工業(yè)節(jié)能減排熱泵技術(shù)

熱泵是一種將熱能從較低溫度系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到較高溫度系統(tǒng)的裝置。換熱器只能回收高溫余熱，對冷卻水等低于50℃的余熱則無能為力，而熱泵具有從低溫?zé)嵩刺幓厥諢崃總魉徒o高溫用熱設(shè)備的功能，雖然在回收余熱過程中需補(bǔ)充一定數(shù)量的高品位能量，如電能或機(jī)械能等，但其回收的熱能可達(dá)此補(bǔ)充能量的3～6倍。可見熱泵是效率極高的設(shè)備，具有顯著的節(jié)能功效。 2100433B

鍋爐是能源轉(zhuǎn)換設(shè)備，它將煤、油、氣等一次能源轉(zhuǎn)換成蒸汽、熱水等載熱體二次能源。鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行目的是要降低煤耗，節(jié)約能源，并使鍋爐綜合運(yùn)行費(fèi)用盡量降低。影響鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的因素是多方面的，既有技術(shù)問題也有管理問題。

我國鍋爐以中小型居多，運(yùn)行機(jī)械化程度低，平均效率只有60%左右，比發(fā)達(dá)國家一般低10%，節(jié)能潛力巨大。當(dāng)前還有相當(dāng)一部分鍋爐（主要是小型的）未采取有效的除塵措施，或所采用者實(shí)效不佳，使工業(yè)鍋爐排放的煙塵和有害氣體成為我國當(dāng)前的主要大氣污染源。工業(yè)鍋爐消耗的煤炭占據(jù)耗煤總量的1/3以上，很多工業(yè)鍋爐的熱效率低于國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，僅此一項(xiàng)每年多消耗能源2000多萬噸標(biāo)煤，并每年排塵量多達(dá)107t，占全國總排塵量一半以上。可見，抓好工業(yè)鍋爐節(jié)能，對國民經(jīng)濟(jì)和環(huán)境保護(hù)有重要意義。

燃燒采用的燃料按照形態(tài)可分為固體燃料、液體燃料和氣體燃料。固體燃料有煤、柴薪、焦炭、木炭、煤矸石、甘蔗渣以及稻糠等；液體燃料有汽油、柴油、重油以及焦油、酒精等；氣體燃料有天然氣、焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣等。工業(yè)燃料以煤和重油為主。

空氣過剩系數(shù)是控制燃燒工況和影響燃料利用經(jīng)濟(jì)性的一個(gè)重要指標(biāo)。如果采用的值偏大，則送入燃燒區(qū)間太多的過剩冷空氣既降低了溫度，又帶走很多熱量隨煙氣排出，加大了排煙熱損失，同時(shí)也增大了送風(fēng)機(jī)和排風(fēng)機(jī)的電耗。如果采用的空氣過剩系數(shù)值偏小，則真正能與燃料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的空氣量可能達(dá)不到所需要求，使燃料燃燒不充分，從而加大不完全燃燒熱損失，降低了燃燒效率?？諝膺^剩系數(shù)的大小通常根據(jù)燃料性質(zhì)、燃燒方式、燃燒設(shè)備等因素來確定。

采用煙氣分析儀表可監(jiān)測和及時(shí)調(diào)節(jié)送風(fēng)量，準(zhǔn)確地控制燃燒時(shí)實(shí)際需要空氣量，使燃燒工況盡量接近理想狀態(tài)。一般采用氧量計(jì)后，可控制煙氣含氧量降到5%以下，大型鍋爐熱效率可提高1%～3%，小型鍋爐甚至可提高10%以上（原始情況不同，收效也有差異）。采用煙氣分析儀表組成供氣（供氧）自動(dòng)控制系統(tǒng)，對經(jīng)濟(jì)合理使用燃料有顯著效果。

