国内外钢铁厂脱硝现状与研究进展（共5篇）

第一篇：国内外钢铁厂脱硝现状与研究进展

国内外钢铁厂脱硝现状与研究进展

李永同

（材料化学0701指导教师：沈岳松）

摘要

氮氧化物气体是危害最大、最难处理的大气污染物之一。随着经济的发展，有效控制燃煤造成的大气污染已经刻不容缓，特别是控制燃煤过程中的氮氧化物，烟气脱硝技术显得相当重要。本文分析了几种常用的烟气脱峭技术(选择性催化还原脱硝技术、选择性非催化还原脱硝技术、SNCR-SCR联合脱硝法、光催化氧化法、烟气同时脱硫脱硝法等)的原理、技术特点以及在我国的应用情况。

关键词：氮氧化物;烟气脱硝技术;选择性催化还原脱硝技术;选译性非催化还原脱硝技术;钢铁厂;低NOx燃烧;进展

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 录

摘要„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 ABSTRACT„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 第一章 引言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 1.1概述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 1.2 钢铁厂脱硝的必要性„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 1.3 烟气脱销的历史沿革„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 第二章 常见的几种脱硝技术„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 2.1低NOX燃烧技术„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 2.1.1 空气分级燃烧„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 2.1.2 燃料分级燃烧„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 2.1.3 烟气再循环„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 2.1.4 低NOX燃烧器„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 2.2 烟气脱硝技术„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7 2.2.1 烟气单独脱硝法„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7 2.2.2 烟气同时脱硫脱硝法„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 2.2.3 烟气脱硝新技术„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 2.3 脱硝市场现状及发展建议„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13 结语„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„15

第一章 引言

1.1 概述

氮氧化物是造成大气污染的主要污染源之一。通常所说的氮氧化物NOx有多种: N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4和N2O5,其中NO和NO2是重要的大气污染物。我国氮氧化物的排放量中70%来自煤炭的直接燃烧,钢铁工业又是我国的燃煤大户,因此NOx排放的主要来源之一是钢铁厂[1]。研究表明,氮氧化物的生成途径有3种:①热力型NOx。指空气中的氮气在高温下氧化而生成NOx;②燃料型NOx。指燃料中含氮化合物,在燃烧过程中进行热分解,继而进一步氧化而生成NOx;③快速型NOx。指燃烧时空气中的氮和燃料中的碳氢离子团(CH)等反应而生成NOx。在这3种途径中,快速型NOx所占的比例不到5%;在温度低于1 300℃时,几乎没有热力型NOx。对常规燃煤锅炉而言, NOx主要通过燃料型生成途径而产生。控制NOx排放的技术措施可分为一次措施和二次措施两类,一次措施是通过各种技术手段降低燃烧过程中的NOx生成量;二次措施是将已经生成的NOx通过技术手段从烟气中脱除[2]。

1.2 钢铁厂脱硝的必要性

钢铁生产主要包括烧结、球团、炼焦、炼铁、炼钢、轧钢、锻压、铁合金、耐火材料、动力等环节,钢铁厂拥有排放大量烟尘和废气的各种炉窑。而炉窑燃烧过程中生成大量的NOX、SO2和CO2等气体，其中氮氧化物主要有NO和NO2,通常把这两种氮氧化物称为NOX,其中NO占90%以上。在煤燃烧过程中,生成NOX的途径有三个:热力NOX;快速NOX。对于燃煤锅炉来说,通常燃料NOX占70%至85%;热力型NOX占15%至25%;其余为快速NOX比例很小[3]。NOX是一种危害大、难处理的大气污染物,它能在阳光的作用下产生二次大气污染——光化学烟雾；NO虽然毒性不大，但是高浓度的NO会引起神经中枢障碍，而且它很容易转化为剧毒的NO2。NO2是棕色气体，有特殊的刺激性臭味，被吸入肺后能与肺部的水分结合成可溶性硝酸，严重时会引起肺气肿。在大气中的氮氧化合物达到100～150 ppm的高浓度时，人连续呼吸30～60 min便会中毒[4]。另外，NOX也是损害动植物，破坏臭氧层，引起温室效应和酸雨的主要物质之一。如不控制钢铁厂则属于工业部门中的污染大户之一。因此,开展对NOX排放的治理具有极其重要的意义。根据国家环境保护总局有关研究的初步估算，2000年中国NOX的排放量约为1500万t，其中近70%来自于煤炭的 直接燃烧，固定源是NOX的主要来源[5]。鉴于中国今后的能源消耗量将随着经济的发展而不断增长，因此，NOX的排放量也将持续增加。据估算，到2010年，中国NOX排放量将达到2194万t。如果不加强控制，NOX将会对大气环境造成更为严重的污染。

1.3 烟气脱硝的历史沿革

烟气脱硝技术在国外发展较早。台商王永庆先生在福建漳州建设的后石电厂,安装6×600MW亚临界燃煤机组,以环境保护优先为理念,首次在大陆的火电厂中配套安装了脱硝装置,采用SCR工艺,只装了一层催化剂,保证脱硝效率为44·4%,布置在锅炉尾部烟通竖井的下部。加上采用海水脱硫,取消了GGH与烟气旁路;采用园形封闭煤场等一系列措施,使环境保护所用投资占总投资的五分之一左右。从而开创了先河[6]。与火电厂相比，钢铁厂NOX污染已日渐显著，被社会各界所关注。国外发达国家早已实现钢铁厂NOX排放量的标准化控制，而我国这方面的认识相对较晚，从而技术也相对不成熟，但近些年踊跃了很多致力于这方面研究的专家和学者，并取得较大进展及突破。然而，最希望的还是尽快赶上发达国家的步伐，实现钢铁厂NOX的系统化控制达到国家规定的排放标准。并且随着脱硝设备国产化程度提高,所需投资减少,也为扩大其建设规模创造了条件。可以预见,如果对NOX也实行总量控制,并提供与脱硫相似的优惠政策,必将有更快的发展。

第二章 常见的几种脱硝技术

降低NOx排放主要措施有2种。一是控制燃烧过程中NOx的生成,即低NOx燃烧技术;二是对已生成的NOx进行处理,即烟气脱硝技术[7]。

2.1 低NOx燃烧技术

为了控制燃烧过程中NOX的生成量所采取的措施原则为:①降低过量空气系数和氧气浓度,使煤粉在缺氧条件下燃烧;②降低燃烧温度,防止产生局部高温区;③缩短烟气在高温区的停留时间等。2.1.1 空气分级燃烧

燃烧区的氧浓度对各种类型的NOx生成都有很大影响。当过量空气系数α<1,燃烧区处于“贫氧燃烧”状态时,抑制NOx的生成量有明显效果。根据这一原理,把供给燃烧区的空气量减少到全部燃烧所需用空气量的70%左右,从而降低了燃烧区的氧浓度,也降低了燃烧区的温度水平。因此,第一级燃烧区的主要作用就是抑制NOX的生成并将燃烧过程推迟。燃烧所需的其余空气则通过燃烧器上面的燃烬风喷口送入炉膛与第一级所产生的烟气混合,完成整个燃烧过程。炉内空气分级燃烧包括:轴向空气分级燃烧(OFA方式)和径向空气 分级燃烧。轴向空气分级将燃烧所需的空气分两部分送入炉膛:一部分为主二次风,占总二次风量的70% ~85%,另一部分为燃烬风(OFA),占总二次风量的15% ~30%。炉内的燃烧分为3个区域,即热解区、贫氧区和富氧区。径向空气分级燃烧是在与烟气流垂直的炉膛截面上组织分级燃烧的。它是通过将二次风 射流部分偏向炉墙来实现的。空气分级燃烧存在的问题是二段空气量过大,会使不完全燃烧损失增大;煤粉炉由于还原性气氛而易结渣、腐蚀。

2.1.2 燃料分级燃烧

在主燃烧器形成初始燃烧区的上方喷入二次燃料,形成富燃料燃烧的再燃区, NOX进入该区将被还原成N2。为了保证再燃区的不完全燃烧产物能够燃烬,在再燃区的上面还需布置燃烬风喷口。改变再燃烧区的燃料与空气的比例是控制NOX排放量的关键因素。存在的问题是为了减少不完全燃烧损失,需加空气对再燃区烟气进行三级燃烧,因而配风系统比较复杂。

