生物燃料发展现状范文

导语：如何才能写好一篇生物燃料发展现状，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键词】 燃料 研究现状 发展前景 生物质固体

我国是农业生产大国，农村发展随着新格局的改变，做出了政策性的调整，农村农作物废弃物回收利用，依靠生物质能得到一定经济效益，且缓解环境污染，减少浪费。国家重视新能源的开发和利用，在这样的情况之下，生物质能必然会成为重要的研发对象。

1 生物质固体成型燃料研究现状

1.1 国内外生物质固体成型燃料研究的现状

国内现状：生物质燃料具有它固有的特性，比如说它属于一种可再生资源，重复利用度高，完全符合国家可再生资源的条件，在掌握好其优势的情况下，运用到实际中，使得资源合理利用，这是发展的趋势所在。那么，在国内，随处可见农民利用生物质能实现农村收割后留下的秸秆，将其成型的批量生产，达到实现农村经济利益化的结果。我国在技术上存在着一些缺陷，这些缺陷导致在生产量上不能达到一定规模，还有运输不便的问题等，这些是需要解决的，而且高新的技术是国内需要学习和借鉴的。

国外现状：在国外，生物质能的研究和开发项目已经趋向成熟，比如说美国、英国、澳大利亚等发达国家，在技术上的钻研已经有了很大的突破，而且技术基本已经成型。在面对全世界的关注和重视，国家已经大范围的提高对生物质能的高度认识，对于生物质能的开发已经成为重中之重。对于能源的转化，这是资源再利用后的创新结果。国外很多生产者，已经大量的对这块领域投入精力，在资金和技术上都得到了相应的投资。目前，很多国内生产企业者，引用国外先进的技术，学以致用，将生物质固体成型燃料得到有效的利用和加工，在得到技术上的指引之下，正在积极提高自身能力和作为。

1.2 了解生物质能的应用情况，客观理解研发的意义

十二五规划建设中不断的提出要规划农村城镇建设，缩进农村与城市的距离。这一大的发展方向，是需要农村和城镇共同努力创造的。生物质能源为农村城市建设提供了良好的契机，也为生产者提供了回报社会的机会。

那么，对于可再生资源的合理配置优化问题上，不能理解，目前农村在农作物上的废弃物的利用，是推动农村发展的动力和指向。生物质能的利用在农村已经很普遍。结合工厂的加工利用，解决了农村不少供热供暖的问题。生物质固体成型燃料的研究，在新的领域中发挥其作用，比如城镇的修建中，我们可以看到解决了不少城市采暖问题。

不论在农村还是城市，生物质能的应用，遍布在工业园、社区等地方。在化工和农业发展上，得到良好的资源配置，将其转化为新能源新动力，这是国家在农业规划中取得的一大进步。在长远的发展目标下，我国会不断将生物质能的研发作为首要任务，不断突破技术和大规模生产的目标，变废为宝转为实在生产力。

1.3 分析生物质能的优势与劣势，进一步规避风险

第一，在优势上，优胜略汰，创新发展是根本。我国是农业大国，资源十分的丰富，在许多废弃利用的例子上显而易见，不仅能达到经济上的效益，而且有效的解决了一些就业难的问题。企业想要立足社会，需要不断的竞争中获得地位，那么在生物能源研究发展这块领域，有很大潜力和竞争力。很多企业学习国外先进的技术，将生物质固体燃烧能源技术应用纯熟。优胜略汰，适者生存的法则，使生物质能的研发与利用成为烫手山芋。

第二，国家的重视，企业的技术发展，带来可观收益。在规划农村建设问题，以及农业发展问题上，国家的政策支持，给予很大的鼓励。这使得大批的生产企业者，大胆创新，不断突破新的技术，研发出可行性技术，及时与农村农业废弃利用相互接应。这样推动了企业与农村建设。给农民和企业者以及国家带来了良好效益。

第三，在现代社会中，生产线上存在着不能大规模生产的缺点，如能将这缺点得以解决，在生产效益方面会得到很大的提高。这是在技术上应不断突破的重要一点，日本、美国等国家，应用生物质能研究的技术比较先进，这需要生产中不断学习和丰富经验，也是一个重要的发展目标和方向。

2 发展前景可观，生物质能源仍旧是未来趋势导向

2.1 媒体杂志报道，新观点推波助澜

在各种杂志和媒体报道上，已经足够引起社会关注度。重视程度的轻重也决定其走向，我国是农业生产大国，最近由《农经》杂志社主办的一期研讨会上，与会专家也发表了观点。在未来发展趋势上，作为秸秆生产大国，面对生物质固体成型燃料研究上，需要不断的学习新的技能和经验，补充自身不足，达到优质的标准。这些可以通过与国外进行学习和交流，一来可以促进中外合作，二来可以推进秸秆新技术，给整体行业链接做扎实的基础。促进行业产业的全面发展。