燃燒方式和燃燒設(shè)備對于燃料與空氣的充分混合影響很大，因此對燃燒效率有重要影響。工業(yè)燃煤鍋爐采用煤粉燃燒和流化床燃燒（沸騰燃燒），燃油霧化為極微小的液滴與空氣混合后再燃燒，低發(fā)熱值燃?xì)庖彩窍扰c空氣預(yù)混合再燃燒。這些措施可使燃料與空氣充分接觸與混合，提高熱效率，減少燃料的浪費(fèi)。近年來，出現(xiàn)了一些新的提高燃燒經(jīng)濟(jì)性的節(jié)能技術(shù)，下面簡單地做一下介紹。

（1）富氧空氣燃燒

在燃燒過程中，氧氣的供給情況決定了燃燒過程完成的是否充分。通常認(rèn)為空氣由79%的氮?dú)夂?1%的氧氣組成，燃燒時(shí)只有約占通風(fēng)量體積分?jǐn)?shù)20%的氧氣參與燃燒，近80%的氮?dú)夂推渌麣怏w不參與燃燒，而是在燃燒過程中升溫高后被排放掉，帶走了熱量，造成能源的無謂消耗。為此，人們需求廉價(jià)的含氧高的空氣參與燃燒。當(dāng)前借助于“富氧膜”已可得到含氧量30%～90%的富氧空氣。富氧膜是一種高分子材料制成的外徑很小的薄膜。其主要特點(diǎn)是各種不同氣體透過速度不同，而氧透過此膜的速度要比氮高2～5倍，這樣在單位時(shí)間中膜內(nèi)就可得到更多的氧，而氮的含量就減少了。

富氧空氣對節(jié)能環(huán)保具有重要意義。例如在普通空氣中燃燒1kg重油需14m空氣，如果使用含氧氣30%的富氧空氣則只需要9.78m，所產(chǎn)生的氮氧化合物也減少40%左右。這大大提高鍋爐效率并減輕了污染。為此，日本政府已決定在各種工業(yè)鍋爐、取暖鍋爐和船舶動(dòng)力裝置中廣泛使用富氧空氣。

富氧空氣燃燒在降低污染物排放及節(jié)能方面具有顯著的社會(huì)效益，該技術(shù)能否在企業(yè)廣泛使用，取決于制取富氧空氣的成本。如果其成本低于所節(jié)約能源的價(jià)格，則易于推廣。相信隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，制取富氧空氣的成本將會(huì)不斷降低，富氧空氣燃燒技術(shù)也將在節(jié)能環(huán)保中發(fā)揮重要的作用。

（2）磁化節(jié)能技術(shù)

燃油磁化后，燃油分子的聚集度降低，造成了燃油流體粒子的細(xì)化，因而霧化程度好，火焰溫度高，燃燒完全。相對分子質(zhì)量越大的燃油磁化率越高，節(jié)能效果也更顯著。對汽油、煤油、重油等不同燃油來說，磁化對重油、柴油等高餾分的燃油效果更明顯。

磁化裝置還可以除垢防垢，提高鍋爐效率，節(jié)約能源并延長設(shè)備使用壽命。可在各種鍋爐、水套爐、冷卻器使用磁化器除垢防垢效果顯著。各種磁化消煙節(jié)油器在油爐、內(nèi)燃機(jī)車、各種柴油機(jī)和汽車上使用皆起到消除黑煙、降低油耗作用。據(jù)國內(nèi)某企業(yè)在165臺(tái)汽油車和8臺(tái)柴油車上安裝了磁化消煙節(jié)油器，經(jīng)過一年多時(shí)間的運(yùn)行，汽油車百公里油耗量下降4.2%，柴油車百公里油耗量下降9.9%，且排出的CO和煙塵量顯著降低，黑煙消失。