2.1.3 烟气再循环[9] 该技术是把空气预热器前抽取的温度较低的烟气与燃烧用的空气混合,通过燃烧器送入炉内从而降低燃烧温度和氧的浓度,达到降低NOX生成量的目的。存在的问题是由于受燃烧稳定性的限制,一般再循环烟气率为15% ~20%,投资和运行费较大,占地面积大。2.1.4 低NOX燃烧器[8]

通过特殊设计的燃烧器结构(LNB)及改变通过燃烧器的风煤比例,以达到在燃烧器着火区空气分级、燃烧分级或烟气再循环法的效果。在保证煤粉着火燃烧的同时,有效地抑制NOX的生成。如浓淡煤粉燃烧方式为:在煤粉管道上的煤粉浓缩器使一次风分成水平方向上的浓淡两股气流,其中一股为煤粉浓度相对较高的煤粉气流,含大部分煤粉;另一股为煤粉浓度相对较低的煤粉气流,以空气为主。

我国低NOx燃烧技术起步较早,采用LNB技术,只需用低NOX燃烧器替换原来的燃烧器,燃烧系统和炉膛结构不需要作任何更改。5种脱硝技术的性价比较见表1。从表1中可看出,低氮燃烧技术的脱硝效率[10]仅有25% ~40%,单靠这种技术已无法满足日益严格的环保法规标准。对我国脱硝而言,采用烟气脱硝技术势在必行。

表1 脱硝技术的性价比较

所采用的技术 低NOX燃烧技术

SNCR技术 LNB+SNCR技术

脱硝效率/% 25~40 25~40 40~70

工程造价 较低 低 中等

运行费用 低 中等 中等 SCR技术

SNCR /SCR混合技术 80~90 40~80 高 中等 中等 中等

2.2 烟气脱硝技术

2.2.1 烟气单独脱硝法

㈠ 选择性催化还原法

SCR脱硝技术是指在催化剂的作用下，还原剂（H2，CO，烃类，NH3）与烟气中的NOx反应生成无害的N2和水，从而去除烟气中的NOx。催化剂是影响NOx脱除效率的重要因素，催化剂的种类主要有以下3种

［11］

：（1）催化剂主要是Rh和Pd等，有较高的活性且反应温度较低。但由于它们和硫反应，且价格昂贵，在20世纪八九十年代以后逐渐被金属氧化物类催化剂所取代。（2）金属氧化物类催化剂，主要包括V2O5，Fe2O3，CuO，CrOx，MnO，MgO，MoO3等金属氧化物或其联合作用的混合物，还原剂一般选择NH3。（3）沸石分子筛型，主要是采用离子交换方法制成的金属离子交换沸石。特点是反应较高，最高可达600℃，目前是国外研究的重点，但在工业应用方面不是很多。用NH3催化还原NO脱氮效率高，钟秦等［12］研究V2O5/TiO2选择性催化还原脱除烟气中NOx时发现在310℃时脱硝效率达到最大值（90％），Flora等［13］的研究结果表明，当n（NH）3/n（NOx）在1.0左右时能达到95％以上的NOx脱除率。但这种催化方法用的NH3价格相当贵，而且存在氨泄漏的危险。由此各种替代还原剂和催化剂应运而生。Ben［14］指出，在低温（150℃）和有氧、水蒸气存在时，烃类是选择性催化还原NO中最有效的还原剂，相应的催化剂为活性炭和以活性炭为载体的过渡金属氧化物。

㈡ 非选择性催化还原法

SNCR是一项成熟的技术。1974年在日本首次投入商业应用，到目前为止，全世界大约有300套SNCR装置应用于电站锅炉、工业锅炉、市政垃圾焚烧炉和其他燃烧装置。SNCR工艺就是把含有氨基的还原剂喷入到锅炉炉膛中900～1 100℃的区域内，该还原剂快速热解成NH3，并和烟气中的NOx进行还原反应，把NOx还原成N2和H2O。非选择性催化还原法受温度、NH3/NOx摩尔比及停留时间影响较大。王智化等［15］通过模拟试验得出氨水最佳喷射温度范围为850～1 100℃，NH3/NOx理想摩尔比介于1～2，停留时间为1 s时，最大NOx还原率达到82％。

SNCR的应用中可能出现一些问题［16］：（1）SNCR工艺中氨的利用率不高，容易形成过量的氨泄漏。氨泄漏造成环境的污染并形成氨盐可能堵塞和腐蚀下游设备。（2）形成温室气体 N2O。研究表明用尿素作还原剂要比用氨作还原剂产生更多的N2O。（3）如果运行控制不适当，用尿素作还原剂时可能造成较多的CO排放。（4）在锅炉过热器前大于800℃的炉膛位置喷入低温尿素溶液，必然会影响

炽热煤炭的继续燃烧，引发飞灰、未燃烧碳提高的问题。

㈢ SNCR-SCR联合脱硝法

混合SNCR-SCR烟气脱硝技术并非是SCR工艺与SNCR工艺的简单组合，它是结合了SCR技术高效、SNCR技术投资省的特点而发展起来的一种新型工艺。Brain等［17］研究提出，SCR-SNCR联合技术可以达到90％的NOx的去除率，并且NH3的泄漏率仅为0.000 3%。混合SNCR-SCR工艺最主要的改进就是省去了SCR设置在烟道里的复杂AIG（氨喷射）系统，它具有以下优点：（1）在节省催化剂的情况下，脱硝效率高，能达到SCR法的脱硝效率；（2）反应塔体积小，空间适应性强；（3）与传统SCR工艺相比，系统压降将大大减小，从而减少了引风机改造的工作量，降低了运行费用；（4）降低腐蚀危害。

㈣ 光催化氧化法

光催化技术是近几年发展起来的一项空气净化技术，具有反应条件温和、能耗低、二次污染少等优点。TiO2氧化脱除NOx的效率受初始浓度影响大，对低浓度的NOx效率可以高达90%，但对高浓度NOx脱除效率则不高［18］。TiO2对NO的脱除效率也随着温度升高而增大，这是由于温度升高，导致各反应物粒子扩散速率及碰撞频率提高，也就是反应场增多所致。TiO2光催化脱除NOx的技术尽管尚未成熟，但有着很好的前景，通过探索不同因素对光催化效率的影响及催化作用机理，人们将更加全面地了解这一反应体系。同时，也必须注意解决如何提高TiO2对高浓度NOx的脱除效率，减少有害中间产物的形成等重要问题。

㈤ 电子束法（EBA)EBA是目前国际先进的烟气处理技术之一,其原理是利用高能电子加速器产生的电子束(500~800 kV)辐照处理烟气,将烟气中的二氧化硫和氮氧化物转化为硫酸铵和硝酸铵[19]。该技术从20世纪80年代开始先后在日本、美国、德国、波兰等建立中试及工业示范项目[ 20]。国内首例EBA脱硫脱硝示范工程于1997年8月投入运行,其实际脱硫及脱硝效率分别为86.8%和17.6%,并可回收副产品硫酸铵、硝酸铵[19];国内对该项技术的研究起始于20世纪90年代初,并已于四川绵阳建成烟气处理量为1000 m3/h规模的中试装置,脱硫及脱硝分别达96.7%、75.3%。目前,国华荏原环境工程公司与杭州协联热电有限公司合作的杭州热电厂脱硫脱硝工程也已建成[21];北京京丰热电公司和太一电厂等也已进入可行性研究阶段[19]。

2.2.2 烟气同时脱硫脱硝法

㈠ 非平衡等离子体法

非平衡等离子体是使电子获得高能量，可以在放电空间引发各种粒子（包括电子、离子、原子、分子和自由基）之间的化学反应，而不必将化学反应物全部升温或活化，能耗较低，在处理废气方面具有较大优势。R.Hackam［22］总结了利用非平衡等离子体去除NOx和SOx的反应机理。分为2个阶段：（1）自由基的生成，应用非平衡等离子体生成自由基（包括N，O，OH，OH2等），并使之与有害气体分子发生反应。（2）自由基与污染物之间的反应，氧化自由基与NOx和SOx氧化反应生成HNO3，N2和H2SO4。在废气处理中产生非平衡等离子体的方法主要是电子束法、电晕放电、介质阻挡放电（又称无声放电）。80年代中期，日本学者Masuda［23］提出了利用高压脉冲电晕放电对燃煤烟气脱硫脱硝的新方法。该技术成本较低，无二次污染，可同时脱硫脱硝，形成的副产物可回收利用。正由实验室研究走向工业性试验阶段。1990年，意大利ENEL公司在Marghera热电厂首次利用真实烟气进行了1 000 Nm3/h的小试试验，为进一步的工业试验提供了必要的数据。我国“九五”重点科技攻关中安排了在四川省科学城热电厂上建造烟气处理量为12 000~20 000 Nm3/h的工业中试装置任务［24］。

