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序論:寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隱藏在內心深處的真相,好投稿為您帶來了七篇工業廢氣的特點范文,愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑,助力您的創作。
工業廢氣的排放量在工業化發展中會處于不斷上升的趨勢,我國通過改善環保排放裝置、對污染企業進行整頓等措施嚴格控制工業的廢氣排放,取得了一定成效。如圖1所示,2002—2010年,包括工業二氧化硫和生活二氧化硫的排放總量自2002—2006年一直呈現逐年遞增的態勢,但2007—2010年排放總量呈現了下降趨勢;2002—2010年,工業煙、粉塵的排放量呈現了整體下降的趨勢,說明對煙粉塵的清潔控制技術水平較好,從整體來看,在這一階段,我國廢氣排放量的規模有所下降。
從近兩年廢氣排放量的變化來看,2010年我國工業廢氣排放總量為519 168億立方米,二氧化硫排放總量為2 185.1萬噸,工業二氧化硫排放量為1 864.4萬噸,工業二氧化硫去除量3 304萬噸,工業煙塵排放量603.2萬噸,生活煙塵排放量225.9萬噸,工業煙塵去除量38 941.4萬噸,粉塵排放量為448.7萬噸;2011年我國二氧化硫排放量為2 217.91萬噸,比上年增加了32.81萬噸,煙(粉塵)排放量為1 278.83萬噸,比上一年增加1.03萬噸。從數據分析上看,我國在控制廢氣排放上已經取得一定的成績,但是,2011年比2010年二氧化硫和煙(粉)塵的排放量有所增加,這說明隨著工業化進程的深入,工業廢氣排放總量同時在增加,污染物的減排任務也隨之增加,環境保護問題更應受到重視。
隨著經濟的繼續向前發展,能耗及工業總產值在逐年增長,工業廢氣的排放總量將會進一步增加,甚至是成倍增長[4]。因此,我們需要從多角度、多方面來研究和探討降低單位工業總產值帶來的廢氣負擔率,對此,我們需要進一步分析各地區廢氣排放量的變化及負擔狀況,研究存在的問題,這樣才能更好地促進廢氣減排工作的順利進行。
二、廢氣排放的環境洛倫茲曲線
按照環境庫茲涅茨曲線,經濟發展水平較低時,經濟增長會導致環境污染不斷加深,當經濟發展水平超過特定水平之后,經濟增長,產業技術進步或調整,會使得環境污染呈現降低的態勢[5]。環境污染與經濟增長存在一定的內在關系[6]。由于我國各地區經濟發展水平存在差異,必然使得各地區的廢氣排放與控制水平存在差異,我們必須要對不同地區的差異及其原因進行分析。
對我國工業廢氣排放量的波動與分布特點進行進一步分析,研究各地區廢氣排放負擔是否存在差異及其原因,對完善環境治理政策,提出相關建議具有重要的現實意義。為研究各地區廢氣排放是否平均,首先選擇洛倫茲曲線和基尼系數進行實證分析。洛倫茲曲線原本是用來描述社會收入分配是否公平的一種曲線,在這里引用洛倫茲曲線的研究方法和基尼系數指標來分析各地區廢氣排放的負擔狀況與存在差異的原因。二氧化硫、煙(粉)塵是工業廢氣排放的主要物質,也是對環境造成污染的主要污染源,假定各地區在生產過程中在GDP方面的貢獻率會帶來一定量的廢氣污染物的排放,用各地區的工業GDP占全國工業GDP的比重表示各地區工業生產貢獻率,用各地區二氧化硫和煙(粉)塵的排放量占全國二氧化硫和煙(粉)塵排放量的比重表示各地區工業生產帶來的氣體污染負擔率。將各地區的工業生產貢獻率與大氣污染負擔率進行比較,用以衡量各地區污染氣體排放帶來的環境損失與生產貢獻之間的差異。
(一)指標選擇
各地區工業生產貢獻率Ia=各地區的工業GDPa/全國工業GDP
各地區的廢氣排放負擔率Max=各地區廢氣排放量Pax/全國廢氣排放總量P
廢氣排放負擔率與生產貢獻率之比Qax=Max/Ia
x=1,2,分別代表煙(粉)塵和二氧化硫;a=1,2,3…31,表示31個地區。
在其他因素不變的情況下,經濟增長和清潔技術提高會有助于實現工業廢氣的減排[7]。基于此特點,如果Q小于1時,數值越小,意味著該地區工業生產帶來的經濟效益的增加率越高于廢氣污染的增加率,表明該地區具有較高的生產力水平,因工業排放導致的大氣污染程度較低,或者是該地區的控制污染技術水平較高,大氣污染物的排放受到很大程度的控制;反之,如果Q大于1,則代表該地區工業生產帶來的經濟效率低于廢氣污染的增加率,表明該地區的生產會帶來更多的廢氣排放,環境效益的損失大于經濟效益的增加,若Q值越高,則表明該地區需要努力提高生產技術水平,降低污染物的排放,或者通過強化保護大氣環境的措施,提高清潔技術水平,控制工業廢氣的排放。
(二)繪制環境洛倫茲曲線
洛倫茲曲線通常是一條下凸的曲線,用以表示不平均的程度,下凸程度越大,代表越不平均[8]。如圖2和圖3所示,45度的對角線是表示絕對平等線,即各地區廢氣排放水平不存在差異,各地區的廢氣排放負擔相同;橫軸和右側的縱軸所組成的折線是絕對不平等曲線,表示廢氣排放僅由一個地區釋放,也就是基于工業生產的大氣污染物的負擔是由一個地區帶來的;左側的縱軸表示各地區不同氣體排放量在全國中的比重,即各種廢氣排放的污染負擔率,橫軸表示各地區工業生產貢獻率,即各地區的工業GDP在全國工業GDP中的比重。圖中四條彎曲的曲線是將不同地區工業生產貢獻率與氣體污染的負擔率確定的散點連接而繪制的,每條曲線與對角線組成的面積用A表示,曲線與折線之間 的面積用B表示,用A/(A+B)的數值即基尼系數來分析氣體污染物的排放水平,該數值越大,則表明氣體污染物的排放越是集中在少數幾個地區,反之,則表示各地區的氣體污染排放負擔相同[9]。
由于實際中數據是離散的,為更準確地計算基尼系數,需要準確繪制洛倫茲曲線模型[10]。根據圖2和圖3中散點分布特點,經過模型的篩選與最優分析,最終選用二次曲線模型,對廢氣排放負擔的環境洛倫茲曲線進行曲線估計,如表1所示,給出了兩種氣體污染的環境洛倫茲曲線的回歸模型檢驗報告,從擬合優度、模型檢驗結果和各個參數值來看,模型均具有統計學意義,擬合優度很好。
建立的回歸方程為:
通過定積分進行計算,獲得不同氣體排放的基尼系數A/(A+B)的比值,2010年數據為:0.09 7(二氧化硫),0.266(煙粉塵);2011年數據為:0.241 7(二氧化硫),0.3280(煙粉塵)。一般情況下,如果基尼系數小于0.2,認為絕對公平,0.2~0.3,表明相對平均,0.3~0.4,表示較為合理,0.4~0.5,認為差距較大,0.5以上認為高度不平均[11]。2010年,二氧化硫排放的基尼系數小于0.2,表示各地區因工業化生產帶來的二氧化硫排放負擔的差異不大;煙粉塵排放的基尼系數處于0.2~0.3,表示相對平均。2011年,二氧化硫排放的基尼系數處于0.2~0.3,表示相對平均;煙粉塵排放的基尼系數處于0.3~0.4,表示較為合理。由于得出的基尼系數較小,說明從各地區的工業發展生產水平來看,各地區廢氣排放負擔分布是較為均衡的,廢氣的排放負擔并不是由于一個或若干地區的工業集聚造成的。各地區工業生產所排放的煙粉塵,相對于二氧化硫的排放而言,各地區的差異要更明顯一些;而從2010年與2011年廢氣排放的基尼系數變化來看,數值呈現增加的態勢,說明我國各地區在廢氣減排工作上的成效存在速度上的差異,或者說各地區工業生產帶來的廢氣排放負擔率的差異呈現擴大的趨勢,一些地方的廢氣減排工作還需要進一步加強。