磁化節(jié)能技術(shù)在國內(nèi)外已有很多成功經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)產(chǎn)品問世，對推進(jìn)節(jié)能工作起到顯著作用。磁化節(jié)能裝置安裝簡單，不需要操作和經(jīng)常維護(hù)，對原生產(chǎn)工藝流程和設(shè)備不需更換，不消耗額外能源，也無須投放任何化學(xué)藥品，對環(huán)境無污染，且投資少，見效快，收益高。一般來說，消煙節(jié)能效果與設(shè)備的新舊程度有關(guān)，舊的比新的效果好，帶負(fù)荷比空載效果好，重負(fù)荷比輕負(fù)荷效果好。磁化節(jié)能技術(shù)具有高功效、低造價(jià)的明顯優(yōu)勢，很快就得到推廣使用，在節(jié)能領(lǐng)域發(fā)揮了很大的作用。

（3）燃料添加劑節(jié)能

燃料添加劑種類很多，如爐渣改良劑、腐蝕抑制劑和煙霧抑制劑、防塵劑和節(jié)油添加劑等。常見的燃料添加劑如下：

①　長虹牌汽油節(jié)能添加劑。上海交通大學(xué)研制的長虹牌汽油節(jié)能添加劑，由霧化劑、助燃劑、催化劑、活性劑、抗氧劑和穩(wěn)定劑等多種原料構(gòu)成，可完全溶于汽油。此添加劑無副作用，不增加汽油毒性，并具有抗蝕、抗氧化、防積炭、延長發(fā)動(dòng)機(jī)壽命、提高動(dòng)力性能等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)有關(guān)部門實(shí)測，每噸汽油扣除添加劑費(fèi)用后，可凈節(jié)約40kg汽油。此外，對汽車發(fā)動(dòng)機(jī)保養(yǎng)也起到良好作用。

②　HPE高效節(jié)能素。HPE高效節(jié)能素適用于燃燒重油的鍋爐和工業(yè)爐窯。重油摻水加高效節(jié)能素制成乳化油使用可取得3%～13%的節(jié)油效果。同時(shí)，還具有升溫速度快、穩(wěn)定性好、不積炭、不結(jié)焦、可延長噴嘴使用壽命、減輕環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)。節(jié)油效果受運(yùn)行設(shè)備、摻水量和節(jié)能素配比等多種因素影響。使用時(shí)可根據(jù)設(shè)備情況，變化配比進(jìn)行觀察以找出最佳摻水量和節(jié)能素配比量。采用HPE高效節(jié)能素配制乳化重油，需增添注水設(shè)備及水表、乳化器、水箱、計(jì)量油表等輔助設(shè)備，約需投資6000～15000元。一般情況此項(xiàng)投入可在幾個(gè)月到半年時(shí)間由節(jié)約燃料費(fèi)中收回。因此，此項(xiàng)技術(shù)很有推廣價(jià)值。

③　PKD添加劑。PKD添加劑是近年來研制出來的內(nèi)燃機(jī)節(jié)油添加劑。在汽油中按其質(zhì)量的1%加入PKD添加劑后制得混合汽油，可大幅提高汽車的動(dòng)力性能，并能溶解供油系統(tǒng)和燃燒過程中的黏性膠質(zhì)沉淀物，清除積炭，促進(jìn)汽油充分燃燒，節(jié)油效果顯著。根據(jù)某些汽車運(yùn)輸公司近兩年的測定結(jié)果，用PKD汽油后，節(jié)油率一般在5%～10%之間。PKD添加劑具有一定的毒性，運(yùn)輸和使用過程中要防止破損漏液，避開熱源。

④　SMH重油摻水添加劑。SMH重油摻水添加劑是上海材料研究所研制的產(chǎn)品，適用于燃油的各種鍋爐和工業(yè)爐窯。經(jīng)上海高壓容器廠、江南造船廠及馬鞍山鋼鐵公司等20余家工礦企業(yè)應(yīng)用，均取得很好的經(jīng)濟(jì)效果，可節(jié)油3%～12%（摻水量13%～14%左右）。其他優(yōu)點(diǎn)和HPE高效節(jié)能素近似。