㈡ 循环流化床联合脱硫脱氮技术

循环流化床传热效率高，温度分布均匀，气固相有很大的接触面积，因此人们将其应用到烟气的净化处理中。Lurgi GmbH［25］研究开发了烟气循环流化床（CFB）脱硫脱氮技术，该方法用消石灰作为脱硫的吸收剂，氨作为脱氮的还原剂，FeSO4·7H2O作为脱氮的催化剂。该系统已在德国投入运行，结果表明，在Ca/S比为1.2~1.5，NH3/NOx比为0.70~1.03时，脱硫率为97%，脱氮率为88%。Xu［26］研究提出粉粒流化床（PPFB）脱硫脱氮技术，该方法是在PPFB中，用脱氮催化剂颗粒（几百微米）作为流化介质颗粒同脱硫剂粉末（几到十几微米）同时流化，氨从床底供入还原NOx。但在脱硫脱氮过程可能发生SO2与催化剂、NOx与脱硫剂的反应，降低脱除效率。于是Xu

［26］

研究找出适合的吸收剂和催化剂，即Na2CO3/Al2O3为吸收剂，V2O5/WO·3TiO2或WO3·TiO2为催化剂。此外，Xu［26］还研究了吸收剂和催化剂用量、烟温、烟气成分对脱硫脱氮效率的影响，研究表明脱硫率可超过90%，脱氮率达80%。黄建军等［27］在借鉴国内外先进CFB-FGD的技术基础上，研制开发了具有特殊内部结构的循环流化床烟气悬浮脱硫脱氮装置，并在500 m3/h实验装置上进行了较细致的实验研究。运行结果表明，装置运行可靠，工艺简单，投资成本和运行费用低，在最佳运行工况条件下可达90％的脱硫率，脱氮率也达到了60％。

㈢ 干法低温同时脱硫脱硝

干法低温同时脱硫脱硝和硫资源化技术采用移动床装置，使用改性炭基催化吸附剂在排烟温度下（120~180℃）首先催化吸附脱除SO2、烟尘和重金属汞等，然后NOx被还原剂NH3催化还原为氮气排放；吸附SO2等的炭基催化吸附剂经再生，可制备硫酸、硫磺或硫铵等，实现硫的资源化；再生后的炭基催化吸附剂可再次同时脱除多种污染物。烟气干法低温同时脱硫脱硝和硫资源化技术适用于我国大量的还没有安装脱硫脱硝设备的工业锅炉，投资成本与同等规模的湿法单独脱硫技术相当。

表2几种最常用的烟气脱硝技术特点比较

方法 催化 分解法

原

理

在催化剂作用下,使NO 直接分解为N2和O2。主 要的催化剂有过渡金属氧 化物、贵金属催化剂和离子 交换分子筛等

用氨或尿素类物质使 NOx还原为N2和H2O

技 术 特 点

SCNR SCR 固体 吸附法

电子 束法

不需要耗费氨,无二次 污染,催化活性易被抑 制,二氧化硫存在时催化 剂中毒问题严重,还未工 业化

效率较高,操作费用较 低,技术已工业化。温度 控制较难,氨气泄漏可能 造成二次污染

在特定催化剂作用下,用

脱除率高,被认为是最 氨或其他还原剂选择性地 好的烟气脱硝技术。投 将NOx还原为N2和H2O

资和操作费用大,也存在NH的泄漏问题

吸附

对于小规模排放源可

行,具有耗资少,设备简

单,易于再生。但受到吸 附容量的限制,不能用于 大排放源

用电子束照射烟气,生成技术能耗高,有待实际 强氧化性OH基因、O原子 工程应用检验

和NO2,这些强氧化基团氧

化烟气中的二氧化硫和氮 氧化物,生成硫酸和硝酸 加入氨气,则生成硫硝铵复 合盐

湿法 脱硝

先用氧化剂将难溶的NO 氧化为易于被吸收的NO2, 再用液体吸收剂吸收

脱除率较高,但要消耗 大量的氧化剂和吸收剂, 吸收产物会造成二次 污染

2.2.3 烟气脱硝新技术

从目前国内外研究及应用的现状来看,已实现工业应用的SCR、SNCR及EBA等脱硝技术普遍存在设备要求高、能耗大及脱硝成本高等缺点,有的还存在二次污染。针对此现状,近期国内外开发了一系列烟气脱硝新技术,如微生物法、微波法、液膜法及脉冲电晕法等,为烟气脱硝提供了许多新的途径和思路。

㈠ 微生物脱硝法

微生物净化含有NOX废气的原理为:脱氮菌在有外加碳源的情况下,利用NOX作为氮源将NOX还原成无害的N2,而脱氮菌本身得以生长繁殖。由于该过程难以在气相中进行,NOX从气相进入滤塔填料表面的生物膜中,并经扩散进入其中的微生物组织,作为微生物代谢所需的营养物,在固相或液相被微生物吸附还原成N2。目前,国内外该方面的研究报道主要针对NOX中不易溶于水的NO,主要可归为硝化处理[28~31]、反硝化处理[32,33]及真菌处理三类。该项技术设备要求简单、投资及运行费用低且无二次污染,因而成为世界各国工业废气净化的热点课题之一[28~34]。

William等[28]利用模拟烟气对堆肥、珍珠岩和生物泡沫作为脱硝生物反应器填料作了研究,结果表明三者在停留时间为70~80 s时,脱硝率均可达85%以上;其中堆肥的性能优于后二者。Peter等[30]以生物脱硝同液体吸收法联用对模拟烟气进行脱硝研究,在55℃,烟气流量650 L/h时,以Fe(III)EDTA-为吸收液时,对于500 mg/m3NO和3.3% O2混合气体的脱硝率可达80%以上。Chen等[31,32]以不同孔径多孔碳作为填料,采用自养型亚硝酸盐硝化菌进行了净化气体中NO的研究,结果表明:在NO空床停留时间3.5 min、进口浓度66.97~267.86 mg/m3时,24孔/ cm2多孔碳过滤器对NO的去除效率为41%~52%。蒋文举等[32]将城市生活污水处理厂活性污泥中的反硝化细菌培养挂膜到填料塔中,在进口NO为50~500mg/m3,30~45℃时NOX的去除率可达90%以上。郭斌等[34]用化纤厂废水处理曝气池的活性污泥培养驯化挂膜,以炉灰渣做填料,空间速度100 h-1,液气比为1 L/m3,当进气NOX在0.10%~0.39%,pH为7.5时,NOX脱除效率达60%~85%。

目前国内外微生物脱硝技术尚处于初始研究阶段。其原因一方面是由于对脱氮微生物 的基础研究不够,致使工业放大有技术上的困难;另一方面,由于烟气的气量通常很大,且烟气中NOX的主要形式NO又基本不溶于水,无法进入液相介质中被微生物所转化,再加上微生物吸附NO的能力差,导致NOX的实际净化率较低。因此,今后微生物脱硝技术研究的关键是加强高效廉价吸附还原NOX的功能菌的选育和相关微生物固定载体及相关放大技术的研究。

㈡ 微波脱硝法

微波脱硝技术是近年来随着微波电子工业的发展而产生的新型烟气脱硝技术之一。目前国内外该方面的研究主要集中在微波辅助NOX催化分解技术和微波脱硝与其他技术联用两个方面[35]。

微波辅助催化分解技术是利用微波诱导活性炭、沸石等催化剂,使NOX直接分解为N2和CO2或水,并可使NO分解反应温度显著降低[36]。Buenger等研究了在微波作用下用炭质原料还原NOX的方法,发现NO的分解在低于420℃时即可进行,炭的表面积由最初的2.10 m2/g上升到700~800 m2/g,由此增加了对NOX的吸附容量[35]。张达欣等[36]研究了微波—炭还原NO和SO2的工艺,发现反应效率和反应温度随微波功率的增加而增加;同时反应效率受催化剂量的影响也较大。Kong等[37,38]以几种炭为吸附剂进行了微波辅助脱除NOX的研究,研究表明随着反应的进行,炭的表面积由100 m2/g增加至800 m2/g;微波处理提高了炭对NOX的吸附能力和速度,在氧气和水蒸汽的存在下,对NOX的脱除能力可达90%以上。唐军旺等对微波直接分解NO[39,40]和微波辅助催化还原NO[41,42]的工艺进行了研究,结果表明:微波直接分解NO的效率可达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]反应温度分别降低200℃、325℃,NO脱除率达100%。

