废气排放量

废气排放量（精选九篇）

废气排放量 篇1

1 废气无组织排放源

当前无组织废气排放源主要是人们生产及生活过程中未将产生的大气污染物采集至排放系统, 而是经过厂房窗户或将污染物直接排放到空气中, 引发大气污染。且无组织排放的废气中包含了多种类型的污染物, 其存在的形态也不尽相同, 排放到大气中的主要是颗粒及气态污染物。污染物的源头主要有以下几个方面:一是所需的物料存在跑冒滴漏的情况;二是物料在空气中发散和蒸发;三是建设项目生产过程中, 物料在储存、切割、装车及运送过程中存在的挥发性无组织排放。

废气污染物中颗粒状污染物主要由粉尘、烟尘、飞灰及化学雾组成。粉尘污染物主要是固体形态的物料在操作时衍生出来的黏土及水泥粉尘等。而烟尘主要是冶金时物料中存在的可燃物质挥发产生的气态物质在冷凝过程中形成的多种氧化铅和氧化锌的烟尘。废气颗粒污染物中飞灰形成的主要因素是物料燃烧时产生较多的尘灰与黑色的烟。化学雾是物料空气蒸汽所产生的液体, 经过一系列的凝结和雾化作用生成的酸碱性雾等。

废气污染物中的气态物主要是石化工业生产时未按照规定操作产生的硫氧化物、氮氧化物及碳氧化物等, 以及多种有机化合物。其中硫氧化合物是因石化燃料燃烧时形成的。而氮氧化合物主要是工业硝酸和炉窑以及炸药生产的过程中产生的NO和NO2污染物。有机化合物形成的原因是石化燃烧时衍生出较多具有较强挥发性VOC及烃类气体, 而卤素化合物是来自于化工和塑料制造流程中形成氯化氢等。

2 废气无组织排放量的核算

2.1 物料衡算法

物料衡算法是将物质守恒定律作为前提条件, 针对具体的工艺程序和特点、原辅料以及产品等物料之间存在的平衡关系计算无组织排放量, 下面为计算公式:

无组织排放量=某物质的投入总量-有组织 (排气筒排放量) -随产品、副产品和废水、固废的量

这种方法在理论方面来讲是最具科学合理性的, 但是等式两面很难平衡, 主要原因是未能对每一种物料实施较为精确的测量, 使用该方法的过程中必须熟悉生产工艺流程和管理方面的实际情况, 同时还要对基本数据有全面的掌握, 才能将废气无组织排放量精确的计算出来, 数据掌握较详细的无组织排放地区可运用该方法进行计算。

2.2 估算法

估算法可根据原料每年的使用量及产品每年的生产量, 及物料装置中循环的总量比例将目标无组织排放量大概估算出来。

2.3 类比法

类比法是使用和拟建项目类似的目前存在的项目设计资料或真实测量的数据进行核算, 该方法应用较为广泛, 适用的范围较大, 包括储罐区、生产装置区及污水处理区都可应用。使用该方法计算时, 若要提升类比数据的精准程度, 应将被计算对象和类比对象之间的相拟性及可比性进行仔细分析, 如, 污染物排放特点的相似性、工程特征的相似性、设计生产的规模、生产工艺、原料及其成分等。尤其是染物排放特点的相似性, 这相似性是指污染物排放种类、浓度、强度及去向等。而环境特征的相似性, 指地理位置、地区环境作用及气候情况等。

2.4 实验法

堆放废渣的无组织废气来源于废催化剂及釜残滤渣等化工废渣及污水处理场形成的三泥等。针对这些废气目前尚没有固定的计算方式, 通常可选择实验法进行计算, 即使用废渣分析实验的方式, 获得挥发性物质的含量, 且将少许废渣放在与真实生产过程中废渣防治的条件相同的环境, 放置指定的时间, 再次测量挥发性物质的含量, 经过两次测量的数值差可计算出全部废渣堆放处产生的无组织废气的排放总量。

3 结束语

通过对废气无组织排放源及排放量核算研究的进一步阐述, 了解到在无组织排放的废气中, 如果污染物浓度较高且密集将会对人们的呼吸系统造成危害, 尤其是拥有较高挥发性的污染物, 通过高浓度的作用, 会使人们中毒。无组织排放的废气中的所有颗粒状以及气态状的污染物将会对植物造成严重的伤害。因此, 必须要对其予以高度的重视。希望通过文章的阐述能够对废气无组织排放源和排放量计算方面有一个全面的了解, 进而研究出有效地减少废气无组织排放的方法。

参考文献

[1]李克勤, 王栋成, 林国栋, 等.化工项目无组织排放环境影响评价技术研究与应用[J].山东化工, 2012, 8:25-29.

[2]张秀青.石化企业废气无组织排放源及排放量估算简介[J].装备环境工程, 2013, 5:74-77.

减少废气排放标语 篇2

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废气排放量 篇3

进入21世纪前十年, 我国水泥工业获得了极大发展, 据统计, 刚进入2000年年初时, 全国仅有总数不到135条预分解窑生产线投入生产使用, 至2008年底, 全国新型干法水泥生产线拥有量则达到912条, 至2011年底, 全国新型干法水泥生产线迅速扩大到1500条以上, 我国水泥工业已进入水泥全面过剩的时代。水泥工业目前发展方向是进行产业结构调整和企业兼并重组, 走绿色环保低碳无污染的发展道路, 其中对水泥窑废气NOX排放控制达标问题, 已引起业内专家和同仁的关注和重视, 以下笔者结合我国水泥工业实际, 对水泥窑NOX废气产生的根源和降低我国水泥窑NOX废气排放量的技术途径以及达到国际先进排放标准 (建议改成水平) (≤300mg/Nm3) 等问题进行简要研究分析与探讨, 供业内同行参考。

1 水泥窑NOX废气产生的根源

水泥窑废气中NOX气体主要是指NO和NO2, 其中NO大约占NOX总量的90%～95%, 但NO2的毒性是NO的5倍, 其主要危害性是NOX酸化土壤, 使大气产生光化学烟雾现象破坏臭氧层降低O2的浓度等。在水泥回转窑烧成系统中生成NOX有两种不同的源点, 即按氮的来源性质不同和反应位置不同分为: (1) 在窑头煤粉燃烧火焰内及其随后的废气流中, 当温度在1600℃以上时, 燃烧空气中的氮和氧生成热力型的NO, 在火焰前锋处空气中的N2和O2立即生成NO, 这种生成方式以火焰前锋处存在大量烃基为特征。 (2) 来自燃煤中以化合物形式存在的氮在火焰中经过一系列复杂的化学转化机理而形成NO。据德国水泥工业研究院发表的研究成果表明, 在水泥回转窑内, 当气体温度超过1800℃以上时, 生成热力型NO的过程占主导地位, 这取决于火焰温度、过剩空气量、空气在火焰内的停留时间以及火焰形状等, 而在窑尾预分解炉燃烧系统中, 燃烧温度较低大约在900℃左右, 其热NO气体生成量较低, 而主要是燃料中的化合氮 (有机物中的氮) 参与了NO的生成反应, 其主要影响参数是过剩空气量和燃煤中的氮含量。

从化学反应平衡和热力学定律观点可知, 提高窑头燃烧器火焰温度, 增加窑内过剩空气量, 延长气体 (N2和O2) 在火焰内的停留时间, 改变火焰形状 (如缩短火焰长度形成短焰急烧) , 以及增加燃煤中有机氮的含量都可能增加NOX的生成量。反之, 适当降低窑头燃烧火焰温度, 降低窑内过剩空气量, 缩短空气在火焰内的停留时间, 火焰形状保持在正常的柳叶眉形状, 以及减小燃煤中有机氮的含量, 都可以降低NOX的生成量。

