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夜上海论坛 【关键词】船舶柴油机 节能减排技术 发展 思考
夜上海论坛 随着中国经济的发展,船舶运输业迎来了大发展的时代。与传统的蒸汽机相比,船舶所装载的柴油机以其自身效率高、能耗低以及大功率的优势得到广泛应用。但是,由于船舶柴油机的污染随着应用范围的扩大而对环境的破坏愈加严重,与国家提出的“节能减排,推动经济可持续发展”的理念严重不符。因此,开展船舶柴油机的节能减排技术研究就具有十分现实的意义。因此,本文着重对新形势下如何改进船舶柴油机节能减排技术的相关问题进行研究与探讨。
1 尾气排放控制技术分析
根据有关资料显示,船舶柴油机的在运转过程中燃烧是比较充分的,其废气中的一氧化碳与碳氢化合物是比较少的,其主要的有害物质主要为PM、SOx,因此,针对船舶柴油机尾气的处理技术主要是对PM以及SOx的控制。
夜上海论坛 1.1 关于PM的排放控制分析
夜上海论坛 对PM的研究发现,PM作为船舶柴油机的主要成分,对人体的伤害也是比较大的。当下,针对此污染物主要采取在柴油机运行过程中进行控制之外,采用机外净化处理控制与其相结合的处理技术。在机内控制方面主要提高油品质量,减少次品油的使用次数。而在机外则普遍采取微粒捕集器进行技术上的处理。微粒捕集器采用在排气系统上之后,通过利用氧化器以及燃烧器等设备的应用,对PM进行降解处理,可以有效使PM的含量降低。不过,捕集器的使用会导致船舶柴油机的排气背压提高,从而造成功率下降。另外,还需要使用微粒捕集器再生技术对沉积在自身上的微粒进行处理。
1.2 关于SOx的控制排放技术
SOx的排放中,关键一点在于燃油中的硫含量。在船舶柴油机运转过程中,燃油中的硫几乎都能被充分燃烧,从而形成二氧化硫以及三氧化硫。对于硫的处理,一般包括使用天然气以及生物燃料,这些燃料中硫的含量是比较低的。另外,也可以采取SOx的后处理技术。其中,后处理技术中,主要包括以下部分:湿法烟气脱硫技术、半干法烟气脱硫技术以及干法脱硫技术。而在船舶柴油机系统中,对SOx的处理使用的是海水洗涤系统。海水中含有大量的CO32-和HCO31,海水的洗涤系统利用这两种化学元素将气体排出在海水中,从而使这两种化合物与SOx产生化学反应,从而达到清除的效果。此种方法费用是相对比较低廉的,并且排出的物质对于海水也没有污染,不会造二次污染。
夜上海论坛 2 共轨燃油喷射技术
通常,为了使燃料能够在船舶柴油机中进行充分的燃烧,也为了更好地节省燃料,对于喷入燃烧室的燃油量进行控制是柴油机节能减排技术改进的重要工作内容。电控共轨喷射技术,最近一些年来得到了较为广泛地应用。其与传统燃油喷射系统相比较,在外观结构上都有很大的不同。其中,对于凸轮轴以及高压油泵采取了简化处理,从而进一步使得电子伺服调速器也得到简化。另外,其还对燃油泵齿条进行了处理。电控共轨喷射技术重要的一点在于采用了共轨技术,在实际运转中,只需要使用两个或者是三个齿轮进行共用驱动高压油泵,另外由两个齿轮驱动伺服油泵。
电控共轨喷射技术的工作原理为,通过电控单元的控制,将高压油泵所产生的高压,使燃油通过公共油管之后再进入到高压油管。然后再通过喷射器的作用,使燃油到达燃烧室内进行充分燃烧。在电控共轨系统中,还需要运用到传感器系统,以检测发动机的实时运转状态。因此,通过对电控共轨喷射技术的应用能够有效减少对燃油的使用,从而起到降低污染物的作用。
夜上海论坛 3 对燃气可燃混合气节能技术分析
在船舶柴油机的运转过程中,对于换气质量要有着良好的保障。例如,及时进行排气管道的清洁,加强对进气压力以及温度上的控制,并对进排气进行调整,确保定时的准确性。同时,保证气缸中有着良好的热状态,进而检查压缩终点的压力、冷却状态以及活塞环工况。同时,对喷油的质量进行严格要求,对油品进行严格检查以及进行妥善处理,实现良好的燃烧室清洁。最后,对冷却空间的水垢进行清洁。
4 新型替代清洁燃料技术分析
夜上海论坛 当下,清洁能源已经被广泛运用到多领域中,其中常见的如植物油、氢、醇类燃料以及天然气等二次能源。其中,这些燃料与传统化石能源有着巨大的优势,其开采范围广、资源丰富,更重要的是能够有效降低对环境的污染。