微波技术同其他如SCR、SNCR等脱硝技术的联用也是目前微波脱硝技术研究的热点之一。Wójtowicz等[43]研究了微波—等离子体技术处理SCR、SNCR中NOX及氨泄漏的方法,发现在无氧环境中NOX去除率几乎可达100%。Martin等[44]在65~70℃时,对NOX1000 mg/m3、SO22000mg/m与NH3、H2O、CO2的混合烟气以电子束和微波协同技术进行研究,微波法、电子束法和微波+电子束工艺的NOX、SO2脱除率分别为80%、85%和90%。目前,国内外对该技术的研究尚处于起步阶段,尽管NOX去除率很高,但能耗大、设备费用高及屏蔽防护等问题一时难以解决。

㈢ 液膜法

液膜法净化烟气是美国能源部Pittsburgh能源技术中心(PETC)开发的[13],其原理是利用液体对气体的选择性吸收,使低浓度的气体在液相中富集。用于净化烟气的液膜不仅需 要有选择性,同时对气体还必须具有良好的渗透性。研究表明[45],25℃时纯水的渗透性最好;其次是NaHSO4、NaH-SO3的水溶液。

Majumdar等[45]分别选择了纯水、NaHSO4、NaHSO3水溶液、Fe3+/EDTA及Fe2+/EDTA水溶液及环丁砜或环丁烯砜等液膜,采用中空纤维含浸液膜渗透器对烟气中SO2和NOX脱除进行了研究。试验结果表明,各种液膜对烟气中SO2和NOX均能有效脱除,其中Fe3+/EDTA及Fe2+/EDTA液膜对SO2和NOX的脱除率分别可达70%~90%和50%~75%;反应在24℃和70℃时均能有效进行。

㈣ 脉冲电晕法(PPCP)脉冲电晕法又称非平衡等离子法,是20世纪80年代初由日本的Masuda最先提出的[46]。其原理是利用脉冲电晕放电产生的大量电子(5~20eV),打断O-O键(5.1 eV)和H-O-H键(5.2eV),形成活性粒子或自由基;这些活性粒子同污染分子(SO2、NOX)反应氧化或还原,在NH3存在的条件,生成相应的铵盐,由布袋过滤器或静电除尘器收集,从而达到净化烟气的目的。脉冲感应的等离子体在常温下只提高电子的温度,不提高离子的温度,故其能量效率比电子束法至少高两倍,可同时脱硫脱硝及去除重金属;而且其电子能量低,避免了电子加速器的使用,也无须辐照屏蔽,增强了技术的安全性和实用性。

Lee等[47]对120 kW机组进行PPCP脱硫脱硝工业装置试验,烟气流量42 000 m3/h,发现NH3和C3H6的添加可显著增加SO2和NOX的去除率,使其达到99%和70%,功耗为1.4 W·h/m3N。Wang等[48]利用脉冲电晕技术对含水和飞灰的烟气进行脱硝研究表明:水蒸气和飞灰含量对脱硝效率有较大影响,在输入能量为4 W·h/m3N、停留时间为6~7 s时,NO和NOX的脱除率分别为42%和29%;Mok等[49]的研究表明:少量丙烯的存在可以减少反应能量消耗,在脉冲能量为3 W·h/m3N时,脱硝率可达76%;我国于90年代初开始对该项技术的研究,并于四川绵阳建成一套烟气处理量为20 000m3/h规模的工业中试装置,在系统能耗低于4W·h/m3条件下,脱硫率达93%[50]。

2.3 脱硝市场现状及发展建议

我国以煤炭为主的能源结构,导致了大气中NOx污染物比较多。但我国对NOx的控制却基本处于缺位状态,NOx排放量逐年增多,危害增加。要控制NOx排放,应该从各大工业污染大户出发，除火电厂外属钢铁厂备受关注。国家政策大力推动脱销行业大发展，随着我国对环境保护的日益重视,环保产业也迎来一次又一次的大发展。环保政策的每一次变迁,犹如接力棒一般,催生了环保市场的连续爆发。随着国家对火电厂脱硝政策的逐渐完善，钢铁厂同样 会受到影响，并也会随着社界重视度的提高而相对成熟起来。以下是我国脱硝行业存在的问题：①技术水平有待提高。②缺乏系统性的脱硝技术规范。③政策可操作性差。然而要促进我国脱硝市场的良性发展必须从这几点开始：①建立市场准入制度。②建立经济补贴政策。③加强排放标准建设。随着我国经济的快速增长，脱硝已成社会所趋之势，脱硝市场也必将踏入企业竞争之列。

结语

随着国内近年来对氮氧化物污染的重视和相关法律法规的出台及实施,我国对氮氧化物排放的控制将日趋严格。目前国内氮氧化物的控制主要依靠低NOX燃烧控制技术,燃烧后的烟气脱硝技术在国内的研究和应用还相对较少。针对此现状,笔者提出如下几点建议:

(1)对于SCR、SNCR等国外已成功工业化的脱硝技术,一方面应通过技术引进或合作等手段开拓其在我国的应用;另一方面,国内亦应注重其关键技术如高效廉价的SCR催化剂、高能电子加速器、辐射屏蔽设备等的研发,力争实现关键设备和催化剂的国产化,大大降低固定投资和运行成本。

(2)SCR工艺是一项高起点脱硝技术,但是投资及运行成本高。应开发适合我国的低温SCR技术,着力降低脱硝成本,重点发展SNCR与其他如SCR、再燃烧技术、低NOX燃烧器等技术的联用脱硝技术。

(3)应加强微生物、微波、液膜和脉冲电晕等脱硝新技术的基础和工业化放大研究,并加强它们同已工业化的SCR、SNCR等工艺的联用技术开发,形成若干拥有我国自主知识产权、适合我国国情的脱硝新工艺、新技术,力争有所突破,使我国在烟气脱硝市场上占领一席之地。

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第二篇：国内外水表现状与发展趋势

国内外水表现状与发展趋势

摘要:叙述了国内水表应用状况。对国内新型水表的发展以及国外水表发展情况进行了介绍，同时还对影响水表发展方向的因素进行了分析。关键词：水表应用情况新型水表国外水表发展现状

流量计量是科学计量的一个重要组成部分，而水流量计量又是其中最重要的内容之一，在贸易结算、能源计量、过程控制、环境保护等方面起到重要的作用。近年来随着能源和水资源的全球性匮乏，随着南水北调等国家重点工程的启动，随着法制计量的不断完善，全社会对水计量的要求越来越高。因此，研究和探索满足新形势下适合我国各种使用条件的水表或流量计，并扩大其流量测量范围、延长水表的工作寿命、提高仪表智能化程度等已成为水表行业研究人员不懈的追求。

水表在各种流量计中属于结构简单、应用最广泛的流量仪表，也是最重要的法制计量仪表。按最新的国际标准和国际建议，水表是按其使用用途来定义和划分的，即任何用于测量封闭管道中可饮用冷水的具有累积流量显示的流量仪表都为水表，这当中既包括了我们通常概念中的旋翼式水表、螺翼式水表、活塞式水表等基于机械原理工作的流量计，也有基于电子或电磁原理工作的流量计，如电磁流量计、超声流量计等。另外带电子装置水表是一种在机械式水表上添加了各种辅助装置的水表，以满足管理和控制的需要，如各类预付费水表和电子远传水表。总体而言，水表的内涵比以前大大丰富了。在实际工作中，随着电子技术的发展和成熟，电子类水表和带电子装置水表正发挥越来越大的作用。水资源的商品化、“一户一表”工程的发展、阶梯式水价等节水政策的实施需求更促进了这类水表的发展。