三、各地區廢氣負擔狀況比較
為進一步分析2011年各地區廢氣排放負擔的差異,僅考慮各地區工業生產貢獻的前提下,將各地區由于生產貢獻帶來的廢氣污染負擔狀況進行比較。表2給出了2011年各地區生產貢獻率與廢氣排放負擔率比較狀況,其中北京、天津、西藏和甘肅等17個地區的各種工業廢氣的污染負擔率都小于生產貢獻率,顯示出較高的工業生產水平或較低的工業廢氣排放水平,這表明在這31個地區中有1/2強的城市在工業生產中廢氣的排放水平低于全國的平均標準。河北、山西、山東和河南等9個地區,存在工業生產的貢獻率小于廢氣排放的負擔率的情況,氣體污染負擔明顯高于全國平均水平,從數據分析上看,河北最為明顯,煙粉塵的污染負擔率是工業貢獻率的3倍,二氧化硫的污染負擔率是工業貢獻率的近2倍。這表明,河北的工業廢氣排放亟待有效措施加以控制,而導致河北省廢氣排放負擔較高的原因,更大的可能應該是重工業結構和較低的廢氣控制技術水平。該地區的工業結構亟待優化調整,清潔技術水平亟需提高[12]。
為進一步研究各地區工業廢氣排放的共性與差異,對數據做進一步的聚類分析。選擇西藏、山東、河北、云南和江蘇作為初始類的中心點,這幾個地區包括了31個地區中從高至低的不同的大氣污染排放水平,但這不一定是最好的代表,需要再進行迭代過程尋找更好的類中心點代替初始類中心點。如表3所示,第一次迭代后,5個中心點分別變化為0.287、0.000、0.381、0.130和0.249,第二次迭代后,5個類的中心點變化均小于指定的收斂準則0.01,達到聚類結果要求。
表4為最終的聚類中心,可以看出,第1類的指標數據最低,包括的地區有6個:北京、天津、上海、海南、西藏和青海,這些地區各項指標的數據較低,表明由于生產水平較高,生產貢獻率遠大于氣體污染物的排放負擔率,或者是該地區工業廢氣污染的排放率本身較低。但是在實踐中,對于各地區的大氣環境負擔率進行分析,還要考慮到其他影響因素,例如北京、天津和上海這三個城市即使工業生產所帶來的貢獻率高于大氣污染導致的環境損失率,但是引入土地面積、人口等因素,可能導致的結論會有所不同,比如:從單位土地面積上分析,北京地區所承擔的氣體污染負擔可能是很高的,在此,我們僅考慮工業貢獻率與廢氣污染負擔程度。第2類、第3類和第5類的各指標數據較高,一共包括8個城市:山東自成一類;河北、山西歸為第三類;廣東、河南、內蒙古、遼寧、江蘇歸為第五類;其余17個地區歸為第4類。在我國31個地區中,僅有不足1/3的城市的工業生產貢獻率小于工業生產導致的廢氣排放負擔率,這與各地區的生產力水平和各地區廢氣排放的控制程度有關。
綜合以上的分析可以看出,廢氣排放量的變化與工業化發展水平密切相關,由于各地區的工業生產水平不同,所處的環境庫茲涅茨曲線上的階段也是存在差異的,經濟發展水平較高的地區,廢氣排放的控制效果遠大于經濟發展水平較低的地區,所承擔的廢氣負擔率也相對較低;而經濟發展水平較低的地區,隨著工業生產總值的增長,廢氣排放的增長速度高于工業貢獻的增長速度,該地區的工業廢氣排放負擔較重。對于各地區廢氣排放負擔存在的差異,需要針對各地區工業發展的差異特點及原因采取針對性的策略,以期更有效地幫助這些地區提高控制廢氣排放的效果。
四、地區工業廢氣排放負擔存在差異的原因
各地區廢氣排放負擔存在差異,究其原因應該有多方面的因素,既有技術因素,也有產業結構和制度差異等方面因素。從地區控制污染的差異性政策的制定方面來看,我們必須要對各地區廢氣排放負擔梯度差異的根源進行分析。我們可以將造成地區廢氣排放負擔梯度差異的主要原因歸納為以下幾個方面:
1. 各地區工業發展水平差異導致能耗水平不同,污染物排放負擔會存在明顯差異。從表5“2011年31個地區萬元地區生產總值能耗統計分析”來看,北京能源消耗指標最低,為0.459噸標準煤/萬元,31個地區的總體均值為1.040 93噸標準煤/萬元,中值為0.903 50噸標準煤/萬元;而前面分析的廢氣負擔較高的8個地區:河北為1.300噸標準煤/萬元,山西為1.762噸標準煤/萬元,內蒙古為1.405噸標準煤/萬元,遼寧為1.096噸標準煤/萬元,河南為0.895噸標準煤/萬元,廣東為0.563噸標準煤/萬元,江 蘇為0.600噸標準煤/萬元,山東為0.855噸標準煤/萬元,除河南、廣東、江蘇和山東以外,其他地區的萬元地區生產總值能耗,既超過了各地區的平均水平,也大于中值水平。這說明這些地區的廢氣負擔較高的原因之一,是與這些地區的工業生產力或生產技術水平有關,同樣水平的工業生產貢獻所消耗的能源數量高于平均水平,自然地,工業污染物的排放量也會高于各地區平均水平,該地區的廢氣排放負擔超出各地區的平均水平。不僅如此,廢氣污染負擔較高也會導致治理環境的投資增加,從2011年各地區完成的工業廢氣污染治理投資按金額由少到多的排序結果來看,遼寧為第13位,廣東為第23位,江蘇、山西、河南、河北、內蒙古和山東投資總額排名依次為26~31位,31個地區中山東省治氣廢氣投資額最高,為244 688萬元,由此可見,在評價各地區工業貢獻時,必須要考慮環境成本;在工業發展中,工業廢氣總排放量既與工業總產值相關,也與能耗值相關;我們需要平衡經濟效益與環境成本,盡可能使兩者之差最小化,努力實現“環境優化增長”代替“環境換取增長”的發展方式。因此,各地區產業的生產由于技術裝備水平等方面存在差異,使得能耗水平存在區別,最終使得工業廢氣排放方面會出現梯度的差異。據此,在控制廢氣排放方面,廢氣排放負擔較高的地區應該通過提高生產工藝技術水平、改善用能結構和改進技術等方面,努力降低能耗值,從根源上控制廢氣污染排放量。
2. 地區的產業結構差異會使得各地區廢氣排放負擔存在差異。工業分布數量高的地區,工業廢氣排放負擔可能會較重。我國地區發展一直存在不同程度的差異,產業結構的變化呈現出工業化進程中不同階段的一般特征,在工業化水平較高的地區,它的技術密集型產業及現代化的第三產業已經成為經濟的發展主體;在工業水平低的地區,第一產業比重會相對較高;而工業化發展水平處于中間位置地區,第二產業的比重相對較高,相應地,這些地區的工業廢氣排放負擔也會相對較高。把2011年各地區第二產業生產總值占工業生產總值的比重按由小到大的順序排列,結果顯示:廣東排名第11位,江蘇排名第16位,山東排名第20位,河北、遼寧、內蒙古、河南、山西排名第22、25、28、29、31位(詳見表6)。這些排名越靠后的地區,工業貢獻更多的是依靠第二產業的發展。而有些地區,如安徽、江西、重慶等,雖然第二產業的比重較大,但是廢氣排放負擔沒有呈現較高的現象,是因為這些地區在污染產業生產中使用的清潔技術較高,或者是環境污染的控制效果更好。因此,有些地區工業廢氣排放負擔較高的另一原因,就是工業比重相對較高,污染物排放較多,甚至可能是污染工業的比重較大導致該地區廢氣排放負擔較重,而且,這些地區對工業廢氣污染的控制效果較差。
