在1995年的前后各省的土地利用狀況數據，結合計算機和人工判讀技術，建成了國家級的基本資源與環境本底數據庫，并在此基礎上開展了不定期覆蓋全國范圍和重點地區基本資源和環境變化的動態遙感監測，至今已經進行了第三期的變化監測。從1996年起，利用遙感數據的多波段和高空間分辨率優勢，原國家土地管理局通過不同年份、大致相同時相的TM和SPOT數據，用于建設用地、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交互式解譯判讀法，完成了《用ARCGIS進行土地利用動態監測的研究》；吳發啟、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監測》；吳琴、常慶瑞、劉夢云、王德才利用基于統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監測》；董芳、趙庚星、張磊利用分類后對比法完成《基于GIS 的濟南市城區擴展遙感動態監測》.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，導致誤判產生的誤差。

第五篇：國內外工業激光現狀與發展趨勢

國內外工業激光現狀與發展趨勢

1．國外工業激光現狀與趨勢

國外以美、德、日為代表的幾個發達國家在激光加工產業領域的發展速度驚人，它們在主要的大型制造產業，如汽車、電子、機械、航空、鋼鐵等行業中基本完成了用激光加工工藝對傳統工藝的更新換代，進入“光制造”時代。激光在工業制造中所顯示出的低成本、高效率以及應用的巨大潛力，成為世界主要工業國家間互相競爭的動力，紛紛將激光技術作為本國重要的尖端技術給予積極支持，加緊制定國家級激光產業發展計劃。美國通過其“精密激光機械加工(PLM)協會”來激勵其新工藝技術的發展，力求使美國工業激光器技術在世界上處于領先的地位，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展計劃，促使德國激光器和激光工業應用后來居上，位于世界領先地位。激光設備在德國汽車和機械制造中的廣泛應用，使其在這些領域內的競爭能力近年來得到顯著提高。并制訂了德國“2002-2006光學促進計劃”，將激光技術作為重中之重，認為未來所有制造加工業中有12%以上的加工工藝需要用激光技術來替代。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發展計劃。

根據國際激光行業權威刊物《LASER FOCUS WORLD》每年發布的統計資料表明，全球激光器產業市場發展迅猛，激光產品銷售每年平均以高于10%的速度增長，并呈現出加速增長的趨勢。2008年世界激光產業僅激光器（不包括廣泛用于通信和家電的半導體激光器）年產值就超過了70億美元，激光加工裝備年產值超過了130億美元。

激光工業裝備制造企業由研究型的單臺特種設備制造企業，發展到標準化、規模化生產的跨國公司。國外許多知名激光企業均通過兼并重組快速發展壯大。德國通快公司(Trumpf)通過兼并、重組，成為擁有7家從事激光產品生產的企業，成為當今世界上激光裝備制造產業的霸主。美國相干公司(Coherent)在2001年初將醫療激光集團出售給以色列ESC／Sharplan公司后，購買了幾家從事工業激光產品制造的公司，專著于工業激光領域的技術研究和產品開發。這些大型企業的形成，一方面推動了激光應用技術與產業走向新的發展階段，另一方面也表明這些廠商正在謀求規模化發展，提升激光設備的性能價格比，以便壟斷市場。國外工業激光的發展趨勢體現在以下幾個方面：

（1）鮮明的產品差異化特色，核心競爭力明顯

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

條激光器、Synrad公司的射頻激勵連續中小功率激光器、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）新的應用領域不斷拓展延伸

發達國家激光技術新應用開發速度驚人，它們在主要的大型制造業，如汽車、電子、機械、航空、鋼鐵等行業中基本完成了用激光加工工藝對傳統工藝的更新換代，進入“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一步推廣和應用，如電子、半導體、微納機械制造、生物、環保等行業。