当前,在船舶柴油机的类型中,应用比较广泛的有双燃料发动机、生物燃料发动机以及气体燃料发动机。本文主要针对双燃料发动机进行分析。
与传统船舶柴油机相比较,双燃料发动机可以在柴油与液化天然气之间进行切换使用。混合燃料的使用极大降低了污染物的排放,具备了一定的灵活性,同时也保证了柴油机的输出功率。2014年,由我国某公司牵头承研的ACD320双燃料/天然气发动机样机概念设计,在经过多种程序验证下,通过了专家组评审,标志着我国在自主研发道路又前进了重要一步。ACD320双燃料/天然气发动机样机开发项目在过往经验的基础上,借鉴国外先进的技术,以产、学、研相结合的模式,开展对双燃料发动机关键技术的深入研究。ACD320双燃料/天然气发动机样机开发项目在突破高效燃烧系统优化技术研究等共性关键技术方面,逐步形成双燃料发动机自主研发能力,进而缩小与国外在大功率双燃料发动机关键技术研究与产品开发方面的差距,实现我国双燃料/天然气发动机研究史上的突破。
5 结语
随着社会对节能减排技术开发的日渐重视,船舶运输业作为能源消耗的大户,必须船舶柴油机进行改革,以促进节能减排目标的实现,以减少对环境的污染,实现行业的可持续发展。
参考文献:
夜上海论坛 [1] 杨子龙.船舶柴油机节能减排技术发展趋势[J].柴油机,2013,35(3):21-24.
【关键词】化工行业 节能减排 新技术 清洁生产
夜上海论坛 当前,随着社会的发展和进步,越来越多的人认识到节约资源、保护环境的重要性。国家的“十二五”规划纲要指出:“十二五”期间要大力开发和积极推广低碳技术,节能减排工作不断深入,“十二五”末高耗能产品单耗达到国际先进水平,能耗在“十一五”末的基础上再下降10%,主要产品实现清洁生产,主要污染物排放总量在“十一五”末的基础上再下降10%。进一步提高高耗能、高排放和产能过剩行业准入门槛。这就意味着当前高污染、高耗能的化工行业的节能减排进程必须加快。
1 我国化工行业节能现状的分析
夜上海论坛 化工行业主要是从事化学工业生产和开发的能源工业以及基础原材料工业。化工行业是我国国民经济体系中的一个重要部门,它对经济发展、国防事业以及人们的社会生活都发挥着极其重要的作用。改革开放以来,我国的石油化工产业取得了巨大的成就。但是由于化学工业本身的缺点和局限,导致在生产过程中排放的污染物种类多、数量大、毒性高,严重影响生态环境和人类的身体健康。
当前,由于在节能减排技术开发上的滞后,导致我国化工行业节能减排和环保技术水平落后,也使得化工行业生产过程中的高耗能、高污染现状持续得不到缓解。从而导致我国化工行业的能耗量始终排在全国工业领域的前列。而化工行业的废水排放量甚至长期高居全国工业领域的第1位。2008年,全行业规模以上企业排放工业废水43.82亿吨,工业废气4.04万亿立方米,产生工业固体废弃物1.71亿吨,分别占全国工业规模以上企业“三废”排放总量的20.2%、10.0%和9.6%,分别位居第1位、第4位、第6位。此外,化工行业排放的主要污染物COD62.4万吨,氨氮化合物11.7万吨,二氧化硫185.1万吨,烟(粉)尘112.2万吨,排放量均位居全国工业部门前列。如此严峻的节能环保形势加重了化工行业节能减排的责任和任务。
夜上海论坛 2 节能减排新技术的探究
2.1 发展化工行业循环经济模式
所谓的循环经济就是在物质的循环、再生、利用的基础上发展经济。是一种建立在资源回收和循环再利用基础上的经济发展模式。循环经济的理念就是打造产业发展的循环生态产业链模式,即从循环经济的减量化、再使用、再循环的3R原则入手,推动化工行业生产的废物循环再利用,从而降低废物产出率。而随着循环经济理论被越来越多的企业接受和认可,一些石油化工企业开始尝试在发展循环经济模式上的探索,也取得了一些效果,如重庆市在2009年已初步形成以建峰化工为代表的天然气―合成氨―尿素―胺类衍生物、以川维厂为代表的天然气―乙炔―醋酸乙烯―聚乙烯醇―维尼纶纤维和精细化工产品等四大化工产业链。事实证明,通过建立循环经济产业链模式来减少化工行业的废物产出和能源的再利用,不仅可以推动化工行业的节能减排,也对资源再生项目产生了巨大的影响。
2.2 采用新型节能减排技术―空气冷却器