3. 環境政策存在地區差異,導致高污染行業向環境成本低的地區轉移,使得地區工業廢氣排放負擔存在差異。地區環境成本的差異會影響污染產業的地區分布,污染產業的選址會傾向環境成本低的地區,因此,差異的環境標準成為影響地區污染產業分布的重要原因,也成為影響地區廢氣排放負擔差異的重要原因之一。由于各地區的治理廢氣排放的政策與標準存在差異,會導致高污染行業實際成本存在地區差異,這必然使得產業由高環境成本的地區向低環境成本的地區轉移。而對于環境成本高的地區,其污染狀況會因完善的環境政策而受到抑制,產業的布局也會有所改變,例如,國家對長三角、珠三角等重點區域率先實施大氣污染聯防聯控機制,減少酸雨、灰霾現象;浙江、江蘇兩地就對環太湖區域實行了差別化環境政策,實行更加嚴格的排放標準,從源頭上壓減排污總量。這些差異化的環境政策必將導致相關地區的某些工業廢氣排放受到限制,而相對于沒有實施嚴格管制措施的地區,某些污染較重的產業會繼續存在甚至增加,最終導致該地區工業廢氣排放負擔加重。
綜上所述,工業廢氣減排工作是我國大氣污染治理的重要內容,在各地區大氣污染負擔率與生產貢獻率比較中,進一步證實:不同地區的工業生產貢獻所帶來的氣體污染物排放水平是存在差異的;而對于地區廢氣排放負擔存在差異的原因分析中,研究發現:地區廢氣負擔水平較高的主要原因或者是由于地區產業生產技術水平不高,或者是因為第二產業比重較高且污染控制水平較低,或者是因為污染產業分布較多等原因所導致的。而像北京、上海等經濟水平較高、生產力水平比較高的地區的工業生產所帶來的工業污染物的排放比率要比落后地區的明顯低很多,這說明,提高生產力和清潔技術水平等措施可以有效降低污染物的排放水平。
五、控制工業廢氣的對策建議
經過前面地區廢氣排放存在差異的實證研究與原因分析,對于我國廢氣污染物排放的管理,我們既需要制定各地區都適宜的共性管理政策與措施,也需要針對各地區的實際情況,分析廢氣排放存在差異的內在原因,有針對性地采取差異性的管理措施。對于廢氣排放負擔較高的地區,我們主要是通過多種措施與途徑,盡快提高生產力水平和技術水平,加強氣體污染物排放的控制措施,有效降低氣體污染物的排放負擔。為更好地提高我國廢氣排放的控制水平與取得較好的環境保護效果,提出以下建議:
1. 不斷提高地區產業發展水平,提升清潔技術與促進清潔能源使用。第一,從長期來看,隨著工業化進程的深入,各地區都會面臨工業廢氣排放負擔加重的壓力,為了實現長期有效地控制工業廢氣排放數量,通過提升廢氣處理的清潔技術和促進清潔能源的使用,可以更好地實現經濟與環境的雙收益。第二,從當前各地區的工業廢氣負擔存在差異的原因來看,無論是對于由于產業結構不合理導致的有些地區廢氣負擔較重,還是由于自身生產技術水平較低、能耗較高導致的工業廢氣減排壓力較大,提升清潔技術可以改善廢氣排放狀況,促進清潔能源使用可以從根源上降低污染排放水平,從而有效地降低有關地區的廢氣污染負擔。因此,對于清潔技術的提升與清潔能源的使用,需要各主體共同努力。從政府方面,需要從宏觀角度,對廢氣排放進行控制與管理,幫助企業從環境管理方面促進清潔技術的應用;從企業角度,需要加強清潔生產指導,促進企業節能增效;從市民角度,需要提升人們的生態文明意識,加強清潔工程的自覺監督意識,積極參與到環境污 染的防治工作中來。加快發展清潔能源與提升清潔技術,是解決未來能源保障和生態環境問題的重要對策,依靠清潔技術與清潔能源,可以有效降低廢氣排放負擔,擺脫對傳統化石能源的依賴,實現資源的優化配置,促進經濟與環境的協調發展。
2. 加快污染負擔率較高地區的產業結構合理化調整的步伐。有些地區廢氣負擔較高的重要原因是與該地區的產業結構相關聯的,而地區生產水平的差異,其中重要的原因是和各地區的產業布局有關,而產業結構調整一直是各國經濟發展中的重要課題,隨著我國工業化階段進入中后期,各產業之間的相互協調能力、產業結構轉換能力應該逐步增強,在各地方區域發展中,需要更加重視最佳經濟效益與環境效益并存的產業結構。地區工業廢氣排放負擔的差異及原因,進一步說明了廢氣排放負擔較高的地區應該在工業結構、技術設備和生產技術發展水平等方面做出更大的努力,對于廢氣排放負擔較大的地區應借鑒先進地區的經驗,努力提高廢氣控制技術水平,加快重工業結構的調整,依靠技術支撐,促進產業結構優化升級。企業要加快技術改造的步伐,圍繞工業結構合理化發展的要求,注重提高技術創新能力和促進創新成果產業化。
3. 按地區發展差異,制定差異化管理方案,分步驟、分主次地對環境污染加強綜合治理控制。由于地區發展水平的不平衡,各地區廢氣排放負擔存在差異,針對各地區的特點應該制定差異化的管理方案,有針對地解決地方污染物控制難題,提高減排成效。比如,對于工業廢氣污染負擔較高的地區,可以以治理工業廢氣為主要方面,繼續完善工業污染源的控制,強化管理措施與方案;對于像北京、上海這樣的地區,工業廢氣在大氣污染源中相對于其他地區而言并不是處在第一位,機動車排放帶來的污染影響明顯高于落后地區,可以建議這些地區先以控制機動車減排工作為主。除此之外,從差異化的地區環境政策來看,我們還要注意,不僅要做到降低目前有些地區的污染水平,還應該防范因環境成本差異將導致的污染產業轉移現象,杜絕因污染產業轉移,導致相關地區新污染負擔增加的現象,在環境保護方面,應該“防”與“治”兩手一起抓。
4. 加快推行排污權交易,深化環境成本內在化的工作。只有不斷加強環境成本內在化,才能有效消除污染產業的外部非經濟性,體現環境公平。排污權交易制度是環境成本內在化的一個重要的政策途徑。排污權交易是當前世界各國關注的重要環境經濟政策之一,促進排污權交易的發展,可以更有效地提升廢氣減排效率。排污權交易通過控制污染物排放的總量,利用市場規律及環境資源的特有性質,在環境保護主管部門監督管理下,各個持有排污許可證的微觀主體在政策、法規的約束下對排污指標、排污權有償進行轉讓或變更,它化解了經濟發展與環境保護的矛盾,從經濟學的視野解決了社會問題。為適應環境政策的發展步伐,我們需要在市場規則、排放交易系統建設和環境管理制度方面,盡早做好進行排污權交易的相應準備。一是制定嚴格的廢氣控制排放標準。對于有些地區超總量指標排放必須進行嚴懲,保證廢氣排放量控制在一定范圍內,并積極采取措施,不斷努力降低污染物排放總量;二是加快建立污染源排放的統一監管機制和連續監測系統,可以進行聯網并強化管理;三是應建立廢氣排放權交易中介和排放配額跟蹤平臺,合理制定排放總量指標的分配方案。對于環境污染問題的治理,事關經濟發展的可持續,人類生存的可持續,必須要不斷完善有關法律體系、嚴格標準及執行制度,這樣才能在環境保護方面取得更有為效的成績。