2 降低水泥窑NOX废气排放量的控制办法与技术途径

在不带分解炉的干法预热器窑和湿磨干烧半干法长水泥回转窑内减少NOX排放量的措施, 只能从窑内的燃料燃烧上尤其是减少热NO的生成来获得达到规定的排放要求, 如适度降低一次空气量, 减少过剩空气量和降低燃烧温度, 例如采用萤石矿化剂配料煅烧熟料以降低熟料煅烧温度在1300～1350℃以下, 相应火焰温度也可比正常温度降低100～150℃至1600～1800℃控制, 为在预热器窑和湿磨干烧半干法长水泥回转窑内烧出优质低碱中低热水泥熟料和G级油井水泥熟料来, 必须要求燃烧温度较高, 燃烧火焰适当缩短, 从而提高碱的挥发率和蒸发率, 因而致使过剩空气量较大, 这与降低NOX排放要求是一个矛盾, 因此降低NOX排放的途径, 只能采用适当的喷煤管, 如三通道喷煤管和四通道喷煤管, 并将喷煤管嘴调到最佳状态, 使火焰核心出现局部还原气氛, 以减少过剩空气系数, 把一次总风量降低至总风量的6%～8%左右, 增加二次风量和风温, 调节好三通道喷煤管的内外净风风速和火焰形状, 使内净风适当小于外净风风速, 避免火焰局部高温和短时高温, 目前, 在日本德国等国家的回转窑过剩空气系数大多控制在1.05～1.15范围内, 并有继续降低的趋势, 这对降低NOX生成量和排放量是十分有益的。

采用大型预分解窑 (≥5000t/d) 煅烧工艺可以减少NOX的排放, 这与预分解窑通过窑头主燃烧器喂入烧成带的燃煤减少有关, 由于预分解窑窑头只喷入占总燃煤量40%的燃煤, 其燃烧热主要用来将窑尾灼热生料从1100℃加热至1450℃及固相反应和熟料烧结, 而分解炉内燃煤喷入量占总燃煤量的60%以上, 而炉内温度相对较低 (在850～900℃) , 这就为降低和减少NOX的热生成量提供了条件和可能。近年来国内有关部门在新型干法水泥生产线中推广应用阶段燃烧法其效果也十分明显, 它是在分解炉下半部通入较少的三次风, 控制过剩空气系数小于0.9, 在这里形成还原火焰, 从而使煤粉燃烧缺氧而产生CO气体, 使其CO与NOX顺利反应生成N2和O2气体, 然后在分解炉的上半部通入较多的过剩空气系数为1.1～1.2的三次风, 将剩余的CO气体全部燃烧成CO2气体, 为了保证一个稳定的还原区气氛, 分解炉及窑尾下料量均要进行相应调整, 据有关研究人员测算, 此举可消除50%左右的NOX。国内外有一些水泥工业设计研究院在设计分解炉时, 人为地强化微还原气氛, 使二次燃烧系统产生局部还原气体CO以增强NOX的分解, 如选择DD分解炉等, 其炉内设置三次燃烧副喷嘴以造成一定的缺氧气氛, 从而使NOX脱硝过程顺利进行, 有利于大幅度地降低NOX气体的排放量。

3 水泥窑单位熟料NOX废气排放量计算的有关问题

3.1 计算公式

水泥窑单位熟料NOX废气排放量 (kg/吨熟料) 等于单位熟料煅烧废气排放量V (Nm3/kg熟料) 乘以单位时间内窑NOX废气排放平均浓度值G1 (mg/Nm3) , 即G=VG1。

3.2 关于V值大小的影响因素

一般水泥回转窑V值由以下几部分组成:

式中:V——窑尾预热器排放废气量, Nm3/kg熟料;

V1——燃料燃烧生成CO2等废气量, Nm3/kg熟料;

V2——燃料燃烧过剩空气量, Nm3/kg熟料;

V3——生料分解放出CO2废气量, Nm3/kg熟料;

V4——生料蒸发水分生成废气量, Nm3/kg熟料;

V5——预分解窑系统漏风量, Nm3/kg熟料。

对于一台正常运转的回转窑, 要降低V值大小, 必须在降低这五个要素V1、V2、V3、V4、V5上下功夫。

降低V1值大小:必须在降低熟料煤耗上下功夫, 即在水泥窑选型设计时, 采用两档支撑短回转窑以减少窑筒体表面散热损失, 在熟料配方设计时采用中低KH值 (0.86～0.88) 偏低至0.86～0.87左右控制, 采用硅率SM (2.5～3.20) 偏低至2.5～2.8左右控制, 采用易烧性好的石灰石和硅质原料配料, 从而降低熟料煅烧温度和降低熟料煤耗, 对于我国西部和北部沙漠地区采用硅砂作硅质原料生产配料时, 由于粗晶砂易烧性差, 可掺用萤石作矿化剂, (掺量大约CaF2含量达0.5%～1.0%) 来改善其生料易烧性, 可适度降低其熟料的煅烧温度和熟料煤耗, 还可起到提高熟料质量 (熟料强度大幅度提高) 的双重效果, 但由于F排入大气也造成污染, 也应慎用。当前我国运行良好的先进预分解窑, 其熟料煤耗可稳定控制在89～100kg标煤/t熟料。

降低V2值大小:必须在保证燃料完全燃烧的前提下控制过剩空气系数不要太大, 在1.05～1.15之间取下限值为最佳, 控制好一次风、二次风、三次风的风量比例和风量大小, 控制好熟料冷却风的风量比例和风量大小, 窑头一、二次风比例要控制一次风在6%～8%, 二次风在92%～94%左右为最佳。

降低V3值大小:要降低生料分解放出CO2废气量, 主要是在生料配料时, 适当降低熟料的KH值, KH值取0.86～0.88之间的下限值, 适当提高硅酸率SM值, 取值在2.5～3.2之间的上限值, 这样就适度减少了石灰石用量配比, 增加了粘土和砂岩用量配比, 从而减少了石灰石分解放出的CO2气体排放量, 另在原料选择上可设计和采用电石渣部分或全部替代石灰石配料生产水泥, 也可适当减少生料分解废气生成量等。

降低V4值大小:对于干法预分解窑而言, 其入窑生料水份蒸发生成废气量较小。

降低V5值大小:必须减少各系统漏风量, 做好窑炉筒管机各处的密封堵漏工作, 提高预热器和分解炉的气固换热效率和气固分离效率, 从而降低单位熟料废气的排放量。

关于V值的波动和取值范围, 国内水泥工业有关专家和相关文献研究证实, 其取值一般在1.6～1.8 Nm3/kg熟料之间, 而国外日本和德国的水泥企业单位熟料废气排放量先进指标则在1.35 Nm3kg熟料以下的先进水平, 我国较先进的厂家则在1.43～1.73Nm3/kg熟料之间范围内。

3.3 关于G1值大小的影响因素

水泥窑废气单位时间内NOX平均排放浓度值G1 (mg/Nm3) , 直接影响水泥窑的吨熟料NOX排放量G, 由G=VG1公式可知, 当V值保持相对稳定时, G与G1成正比, 但是, 在实际水泥窑运行中, V值是处于一定波动状态中的, 当V值变大时, 其G1值则会相应变小, 此时NOX处于稀释状态, 而NOX排放总量则保持在不变的数值范围内, 为了降低G值, 则必须在V值保持稳定不变的情况下降低G1值大小, 才能达到减小G值大小的目的, 为此必须弄清水泥窑内NOX废气产生的根源和我国水泥工业现状, 从而寻找到降低我国水泥窑NOX排放总量的控制办法。