水表测量的对象是水，水在各种流体介质中是变化相对稳定的介质，其粘度、密度、清洁程度、压力、温度等在额定工作条件范围内是比较理想的和稳定的。但因为流量计量的动态特性、供水过程中水压脉动和含气量变化以及各种安装条件，仍会对水表的工作产生很大的影响。虽然近年来流量测量技术及仪表比以往的选择面宽了许多，但还有许多不尽人意之处。我们所选用的水表除要适应所使用的条件并符合法制计量要求之外，还要考虑很多其它因素，如流量范围、灵敏度、压力损失、安装防护要求、价格等，电子水表和带电子装置水表还要考虑抗干扰等电磁环境因素。因此，为了适应不同的介质条件、不同的环境条件，不同的使用要求，各种水表应运而生。可以说只要有一个新的技术发展起来，就会有人尝试着将它应用到流量计量当中去，也就可能应用到水表中去。

每一种水表都会有其最适用的场所，在市场经济浪潮中显示出顽强生命力。但由于这些水表在性能上的差别细微或需要认真地分析其特点，实际上在很多情况下都没有将它们使用到它们最适合的场所或调整最佳的使用状态，导致计量不准确、容易损坏等等。因此，客观公正地描述各种水表（或相同用途的流量计）的特点，正确地选用水表是水表制造商和水司用户所要关注的。

从1999年以来，水表的国际标准ISO4064和国际建议OIML R49频繁改动，反映了国际上对水表发展有着比以前更多的关心和重视，我国的水表国家标准和水表国家检定规程也同步在进行修订，预计年内可以出台、明年可批准实施。国内新制订的行业标准（如CJ/T224-2006《电子远传水表》）已批准实施，原CJ/T133《IC卡冷水水表》等也已修订完成。结合各类技术标准修订过程中了解到的情况，根据政府管理部门、行业协会、水表制造行业的朋友提供的信息和近年来申请新产品型式评价的产品类型，以及水表市场反映出的现象，我们大致可以看出国内外水表的现状和发展趋势。1.国内普通民用水表情况

现阶段，在国内的各种民用水表中，旋翼式湿式水表以其结构简单、计量稳定、价格低廉在国内得到广泛的应用。液封式计数器的广泛采用克服了较早湿式水表产品的度盘容易因管道水质积垢而污损缺点，解决了水表清晰抄读的问题，得到了广泛的应用。行业里普遍认为液封式水表是目前较适合国内管材和水质的水表。

尽管八位指针式的C型表从指示方式上比其它型式显得不方便和落伍，甚至行业人士呼吁淘汰C型表，但目前似乎还有不少市场。全国经济发展、生活水平不平衡自然是一个重要原因。

与国外水表外壳采用的铜材料不同，国内民用水表大部分为铁壳水表，行业人士也曾提议逐步淘汰，但在现有国情下还难以实施，这也是卫生技术要求暂时不能写入行业标准《居民饮用水计量仪表安全规则》的主要原因。

高灵敏度小口径旋翼式水表这几年在纷纷扬扬的议论中出台了，并挤占着原来普通表的市场。这类水表在商业名称上颇有吸引人的地方，但也混淆了一些概念。首先计量的概念是需要符合规定最大允许误差的测量，而不仅仅是对被测量有响应。目前这类水表的大多数只是结构的设计改变来提高水表对微动流量的响应，从计量的意义来说还没有真正提高水表的测量范围。在型式评价（样机试验）中，还没有形成一个对灵敏性能的长期可靠性进行评价的方法，在水表的国家标准和国际建议中也没有专门的规定，现行的85年版的水表检定规程要求对检定项目虽然有始动流量检定但要求并不高。由于客观上国内一些水暖器具的质量导致微渗漏现象和少部分家庭的不道德的滴水存积方式，使得供水部门对这类水表产生兴趣和需要。但在法制计量管理上对水表的灵敏度性能并无特别高的要求。实际使用中这类水表对水压脉动的抗扰能力，即不用水自转的可能性增大，这些也会带来另类的麻烦。在水表新的国际标准和国际建议中，都明确一点在零流量下水表不应累积。有一些企业在开发出了计量等级达到C级的旋翼式水表，高灵敏度也高，这才是真正提高了水表的质量档次。

一户一表政策实施以来，水表出户较为普遍，由于铜材价格飞涨，使水表材料成本增加，社会上偷水表铜部件时有发生，成为城市偷窨井盖后又一新的社会问题。十多年前研究过的全塑水表现在又提到桌面上来研究了，这种水表现在仍存在方方面面的质疑，主要集中在材料的长期卫生安全性和塑料材料的检验手段的局限性。未来全塑水表是否能够在供水系统中采用，完善的标准、简捷的检验手段和行业政策的批准允许是关键的。国外在一些气候环境变化不是太严酷的国家和地区（如南非和南美一些国家）也有用塑壳水表的。可能这种产品需要经过若干年的试用后才能进行较全面的评估。

2、国内直饮水水表和智能水表的情况

国内目前用于直饮水的场合一般采用计量等级C级或D级的活塞式结构的水表，外壳有铜，也有特制不锈钢的。

电子远传水表、预付费水表，包括IC卡（插卡式和射频式）水表、TM卡水表等这些智能型水表都是因水费收取制度、方式的改革而出现的水表产品，同时支持了一户一表、阶梯式水价的政策的实施，这些产品发展很快，在世界上也算是领先的，但实际使用中出现了的问题也不少，特别是带阀门的预付费类水表，这可能与采用了阀门、电池和恶劣的使用环境以及人为的恶意攻击有关。

总体而言，平时不用电、抗攻击能力强的即时直读式的电子远传水表更具有优势和发展前景。

3、国内大口径水表的情况

大口径水表中，传统的水平螺翼式水表及可拆卸式水平螺翼式水表仍有较大的市场。可拆卸式水平螺翼式水表具有结构简单、通用性好、可不停水检修等特点受到欢迎。但水平其流量范围不宽，一般B级表的流量比只有1：67，在许多场合满足不了要求。部分地区还用大口径旋翼式水表，与水平螺翼式水表相比，虽然这种水表的工作抗扰性相对较好，但其流通能力小、压力损失大以及庞大的重量体积都成为了缺点。这几年垂直螺翼式水表、涡轮式水表及复式水表逐渐兴起，为用户提供了新的选择。

与行业中部分企业热衷于高灵敏度的小口径民用水表的研发和制造相比，另一些企业关注着大口径水表的微小流量计量能力的提高问题。因为从每种管径的用水量分析，大口径水表在低流量下的漏计率占的比率更多。研究用水量的组成特点，选用合适的水表，会给供水企业带来更大的效率。

在目前国内大口径水表的流量测量范围普遍不够的情况下，WPD型涡轮式水表、复式水表等或许是解决这一问题的选择。

4、电磁水表、超声水表等新型水表

随着大管道流量计量的发展，超声流量计、电磁流量计以其无可动部件、无压损的特点得到越来越多的应用。特别是当超声波流量计从单声路发展到多声路，直至16声路的研制成功，使对流量计上游直管段长度的要求大大降低。同时，流量计自诊断和报警技术的成熟，使得流量计的使用具有更好的可靠性。由于超声流量计具有优异的测量重复性，也常作为核查标准使用。电磁流量计在电路方面更为成熟，比如对导电率要求降低，高低频率的交替使用提高了零点稳定性和大流量时的灵敏度，开发了能方便清洗探头的外插式探头，在现场核查方面也有所发展等等。电磁流量计、超声波流量计等基于电或电子原理的流量计逐渐取代了原来的一些插入式流量仪表和机械式水表，这在国内外都是正在形成的趋势。这些流量计新的国际标准和国际建议已将其归类到水表的范围中，并制定了相应的试验要求。国内不少生产厂已建立了1m口径以上的试验装置，最大的测试管道口径已达到4m。

这些感应式水表在智能化方面相对于传统机械水表有着无可比拟的优势，且几乎无压力损失。但也有其局限性，如量程较小、易受管振、电磁环境干扰，还有就是大口径流量计的周期检定和现场测试始终是个难题，尚未得到有效解决。另外，这类水表的法制计量管理还有待加强。

从长远看，感应式水表与传统机械式水表会是互存的，而不会取而代之。

5、国外水表的发展情况

我国水表生产厂众多，但规模大多偏小，与国外水表生产厂家相比在规模和技术方面存在着较大的差距。英国肯特公司、德国迈内克公司和瑞纳公司、法国爱拓利公司、意大利迈特姆里那等都是国际上较有名的水表公司，在世界各地拥有大量分支机构,他们控制着世界水表市场。