5. 嚴格管理污染源流向,加強監管工作,強化環境污染的預防工作。由于污染事實發生時,因果關系調查的復雜性,影響因素的多樣性,一旦發生環境公害,我們再去研究它的因果關系,很難從法律上將之輕易地定性為某個微觀主體的責任,而先污染后治理的發展方式危害很大,治理污染時間周期很長,環境治理成本巨大,所以,對于環境污染防治工作而言,應以更為有效地預防為主,這是實現環境資源可持續發展的必然選擇。一方面,為了盡可能將環境污染風險控制到一定范圍內,國家或地方政府應該對污染源進行有效地管理和登記,比如:對農藥成分進行限定,對農藥的生產、銷售、流通和使用進行登記;對生產中可能帶來負外部效應的企業進行登記與監管,嚴格管理企業中能帶來污染的化學物質流向,及時進行申報,等等,努力降低環境污染事件發生的概率。另一方面,針對污染源的產業分布狀況與特點,加強反污染措施的安置。對于一國環境的污染,只有有計劃地對不同產業采取差異性的措施,才可能取得更好的效果。
總之,每個工業化發展的國家都在經濟發展過程中會遇到環境污染和退化的問題,先污染后治理的代價是巨大的,所以,每個國家都要處理好經濟發展與環境保護的關系,盡可能降低經濟發展過程中的環境代價。我們可以通過切實地采取環境污染預防措施,來盡可能地降低經濟發展的環境成本,保護和改善環境。對于我國環境污染的防治工作,需要針對主要問題從多個角度提出有效方案。針對我國的環境治理工作,需要我們根據各地區環境污染治理的階段與特點,因地制宜地制定適合各地區發展的差異化管理方案,促進我國經濟與環境的和諧發展。
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關鍵詞:廢氣污染物;危害;治理措施
中圖分類號:[U491.9+2]文獻標識碼:A
工業生產中產生了大量的有機污染物,這些污染物被直接排放到大氣當中,對環境造成了嚴重的破壞。同時,這些污染物還能夠通過人體的皮膚和呼吸系統進入到人體,對人體產生極大的傷害。目前,我國的環境問題已經迫在眉睫,它嚴重的制約著經濟的發展和人民的生命健康,因此,對大氣中有機污染物的治理和凈化工作是勢在必行的。
一、廢氣中有機污染物的來源
廢氣中的有機污染物主要來源于三個方面。
工業生產
工業生產是排放大氣污染物的主要來源,如電力企業、石油化工企業、鋼鐵冶煉等大工業,它們在進行工業生產的過程中會排放大量的有機污染物,對環境和人體造成嚴重的傷害。
交通運輸
交通運輸方面,汽車、輪船等交通工具在使用時也會產生和排放大量的尾氣與燃燒氣體,對大氣造成污染。
燃料燃燒
日常生活中,人們做飯、取暖時燃燒薪柴會產生大量的二氧化硫等嚴重危害氣體,排放到大氣中。
這些污染物數量和種類很多,不易消釋,部分污染物還有毒、可燃,破壞性極大。
廢氣中有機污染物的危害
對自然環境的危害
大氣污染對我國的農業、森林資源、空氣和水資源都造成了嚴重的危害,使農業、林業減產;使空氣污染,質量下降,破壞臭氧層,形成酸雨等等。還會引起許多區域性和全球性的環境問題。
(二)對人體的危害
廢氣中有機污染物會對人體的很多方面造成傷害,不同的工業會排放出不同性質的有機污染物,這些不同的污染物對人體造成的傷害又各不相同,例如,多環芳烴具有強烈的致癌性;苯類有機物會損害人體的中樞神經;腈類有機物會引起呼吸困難,甚至窒息死亡;戊醇會引起頭痛、腹瀉、嘔吐等等癥狀。這些情況只是廢氣中污染物對人體可能造成的傷害中的一部分,還有許多有機物都會對人體造成不同程度的傷害,嚴重威脅人體的健康,這為廢氣有機物的治理工作敲響了警鐘。
廢氣中有機污染物危害性的特點
有毒性
廢氣中的許多有機污染物都是具有毒性的,包括急性毒性和慢性毒性。其中部分有機污染物還有劇毒。這些有毒污染物會對自然環境和人體都產生不同程度的危害和影響,嚴重影響著自然環境、社會、經濟和人類的可持續發展。
持久性
大氣中的許多有機污染物都會在空氣中長時間的存在,難以消釋。這些污染物只要長期存在,就會不停的對自然環境和人類健康產生持續不斷的影響。
生物累積性
對大氣中持久存在的有機污染物,沒有及時的進行處理,經過日積月累的作用,會出現生物累積的特點。這些污染物,在被動植物吸收之后,會存在于動植物的體內,并且會持續積累。
四、廢氣中有機污染物的治理措施
對廢氣中有機污染物的治理方法,主要可以分為兩類:一是回收法,二是消除法?;厥辗ㄊ侵?,運用物理的方法,對有機化合物進行選擇性的吸附,主要包括活性炭吸附、燃燒法等等方式。而消除法是指,通過化學反應和生物反應,將大氣中的有機化合物轉化為水和二氧化碳,主要有熱氧化、生物氧化等方式。
活性炭吸附法
活性炭吸附法是我國在處理濃度較低的大氣污染物中較為常用的手段,是指利用活性炭的超強吸附性來吸附廢氣中的有機污染物的方法。在對廢氣中有機污染物的處理中,活性炭吸附法是最為廣泛的處理技術。同時,又能夠對廢氣質量濃度進行緩沖和調節作用。活性炭在經過特殊的工藝處理之后,會產生許多微孔結構,這些微孔結構能夠吸收空氣中的有害氣體,對大氣進行凈化。
(二)燃燒法
燃燒法可分為直接燃燒法、熱力燃燒法和催化燃燒法。直接燃燒法是對易燃和高濃度的廢氣有機物進行處理時常采用的方式,這種方法通常適用于對煉油、焦炭行業的廢氣處理;熱力燃燒法是指,用高溫燃燒裝置去除那些能夠在一定溫度的作用下進行分解和轉化的有機污染物;催化燃燒法是指,運用催化劑降低有機污染物與氧氣反應的活化能,這種方式不僅能源消耗少,而且處理效率很高,基本上適用于所有烴類有機污染物處理,因此也被廣泛應用和推廣。
等離子體法
等離子體法是指通過高壓放電,在強烈的高壓作用下,使有機污染物最終轉化成二氧化碳和水等危害小或者是無危害的產物的方法。但是這種方法在運用的過程中存在較大的危險性,所以一般不予采用。
冷凝法
冷凝法是指,對廢氣中的沸點較低的有機污染物,通過低溫冷凝裝置,將其轉化為液體,進而除去的方法。這種方法主要用于處理沸點低、濃度高的有機污染物。
液體吸收法
液體吸收法是指,利用與有機污染物成分相似的特殊液體,對污染物進行吸附,達到處理有機污染物的目的。通常用表面活性劑、液體石油類物質和水組成的混合液體來進行對有機污染物的吸收。這種液體吸收法不僅無毒無害,節約資源,而且吸收率高,能夠重復使用。
[關鍵詞]蓄熱式氧化焚燒爐;涂布;VOCs處理
中圖分類號:TQ331.4 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2017)06-0347-02
引言