生产实际中, 水泥窑废气NOX排放浓度值大小G1, 随着窑型大小及干法预分解窑的不同而不同, 例如广东某地实际监测结果表明:其预分解窑A1和A2废气NOX排放浓度G1值分别为623 mg/Nm3和642mg/Nm3, 而预分解窑B则在采用低NOX的燃烧器和优化窑系统操作工艺技术后, 废气NOX浓度值G1则降至417mg/Nm3, 其两台机立窑G1值分别为31mg/Nm3和140mg/Nm3, 原因是立窑煅烧工艺过程中存在燃煤不完全燃烧, 窑废气中有CO气体产生。从而CO与NOX反应还原成N2和CO2气体, 使脱硝过程得以顺利进行, 从而大幅度降低其立窑NOX排放浓度G1值。

据文献[7]研究, 中国建材研究院等单位在对我国具有代表性的9条1500t/d～5000t/d新型干法窑的检测结果表明:≥5000t/d的窑NOX废气排放平均浓度值G1为600mg/Nm3, ≤1500t/d窑的NOX排放浓度值G1平均值为1600mg/Nm3, 2500～5000t/d之间的窑NOX排放浓度G1值平均为1100mg/Nm3, 由此可以看出大型预分解窑与小型预分解窑其NOX排放浓度值G1值差别十分巨大, 原因可能是≥5000t/d预分解窑普遍采用了低NOX大推力燃烧器和窑尾分解炉采用了可还原脱硝的分解炉, 安装了三次脱硝喷煤嘴, 例如在DD炉上部缩口与下部缩口之间安装分解炉二次燃烧副喷嘴, 下部缩口处则安装分解炉三次燃烧脱硝副喷嘴, 其三次燃烧过剩空气系数小于1.0, 在0.8～0.9, 其分解炉进行分阶段还原燃烧来还原NOX, 而小型预分解窑则由于未采用这些措施, 从而导致NOX排放值高达1100～1600mg/Nm3。

3.4 我国近年来水泥窑NOX排放总量的估算

据有关文献研究和相关专家测算, 2006年至2009年, 全国水泥窑废气NOX的排放量值分别为59.84万吨、68.48万吨、76.46万吨、113.0万吨, 合计四年排放总量达317.78万吨, 2010年全国预分解窑生产熟料总计达9.5亿吨, 据《中国建材报》报道, 我国2011年全年熟料产量为11.45亿吨, 其新型干法窑年排放NOX总量计算 (按窑尾烟气排量V取低值1.6Nm3/kg熟料, NOX废气排放平均浓度值G1按1000 mg/Nm3熟料计算) 则2010年、2011年全年新型干法窑NOX废气排放总量分别达:9.5×1.6×1000/100 (万吨) 和11.45×1.6×1000/100 (万吨) , 即152.0万吨和183.2万吨以上。由此可见, 我国水泥窑NOX排放总量呈现出逐年递增的态势。

4 我国新型干法窑NOX减排达到国际先进标准 (≤300 mg/Nm3) 的技术途径与未来展望

首先是优化预分解窑工艺技术操作, 控制好预分解窑窑头燃烧器火焰温度、火焰形状、一次空气在煤粉燃烧火焰高温区的停留时间等, 具体来说控制措施如下:

控制预分解窑窑头燃烧器火焰温度, 主要是选择易烧性好的原燃材料配料和煅烧, 降低熟料煅烧温度, 采用中低饱和系数的熟料配料和煅烧, 也可适度选择生产低热硅酸盐水泥熟料和高贝利特水泥熟料, 其熟料煅烧温度可降至1300～1350～1300℃左右, 因此其火焰燃烧温度可比正常火焰温度低100℃以上控制, 这样可大大减少窑头高温热NOX的生成量。

控制预分解窑窑头燃烧火焰形状, 主要是通过三通道和四通道喷煤管调节, 使其火焰形状保持正柳叶眉形状, 即毛笔头形状, 尤其不要形成粗短型短焰急烧状态形成高温区生成大量NOX气体。

控制降低和缩短一次空气在火焰高温区的停留时间:据文献[5]研究, 某2500t/d窑其窑头四通道喷煤管在设计和生产操作中控制其轴流风和旋流风风速分别在300m/s和160m/s左右, 其喷煤管煤风道和外风风道风速控制在28m/s和15m/s左右, 这样使其火焰内部净风高速越过煤风屏障, 从而缩短高温N2和O2的反应时间, 从而大大减少了NOX生成量。

第二选择和采购预分解窑生产用煤时, 优选采购含氮量低的燃煤, 可有利于降低由燃煤本身有机化合物中的氮转化为NOX的可能性, 以减少燃煤型NOX生成量。

第三是窑尾分解炉的优化设计和选择, 选择拥有NOX还原区的阶段燃烧型式的分解炉, 如:喷腾或复合喷腾系列中的DD型、TDF型、NC—SST—I型, 旋喷迭加系列中的N—KSV型, 旁置预燃室系列中的GG型、P—ASCC型, 悬浮管道炉系列中的P—AS—MSC型、P—RLOWNOX型、PYROTOP型等。

以上三项工艺技术措施综合应用后可将窑NOX排放削减到500 mg/Nm3左右, 然而对于一些生产高C3S含量G级油井水泥熟料和采用三高率值配料 (高KH、高SM、高P) 生产高强水泥熟料的厂家, 需提高窑头火焰温度来确保水泥熟料煅烧温度, 采用高温强化煅烧操作热工制度, 以强化熟料游离钙的吸收, 这时其热NOX的生成量就较大, 其窑NOX排放就达不到500 mg/Nm3以下, 为使其达到≤500 mg/Nm3甚至达到≤300 mg/Nm3的国际先进标准, 就必须采用以下技术措施。

第四, 采用SNCR技术, 装设SNCR脱硝装置, 即在窑尾预分解炉系统的下部870℃～1100℃温度区间内使用压缩空气喷嘴喷入脱氮剂 (NH3·H2O) 氨水至炉膛深处的燃烧烟气中, 这样NH3与烟气中的NOX接触反应而还原为N2和H2O气体, 其脱氮率一般在50%～80%, 其有效反应温度区较窄, 一般为900℃～1100℃, 低于900℃氨逃逸率高, 高于1100℃时, 氨会氧化成新的NOX, 这项工艺技术简称为SNCR技术。据有关资料统计, 目前世界上共计有三千多台水泥预分解窑投入生产运行, 其中仅欧洲283条1000～5500t/d各型水泥窑大部分采用了SNCR技术, 目前我国国内仅有广东珠江水泥厂5000t/d生产线采用SNCR技术装备, 其NOX排放从>500mg/Nm3下降到<200mg/Nm3, 北京水泥厂也安装了SNCR技术装备, 其NOX排放从>800mg/Nm3下降至<200mg/Nm3, 另有某厂采用SNCR脱硝技术装备后其NOX排放从930mg/Nm3降至<220mg/Nm3, 脱氮率为73%, 除此之外, 国内绝大多数水泥企业均未安装SNCR脱硝装备, 原因是:一是国家现行的对NOX废气排放标准定得过宽, 为800mg/Nm3, 而欧盟、日本、美国、德国等国家和地区的排放标准是:欧盟:500～800mg/Nm3, 日本:300～600mg Nm3, 美国:400～700mg/Nm3, 德国:200～400mg Nm3。尤其是德国其NOX废气排放标准规定不得超过300mg/Nm3。因此我国必须修订现行环保法规, 调整现行水泥窑NOX废气排放标准由800mg/Nm3降至300～500mg/Nm3控制。二是由于投资SNCR脱硝工艺装备以及采购氨水溶液增加成本, 据有关测算吨熟料增加成本在10～12元左右, 为此, 国家必须采取扶持政策, 鼓励水泥企业采用和投资安装SNCR脱硝工艺装备, 并出台一些政策鼓励措施, 尤其是对于≤2500t/d以下的中小型预分解窑厂家就更应选择安装该工艺技术和SNCR脱硝技术装备, 为水泥工业降低NOX排放量作出较大贡献。

5 结束语

我国目前已有1 5 1 3条新型干法窑投入生产运行, 其中大型预分解窑N OX排放量已控制在500～800mg/Nm3, 大部分中小型预分解窑NOX排放量还达不到500～800mg/Nm3的要求, 未来随着我国现代化建设的推进和人们环保意识的不断增强, 国家对水泥行业的环保标准会不断提高, 我国水泥工业NOX减排脱硝事业任重而道远, 我们水泥行业科技人员应随时关注国际国内NOX减排脱硝技术进展, 积极采用SNCR技术, 同时采用回转窑大推力四通道煤粉燃烧器技术以及带还原燃烧区的分解炉分步燃烧技术等, 优化水泥窑工艺操作, 为把我国水泥工业建成一个绿色环保无污染的现代水泥工业而共同努力奋斗。

参考文献

[1]沈曾荣、祁兴久、耿光斗.水泥工艺进展[M].中国建筑工业出版社, 1989年10月1版:460～518.