空气冷却器广泛应用于炼油、石油化工塔顶蒸气的冷凝工业中,在长时间的实际应用中,空气冷却器已经得到了化工行业小范围的认可,在节能环保方面也取得了一定的成果。可是从整个化工行业来看,空气冷却器节能技术还没有得到大范围的推广和使用。从实际来看,空气冷却器有很多的优点,它可以节省大量工业用水,减少环境污染,降低基建费用。特别在缺水地区,以空冷代替水冷,可以缓和水源不足的矛盾。如此看来,空气冷却器在节能方面产生的作用是巨大的,因而这项技术应该在化工行业得到大范围的推广。
夜上海论坛 2.3 采用节能型生产工艺
采用节能型的生产工艺就是要尽可能的降低化工产品在生产过程中的生产能耗量。而要降低产品的生产能耗量就要切实改造和提升化学产品的生产工艺技能。改造化工产品的生产工艺技能,要加强对生产工艺的节能环保的重视,强化生产工艺的连续性和持久性,避免在生产工艺过程中的间断,以导致对能源资源的浪费。特别要降低在化工生产过程中装置的加热或制冷等状态转化中能源的消耗。
夜上海论坛 2.4 采用生物质基节能技术
夜上海论坛 随着社会的发展,资源枯竭问题也越来越受到人们的重视。化工企业要谋求长远发展,就必须开发新能源,生物质资源是一种数量可观的环保型可再生资源。同时,生物资源与化石资源从生产转化上来看,有一定的共性,是可以兼容发展的。因而,生物质资源的发展潜能是巨大的。目前世界各国都在加大对生物质资源研发的力度。当前研发出的生物质资源是普遍采用热化学的方法来对生物质资源进行处理。在处理过程中,将其加工转化为一定的中间物质,然后再将中间转化物转化为生物质基产品。同时,在工艺生产的过程中,还可以利用生产过程中的高温余热来发电,实现节能减排的目的。
2.5 有效利用余能资源
夜上海论坛 化工产业的余能资源是指某一热工艺系统排出的未被利用的能量。余能资源可以分为余热资源和余压资源两类。即在生产过程中一部分热能通过散热或者废物等中间媒介排放或者散失到外部环境中,是一种可回收利用的能源资源。而目前我国对这种余能资源的回收利用率还比较低。随着科技的不断发展,采用先进的科学技术来对化工产业生产过程中的余能资源进行有效的回收和再利用,特别要加强对冷却水排放中的余能资源的回收利用的技术研发,从而最大限度地达到降低能耗、节能减排的目的。
2.6 推行清洁生产
加快推行化工行业的清洁生产,从生产源头和工艺生产的全过程中控制污染物的产生和排放,降低资源的消耗。清洁生产的核心理念是“节约能源、降低消耗、减少污染、增加效益”。它改变过去的先生产、后治理的后期治理的生产方式,而是采用从源头和工艺生产全过程的控制式的预防为主、防治结合的生产方式,帮助化工企业走出生产误区,形成清洁的工艺生产模式。而推行清洁生产的工艺模式,从根本上来说,还是要着力解决关于清洁生产的技术问题。它关系到化学工业生产过程中各个方面的内容,包括对工艺生产流程的把握、生产材料的选择、废物循环利用的方式和途径的选择等。要细化各个环节,串联各个工艺生产部门,实现化工产业工艺生产的清洁化,以此达到降低能耗、减少污染和扩大经济效益的目的。
3 结语
目前我国的化工行业仍然面临高耗能、高污染、以及节能环保效果不明显的困境。所以,对于化工行业来说,寻求一条适应绿色发展的高效环保之路,就显得尤为重要。树立发展低碳经济和循环经济的战略眼光,多采用节能环保的新技术,优化生产工艺、提高生产资源的利用率,增强化工能源资源的回收再利用,加强对工艺生产过程的控制,充分发挥化工行业在节能环保上的发展潜力,实现我国化工行业的可持续发展。
参考文献
[1] 张惠兰,李春燕.河北省中小化工企业节能减排融资需求诊断与评估[J].河北企业2009(11):121-123
夜上海论坛 [2] 鞠付栋,陈汉平,杨海平、杜奇、王贤华、张世红.化工行业节能减排新技术和战略选择[J].化工进展2009(28):1-5
[关键词]节能减排 绿色环保 自动控制单片机系统 高效新型 简单实用
夜上海论坛 中图分类号:S210.4 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)24-0166-01
1、研制背景与目的