大氣污染是我國目前最突出的環境問題之一,工業廢氣是大氣污染物的重要來源,工業廢氣中最難處理的就是揮發性有機物(Volatile Organic Compounds,以下簡稱VOCs),由此可見VOCs治理是大氣污染治理的一個很重要部分。有機氣體的來源主要是各類工業在生產過程中使用的有機溶劑揮發到空氣中所造成。工業生產中會產生各種有機物廢氣,主要包括各種烴類、醇類、醛類、酸類、酮類等,這些有機廢氣會造成大氣污染,危害人體健康。當前,國內外有機廢氣的處理方式主要有生物處理法、熱破壞法、吸附法、液體吸收法、冷凝回收法、變壓吸附分離與凈化法和熱氧化法等工藝。熱氧化法是目前應用比較廣泛也是研究較多的VOCs治理方法,可分為直接燃燒和催化燃燒,對于生產過程中產生的有毒有害且不需回收的VOCs廢氣,熱氧化法是前最適合的處理技術和方法,且產生的余熱還可綜合利用,減少能源消耗,該法現已廣泛應用于電子、汽車、化工、制藥等行業的廢氣治理領域。
2 蓄熱燃燒法的工作原理和工藝特點
2.1 工作原理
在VOCs廢氣治理中,蓄熱燃燒法是目前很有發展前景的VOCs廢氣治理方法,蓄熱式氧化焚燒爐(Regenerative Thermal Oxidizer ,以下簡稱RTO),是在熱氧化裝置中加入蓄熱式熱交換器(蓄熱體),回收潔凈氣體的余熱用來預熱VOCs廢氣,再進行氧化反應的裝置。
主要作用是對于有毒、有害、不須回收的揮發性有機化合物,采用熱氧化法的處理方法,較徹底的清潔空氣。它的基本原理是VOCs與O2在一定溫度下發生氧化反應,生成CO2和H20,并釋放一定量的熱?;瘜W方程式如下:
aCxHyOz+bO2cCO2+dH2O(有機化合物+氧氣二氧化碳+水)
其中o、b、C、d為方程式中的配平系數,隨著VOCs分子量的不同而發生變化。
這種氧化反應很像化學上的燃燒過程,只不過由于VOCs濃度很低,所以反應中不會產生可見的火焰。
RTO設備的工作原理圖見圖1,該設備有3個對稱的蓄熱室和1個氧化室。
第一次循環:
蓄熱室A:有機廢氣經引風機進入蓄熱室A的陶瓷蓄熱體(陶瓷蓄熱體貯存了上一循環的熱量,處于高溫狀態),此時,陶瓷蓄熱體釋放熱量,溫度降低,而有機廢氣吸收熱量,溫度升高,廢氣經過蓄熱室A換熱后以較高的溫度進入氧化室。
氧化室:經過陶瓷蓄熱室A換熱后的有機廢氣以較高的溫度進入氧化室反應,使有機物氧化分解成無害的CO2和H2O,如廢氣的溫度未達到氧化溫度,則由燃燒器直接加熱補償至氧化溫度,由于廢氣已在蓄熱室1預熱,進入氧化室只需稍微加熱便可達到氧化溫度(如果廢氣濃度足夠高,氧化時可以不需要天然氣加熱,靠有機物氧化分解放出的熱量便可以維持自燃),氧化后的高溫氣體經過陶瓷蓄熱室B排出。
蓄熱室B:氧化后的高溫氣體進入蓄熱室B(此時陶瓷處于溫度較低狀態),高溫氣體釋放大量熱量給蓄熱陶瓷,氣體降溫,而陶瓷蓄熱室B吸收大量熱量后升溫貯存(用于下一個循環預熱有機廢氣),經風機作用氣體由煙囪排入大氣,排氣溫度比進氣溫度高約40℃左右。
蓄熱室C:陶瓷蓄熱室C處于清掃狀態,上一循環結束閥門切換時,閥門與陶瓷蓄熱體的底部之間存有少量廢氣,采用氧化室少量高溫氣體將其反吹,進入氧化室氧化分解。
第二次循環:廢氣由蓄熱室B進入,則由蓄熱室C排出,蓄熱室A進行反吹清掃;
第三次循環:廢氣由蓄熱室C進入,則由蓄熱室A排出,蓄熱室B進行反吹清掃;周而復始,更替交換。
2.2 工藝特點
(1)凈化效率高,二室可達95%,三室可達99%以上。
(2)換熱效率高(>95%),節能,有機廢氣1.5g/m3以上濃度就可達熱平衡。
(3)不產生NOX(氮氧化物)等二次污染。
(4)耐高溫(1000℃),正常溫度為800~850℃。
(5)U氣在爐內停留時間長,爐內無死區。
(6)可實現全自動化控制,操作簡單,運行穩定,安全可靠性高。
3 RTO的應用
3.1 涂布生產工序產生VOCs情況分析
我公司涂布生產工序是將成卷的PET或紙張基材,涂上一層特定功能的涂料,并經烘箱烘干后冷卻收卷的過程,具體工藝流程見圖2。
在生產過程中,主要有三個工序產生有機廢氣,分別為配料、涂布、烘干工序,其中烘干工序所產生的廢氣最多。公司現有3臺涂布機(共有5個涂布頭),3臺涂布機以及涂布車間環境設置了排風系統,最大總排風風量為80000m3/h。
在正常生產負荷情況下,對涂布機VOCs排放進行檢測,檢測內容和方法如表1所列,實測數據如圖3所示。
根據監測結果,涂布車間的VOCs排放濃度遠高于上海市印刷行業地方標準限值。
3.2 RTO工程設計
上海市地方標準《印刷業大氣污染物排放標準》DB31/872-2015:
關鍵詞 生物技術;有機廢氣處理;探究
中圖分類號X7 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2011)46-0111-01
伴隨當前多行業在生產過程中產生的廢氣,以及自身擁有的處理廢氣技術,必須采取一定的措施處理廢氣,最大限度的降低影響人類和生態環境的程度。當前,制鞋、家具、五金、電器等行業的噴涂,是產生有機廢氣的主要來源。有機廢氣的傳統處理方法,主要有吸收法、吸附法,通常采用活性炭吸附技術進行有機廢氣處理。活性炭,具有吸附成本高、再生困難、運行管理麻煩、而且有發生燃燒、爆炸的危險等特點。
1 處理廢氣生物技術的具體情況
當前,國內各大生產行業廣泛應用的有機廢氣處理技術主要有3種,具體表現為:生物濾池技術、生物洗滌塔技術、生物滴濾池技術。各自具體的特點以及應用情況,如下所示:
1.1 生物濾池技術
自身具備獨特吸附性濾料的生物濾池填料,重點由肥沃土壤、有機堆肥、木屑、活性炭等多種濾料依據一定的比例混合而成,同時,濾料將自身具有的透氣性以及通水、持水性優勢表現的尤為良好。利用施壓預濕提前處理含有污染物的廢氣之后,進入生物處理裝置,此過程是從反應器底部流經氣體分布器而進行的,各種不同的微生物生存在生物處理裝置的填料表面。對此,填料表面的微生物可通過吸附作用產生一定的新陳代謝,廢氣中含有的有害成分氧化分解,具體有CO2、NO-3 以及SO42-等 ,并通過生物濾池的頂部將氣體一并處理與排出。
1.2 生物洗滌塔
通常,生物洗滌塔有兩大主要組成部分,一部分是裝備填料的洗滌器;另一部分是生物反應器,且具有一定的活性污泥特點。噴淋柱在洗滌器中,可適當有效的將微小的水珠反方向噴灑,這樣,污染中的廢氣可更好的接觸填料表面的水,水良好吸收后,進而轉進液相,實現質量更好的傳遞過程。與此同時,濃度為1g/m3~5g/m3 的污染物廢氣可適當采用生物洗滌塔技術,并已成功適用于部分產業。除此之外,生物洗滌塔也可適用于含有散發揮發性有機物和惡臭物質廢氣的污水處理廠。
1.3 生物滴濾池
生物滴濾池處理技術,主要適用于生物濾池和洗滌塔相間的處理。滴濾池內的填料主要是表面積大的惰性填料,為生物生長提供載體是填料的唯一作用,其空隙率較高于生物濾池,更長的使用壽命且阻力相對較小。酸/堿代謝物的污染的主要產生來源在于鹵化物、硫化物和氨等廢物的處理,pH 值的調節易于利用生物滴濾池處理技術來更好的實現。對此,在降解微生物的過程中,較容易產生酸性代謝產物與較大的產能污染物,表現的更出色應該歸于生物滴濾池處理技術。