[2]苏达根、许红金.水泥窑废气污染防治的几个问题[J].水泥技术, 2009 (5) :94～95.

[3]高长明.水泥工业废气脱氮技术[J].水泥技术, 2007 (2) :19～20.

[4]周永康.水泥窑烟气脱氮技术介绍[J].水泥, 2012 (1) :7～10.

[5]陶从喜.新型节能环保水泥熟料烧成技术的研发与应用[J].水泥技术, 2011 (2) :32～36.

[6]陈绍龙.水泥环保标准与国际接轨的技术经济分析[J].新世纪水泥导报, 2004 (增刊) :35～40.

船舶柴油机废气排放及控制技术 篇4

船舶柴油机废气排放及控制技术

随着航运业的不断发展,船舶柴油机废气排放引起了许多国家和国际组织的重视. 文章从IMO制定的<防止船舶造成大气污染规则>出发,总结了SOx、NOx的`生成过程和产生的危害,介绍了当前降低SOx、NOx排放污染物的技术措施,并讨论和分析了各种措施的可行性及其优点和适用范围.

作 者：张玉阁 Zhang Yuge 作者单位：天津海员学校,天津,300451刊 名：天津航海英文刊名：TIANJIN OF NAVIGATION年，卷(期)：“”(2)分类号：U6关键词：船舶SOx NOx 排放 控制技术

冶炼厂废气排放治理技术 篇5

中国的钢铁冶炼工业从建国初期的极度缺乏经历了几十年的跳跃式发展, 如今面临产能过程的困局, 钢产量跃居世界第一。在给中国经济发展作出了巨大贡献的同时, 也给我们的环境污染造成了巨大的危害。冶炼企业的生产过程中产生的大量的废气和烟尘, 在对环境污染的比重中占了很大一部分。近几年的重工业地区的空气PM2.5质量严重超标, 就与冶炼企业排放的烟、气、尘有直接的关系。

因此, 冶炼企业如何减少生产过程中的废气排放, 如何进行废气排放治理, 减少对环境的污染, 创造良好的生产生活环境, 实现企业的可持续发展, 已经成为每一个冶炼企业都要面临的课题。通过不断优化生产工艺, 降低能耗和原料消耗, 并积极地采取有效的治理方法, 进行废气的治理与回收, 对废气进行综合利用, 解决废气污染和浪费, 是目前冶炼企业在废气排放治理中的有效途径。

1 冶炼厂废气的产生及特点

冶炼厂的废气污染中, 钢铁厂的冶炼是废气排放的主要污染大户, 废气的来源主要有:

a) 冶炼过程的原料 (矿石) 和燃料 (如煤炭) 的运输、装卸及加工等过程, 其中的大量含尘废气的排放, 这部分废气一般为颗粒状粉尘, 粒度小, 吸附力强;

b) 冶炼厂在生产过程中产生的大量含有粉尘及有害气体的废气或高温蒸汽, 这部分废气是环境污染的主要来源之一, 因其含有有毒有害成分, 不能直接排放, 需要进行处理, 减少其有害成分的含量, 符合环境要求时有条件地排放;

c) 在冶炼生产工艺过程中因化学反应产生的废气, 比如在钢铁冶炼、烧结、轧制等过程中, 经过化学反应产生了一些污染较重的有毒废气, 这也是环境污染的主要来源之一。在钢铁冶炼中废气主要为粒度较小的Fe2O3粉尘, 而一些冶金窑炉中产生的废气还具有高温蒸汽的成分;

d) 在冶炼时化工原料在高温时汽化直接形成的高温废气, 以及水汽-粉尘共生废气。

冶炼厂产生的废气中, 除了一部分固体颗粒状粉尘和高温蒸汽以外, 还含有Fe2O3、SO2、CO、H2S、CI2、NO、NO2等, 在一些特殊冶炼工艺的冶炼厂中的废气, 如热镀工艺中产生的还含有硫酸雾、盐酸雾、HCN、HF以及含碱、含磷气体, ZnO、铅烟、铅尘和PbO、石灰粉尘、油烟等。这些大部分废气中都具有回收利用价值, 如高温蒸汽的热量回收利用, 粉尘中有效成分的回收利用等。

2 炼钢厂废气治理途径及策略探讨

冶炼厂的废气成分复杂, 不同冶炼厂的废气也应采取不同的治理措施, 尽可能地将可回收利用成分回收加以利用, 以此减少对环境污染和减少浪费, 提高资源利用率, 同时废气的治理要从减少排放和达标排放2个方面采取科学合理的措施进行同步治理:

a) 改进生产工艺和设备, 减少能源与原材料的消耗, 从而减少废气排放量。这就需要大力开展清洁生产, 这也是现代化节约型企业的发展趋势。通过清洁生产, 采取先进的除尘设备和废气净化设备, 减少生产过程的废气产生, 直接将粉尘转化为生产原料。例如在焦化企业以干法熄焦取代湿法熄焦, 以干法除尘替代转炉湿法除尘, 充分利用废气中的余热, 减少能源的损耗;固体废弃物的回收利用;在转炉的工作方式、能源方式、转速、进风量等工艺环节进行转炉的节能改造和节能生产, 实现负能炼钢是现代化冶炼厂生产技术进步的标志, 以转炉煤气和蒸汽回收满足O2、N2、焦炉煤气、电和使用外厂蒸汽的消耗支出, 是冶炼企业烟气节能、减少烟尘等排放、综合利用的技术集成, 可有效改善厂区环境质量。生产中, 在生产方式上采取连续化生产, 在废气的出气量不均匀的工序, 采取控制措施, 避免废气的不规律排放造成污染。从而减少三废产生的水平, 实现节能、环保, 清洁生产[1];

b) 废气排放治理方面, 根据烟气的成分不同和回收利用的用途分类, 主要有: (a) 湿法处理, 目前应用最广泛的转炉烟气治理方法就是进行烟罩法冷却烟气温度、再用湿法除尘洗涤净化冷却至常温、二次PA文丘里洗涤除尘技术, 此技术除尘效率可达99.5%。施法处理后的烟尘呈泥浆状, 经过干燥处理, 提取有效成分进一步回收利用; (b) 利用高压静电干法除尘器, 去除转炉煤气中的粉尘, 粉尘中回收的铁等成分可直接重新利用; (c) 烟尘的综合利用过程中, 对于不同条件下的的生产环境, 采取不同的回收方法, 在开放的原料运输、粉碎、混合工序, 无法进行干法除尘, 可采用湿法喷水雾除尘, 密闭系统内的除尘可采用干法除尘, 如高效大风量袋式除尘器或电除尘器, 效率更高;热气的回收可以通过热量转化为蒸汽再供生产和生活使用; (d) 有毒有害气体的治理, 大部分成分也是可以回收利用的, 例如, SO2, 脱硫方法有灰石膏法、氨硫铵法、循环菱镁矿法、苛性苏打亚硫酸盐法、钢渣石膏法, 但目前各种脱硫工艺都不很彻底, 仍然需要在冶炼厂进行高烟囱排放, 这就对烟囱高度有一定的要求, 一般进行初步脱硫以后, 烟囱高度在100 m~200 m即可, 这样一来, 排放烟气的SO2浓度基本可以控制在0.006 mL/m3以下[2];酸雾的排放治理, 主要有覆盖法抑制酸雾散发、喷水凝结或碱液 (氨液、苏打、石灰乳) 中和、高压静电场净化等措施, 基本可以有效地吸收回硫酸雾;对于铅浴烟气的处理, 可以采用SRQF覆盖剂减少烟气产生, 再辅以干法和湿法净化设备处理;沥青废气可采用燃烧法或吸附法, 吸附法中的白粉吸附可重复利用, 吸附效率较高, 运行稳定;