当今赖以生存的地球环境遭到人们的破坏,生活环境日益恶劣,空气污染、土地沙漠化、雾霾、温室效应等,严重威胁人类的生命安全,人们希望拥有良好的空气品质,大量种植树木可以缓解此种种迹象。以往传统的种树效率比较低,种树能力有限,适合种树的时间短,利用有限的时间实现高效率的种植正是此新型种树机的目的,并且以太阳能发电系统,由蓄电池储存、供给电力,实现自给自足的能源电力系统,无污染、无排放,利用单片机系统控制种树机,完成挖坑、栽树、围土、夯实、浇水各项动作,达到高效节能绿色环保的目的。
2、构造分析
2.1 挖坑装置
以直流电动机为动力来源,蓄电池提供电力,螺旋环状尺片附着在轴杆下部,轴杆采用螺纹轴杆,选用连接适当具有螺纹的管筒与轴杆相啮合,从而实现轴杆能上下螺旋移动,轴杆上部与直流电动机连接,电机高速旋转,带动轴杆以及螺旋环状尺片上下移动而实现挖坑目的,达到一定深度,供给电机反向电流,实现轴杆的上移。详见图1,图2。
夜上海论坛 2.2 栽树围土机构
由托板及夹持装置固定树木位置,主轴电机带动主轴旋转1800,托板由小型减速电动机带动偏心轮装置移开托板,树木落至坑中,夹持装置固定树木的竖直状态,防止偏斜。围土结构是由四片铝片组合成菱形结构,由减速电机组合偏心轮带动机器前方两片铝片合拢,反复进行,由于挖坑装置是在围土结构内完成,挖出的土壤,基本落在围土结构内部,铝片合拢恰能把土壤收进坑中,由此以来完成对树木的围土操作,简单快捷,结构简单,实用性强。详见图1.图2.
夜上海论坛 2.3 夯实浇水装置
夯实结构由废旧重型实体金属装置,呈环状开口状,开口和树木的直径大小合一,便于夯实结构从树木中间拉出。驱动装置由一个低速电动机带动偏心轮,偏心轮直径恰和夯实结构所能到达的最高和最低位置高度一致,偏心轮驱动夯实结构上下移动完成对树木周围土壤的夯实动作。后夯实机构达到最高位置。此夯实结构简单,实用性强,材料费用低,借以达到废物再利用,节能环保的目的。浇水系统由机车上盛水箱、控制挡板、电机、水管组成,控制系统给出信号,电机工作,驱动挡板,水箱里的水沿水管流到树旁边,完成对树的浇水动作,整个装置无需新材料,由废弃材料在加工利用,简单实用。详见图1,图2.
2.4 单片机控制以及电力系统
夜上海论坛 整个控制体系由单片机芯片控制,通过对单片机写入程序,由单片机提供给信号,由蓄电池提供电力,驱动整个系统中电机转动,完成各个电机先后顺序的开启与关闭以及运行的时间。由于种树机是在户外进行工作,完全可以利用太阳能发电系统,由太阳能板发电供给蓄电池充电,无需人工进行再充电等操作,现在太阳能发电系统发展的相当成熟,可以加以利用,可见整个系统完成自给自足的工作需求。
夜上海论坛 3.工作流程以及价值分析
①由单片机控制系统给出信号给出挖坑装置电机通电,控制电机的运行的时间;
②完成挖坑后,控制系统给挖坑电机接入反向电流完成挖坑装置的上移,运行完毕;
③控制主轴电机旋转180度;
④控制系统给托板电机接入电流,运行合适的时间;
夜上海论坛 ⑤控制系统给围土电机接入电流,运行合适的时间后已达到铝片开口达到最大,控制系统给车底围土电机接入电流把围土机构拉进车身底部;
⑥控制系统给夯土结构接入电流完成夯土操作,最后夯土结构达到最高;
夜上海论坛 ⑦控制系统给浇水电机接入电流,拉开挡板一段时间,后封闭出水口,完成浇水操作;
夜上海论坛 ⑧控制系统给机车驱动电机接入电流,驱动机车,各装置恢复原位置,进行下一作。
此种树机改变了以往的种树模式,由人工、半机械化向自动化、全机械化发展,运行效率高,环保无污染,不浪费能源,实现了零消耗、零排放的效果,符合节能减排,绿色环保的目的。
4.创新点及发展前景
⑴利用单片机控制整个系统,实行全部自动控制,并且可以实现等距离种树以及大小不同树木的种植;
⑵在以往的机器中新加入浇水系统,提高了所种树木的成活率;
⑶利用太阳能发电给整个系统供电能,充分利用自然清洁能源,实现节能减排、绿色环保的目的;
⑷新式围土与夯实结构,打破传统观念,实现机械化、新型化的特点;
⑸整个系统高效,结构简单,造价低,可实用强,安全性能高,可维护性高,维修方便快捷,符合现代人们对机械化的要求。
参考文献
[1] 郑文纬,吴克坚.机械原理. 第七版. 北京:高等教育出版社,1997;
[2] 邱宣怀.机械设计.第四版.北京:高等教育出版社,1997;