在发达国家，由于管道直饮水较普遍，容积活塞式水表成为主要采用的产品，计量等级普遍为C级。旋翼液封式水表和单流式水表也不少，单流束水表还具有材料节省、结构小巧的优点。总体来说，国外的民用水表产品注重高计量等级和使用寿命。

国外水表产品的优势更多体现在大口径水表产品上，其制造工艺精致，并在一些产品上采用叶轮平衡技术，使得产品测量范围大（可达到计量等级C级）、安装方式适应性好（可以水平、垂直或倾斜），并可选配远传装置满足检定或抄读的需求，产品执行EEC标准，在流量测量能力方面优于以前版本的国际标准ISO4064。

由于美国的水表产品标准并不执行国际标准而是国内ANSI/AWWAC700系列行业标准，其设计和特点是不一样的。除了外形尺寸独特并采用英制单位外，产品设计更强调长期功能稳定性、使用的安全性，叶轮和计数齿轮的转速设计较慢，相对来说对计量性能的要求不苛刻。

在其它发展中国家如东南亚、南美、非洲，大多还是与我国相同的水表产品，有些国家也在尝试采用预付费IC卡水表和塑壳水表。还有部分国家对水表的法制管理要求并不高，因此对水表各部件的材质的要求很低，类似国内的一些劣质水表产品。

6、影响水表的发展方向的几个因素

政策法规、技术标准和市场需求是引导水表产品发展的最重要的三个方面。

水表基本上用于贸易结算，用户面大量广，无疑是最重要的法制计量器具之一。水表必须符合所使用的国家法规的要求。在我国水表列为重点管理计量器具，属强制性检定计量仪表并有具体的实施方法；国内很多地区开展实施的不入户抄表、一户一表、阶梯水价政策需要适用可靠的水表产品支持，电子远传水表、智能型水表有着广阔的前景。生活品质的提升会有更多的城市实现管道直饮水，高计量等级、流量测量范围宽的水表将会有更多的市场，水资源的紧张导致的水价提高是不争的趋势，也会使优质水表价有所值。在节能方面，国家在十一五期间非常重视量化的、可操作的节能考核，在GB 17167-2006《用能单位能源计量器具配备与管理通则》对相应的计量器具都提出了要求，其中对作为载热介质的水的计量按大小口径（以250mm划分）分别提出了1.5%和2.5%的准确度要求。水表有多个规程支撑着其检定工作，但许多人又疑惑，法规中的检定周期能否保证在用水表的准确性，这样的怀疑不是没有道理的。由于使用场合和介质的复杂性，很多水表还没有到检定周期就已经超差了。近年来采用现场核查的方式来越来越普遍，这对保证水表（乃至流量计和其它计量器具）的正确可靠性，尤其是在涉及贸易结算而又无法按计划拆卸或送检的流量计是可行的方法。国际法制计量组织也开始起草这方面的国际文件，以科学合理、经济可行的态度来对在用中的水表、电表、燃气表和热能表的性能进行评判。

我国的水表国家标准等同采用国际标准，国家计量检定规程也等效采用国际建议，按目前计划，这二个重要的水表技术法规会从明年开始批准实施。新的标准和规程在水表的技术参数表达方面与现行的方法有很大的不同：

1）现行的计量等级名称将被代表流量范围的一组可选的比值来代替，工作温度和压力也详细等级化：

2）一般水表的准确度等级为2级，而大口径水表的准确度等级可以选为1级； 3）水表除了原来的试验外，增加了水温影响试验、水压影响试验和流动干扰试验；

4）电子水表和带电子装置水表需做环境试验和电磁兼容试验等。这些规定一方面是考虑了新标准规程吸收了电磁水表等产品的技术特性，也是鼓励水表产品提高测量范围能力，适应更严酷的环境要求和运行寿命要求。

市场的需求是多方面的。一个参数的理想测量结果的获得依赖产品本身的性能和正确的选用、安装和使用。水表的发展趋势除了其本身产品的改进外，更重要的是针对不同的情况场合选用对应合适的水表，同时可能还要借助其它仪表和软件技术进行辅助，如无线远传、总线制方式远程抄读、管道漏损判断报警。制造商不能为产品而做产品，而应考虑用户的使用目的而选型、策划、设计和改进。真正优秀的水表产品性能特点是计量准确稳定、流量测量范围宽、压损小、对水质要求不是太高、使用寿命长、附加的装置功能可靠、材料省。尽管某些产品的商业宣传会有一些误导，但市场最后接受的肯定会使支持国家用水节水政策、真正做到公平计量、为企业带来经济效益的水表产品。

我国的水表行业面临良好的机遇也面临着严峻的考验．一方面要捍卫国内庞大的市场，另一方面还要借鉴外国强势企业的管理、技术、营销等先进经验，提高自己，增强国际竞争力，这需要水表制造商、水司用户、相关行业协会、政府管理部门和技术检测机构共同努力，多参与国际交流，参加到国际产品标准的制订修订，将水表大国做成水表强国，向全球用户提供我们先进的、精工制造、性能一流、价格优惠的计量产品。

第三篇：国内外节水现状与节水措施

国内外节水现状与节水措施

过程控制——节能工程关键所在——以建设部建筑节能示范工程枫华府第项目为例

建设部科技发展促进中心 孔祥娟

据统计，过去50年全世界淡水使用量增加将近4倍，达到每年

4.13×1012m3。世界总取水量在20世纪70年代为22000亿m3,到20世纪末达到55000亿m3，净增长1.5倍。

近年来，在一些工业较发达、人口较集中的国家或地区已明显感到水资源不足。据统计，世界上有40多个国家和地区（占全球陆地面积60％）缺水。预计今后若干年内，缺水情况将更加严重。城市生活用水增加有两方面原因，一、由于城市人口增加；

二、由于第三产业的发展和人们生活水平的提高。

我国水资源的现状

中国水资源短缺、淡水资源总量约每年26200亿立方米，人均占有量为每年2392立方米，为世界人均占有量的四分之一，名列第110位，由于各地区处于不同的水文带及受季风气候影响，水资源与土地、矿产资源分布和工业用水结构不相适应。水污染严重，水质型缺水更加剧了水资源的短缺。随着国民经济的发展和城市生活水平的提高，很多地区特别在北方和某些沿海城市发生水资源短缺和污染问题。水资源的本身不足和水源的污染已成为我国国民经济发展的一个制约因素。因此必须实行水资源的统一规划与管理，把用水问题，特别是将节水工作纳入社会经济发展规划，建立与健全相应的规章制度，认

真贯彻开源节流并重方针，加强节水的科学管理，全面开展节水工作，通过多种途径开辟水源，加强污废水处理，搞好污废水回用，保护生态环境。

节约用水是指通过行政、技术、经济等手段加强用水管理，调整用水结构，改进用水工艺，实行计划用水，杜绝用水浪费，运用先进的科学技术建立科学地用水体系，有效地使用水资源，保护水资源，适应城市经济和城市建设持续发展的需要。节约用水、高效用水是缓解水资源供需矛盾的根本途径。节约用水的核心就是提高用水效率和效益。节水是以减少短期和长期用水量为目标的，其意义在于：

1、减少当前和未来的用水量，维持水资源的可持续利用；

2、节约当前给水系统的运行和维护费用，减少水厂的建设数量或降低水厂建设的投资；

3、减少污水处理厂的建设数量或延缓污水处理构筑物的扩建，使现有系统可以接纳更多用户的污水，从而减少受纳水体的污染，节约建设资金和运行费用；

4、增强对干旱的预防能力，短期节水措施可以带来立竿见影的效果，而长期节水则大大降低了水资源的消耗量而能够提高正常时期的干旱防备能力；

5、调整地区间的用水差异，避免用水不公及其他与用水相关的社会问题；

6、保护环境，维护河流生态平衡、避免地下水过度开采和地下水污染。

国内外节水现状

1、国外节水现状

（1）节约工业用水是节水的重点

城市中工业用水量的比重逐年增加。2000年世界各国的工业需水量约占世界总需水量的25%。为了解决水资源不足的问题，许多国家和城市把节约用水作为节水的重点。主要措施是重复利用工业内部已使用过的水，即一水多用。美国制造工业的水重复利用次数，1985年为8.63次，2000年达到17.08次。因此到2000年美国制造工业的需水量不但不增加，反而比1978年的需水量减少45%。而美国工业总需水量由1975年2033亿m3降至2000年的1528亿m3。