2 生物有機廢氣處理技術的優缺點
基于獨有的反應器前提下,面積較大的氣液接觸,并易于運行與啟動,具有非流動性特點的生物相和液相處理技術,也即是生物濾池處理技術,在揮發性有機污染物產生來源的工、農業生產中得到了廣泛的應用。
與此同時,基于便于控制反應條件、較小壓力的前提下,通常分別有獨個備有填料的洗滌器以及具有一定活性污泥的生物反應器構成生物洗滌塔處理技術,在較高污染物濃度產生來源的工農業生產中應用更為廣泛。不可忽視的是,較多的設備,維護較難,需額外添加一定的營養,成本較高。同時,確保擁有一定控制條件的基礎之上,此處理技術還需在活性污泥反應器中配備適當的曝氣設備, 由于其不容易調控,在應用上常受一定的限制。
全面融合以上兩種處理技術優點的生物滴濾池有機廢氣處理技術,具有單獨的反應器,壓降低,不易堵塞填料,較長的使用壽命,便于控制營養物以及pH,較大的污染承受負荷,并具備獨特的緩沖技能,主要針對于濃度0.5g/m3 以下的廢氣污染物的處理。全面有效的結合吸收法、吸附法以及其他處理有機廢氣技術的前提下,深度治理產生高污染物濃度的廢氣,進而取得意想不到的良好效果。因此,工農業及市政設施的有機廢氣處理已廣泛應用了該新興技術。
3 新型廢氣生物處理技術開發
具有物種繁多的實際污染廢氣中,溶解性的氣體相對比可生物的降解性差異較大,同時,其他氣體在降解過程中,或多或少會影響某種氣體的降解,在一定程度上影響某類或某種氣體的去除效率。若更好的處理此類問題,一些學者深入研發了一些相應的獨特生物處理反應器,并加以應用,取得了較好的效果。
生物濾池處理技術,具有一定的段落式特征。主要表現為:基于惰性填料的前提下,酸性氣體生物濾池,主要作用于酸性氣體的處理;此外,基于碎木塊作填料的前提下,落后的生物濾池具有一定的開放性,可對一些揮發性有機物的處理起到良好的效果。
4 生物有機廢氣處理技術具體進展走向
廢氣污物的排放主要是在實際生產過程中產生,通常以復雜的多組混合氣呈現出來,多樣化的物質類型,具有差異性的水溶性以及生物降解性特點,較大的濃度波動,并相互作用多組分物質之間。對此,有針對性的對動態負荷、多組分的混合氣體良好的降解操作環境、彼此相互作用的組分關系以及降解規律進行深層次探究,在某些情況下,具有尤為重要的實際性意義與應用性價值。不容忽視的是,還需更深層次的探究降解污染物難度大的以及氣體濃度相對較低的處理工藝與方式手段。
5結論
通過全面探討了生物有機廢氣處理技術的要義,有效解決了當前面臨的各項有機廢氣處理問題,從而提高了有機廢氣處理技術,減輕了廢氣污染程度,更好的保護了生態環境,創造了更多的經濟價值。
參考文獻
關鍵詞:有機廢氣;處理;吸附法;生物法
中圖分類號:X701文獻標識碼: A
前言
隨著我國工業化的發展,有機廢氣對大氣環境的污染也是越來越嚴重,嚴重影響了人類的生存和動植物的健康成長。廢臭氣物質種類繁多,來源廣泛,對人體呼吸、消化、心血管、內分泌及神經系統都會造成不同程度的毒害,其中芳香族化合物如苯、甲苯、苯乙烯等還能使人體產生畸變、癌變。因此,必須要加大對有機廢氣的處理力度,提高有機廢氣的處理技術。目前來說,在有機廢氣的處理方面來說,已經形成了一些比較成熟的工藝的技術,并且取得了一定的效果。
1. 活性炭吸附法
活性炭吸附的方法就是廢氣的濃度相對于較低的情況下使用?;钚蕴烤哂泻軓姷奈阶饔?,而且能夠在有機廢氣濃度發生改變的情況之下,調節吸收廢氣的力度,使得廢氣的濃度保持相對的穩定性。目前來說,在處理有機廢氣的過程中,常常使用的吸附劑有:顆粒活性炭、粉狀活性炭、活性炭纖維等。在進行廢氣處理之前必須要經過相關的處理,使得形成一定的形狀并且達到一定的強度。在經過處理之后,活性炭的結構中就會形成大量無法使用肉眼識別的小孔,這些小孔通過分子之間相互的作用力,吸附有機廢氣中的氣體分子,從而達到凈化的效果?;钚蕴课竭^程包括兩個部分。第一,吸附凈化過程。即鼓風機將有機廢氣輸送到吸附裝置中,有機廢氣在吸附裝置內被活性炭吸附,使氣體變得清潔。第二,熱脫再生過程。由于活性炭吸附劑的吸附能力是有限度的,當吸附劑吸收的量達到吸附的極限時,活性炭不具有吸附能力。為了使活性炭恢復吸附能力,必須轉入脫附再生過程。脫附再生即將含有催化劑的空氣輸入到吸附裝置中,使活性炭中的有機氣體脫離活性炭,恢復活性炭的吸附能力?;钚蕴课椒ㄊ亲钤绮捎玫挠袡C廢氣處理技術之一,該方法工藝較為簡單,一次性投入少,但介質使用壽命短一旦飽和需再生,甚至更換處理效率不穩定,對高濃度臭氣處理效率較低。
2. 液體吸收法
通過將吸附劑和氣體相互接觸,使得氣體當中的有害分子逐步轉移到吸收劑中將有機廢氣進行分離,屬于一種電性的物理化學作用的過程。之后通過解析的方式將液態當中的有害分子進行清除,然后在進行回收,使得吸收劑得到重復回收利用的作用。從作用原理來看,可以將之分為物理方法和化學方法兩種。其中,物理方法就是利用物質相溶的原理,通常是將水作為吸收劑,并將有機廢氣當中有害的氣體予以去除,但對于部分不溶于水的有機廢氣物質,例如、三苯、等,則必須采用化學方法去除,通過溶劑與物質發生化學反應的方式予以去除。如使用化學法,運行成本高有可能會造成二次污染。
3. 吸附法和冷凝法
吸附法主要就是使用具有細孔結構的吸附體對有機廢氣進行吸收的過程。這些吸附體一般內表面積較大,價格相對于較為便宜,對于有機氣體的吸附率也很高。吸附法在去除有機廢氣應用的過程中相對于較為成熟,而且凈化效果較好,但是設備的要求較高,吸附的整個流程較為復雜,吸附法目前主要應用于低濃度有機廢氣的處理上。
在不同的溫度之下,有機化合物具有不同的飽和蒸汽壓,利用這一特性就可以將氣態的有機污染物通過冷凝從廢氣中分離出來。一般冷凝的過程可以通過提高壓力或者降低溫度來實現。冷凝法在處理有機廢氣的過程中,雖然凈化的效率較高,但是條件比較苛刻,運行的費用也相對于較高,消耗的能量大。因此,這種方法需要和其他方法相互聯合應用,用以回收有經濟價值的產品。
4.離子法氧化還原法
利用高頻高壓靜電特殊脈沖放電產生高密度高能活性離子氧,高能活性離子與臭氣接觸,打開臭氣分子化學鍵,分解成二氧化碳和水,從而使氣體達到凈化的目的。該方法處理設備體積相對較小,自重輕,適用于布置緊湊、場地狹小等場合,但設備一次性投入成本較大,運行成本高
能夠產生羥基自由基的工藝都可以進入高級氧化技術工藝的范疇,如臭氧(O3)氧化技術、過氧化氫(H2O2)氧化工藝、二氧化氯(ClO2)氧化工藝、紫外(UV)輻照工藝、超聲氧化工藝、微波工藝等。由于高級氧化工藝具有氧化性強、操作條件易于控制的優點,因此引起世界各國的重視,并相繼開展了該方向的研究與開發工作。
5.生物法
生物除臭法是通過微生物的生理代謝將具有臭味的物質加以轉化,達到除臭的目的。采用生物法處理臭氣的方法主要有生物濾池法、生物滴濾床法、土壤處理法,除臭效果較好。這里著重介紹一下最先進的生物滴濾床法