c) 冶炼企业废气排放治理控制原则, 在我们的实际废气排放治理过程中, 存在很多问题, 诸如地方政府的地方保护, 对达标排放要求管理不严, 个别企业排放治理设备成摆设, 或者治理效果差, 甚至出现2013年8月份河北部分企业将不能达标排放的废水直接转化为高温废气直接排放到大气中, 对环境污染造成极大的危害, 严重损害环境和居民的健康。特别是高烟囱排放的气体, 由于在监测过程中的取样困难, 部分企业直接排放冶炼废气, 这是在废气排放治理中的诟病。因此, 在冶炼企业的废气排放治理中, 必须明确社会责任和企业可持续发展的目标要求, 真正采取积极的措施去进行企业技改, 减少废气排放, 进行有效的废气治理和资源的有效回收利用, 把废气治理当成生产管理的重中之重。

3 结语

冶炼工业是中国国民经济的支柱产业, 是中国在经历了重工业落后带来的战争灾难后的民族觉醒产业, 是我们富国强民、发展经济的基础。可以看出, 中国的重工业发展给中国的经济建设、国防建设做出了无可比拟的巨大贡献。但是, 发展的代价是我们的居住环境已经到了危险时刻, 自2012年8月份以来, 京津冀、长三角等工业区的雾霾天气, 使我们对废气排放治理有了清醒的认识, 发展不能以环境破坏为代价。现代化的企业发展和人类健康发展的环境追求, 都要求经济发展必须走可持续发展之路。冶炼企业的废气污染治理效果如何, 是企业是否能够实现节能高效、低耗能、低污染的可持续发展道路的关键环节。先进的清洁生产工艺削减污染源, 发展环保技术进行末端治理, 实现节能、环保, 清洁生产, 具有重要的社会意义。

参考文献

[1]陈梅倩, 何伯述.氨法脱除烟气中气态污染物的应用分析[J].北方交通大学学报, 2003 (04) :2-3.

在用汽油车废气排放状况分析 篇6

汽车废气排放是大气环境的重要污染源, 为保护环境, 针对汽车尾气排放控制的国Ⅳ标准已于2011年7月1日在全国正式实施, 目前部分地区甚至已执行更为严格的国Ⅴ标准。对于不合格新车采用不能上户的措施, 以促进厂家进行汽车排放控制技术升级。

然而, 符合国家排放标准的新车出厂后, 在实际使用过程中是否仍然排放达标, 有哪些因素影响汽车排放性能, 该如何解决, 是值得深入探讨的问题。由于目前在用车辆以汽油为主要燃料, 以下着重从汽油车的废气检测数据着手, 就在用汽油车的整体废气排放情况及改善方法进行探讨。

2 在用汽油车排放情况现状

为了解目前在用汽油车的废气排放情况, 我们随机抽取了成都市某检测站1个月内共850台汽油车尾气检测结果进行数据统计, 发现被抽查车辆废气检测的不合格率 (测试方法为简易瞬态工况法, 合格标准依据HJ/T240-2005) 为20.94%, 即有178台不合格。

不合格车辆分布情况统计表见表1, 不合格车辆按使用年限分布情况见图1。统计表明, 使用年限越久的车辆, 其废气排放的不合格率总体升高。

3 不合格原因分析

《轻型汽车污染物排放限值及测量方法 (中国Ⅲ、Ⅳ阶段) 》 (GB18352.3-2005) 早在2005年即公布, 根据该标准, 国Ⅲ阶段排放要求自2007年7月1日起实施, 国Ⅳ阶段排放要求从2010年7月1日起实施。

按此时间节点重新统计, 发现2010年7月1日前生产的车辆 (已使用年限为6~10年) 中每年的不合格率均在50%以上。而2010年7月1日后生产的车辆 (已使用年限为2~5年) , 其每年的不合格率均在24%以下。

因此, 对于5年前的车型, 其不合格原因主要是厂家在设计制造时所参照的排放标准较低 (国Ⅲ标准) , 排放控制技术落后, 不能适应目前阶段的新标准而导致车辆不合格。而对于5年内的车辆, 厂家在设计制造时所采用的排放标准均是符合甚至高于国Ⅳ的, 这说明是由于使用中涉及的因素所导致的排放不合格。以下就主要针对在使用中可能导致排放不合格的因素进行分析。

3.1 发动机故障

可燃混合气的最佳配比约为14.7∶1, 即当空燃比 (空气与燃料的质量比) 为14.7∶1时, 燃料充分燃烧, 废气中的有害成分最少。若混合气过浓, 则燃料燃烧不充分, 会生成大量的CO和HC。反之, 若可燃混合气过稀, 则易生成NO。

空燃比的控制是由发动机ECU来完成的, 它能够根据当前负荷及转速情况, 通过合理控制喷油量及点火时刻, 以实现对空燃比的精确控制。同时, 根据氧传感器传来的信号进行适当修正, 以确保在获得适当动力性和经济性的同时, 废气排放量最低。

如汽油泵油压低, 喷油器、汽油滤清器或进气歧管真空泄漏, 火花塞或高压线不良, 高压火花弱等故障均可导致混合气浓度过稀, 从而导致废气中NO含量增多。而空气滤清器堵塞, 汽油泵故障则可导致混合气浓度过浓, 从而导致废气中CO和HC含量增加。

3.2 不当使用

三元催化转换器是进行汽车废气后处理的重要部件, 通过三元催化转换器处理后的废气, 应该都能达到相应排放标准。然而, 三元催化转换器只有达到正常工作温度时, 才能够起作用。

三元催化器开始起作用的温度是200℃左右, 最佳工作温度在400℃至800℃。当温度低于400℃时, 转化效率较低, 而超过1 000℃后催化剂自身也将会发生化学反应, 从而使催化器内的有效催化剂成分降低, 使催化作用减弱。

在车辆实际使用过程中, 部分驾驶者没有暖车的习惯, 启动车辆后就立即起步行驶, 这使得废气温度较低;还有部分驾驶者习惯在高速路上长时间高速行驶, 使得废气温度过高。以上两种做法, 都没有达到三元催化器的正常工作范围, 因此不能正常工作。

此外, 废气温度过高时, 还可能导致氧传感器积碳、陶瓷碎裂等故障, 从而影响对空燃比的精确控制, 导致废气浓度超标。

3.3 油品质量不符合要求

三元催化转换器的活性成分为铂 (Pt) 、钯 (Pd) 、铹 (Rh) , 通过这些催化剂能将废气中的NO还原成N2, 将CO及HC氧化成H2O和CO2, 从而使得从尾管中排出的废气含量大大减少, 能达到相应的排放标准。