當(dāng)節(jié)能減排已經(jīng)成為全球可持續(xù)發(fā)展的共識(shí)之一，對如何提高節(jié)能減排效率的動(dòng)因分析開始受到學(xué)者的關(guān)注。沒有任何一個(gè)國家否認(rèn)節(jié)能減排的巨大作用，但基于研究目的和研究角度的差異，人們對影響節(jié)能減排效率的主要因素理解有所不同。總的來說，目前國內(nèi)外學(xué)者普遍采用環(huán)境庫茲涅茨曲線作為理論依據(jù)。

環(huán)境庫茲涅茨曲線認(rèn)為，環(huán)境績效與經(jīng)濟(jì)水平、技術(shù)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等高度相關(guān)：首先，經(jīng)濟(jì)增長的規(guī)模效應(yīng)需要消耗更多的資源、產(chǎn)生更多的污染物，從而使環(huán)境質(zhì)量不斷惡化。其次，隨著經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步發(fā)展，大量清潔、高效的技術(shù)被使用，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)由高污染、高排放、高能耗的工業(yè)經(jīng)濟(jì)向綠色可持續(xù)的服務(wù)型經(jīng)濟(jì)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)變，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)被優(yōu)化，技術(shù)效應(yīng)與結(jié)構(gòu)效應(yīng)超過經(jīng)濟(jì)增長的規(guī)模效應(yīng)，環(huán)境質(zhì)量得以提高。再次，經(jīng)濟(jì)水平的提高使經(jīng)濟(jì)體有更充裕的條件改善原有技術(shù)的資源利用效率與污染物產(chǎn)生、排放效率，降低單位產(chǎn)出對要素的投入和對環(huán)境的污染，削弱其對自然的影響。最后，經(jīng)濟(jì)水平的進(jìn)一步提高使社會(huì)對環(huán)境質(zhì)量的需求不斷增長，大量的環(huán)境產(chǎn)品被消費(fèi)者接受，且政府對環(huán)境的管制不斷加強(qiáng)，環(huán)境規(guī)制的經(jīng)濟(jì)與法律體系不斷嚴(yán)格與完善，環(huán)境質(zhì)量也得到優(yōu)化與改善。

工業(yè)節(jié)能減排就是節(jié)約能源、降低能源消耗、減少污染物的排放。一般的講，節(jié)能必定減排。而減排卻未必節(jié)能，所以減排技術(shù)必須加強(qiáng)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，以避免因片面追求減排結(jié)果而造成的能耗激增，注重社會(huì)效益和環(huán)境效益均衡。

隨著全球變暖帶來的各種自然災(zāi)害日益頻繁，給人類社會(huì)帶來巨大的損失。節(jié)能減排得到國際社會(huì)的廣泛關(guān)注。世界各國都開始提高能源的利用效率，減少污染物特別是溫室氣體的排放。歐洲、美國、日本等發(fā)達(dá)的國家針對節(jié)能減排制定了一系列的政策方針，積極開展節(jié)能減排的科技創(chuàng)新，取得了較好的節(jié)能減排效益，值得發(fā)展中國家借鑒和學(xué)習(xí)。

第1章　緒論

1.1　電鍍工業(yè)發(fā)展概況

1.2　電鍍工業(yè)節(jié)能減排狀況

第2章　電鍍鋅節(jié)能減排技術(shù)

2.1　電鍍鋅概述

2.2　電鍍鋅節(jié)能減排工藝

2.2.1　堿性無氰鍍鋅

2.2.2　酸性鍍鋅

2.3　電鍍鋅廢水處理及綜合利用

2.3.1　離子交換法處理氯化鉀鍍鋅廢水

2.3.2　化學(xué)沉淀法處理堿性無氰鍍鋅廢水

2.3.3　含鋅廢渣的利用

第3章　電鍍銅節(jié)能減排技術(shù)

3.1　電鍍銅概述

3.2　電鍍銅節(jié)能減排工藝

3.2.1　酸性硫酸鹽鍍銅

3.2.2　堿性無氰鍍銅

3.3　電鍍銅廢水處理及綜合利用

3.3.1　離子交換法

3.3.2　化學(xué)沉淀法

3.3.3　電化學(xué)法

第4章　電鍍鎳節(jié)能減排技術(shù)