（2）重复利用污、废水已成为替代水源的一个重要途径。目前，国外有不少城市把处理过的城市污水和废水回用到各个方面，已成为替代水源的一个重要途径。

城市污水经二级或三级处理净化后进行回收利用，例如用于冲厕所、浇灌绿化带，作为工业和商业设施的冷却水，也可作为人工补给地下水的水源。

（3）采用节水型家用设备是城市节约用水的重点

从一些国家的家庭用水调查来看，洗衣、冲洗厕所、洗澡等用水占家庭用水的80%左右。改进卫生设施，采用节水型家用设备是城市节约用水的重点。节水产品的使用是非常有效的节水措施，既节约了用水又减少了用水费用的开支。

（4）加强管道检漏工作，避免城市供水的不必要损失

节水的前提是防止漏损，最大的漏损途径是管道。自来水管道漏损率一般都在10%左右。根据美国东部、拉丁美洲、欧洲和亚洲等许多城市的统计，供水管路的漏水量占供水量的25%以上。因此把降低供水管网系统的漏损水量作为供水企业的主要任务之一来对待。

（5）采取经济措施来促进节约用水

当今世界各国已颁布了许多法规，严格实行限制供水，对违者进行不同程度的罚款处理。许多城市通过制订水价政策来促进高效率用水，偿还工程投资和支付维护管理费用。国外比较流行的是采用累进制水价和高峰用水价。

（6）依靠科技进步是城市节水工作的根本途径

国外很重视关键的节水技术、设备的开发、节水器具的改进、提高、旧设备、旧工艺的改造等方面的科学技术的应用研究，依靠科技进步进一步提升城市节水工作。

2、国内节水现状

国内的节水运动始于20世纪80年代初期，经过近20年的努力，取得了较大进展。

（1）制定了有关水和废水管理方面的法律法规。

现已颁布的直接涉及水和废水管理方面的有《中华人民共和国水法》和《中华人民共和国水污染防治法》两部法律。发布的涉及水和废水管理方面的行政法规有《城市节约用水管理规定》、《关于大力开展城市节约用水的通知》、《国务院办公厅、中央军委办公厅关于保障军队用水用电有关问题的通知》、《进一步做好城市节约用水

工作的报告》、《取水许可制度实施办法》、《城市供水条例》、《中华人民共和国水污染防治法实施细则》、《中华人民共和国河道管理条例》、《征收排污费暂行办法》《污染源治理专项基金有偿使用暂行办法》、《国务院办公厅关于印发建设部管理的国家测绘局职能配置、内设机构和人民编制方案的通知》、《国务院城市建设技术政策要点》、《国务院环境保护委员会关于防治水污染技术政策的规定》、《关于进一步加强城市环境综合整治工作的若干意见》、《关于征收水资源费有关问题的通知》、《中国节水技术政策大纲》等。

（2）设置了相关的主管机构

国务院城市建设行政主管部门主管全国城市供水工作和主管全国的城市节约用水工作。

（3）国内工业节水技术

鉴于大量工业废水除少数污染很严重外，大部分经简单处理后可重复使用，因此工业节水也是国内城市节水的重点。1990年我国城市工业万元产值取水量为245m3/万元，2004年已降至196m3/万元，但从整体来看，工业用水水平还比较低，同发达国家的20～30m3/万元相比差距很大。在具体节水技术中，国内主要注重重复用水技术，包括冷却水的循环节水、一般循环水节水（指循序用水、闭路用水等）和工艺节水（包括冷却工艺改革、无水少水工艺等），这些技术在火电、钢铁、石化、化工、印染、造纸等行业都有成功应用的范例。

（4）国内生活用水节水

目前国内主要节水措施有：①水表安装与计量。②采用节水型

器具，包括节水型水嘴、节水型便器、节水型便器系统、节水型便器冲洗阀、节水型淋浴器、节水型洗衣机等。③城市节水灌溉。随着人民生活水平的提高，城市绿化面积不断增加，城市灌溉用水量逐年增长。目前我国着重推广喷灌、微喷灌和滴灌等新技术，比原来的地面灌节水30%～50%，同时节省了大量劳力。④城市污水回用技术（中水技术）。通过污水回用，可以在现有供水量不变的情况下，使城镇的可用水量增加50％以上。国内外的实践经验表明，城市污水的再生利用是开源节流、减轻水体污染、改善生态环境、解决城市缺水的有效途径之一，不仅技术可行，而且经济合理。⑤减少管网的漏损率。供水管网的漏损是城市供水过程中水损失的一个重要方面，由于城市管网老旧，漏损严重，既会造成水的损失，同时有可能会对地质环境造成安全事故。⑥利用价格杠杆，调整水价，促进节水工作。根据《城市供水价格管理办法》和有关规定，合理调整城市供水价格，在满足居民的基本用水要求的前提下超定额用水实行累进加价，鼓励居民选用节水器具、废水再利用的自觉性。

第四篇：国内外研究现状参考

1.国外研究现状:

从本世纪50年代开始，一些发达国家在开展自然资源连续定期调查的同时，相继着手建立土地利用监测体系，加拿大是世界上应用遥感技术较为发达的国家之一。从60年代开始建立土地利用监测体系，到90年代初期加拿大已经建立了全国土地利用遥感监测系统，利用遥感、地理信息系统技术对全国资源状况进行周期性调查与更新。法国土地利用监测实行分级管理，采用地理分层为基础的二阶抽样调查法，监测土地类型达l00多种.除了俄罗斯、加拿大、日本等国，许多第三世界国家都把遥感技术作为关键技术在土地利用与监测中采用。总之，遥感技术在全球土地利用与监测中起着越来越重要的作用。

国内研究现状：

我国对城市扩展的研究起步较晚，直到20世纪80年代初，我国城市才开始应用航空技术检测环境、调查土地资源和应用于规划管理的尝试。1980年，天津市利用假彩色红外摄影对城市的士撼年利用与土地覆盖遥感监测。“六五”期间，北京市也进行了以搜集城乡建设、环境与资源等方面的基础资料和信息为主的航空遥感综合调查；七五”期间应用Landsat TM等遥感资料进行了“三北防护林遥感综合调查“、“高原遥感应用工程”等;从1984年开始，我国组织了全国范围内的、以县为基本单元的土地利用现状详查.九五”期间中国科学院遥感应用研究所利用美国TM数据，在1995年的前后各省的土地利用状况数据，结合计算机和人工判读技术，建成了国家级的基本资源与环境本底数据库，并在此基础上开展了不定期覆盖全国范围和重点地区基本资源和环境变化的动态遥感监测，至今已经进行了第三期的变化监测。从1996年起，利用遥感数据的多波段和高空间分辨率优势，原国家土地管理局通过不同年份、大致相同时相的TM和SPOT数据，用于建设用地、耕地和土壤沙化等土地利用变化信息的提取。张京生与董尚丽利用人机交互式解译判读法，完成了《用ARCGIS进行土地利用动态监测的研究》；吴发启、周淑琴、荆耀栋利用分类后对比法完成《茅乌素沙地南缘植被覆被度动态监测》；吴琴、常庆瑞、刘梦云、王德才利用基于统计方法对遥感图像分类法著成《基于TM影像的黄陵县土地利用变化动态监测》；董芳、赵庚星、张磊利用分类后对比法完成《基于GIS 的济南市城区扩展遥感动态监测》.不足之处，用软件处理后影像与实际地貌情况存在一定的差距，一些地物的“同物异谱，同谱异物’’或土地覆盖的影响，导致误判产生的误差。

第五篇：国内外工业激光现状与发展趋势

国内外工业激光现状与发展趋势

1．国外工业激光现状与趋势

国外以美、德、日为代表的几个发达国家在激光加工产业领域的发展速度惊人，它们在主要的大型制造产业，如汽车、电子、机械、航空、钢铁等行业中基本完成了用激光加工工艺对传统工艺的更新换代，进入“光制造”时代。激光在工业制造中所显示出的低成本、高效率以及应用的巨大潜力，成为世界主要工业国家间互相竞争的动力，纷纷将激光技术作为本国重要的尖端技术给予积极支持，加紧制定国家级激光产业发展计划。美国通过其“精密激光机械加工(PLM)协会”来激励其新工艺技术的发展，力求使美国工业激光器技术在世界上处于领先的地位，并在世界市场中获得较大的份额。德国在1994-2002年制订了国家激光发展计划，促使德国激光器和激光工业应用后来居上，位于世界领先地位。激光设备在德国汽车和机械制造中的广泛应用，使其在这些领域内的竞争能力近年来得到显著提高。并制订了德国“2002-2006光学促进计划”，将激光技术作为重中之重，认为未来所有制造加工业中有12%以上的加工工艺需要用激光技术来替代。除此之外，英国“阿维尔计划”、日本“激光研究五年计划”，甚至俄罗斯、韩国、新加坡、印度也制订有专门的激光技术发展计划。