长期以来, 由于油品炼制技术及成本原因制约, 燃油中的硫 (S) 和铅 (Pb) 含量偏高。这些物质可能会沉积在催化剂表面, 导致催化剂无法接触到废气, 从而失效。此外, 燃油中含有的铅 (Pb) 、硅 (Si) 等物质可能会阻碍或阻塞外部空气进入氧传感器内部, 使氧传感器输出的信号失准, ECU不能及时地修正空燃比。

此外, 个别私营加油站为了赚取高额利润, 存在私自调配燃油的做法, 使得燃油中杂质增多, 品质参差不齐, 从而影响排放性能。

3.4 缺少维护

大部分车主在车辆质保期内会按照保养间隔要求到4S店进行车辆保养, 但在超出质保期后, 通常会选择价格相对便宜的快修店。并且一般是有故障才修, 没有故障很少会主动定期进行车辆保养维护。这种做法将导致故障隐患不能及时被发现。

如出现加油门时听到有“嘶嘶”的漏气声或“咕噜咕噜”的异响;车辆启动后不久排气歧管到三元催化器之间明显烧红;怠速或加速时均可闻到刺鼻、发臭气味等现象, 均说明三元催化器工作不正常, 需要检修甚至更换。如不及时进行三元催化器维护, 将导致废气排放性能严重下降。

4 解决方案

4.1 对老旧车型升级排放系统

由于老旧车型的发动机系统已经成型, 主要可采用更换高性能三元催化转换器的方式进行排放系统升级。但三元催化转换器价格较高, 根据不同品牌、不同性能, 其价格区间一般为几千到上万。如能通过清洗改善排放性能的, 则更为经济。

4.2 加强日常维护

车辆应按厂家推荐的保养间隔, 到4S店或其他正规维修企业进行日常保养, 出现故障隐患应及时排除。

在检查中, 如发现三元催化器外壳出现裂纹、鼓包等现象, 则说明三元催化器已经损坏, 需立即更换。

4.3 油品升级

为改善车辆排放性能, 提高燃油品质刻不容缓。目前国家已出台相关政策, 要求从2015年内全国供应国Ⅳ标准的燃油, 到2016年底全国将供应国Ⅴ标准的燃油。

此外, 应健全油品质量监管体系, 加强各环节的油品质量监管, 加大处罚力度, 加强行业自律, 彻底杜绝不合格燃油。

4.4 合理使用

加强车主合理用车知识的宣传普及, 行车前应充分暖车、避免连续大负荷运行、减少频繁启停。

摘要：从汽油车的废气检测数据着手, 就在用汽油车的整体废气排放情况及改善方法进行探讨。从废气产生机理、油品质量、使用习惯、日常维护等多个方面分析车辆废气不合格的原因, 并给出改善在用汽油车排放性能的解决方案。

关键词：在用车,汽油,废气,数据分析,改善

参考文献

[1]GB18352.3-2005, 轻型汽车污染物排放限值及检测方法[S].

[2]HJ/T240-2005, 确定点燃式发动机在用汽车简易工况法排气污染物排放限值的原则与方法[S].

[3]马春阳.废气三元催化转换器常见故障分析[J].汽车工程师, 2009 (6) .

[4]张弛.怠速工况下汽车三元催化器温度与排放的关系[J].公路与汽运, 2014 (7) .

[5]王征, 邱兆文.基于CALINE4模式的平原地区高速公路机动车尾气污染水平研究[J].交通节能与环保, 2015, 06 (3) :17-21.

废气排放量 篇7

1 数据来源

本文数据来源于《中国统计年鉴—2014》中“8-16主要城市废气中主要污染物排放情况”, 详情参照中国统计年鉴—2014 网站数据。

2 聚类分析

聚类分析又称群分析, 它是研究分类问题的一种多元统计方法, 所谓类, 就是指相似元素的集合[2]。利用软件进行聚类分析的结果如下:

通过分析比较以上数据, 综合各方面的因素, 将以上城市分为4类:

3 主成分分析:

主成分分析是将多指标化为少数几个综合指标的一种统计分析的方法。主成分分析是为了达到减少变量的个数同时使得保留的原始变量的信息最多的双重目的而进行的一种分析, 此分析方法能够帮助使用者抓住主要矛盾, 使复杂的问题简单化, 以便更好的分析、解决问题。主成分分析的结果如下:

表3 中, 初始特征值中的合计栏代表特征根, 代表了主成分的影响强度, 特征值比1 大, 一般认为主成分的影响强度较大。通过观察表中的数据发现, , 前两个主成分的特征值超过1, 因此, 记主成分的个数为两个。另外, 第一个主成分方差占所有主成分方差的56.733%, 第二个占28.642%。这两个累计达到了85.375%。

经过分析可知, 提取的主成分个数为2, 其特征值, 贡献率, 和累计贡献率见表五:

记原始变量为x1~x6, 两个主成分记为F1, F2, 因而, 前两个主成分分别为:

第一主成分为:F1=0.786x1+0.792x2+0.826x3+0.838x4+0.699x5+0.538x6,

第二主成分为:F2=-0.565x1-0.417x2-0.422x3+0.353x4+0.619x5+0.735x6,

第一主成分的表达式中变量前边的系数均较高, 但是第一、二、三、四的系数尤其的大, 因此, 第一主成分可以看成是工业二氧化硫、工业氮氧化物、工业烟 (粉) 尘和生活二氧化硫的综合。

在第二个主成分中, 第一、第五、第六项指标的影响大, 第二主成分可以看成是工业二氧化硫、生活氮氧化物、生活烟尘排放量的综合。

由此可见, 工业二氧化硫是污染空气质量的罪魁祸首。

4 上述四类的城市空气污染的原因及应对措施:

4.1第一类:

主要原因:

(1) 第一个分类里的城市很明显均为经济高度发达的城市, 因此私家车的使用情况较为广泛, 燃料主要以石油为主, 因此造成了大气中氮氧化物的排放增多;

(2) 冬季进入采暖期, 所使用的燃煤是未处理过的高硫煤, 因此煤炭的燃烧使二氧化硫的排放量尤其增多。据统计, 北京每年燃烧2 300 万t标准煤, 对煤炭的过度依赖造成了严重的空气污染;

(3) 受季风的影响强烈。如太原地区西北风沙肆虐, 受该因素的影响, 使大气污染越发严重;呼和浩特的西南风和南风对该市的污染物的扩散造成了严重的阻碍;

应对措施:

(1) 深化燃煤锅炉拆并工作, 采取集中供暖措施。限制使用未经处理过的高硫煤, 严格控制原煤的燃烧, 同时加强热电企业的热管网的投入使用, 集中供暖。

(2) 提高机动车尾气排标准, 给汽车安装过滤装置。限制私家车的使用, 鼓励公民使用自行车、公交车, 可借助广播电视和新闻报刊等媒体, 大力宣传保护环境的意义, 使“保护环境, 人人有责”的观念深入到每个人的心里, 带动广大公民积极参与到保护环境的行动当中来。

(3) 对城市周边实施绿化建设, 建立湿地保护区, 鼓励植树造林, 加强空气净化能力。

4.2第二类:

主要原因:

这些城市的重工业异常发达, 中国重工业的聚集地, 如天津钢管集团股份有限公司、天津天钢集团有限公司, 上海上海宝山区的宝山钢铁总厂, 石家庄佛莱曼重工有限公司等等, 发达的工业在引导经济快速增长的同时, 硫化物和氮氧化物的排放量也随之增多, 因此发达重工业的废气排放成为了污染空气的罪魁祸首。

应对措施:

(1) 优化用能结构, 推动产业优化升级, 充分发挥能源的利用率。在加强重工业发展的同时, 要注重挖掘可再生能源, 如将风能、太阳能等新型能源代替煤炭的燃烧。

(2) 提高节能新技术。制定各个行业的排放措施和目标, 同时鼓励技术创新, 创造节能的新方法;