生物滴濾裝置由池體、生物滴濾床、營養液循環噴淋系統、參數控制系統等組成,其原理是利用附著在反應器內填料上的微生物,在新陳代謝過程中將廢氣中的污染物降解為簡單的無機物和微生物細胞質的過程,代謝產物和老化的生物膜可被循環液及時轉移,對處理污染物中含有惡臭氣體(如硫化氫、氨等)的效果顯著。其中,含硫惡臭污染物中的硫轉化為環境中穩定的硫酸鹽;含氮污染物中的氮轉化為環境中穩定的硝酸鹽或氮氣。
其反應式為:
微生物
含硫有機或無機化合物+ O2------------ CO2+ H2 O+ SO4+ 細胞物質
微生物
NH3或含N有機化合物+ O2------------ CO2+ H2 O+ NO3+ 細胞物質
生物滴濾床定期投加富含N、P及其他微量元素的營養液,以滿足微生物代謝活動;營養液定期更換,廢液進入污水廠好氧池,最后處理達標后排放,因其產生量少,污染負荷低,對污水處理系統影響很小。
生物滴濾床吸收了生物濾池的優點,填料由不易腐爛,有利于微生物的生長和掛膜的人工濾料構成。填料具有較大的空隙率和較強的吸附能力,在生物滴濾床的使用周期中無需更換填料;生物滴濾技術加大了填料上掛膜菌群的單位數量,提高了微生物的降解能力,減少了氣體在生物填料中的停留時間,生物滴濾床的占地面積也可大大減??;生物滴濾設備可做成一整體裝置,無需現場拼裝,減少了現場安裝調試時間;生物滴濾技術可針對污水處理廠惡臭氣體的具體成份及種類,先期篩選出高效的脫臭菌,除臭設備在出廠前可對填料進行預掛膜,并在現場實際運行的模式下進行二次馴化,以增強微生物對污染物的降解能力;此外填料的壓損較小,可降低配套風機的功率,減少運行成本。
6.植物提取液除臭技術
植物提取液的原材料是天然植物提取液,經過先進的微乳化技術乳化,使得它可以與水相溶,形成透明的水溶液;噴灑形成具有很大比表面積的小霧粒,吸附空氣中的臭氣分子進行反應或催化與空氣中的氧氣反應,生成無味、無二次污染的產物;天然植物提取液具有無毒性、無爆炸性、無燃燒性、無刺激性等特點。
植物提取液除臭技術所使用的除臭設備耗電量小、占地面積少、安裝方便、操作簡單易管理、機動性強且建設投資成本相對較低等特點,植物提取液無毒、無刺激性,安全性能高,除臭效果好且不會產生二次污染的優點;但該方法必須連續不斷地使用植物提取液,除臭的效果靠除臭劑維持,后期費用較高。
結束語
要想全面提高有機廢氣的治理技術,那么就應該加強有機廢氣傳統處理技術和工藝技術的改進,增強處理的效率,并且有效的節約成本,對于新型的技術來說,應該不斷的加強對新型技術的研究,盡快在工業上推廣和應用。對于一些有機廢氣成分復雜的處理工藝和技術,可以利用聯合工藝或者通過綜合性處理的技術,有效的處理掉有機廢氣,確保生態環境的穩定持續性。
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關鍵詞 水泥余熱發電;工藝設計;熱力循環;系統
中圖分類號TM617 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2011)52-0148-01
隨著我國工業的快速發展,充分有效的利用各種資源成了行業發展的趨勢。在水泥工業的發展過程中,我國取得較大的進步,這不僅表現在技術工藝上,同時也表現在產量上。長期以來,我國水泥工業的總產量一直占據世界第一的地位,水泥工業的生產規模在一步步的擴大。但是,作為一個較為傳統的、能耗較高的行業,其資源沒有得到更加充分的利用,開發的程度仍然不夠,特別是對水泥在生產過程中所產生的余熱上,在這方面還沒有很好的進行開發利用。作為重要的能源,水泥工業生產中的余熱大有循環利用和可持續發展的作用。而我國的相關部門也做了相關的探索和研究,這主要體現在利用水泥余熱進行發電,在這個過程中,我們主要經歷了幾個不同的階段。
最初主要是通過恢復中空干法水泥窯的高溫廢氣進行余熱發電。但水泥窯的熟料熱耗雖然很高,發電機組的運行效率卻很低。后來又轉向于新型干法窯上,通過補燃技術進行輔助,從而進行發電。而近年來的發電工藝技術主要投向于從純PC窯低溫廢氣的余熱發電技術上,在這個過程中不再需要補燃,這樣一來就相對的回收了更多的電能。與此同時,這一過程也更加的節能和環保。
1 對水泥余熱發電工藝的設計和探索
一般而言,水泥余熱發電的系統主要由煙氣系統和熱力系統兩部分組成。其中煙氣系統包括窯頭爐(AQC爐)以及窯尾爐(SP爐),在熟料的冷卻機廢氣出口和窯頭的點收塵器之間,我們安裝設置窯頭爐,而在窯尾高溫風機和燒成窯尾這二者的中間安裝窯尾爐,他們一般均采用上進側出的廢氣流程,循環方式為自然循環。
對于水泥余熱發電工藝的設計,我們一般從它的流程上進行分析和探索,就目前的生產流程來看就是要準確的分析每一個環節,根據其不同的特點開展下一步的規劃和工藝設計。在這個過程中,熟料冷卻機的出口一般產生出廢氣,而一旁的引風機恰好對其進行抽動吸引,在這個引力之下,廢氣可以從AQC爐的頂部進入中間的爐膛,這樣一來就可以完成一個自下而上的循環流動,進而進行一個逆向的熱量交換。而要實現整個工藝的循環我們就要開展以下的幾種設計:
1)對通過逆向熱量交換的工質進行分解和利用,因為完成逆向熱量交換的工質一般會產生兩個蒸汽,他們的參數一般不同,根據參數的不同可以分為主蒸汽以及補充蒸汽。對這兩種蒸汽進行利用,一方面要讓主蒸汽進入相應的主蒸汽母管補充蒸汽補入汽輪機的中間;
2)對于來自燒成窯尾預熱器中的廢氣,一般要在送風機的抽動和吸引之下,從SP爐的頂部經過,從而進入中間的爐膛,進行逆向熱量的交換,工質吸取熱量后產主蒸汽,進入主蒸汽母管。而出自于SP爐的廢氣送入原料磨中,然后對生料進行后續的烘干工作,汽輪機主進汽可以從主蒸汽母管中獲得,做完功的乏汽則要進入凝汽器,之后我們對其進行冷卻。對于凝結水,一般由凝結泵送入處于真空狀態的除氧器,經過除氧的加熱產生主給水,主給水經給水泵就要送入AQC爐省煤器再次進行加熱。待加熱至到飽和得狀態后就要分三路進入AQC爐高以及低壓汽包和SP爐高壓汽包中間。而進入SP爐汽包的飽和水經各級蒸發器再次與過熱器被加熱成過熱的主蒸汽,這樣一來就完成了整個工藝的一個基本循環,這樣的設計也較為科學合理,也更加的有效。
2 水泥余熱發電的熱力循環系統
經過長時間的發展,我國水泥余熱發電熱力循環系統一般包括四個方面,這4個方面經過長時間的發展也各自形成了四種不同的模式,下面我們就對其進行相關的分析:
1)單壓系統。這一系統總體而言就有比較多的優點和長處,主要表現在系統的構成上,它一般比較的簡單,所以運作起來也就比較容易,效率比較高。這一系統通常是是水泥余熱發電中普遍采用的熱力系統。不過,這一系統也存在不足的地方,單壓系統AQC鍋爐的省煤器水量一般是AQC鍋爐和SP鍋爐兩者的總給水量,所以一旦冷卻機的廢氣溫度較高時,就不能降低AQC鍋爐廢氣排出的溫度,從而導致冷卻機廢氣的總能下降;