（3）產業鏈專業分工越來越細

國外激光產業發展的一個顯著特點是產業鏈專業化分工越來越明細，相關器件達到了同行業最高水平，打造了一個完善的激光產業鏈。

美國的II-VI公司和德國的Kugler公司成為激光器光學鏡片的著名專業供應商，產品覆蓋全球。

德國Fraunhofer、Nutech研究所、漢諾威激光研究所、慕尼黑技術大學的IWB研究所是國際上進行激光技術應用開拓研究的專業機構，其研究開發的激光切割、焊接、熔覆、激光再制造等方面的工藝成果已廣泛應用在奔馳、寶馬、奧迪、大眾等汽車公司和空客飛機公司。德國Trumpf公司的系列軸快流CO2激光器產品中的射頻電源和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電源均由專門的電源公司為其提供。隨著半導體激光器的普及，也誕生了Lumonics等幾家著名的電源專業配套公司。德國Precitec、HighYAG、Laser Mech、Laserline、Fraunhofer和Scansonic專等專業公司開發的激光切割頭、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等專業公司開發的激光加工數控系統成為激光加工裝備制造行業的壟斷產品。

（4）傳統激光器向高功率發展，新型激光器不斷涌現

隨著技術的進步和對高效率和高利潤的不斷追求，傳統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是這一發展趨勢的典型代表。

美國、德國和日本成為新型激光器研發的主力軍，新型激光器也成為推動激光產業發展壯大的核心。光纖激光器、半導體激光器、紫外激光器等新型激光器產品相繼出現并日趨成熟。主要發展方向是高功率、高光束質量、高可靠性、高智能化、固態化和低成本。高亮度大功率半導體泵浦固態激光器、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

激光器發展的重點。

（二）國內工業激光現狀與發展趨勢

我國激光技術研究與國外同時起步，是當時與國外技術差距最小的高科技領域。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和中科院四大光機為典型代表的研究機構，在激光器的一些核心技術研發上已形成較全面的技術成果，形成了5個國家級的激光技術研究中心。其中，激光技術國家重點實驗室、激光加工國家工程研究中心、武漢光電國家實驗室（籌）和最早開設激光學科的華中科技大學均坐落在武漢，成為我國激光技術的發源地。

我國激光加工產業一直呈指數增長，目前我國已經形成華中、珠三角、長三角、環渤海四大激光產業帶，有21個省市、地區生產和銷售激光設備，常年有定型產品生產和銷售，并形成一定規模的企業有200家左右，以激光產品為主業的上市公司有兩家。2008年全國激光產業銷售總額達到了80億元。

中國工業激光的發展也正在緊跟國際發展的趨勢，主要體現在：

（1）通過上市融資，龍頭企業正在形成中國第一個以工業激光為主打產品的上市公司是華工科技股份責任公司，2005年深圳大族激光公司緊跟著成為第二家工業激光上市企業。華工科技以生產高端的激光工業設備為主，大族激光以生產量大面廣的低端激光工業設備為主。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設備進軍。2009年華工科技股份責任公司也實現了再次融資4.58億元，將主要投向5個項目：高檔數控等離子切割機生產線建設項目、先進固體激光器產業化項目、激光特種制造裝備、半導體材料激光精密制造裝備以及激光加工工藝研發中心建設項目。

（2）走國際合作道路和引進高層次人才，核心競爭力正在形成為應對市場競爭，中國工業激光企業必須形成自己的核心競爭力，以抗衡國外激光工業設備大量進入中國的現狀。深圳大族激光公司正在建設激光研究院，聘請國內外知名激光專家進行研究工作，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老總。華工科技公司也引進了閻大鵬博士，開發生產出了光纖激光器。武漢法利萊激光公司收購了澳大利亞激光企業，提升了激光切割機的技術水平。武漢華俄激光公司引進了俄羅斯的固體激光切割機技術，在國內首次成立了中俄合資的激光公司。

（3）國民經濟支柱行業正在加大使用激光制造設備的力度

武漢鋼鐵公司正在建設“激光加工工藝研究中心”，并與激光企業聯合開發激光冷軋板拼焊設

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

（4）中國激光產業鏈正在形成隨著市場的不斷擴大，中國激光企業正在尋求自身的定位，逐步在形成產業鏈。如北京卓立漢光專門生產激光調節支架、廣東許多中小企業專門生產激光設備的機箱、河南南陽生產氣體激光器的風機、湖北老河口生產大型激光工作臺、成都東駿激光公司專門生產固體激光晶體。

（5）新一代工業激光器正在受到激光企業的重視

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

總之，隨著中國由制造業大國向制造業強國轉變，激光加工技術越來越受到制造業的重視，國內大型、重型企業也越來越關注激光加工設備的進展，中國激光加工行業的明天一定非常光明。