(3) 考虑将重工业企业搬迁至人员稀少的城市边缘地带, 有利于减少对人员身体健康的损伤, 并且城市周边的空气流通较市中心更为流畅, 为污染物的扩散提供便利条件。

4.3第三类:

主要原因:

(1) 在该类城市中, 地形封闭性较强, 空气污染的程度较轻, 天气条件是影响空气质量的首要原因。春季由于气温较低, 气压高, 污染物得不到扩散, 冬季因受近地面静稳天气控制, 空气在水平和垂直方向流动性均非常小, 加上污染物排放量大, 大气扩散条件非常差, 污染物持续积累, 空气污染随之而来。

(2) 受逆温天气影响强烈, 逆温和小风使污染物持续积累, 扩散不利, 造成空气污染的积累和持续。

(3) 城市的扬尘污染严重, 拿南昌市为代表, 南昌市工业园区企业和地铁道路施工等大规模现场开挖、粗放施工过程的建筑尘等过程产生了大量扬尘。机动车排气污染严重, 据南昌市环保局统计, 南昌市颗粒物的产生原因包括:各类扬尘的“贡献率”为27.3%, 机动车为20.9%, 燃煤为13.1%, 工业及溶剂使用为9.8%。其中, 机动车尾气位列第二, 仅机动车每年排放的氮氧化物超过4 000t 。

(4) 日常生活中烟花爆竹的燃放, 城市周边农村地区秸秆的焚烧, 露天烧烤产生的大量浓烟也严重污染城市的空气质量。

应对措施:

(1) 该类城市中受气象因素的条件较强, 因此要因地制宜, 要严格控制污染气体的排放, 相关部门要及时出台相应的政策, 对污染物排放严格把关, 加强对重工业企业的治理;

(2) 相关环境监管部门对周边的无合格证明的餐饮企业加大力度进行清理整治;

(3) 交通管理部门加强对不合格车辆的淘汰工作。政府相关部门在鼓励公民绿色出行的同时, 建设自行车的免费租赁点, 加强对自行社绿色车道的扩建工作, 从根本上改善人民出行的方式。

4.4 第四类:

主要原因:

重庆的地理位置特殊, 城市主要部分在河谷中, 三面环山, 风力不大, 加上市区的总体城市建筑容积率太高造成空气流通不畅, 重工业企业排放的污染气体得不到及时有效的扩散。并由于重庆的经济欠发达, 污染企业不敢淘汰, 通过观察数据表格会发现重庆2013 年工业二氧化硫的排放量高达494 415t, 在数据中尤其突出。废气的逐渐积累, 使空气污染的程度越来月严重。机动车尾气的排放及扬尘污染也大大加剧了的污染程度。

应对措施:

建议郊区杜绝建设工业污染企业, 优化产业的结构调整, 可以考虑重工业企业的迁移工作, 随重工业企业的选址进行合理布局, 并有步骤的淘汰重工业污染企业、控制私家车的使用、防治扬尘污染、完善污染监测技术, 及时淘汰污染严重企业。

根据理论分析结果, 分析了各类城市空气污染的主要原因和应对措施, 但是我们是一个和谐的大家庭, 治理好空气污染是我们的共同愿望, 各个城市之间不能相互孤立起来, 而要相互借鉴治理空气污染的成功经验, 改善空气质量, 并不是一朝一夕能够完成的任务, 我们要相互扶持, 坚定目标, 为营造我们美好的生活环境共同努力!

摘要：本文对《中国统计年鉴—2014》中31个省、市、自治区6种主要污染物排放量工业二氧化硫、工业氮氧化物、工业烟 (粉) 尘、生活二氧化硫、生活氮氧化物、生活烟尘共186个数据进行统计分析。根据污染物的排放量, 利用软件进行聚类分析, 主成分分析将31个地区的主要污染物的排放量进行分类, 具体结果见表二和表三, 找出影响城市空气质量的最主要的污染物。以此期望对改善我国主要城市的空气质量给出合理的建议。

关键词：污染物排放量,聚类分析,主成分分析

参考文献

[1]中国统计局.中国统计年鉴[M].北京:中国统计出版社, 2014.

[2]任雪松, 于秀林.多元统计分析[M].中国统计出版社, 1999:59.

[3]高惠璇.应用多元统计分析[M].北京大学出版社, 2004:265.

废气排放量 篇8

二甲醚 (DME) 在常温下是一种无色气体, 不易自动氧化, 无腐蚀、无致癌性, 作为可再生的清洁燃料而日益受到重视, 其中高十六烷值和安静燃烧, 价格低廉的特色使其有望成为柴油替代品。DME燃烧时没有黑烟, NOx较低、无硫、安全、泄漏不会污染土壤、可压缩点燃, 发动机改装简单, 可降低维修成本。有学者发现:使用DME为燃料, 柴油发动机的黑烟及PM排放可减少15倍以上。

DME替代柴油使用时, 柴油发动机本体不需要改装, 只要调整燃油喷射系统即可。本研究探讨在最少更改的条件下, 使用单缸柴油发动机, 比较各种不同燃料的排放特性, 纪录不同转速下的废气排放量, 可做为降低柴油机排放污染的参考。

2 实验设备及方法

2.1 实验发动机

本研究使用稳态来进行污染测量, 所采用的测试发动机为某牌单缸柴油发动机, 发动机规格如表1所示。该发动机为水冷式, 采用特殊涡流预燃烧室, 主要用于农用机械。

2.2 油品

本实验所使用的柴油与DME油品特性如表2所示。由表可看出DME的沸点比柴油低很多, 在常温常压下为气态, 必须加压才能以液态储存。此外, DME的密度比柴油低, 热值也比柴油低, 若要维持相同的发动机输出功率, DME的流量必须比柴油高, 这是在设计燃料系统为了使DME在常温常压下能以液态储存, 必须将DME加压到饱和压力以上的高压。

为了使DME在常温常压下能以液态储存, 必须将DME加压到饱和压力以上的高压。实验中, 将DME装入耐压容器内, 再将柴油灌入耐压容器。混合比例按质量百分比计算, 使用电子磅秤称重计算调配达到混合的比例 (10%、20%及30%) 。然后将整个耐压容器以氮气加压至6kg/cm2, 使DME液化, 静置2小时, 使DME与柴油充分混合, 燃后才开始进行试验。

2.3 实验方法

本实验是操作发动机在稳定情况下, 再进行实验测量及数据撷取。调整发动机油门达到测量转速, 等转速稳定后再进行测量。本实验所进行的转速包括900、1000、1200、1400、1600、1800、2000r/min, 在没有负载的清况下每种转速测量纪录2分钟, 将数据平均得到实验结果。

3 实验结果与讨论

本研究以各转速下的平均值作为比较的指标, 经实验最终测得数据如表3所示。

由表3可看出, 以NOX的排放浓度来说, 10%DME<纯柴油<20%DME<30%DME。在实验过程中, 测得30%DME在900r/min, NOX排出量最高, 因转速慢热传时间长。

以CO的排放浓度来说, CO愈低愈好。0%DME<10%DME<20%DME<纯柴油。其中, 30%DME燃料含氧量较多, 造成CO排放量较低, 不同的燃料CO的排放皆在0.1%以下。

以HC的排放浓度来说, HC愈低愈好。10%DME<纯柴油<20%DME<30%DME。混DME量增加HC增高的原因, 汽化量增加而蒸气使温度下降。

以黑烟度的排放浓度来说, 黑烟愈低愈好。纯柴油<10%DME<30%DME<20%DME。

以CO2的排放浓度来说, CO2愈高愈好。纯柴油>10%DME>20%DME>30%DME。混DME喷油时间延后, 因此CO2有下降趋势。

以O2的排放浓度来说, O2愈低愈好。10%DME<纯柴油<20%DME<30%DME。

以排气温度来说, 排气温度愈低愈好, 纯柴油<10%DME<30%DME<20%DME。排气温度随转速增加因每一次循环时间缩短, 造成排气温度增加, 添加DME排气温度较高趋势。