4.1　電鍍鎳概述

4.2　電鍍鎳節(jié)能減排工藝

4.2.1　電鍍光亮鎳

4.2.2　電鍍多層鎳

4.3　電鍍鎳廢水處理及綜合利用

4.3.1　離子交換法

4.3.2　反滲透法

4.3.3　電滲析法

4.3.4　中和沉淀法

第5章　電鍍鉻節(jié)能減排技術(shù)

5.1　電鍍鉻概述

5.2　電鍍鉻節(jié)能減排工藝

5.2.1　三價(jià)鉻鍍鉻

5.2.2　代鉻鍍層

5.3　電鍍鉻廢水處理及綜合利用

5.3.1　離子交換法

5.3.2　電解法

5.3.3　生物法

5.3.4　含鉻廢渣的綜合利用

第6章電鍍金節(jié)能減排技術(shù)89

61電鍍金概述89

62電鍍金節(jié)能減排工藝92

621亞硫酸鹽鍍金工藝94

622脈沖鍍金工藝96

63電鍍金廢水處理及綜合利用97

631離子交換法97

632雙氧水還原法98

第7章電鍍銀節(jié)能減排技術(shù)99

71電鍍銀概述99

72電鍍銀節(jié)能減排工藝101

721常見無氰鍍銀工藝101

722脈沖鍍銀工藝104

73電鍍銀廢水處理及綜合利用104

731減壓薄膜蒸發(fā)法104

732電解法105

733化學(xué)法105

第8章電鍍其他常見金屬及合金節(jié)能減排技術(shù)107

81電鍍錫107

811電鍍錫概述107

812電鍍錫節(jié)能減排工藝109

82電鍍錫鉛合金及代鉛電鍍113

821電鍍錫鉛合金概述113

822代鉛電鍍節(jié)能減排工藝114

83電鍍鎘及代鎘電鍍117

831電鍍鎘概述117

832代鎘電鍍節(jié)能減排工藝119

84電鍍仿金122

841電鍍仿金概述122

842電鍍仿金節(jié)能減排工藝124

85電鍍黑色鍍層127

851電鍍黑色鍍層概述127

852電鍍黑色鍍層節(jié)能減排工藝128

第9章電鍍前處理和后處理節(jié)能減排技術(shù)133

91電鍍前處理節(jié)能減排技術(shù)133

911電鍍前處理概述133

912除油脫脂節(jié)能減排技術(shù)135

913酸洗活化節(jié)能減排技術(shù)138

92電鍍后處理節(jié)能減排技術(shù)140

921鍍鋅層鈍化概述140

922鍍鋅層鈍化節(jié)能減排技術(shù)142

第10章電鍍?nèi)龔U治理技術(shù)149

101電鍍廢水治理技術(shù)149

1011電鍍廢水處理方法簡介151

1012電鍍廢水常用化學(xué)治理技術(shù)158

102電鍍廢氣治理技術(shù)162

1021無機(jī)廢氣治理技術(shù)162

1022有機(jī)廢氣治理技術(shù)166

103電鍍混合污泥治理技術(shù)169

附錄1電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)171

附錄2電鍍行業(yè)清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)178

參考文獻(xiàn)182 2100433B

《冶金工業(yè)節(jié)能減排技術(shù)》內(nèi)容緊緊圍繞國家節(jié)能減排政策和《鋼鐵工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》、《有色金屬工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》以及工業(yè)與信息化部頒布的《鋼鐵行業(yè)節(jié)能減排先進(jìn)適用技術(shù)指南》，重點(diǎn)對鋼鐵冶金、有色冶金節(jié)能減排技術(shù)展開分析論述，希望能為讀者提供一本實(shí)用的冶金工業(yè)節(jié)能減排方面的參考書。