2)閃蒸系統。這一系統主要由單壓系統發展而來,通常主要應用熱力學上的閃蒸機理,它根據廢氣余熱品質的不同而生產一定壓力的主蒸汽和熱水,主蒸汽進入汽輪機高壓進汽口,閃蒸系統提高了發電功率,但其運行調整不方便,設備投資和站用電率也較高,系統散熱和電耗較多;
3)雙壓系統。主要是通過設置AQC雙壓鍋爐得以實現。通常余熱鍋爐生產出壓力較高的蒸汽后,煙氣的溫度會降低,余熱的品質下降,根據低溫煙氣的品位,再生產低壓蒸汽。總之,雙壓系統提高了余熱資源的利用率,但是它的投資成本高;
4)復合循環系統復合循環熱力系統。這一系統主要是適用于熱耗相對較低的生產線。因為在SP鍋爐產生飽和蒸汽或低過熱度的過熱蒸汽,這樣就將SP鍋爐主汽傳送到AQC鍋爐的聯合過熱器進行過熱。在這一過程中,較高溫度的廢氣用于過熱和蒸發器,而相對較低溫度的廢氣就用于加熱給水或者是用于閃蒸,從而實現了對廢氣的高效利用。
總之。水泥的余熱發電工程是一個復雜的系統工程,有著較好的盈利能力和一定的抗風險能力,生產過程中不會產生任何新的環境污染,能夠有效減少對廠區及周邊地區的環境污染,具有良好的環境效益。我國在相關領域已經積累了一定的建設和運行經驗,但是在如何提高余熱利用水平,提高純低溫余熱發電量,還需要進一步的探索。水泥余熱發電工程作為一個利廢、節能并具有良好社會經濟效益的項目,具有廣闊的發展前景。
參考文獻
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[2]張富.水泥工業純低溫余熱電站的技術與裝備[J].水泥技術,2004(3).
關鍵詞:環境影響評價, 工程分析 ,污染源分析 ,陶瓷
Abstract: the ceramic industry for raw materials, energy, land resource consumption huge, production process have great influence on the environment, belong to "three highs information" industry, is the national environmental protection plans over one of the key industries. Environmental impact assessment of the project implementation through may of the environmental impact analysis, forecast and assessment, and put forward to prevent or alleviate adverse impacts on the environment countermeasures and measures of prevention and control of pollution source control get certain especially the role. Combined with a ceramics factory environment impact assessment of ceramic industry examples in eia operation period pollution guide-subject analysis, ceramic industrial project for environmental impact assessment of the work of the pollution sources provide certain reference analysis technology.
Keywords: environmental impact assessment, engineering analysis, pollution sources analysis, ceramic
中圖分類號:K826.16文獻標識碼:A 文章編號:
前言
我國是世界陶瓷最大生產國,約占世界份額半壁江山。陶瓷工業對原料、能源、土地等資源消耗巨大,生產過程中對環境產生較大影響,屬于“三高一資”行業,是國家環保規劃重點治理行業之一。環境影響評價制度作為我國一項基本的環境保護法律制度,對建設項目實施后可能的環境影響進行分析、預測和評估,并提出預防或減輕不良環境影響的對策和措施,對污染防治尤其是源頭控制取到了一定的作用。工程分析是環境影響評價中分析項目建設環境影響環境內在因素的重要環節,其中污染源分析是環評中各專題的基礎資料。通過污染源分析得出建設項目的產污節點、源強、污染物排放方式和排放去向等技術參數,為大氣環境、水環境、聲環境影響分析與預測提供依據,為定量評價建設項目對環境影響提供可靠保證,為評價污染防治措施技術經濟可行性提供基礎,為實現建設項目污染物達標排放和總量控制創造條件。因此,污染源分析是否合理、可信直接影響環境影響評價各專題評價以及總評價結論。本文結合某陶瓷廠環境影響評價實例對陶瓷工業環境影響評價中營運期污染源分析進行淺析。
1污染源分析
污染源分析主要采用類比法、物料衡算法以及資料復用法對建設項目生產過程的污染源分布及污染物源強進行分析與核算,通常包括廢氣、廢水、固體廢物和噪聲四個方面。
1.1 廢氣
根據陶瓷行業大氣污染物排放特點并結合陶瓷廠實際生產工藝分析可知,項目產生的廢氣大致可分為三大類:第一類為含二氧化硫、氮氧化物、煙塵等為主的燃料廢氣,主要來源于噴霧噴霧干燥塔、窯爐、鍋爐;第二類為含生產性粉塵為主的工藝廢氣,這類廢氣溫度一般不高,主要來源于原料場、配料、壓力提升、噴霧干燥制粉、過篩、粉料壓成坯體、干燥、輸送帶等工序;第三類為煤氣車間廢氣。
1.1.1 燃料廢氣
(1)噴霧干燥塔
噴霧塔分別使用水煤漿和水煤氣為燃料。噴霧塔廢氣中主要污染物為燃料燃燒過程中產生的二氧化硫、氮氧化物及煙塵。由于燃燒水煤氣過程中,產生的煙塵量很少,或忽略不計,廢氣中主要污染物是二氧化硫、氮氧化物;以水煤漿為燃料,燃燒廢氣中主要污染物是二氧化硫、氮氧化物和煙塵。
(2)窯爐
本項目以水煤氣為燃料。水煤氣燃燒過程中產生的廢氣主要為二氧化硫、氮氧化物及窯爐燒結過程中產生的粉塵。窯爐燒成工序產生的粉塵主要來源于裝、出窯時產生的粉塵廢氣,這些粉塵將隨燃燒煙氣一起排放,由于進窯磚坯已經經過壓機壓力成型,出窯磚坯已經燒成磚,均不會產生大量粉塵。根據相關資料顯示,窯爐粉塵的濃度在90~150 mg/m3之間。
(3)燃煤鍋爐
項目配有燃煤鍋爐為煤氣發生爐提供蒸汽,一般情況下,煤氣發生爐在點火及停爐檢修時需提供大量蒸汽。鍋爐廢氣中主要污染物為燃煤過程中產生的二氧化硫、氮氧化物及煙塵。
1.1.2工藝廢氣