4 结论

从实验过程, 可得到以下结论:

4.1 从发动机燃料的改变, 实际上能减少废气的排放。

本实验研究结果显示, 随着DME与柴油的混合比例的不同, 废气测试的结果不同。只要能精准的依不同的的转速给不同比例的燃料供给就能降底废气的排放。

4.2 不同的转速下, 废气排放中各气体含量也有所不同。

4.3 将柴油与DME分别控制进入混合油箱, 调整不同转速下最佳混合比例, 再供给柴油发动机燃烧, 可获得最佳的排放性。

摘要：使用柴油、柴油与二甲醚10%、20%及30%的混合燃料, 比较在相同的条件下, 不同燃料对废气排放的影响。实验发现柴油混10%二甲醚的效果最好, 排放废气中NOX平均可以比纯柴油降低16.05%。

关键词：柴油,二甲醚,废气排放

参考文献

废气排放量 篇9

1 相关法规

1.1 中华人民共和国大气污染防治法

(2000年4月29日第九届全国人民代表大会常务委员会第十五次会议通过)

第四条县级以上人民政府环境保护行政主管部门对大气污染防治实施统一监督管理。各级公安、交通、铁道、渔业管理部门根据各自的职责, 对机动车船污染大气实施监督管理。县级以上人民政府其他有关主管部门在各自职责范围内对大气污染防治实施监督管理。

第四章 防治机动车船排放污染

第三十二条机动车船向大气排放污染物不得超过规定的排放标准。任何单位和个人不得制造、销售或者进口污染物排放超过规定排放标准的机动车船。

第三十三条在用机动车不符合制造当时的在用机动车污染物排放标准的, 不得上路行驶。省、自治区、直辖市人民政府规定对在用机动车实行新的污染物排放标准并对其进行改造的, 须报经国务院批准。机动车维修单位, 应当按照防治大气污染的要求和国家有关技术规范进行维修, 使在用机动车达到规定的污染物排放标准。

第三十四条国家鼓励生产和消费使用清洁能源的机动车船。

国家鼓励和支持生产、使用优质燃料油, 采取措施减少燃料油中有害物质对大气环境的污染。单位和个人应当按照国务院规定的期限, 停止生产、进口、销售含铅汽油。

第三十五条省、自治区、直辖市人民政府环境保护行政主管部门可以委托已取得公安机关资质认定的承担机动车年检的单位, 按照规范对机动车排气污染进行年度检测。交通、渔政等有监督管理权的部门可以委托已取得有关主管部门资质认定的承担机动船舶年检的单位, 按照规范对机动船舶排气污染进行年度检测。县级以上地方人民政府环境保护行政主管部门可以在机动车停放地对在用机动车的污染物排放状况进行监督抽测。

第六章 法律责任

第五十三条违反本法第三十二条规定, 制造、销售或者进口超过污染物排放标准的机动车船的, 由依法行使监督管理权的部门责令停止违法行为, 没收违法所得, 可以并处违法所得一倍以下的罚款;对无法达到规定的污染物排放标准的机动车船, 没收销毁。

第五十四条违反本法第三十四条第二款规定, 未按照国务院规定的期限停止生产、进口或者销售含铅汽油的, ?由所在地县级以上地方人民政府环境保护行政主管部门或者其他依法行使监督管理权的部门责令停止违法行为, 没收所生产、进口、销售的含铅汽油和违法所得。

第五十五条违反本法第三十五条第一款或者第二款规定, 未取得所在地省、自治区、直辖市人民政府环境保护行政主管部门或者交通、渔政等依法行使监督管理权的部门的委托进行机动车船排气污染检测的, 或者在检测中弄虚作假的, 由县级以上人民政府环境保护行政主管部门或者交通、渔政等依法行使监督管理权的部门责令停止违法行为, 限期改正, 可以处五万元以下罚款;情节严重的, 由负责资质认定的部门取消承担机动车船年检的资格。

2 机动车的分类

2.1 根据GB7258-2004机动车运行安全条件, 对原农用车的分类

2.2 GB/T 15089-2001机动车辆及挂车分类

本文仅考虑M类或N类。

3 新车排放管理

3.1 执行标准

汽车:

GB18352.3-2005轻型汽车污染物排放限值及测量方法 (中国Ⅲ、Ⅳ阶段) 。

适用类别:最大总质量不超过3500kg的M1类、M2类和N1类汽车。

GB14762-2008车用点燃式发动机及装用点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法。

适用类别:设计车速大于25km/h的M2、M3、N2和N3类及总质量大于3500kgM1类的点燃式 (含气体点燃式) 发动机汽车。

GB 11340-2005装用点燃式发动机重型汽车曲轴箱污染物排放限值及测量方法。

适用类别:最大总质量超过3500kg的M类、N类点燃式汽车的曲轴箱排放。

GB17691-2005车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方式 (中国III、IV、V阶段) 。

适用类别:设计车速大于25km/h的M2、M3、N1、N2和N3类及总质量大于3500kgM1的压燃式发动机汽车。

GB3847-2005车用压燃式发动机和压燃式发动机汽车排气烟度排放限值及测量方法。

适用类别:除低速载货汽车和三轮车外的柴油发动机汽车。

摩托车:

GB 20998-2007摩托车和轻便摩托车燃油蒸发污染物排放限值及测量方法。

GB 18176-2007轻便摩托车污染物排放限值及测量方法。

GB 14622-2007摩托车污染物排放限值及测量方法 (工况法, 中国第Ⅲ阶段) 。

GB 19758-2005摩托车和轻便摩托车排气烟度排放限值及测量方法。

农用车:

GB 19756-2005三轮汽车和低速货车用柴油机排气污染物排放限值及测量方法 (中国I、II阶段) 。

GB 18322-2002农用运输车自由加速烟度排放限值及测量方法 (适用类别:农用车) 。

GB 20891-2007非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法 (中国I、II阶段) 。

适用类别:非道路移动机械用柴油机。

3.2 执行的方式

检测各项废气的排放程度。型式核准、生产一致性的检查、在用车符合性检查

3.3 职责和执行

各生产商负责委托检测, 由国家环保部负责确认合格目录。地方车管所根据国家环保部和国家发改委的目录上牌照。

4 在用车排放管理

4.1 执行标准

汽车:

GB18285-2005点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法 (双怠速法及简易工况法) 。

适用类别:汽油/气体类发动机汽车。

GB3847-2005车用压燃式发动机和压燃式发动机汽车排气烟度排放限值及测量方法。

适用类别:柴油发动机汽车。

浙江省地方标准DB33/660-2008在用点燃式发动机轻型汽车简易瞬态工况法排气污染物排放限值。

适用类别:浙江省汽油/气体类发动机轻型汽车。

浙江省地方标准DB33/843-2011在用压燃式发动机汽车加载减速法排气烟度排放限值。

适用类别:浙江省柴油发动机汽车 (适合大部分, 不能检测的除外) 。

摩托车:

GB 14621-2002摩托车和轻便摩托车排气污染物排放限值及测量方法 (怠速法) 。

GB 19758-2005摩托车和轻便摩托车排气烟度排放限值及测量方法。

农用车:

GB 18322-2002农用运输车自由加速烟度排放限值及测量方法。

适用类别:农用车。

4.2 执行的方式

主要检查机动车排放是否正常, 而非检测排放程度。

年检:全面监督核查;抽检:重点核查、另外抽样检查

4.3 职责和执行

年检:交警部门年审把关, 由省级环保部门确认检测机构的资质。