根据国际激光行业权威刊物《LASER FOCUS WORLD》每年发布的统计资料表明，全球激光器产业市场发展迅猛，激光产品销售每年平均以高于10%的速度增长，并呈现出加速增长的趋势。2008年世界激光产业仅激光器（不包括广泛用于通信和家电的半导体激光器）年产值就超过了70亿美元，激光加工装备年产值超过了130亿美元。

激光工业装备制造企业由研究型的单台特种设备制造企业，发展到标准化、规模化生产的跨国公司。国外许多知名激光企业均通过兼并重组快速发展壮大。德国通快公司(Trumpf)通过兼并、重组，成为拥有7家从事激光产品生产的企业，成为当今世界上激光装备制造产业的霸主。美国相干公司(Coherent)在2001年初将医疗激光集团出售给以色列ESC／Sharplan公司后，购买了几家从事工业激光产品制造的公司，专著于工业激光领域的技术研究和产品开发。这些大型企业的形成，一方面推动了激光应用技术与产业走向新的发展阶段，另一方面也表明这些厂商正在谋求规模化发展，提升激光设备的性能价格比，以便垄断市场。国外工业激光的发展趋势体现在以下几个方面：

（1）鲜明的产品差异化特色，核心竞争力明显

鲜明的差异化产品特色也成为国外著名激光企业的核心竞争力。典型代表有：德国Trumpf公司生产的高功率轴快流CO2激光器和碟片激光器及其加工系统、德国Rofin公司生产的板

条激光器、Synrad公司的射频激励连续中小功率激光器、Coherent公司的射频激励脉冲中小功率激光、美国PRC公司的轴流CO2激光器、IPG公司的光纤激光器。

（2）新的应用领域不断拓展延伸

发达国家激光技术新应用开发速度惊人，它们在主要的大型制造业，如汽车、电子、机械、航空、钢铁等行业中基本完成了用激光加工工艺对传统工艺的更新换代，进入“光制造”时代。由于激光具有高的时间及空间分辨率，在需要高度精密加工的场合得到进一步推广和应用，如电子、半导体、微纳机械制造、生物、环保等行业。

（3）产业链专业分工越来越细

国外激光产业发展的一个显著特点是产业链专业化分工越来越明细，相关器件达到了同行业最高水平，打造了一个完善的激光产业链。

美国的II-VI公司和德国的Kugler公司成为激光器光学镜片的著名专业供应商，产品覆盖全球。

德国Fraunhofer、Nutech研究所、汉诺威激光研究所、慕尼黑技术大学的IWB研究所是国际上进行激光技术应用开拓研究的专业机构，其研究开发的激光切割、焊接、熔覆、激光再制造等方面的工艺成果已广泛应用在奔驰、宝马、奥迪、大众等汽车公司和空客飞机公司。德国Trumpf公司的系列轴快流CO2激光器产品中的射频电源和Rofin公司系列板条CO2激光器中射频电源、美国PNA公司CP系列激光器中的高压开关电源均由专门的电源公司为其提供。随着半导体激光器的普及，也诞生了Lumonics等几家著名的电源专业配套公司。德国Precitec、HighYAG、Laser Mech、Laserline、Fraunhofer和Scansonic专等专业公司开发的激光切割头、焊接头和专用熔覆头成为各激光加工装备制造商的首选核心器件。

德国Siemens、日本Fanuc和西班牙Fagor等专业公司开发的激光加工数控系统成为激光加工装备制造行业的垄断产品。

（4）传统激光器向高功率发展，新型激光器不断涌现

随着技术的进步和对高效率和高利润的不断追求，传统的气体和固体激光器逐渐向更高的功率和更高的性价比方向发展。如德国Trumpf推出的万瓦级轴快流CO2激光五轴切割、焊接和表面处理系统是这一发展趋势的典型代表。

美国、德国和日本成为新型激光器研发的主力军，新型激光器也成为推动激光产业发展壮大的核心。光纤激光器、半导体激光器、紫外激光器等新型激光器产品相继出现并日趋成熟。主要发展方向是高功率、高光束质量、高可靠性、高智能化、固态化和低成本。高亮度大功率半导体泵浦固态激光器、紫外激光器、超短脉宽固体激光器(皮秒和飞秒)成为未来新型

激光器发展的重点。

（二）国内工业激光现状与发展趋势

我国激光技术研究与国外同时起步，是当时与国外技术差距最小的高科技领域。在国家“六五”至“十一五”科技项目的支持下，逐步形成了以华中科技大学和中科院四大光机为典型代表的研究机构，在激光器的一些核心技术研发上已形成较全面的技术成果，形成了5个国家级的激光技术研究中心。其中，激光技术国家重点实验室、激光加工国家工程研究中心、武汉光电国家实验室（筹）和最早开设激光学科的华中科技大学均坐落在武汉，成为我国激光技术的发源地。

我国激光加工产业一直呈指数增长，目前我国已经形成华中、珠三角、长三角、环渤海四大激光产业带，有21个省市、地区生产和销售激光设备，常年有定型产品生产和销售，并形成一定规模的企业有200家左右，以激光产品为主业的上市公司有两家。2008年全国激光产业销售总额达到了80亿元。

中国工业激光的发展也正在紧跟国际发展的趋势，主要体现在：

（1）通过上市融资，龙头企业正在形成中国第一个以工业激光为主打产品的上市公司是华工科技股份责任公司，2005年深圳大族激光公司紧跟着成为第二家工业激光上市企业。华工科技以生产高端的激光工业设备为主，大族激光以生产量大面广的低端激光工业设备为主。但大族激光通过2008年再次融资9亿元，目前正在向高端激光工业设备进军。2009年华工科技股份责任公司也实现了再次融资4.58亿元，将主要投向5个项目：高档数控等离子切割机生产线建设项目、先进固体激光器产业化项目、激光特种制造装备、半导体材料激光精密制造装备以及激光加工工艺研发中心建设项目。

（2）走国际合作道路和引进高层次人才，核心竞争力正在形成为应对市场竞争，中国工业激光企业必须形成自己的核心竞争力，以抗衡国外激光工业设备大量进入中国的现状。深圳大族激光公司正在建设激光研究院，聘请国内外知名激光专家进行研究工作，并聘用了曾在德国Rofin公司长期工作的吕启涛博士为公司的技术老总。华工科技公司也引进了阎大鹏博士，开发生产出了光纤激光器。武汉法利莱激光公司收购了澳大利亚激光企业，提升了激光切割机的技术水平。武汉华俄激光公司引进了俄罗斯的固体激光切割机技术，在国内首次成立了中俄合资的激光公司。

（3）国民经济支柱行业正在加大使用激光制造设备的力度

武汉钢铁公司正在建设“激光加工工艺研究中心”，并与激光企业联合开发激光冷轧板拼焊设

备、东风汽车公司越来越重视轿车车身的激光焊接、南车集团也开始将激光设备用于火车制造、武昌造船厂已购买多台激光切割机。

（4）中国激光产业链正在形成随着市场的不断扩大，中国激光企业正在寻求自身的定位，逐步在形成产业链。如北京卓立汉光专门生产激光调节支架、广东许多中小企业专门生产激光设备的机箱、河南南阳生产气体激光器的风机、湖北老河口生产大型激光工作台、成都东骏激光公司专门生产固体激光晶体。

（5）新一代工业激光器正在受到激光企业的重视

为在竞争中立于不败之地，国内龙头企业正在开发新一代工业激光器及其应用装备：光纤激光器、紫外激光器及其精密加工设备、大功率半导体激光器及其焊接、热处理设备、高功率碟片激光器及其焊接设备、高功率气体激光器及其切焊组合设备等。

总之，随着中国由制造业大国向制造业强国转变，激光加工技术越来越受到制造业的重视，国内大型、重型企业也越来越关注激光加工设备的进展，中国激光加工行业的明天一定非常光明。