2.2 规模化应用是发展关键

顺应国家文明建设和城镇规划的要求，我国电力供应不足、农村生活改善方面，都需要实现生物质能源规模化应用的策略。目前，高温的天气，导致地方提起进入电力供应不足的高峰。我国目前应用较多的是农作物秸秆以及农产品余物上，加上废弃物以及家禽废物等，这些残余物每年达到十多亿吨。因此，为实现生物质能规模化应用势在必行。

2.3 政策利好助推产业发展

生物质能在政府推行的政策下，使产业得到迅猛发展。生物质能源是世界四大能源之一，在农业资源领域、城市中、林业资源、工厂废水还有畜禽粪便上应用广泛。在实现生物质能的合理利用中，面临着很多考验，面对系列的问题，在政策上得到应允，是项目开展的首要条件。企业给国家带来良好效益的同时，国家也为中小企业发展难提供良好的平台。

2.4 解决环保问题，缓解能源短缺

生物质能源转化为优质资源，在以往，农村经常可见的现象，如在收割完农作物后，将其剩下的部分燃烧，这使得空气污染加重，在其合理资源利用下，减少了废弃物对空气的污染。在工厂、学校、城市、医院方面，在采暖以及电力、燃料方面解决了能源短缺的问题。

3 生物质固体成型燃料研究的发展目标

对于生物质能的研究，我国树立了长远的目标。在国家的重视之下，生物质能发展越来越快，经过不断的创新和学习新的技术，给国家和社会做出了贡献。十二五规划一直都非常重视农村发展建设问题，也对生物质资源的发展给予大幅度支持。尤其针对生物质成型燃料，在其发现具可再生利用资源之初，就注定其发展会随着经济腾飞，实现其价值。国家政策支持，对生物基础质成型燃料在今后的应用广泛奠定了基础，并且树立了长远的发展目标。

4 结语

目前，国家能源局和农业部正在进行生物质固体成型燃料行业标准出台工作，包括固体成型燃料的分级标准、燃烧器技术和成型设备关键部件等规范。根据前文所述，在国内外新的发展格局下，拥有国家政策对生物质固体成型燃料研究的大力支持，通国不断努力学习，突破技术上和大规模生产的问题，我国有充足的资本和信心将生物质能推向更高更远的发展。

参考文献：

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关键词：生物质发电；生物质燃料；燃料输送系统；适应性

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.03.160

1 概述

生物质发电技术是上世纪七十年代以来，为了应对国际石油危机逐步发展起来的，能够将大自然广泛存在的可再生生物质能源转化为电能的一种新型技术，主要采用农作物秸秆和林业废弃物作为发电燃料。到了21世纪，随着化石燃料的进一步紧张，生物质能源利用也越发的重要起来，利用生物质能源能够有效地节约煤、石油、天然气等一次不可再生能源，是目前国际国内研究的前沿课题。

目前，世界各国尤其是发达国家，都在致力于开发高效、无污染的生物质能利用技术，以达到保护矿产资源、保障国家能源安全、实现CO2减排、保持国家经济可持续发展的目的。但是由于国内生物质直燃发电起步晚，没有成熟的经验，设备制造水平低，而且我国的农作物品种繁多，种植方式多样，导致电厂燃料组成复杂，项目当地既有玉米、小麦秸秆等堆积比重较低的燃料，又有树皮枝桠、木材下脚料、棉花秸秆等堆积比重较高的燃料，不同的燃料热值、规格不一致，这就导致常规的燃料输送系统难以适应国内多种类生物质燃料的输送要求，为了将不同种类的燃料安全可靠的输运至炉前料仓，迫切需要开发适合于中国国情的燃料输送系统。

2 输送方式简介

生物质燃料的物理特性与煤炭不同，因此燃料的输送方案也有很大区别。通常情况下，从生物质燃料性质上来划分有“黄色燃料”和“灰色燃料”两种。“黄色燃料”主要是指玉米、小麦、水稻等轻质秸秆燃料；“灰色燃料”又称硬质燃料，主要是指棉花秸秆、树皮枝桠、荆条等木质燃料。由于“黄色秸秆”与“灰色秸秆”的物理特性、燃烧特性不同，因此两种燃料的输送系统也有非常大的区别。

2.1 黄色燃料输送系统

黄色燃料普遍密度较小，为了使收集和运输经济合理，所以在收集输送中一般采用打包压缩增加单位体积重量的方式，以减少运输成本。所以在国内黄色燃料输送系统设计时一般考虑燃料采用打包形式进行输送。近年来黄色燃料输送系统主要采用了秸秆捆抓斗起重机加链式输送机和解包机上料的方案，但是在什么地方进行解包，现在常用的有两种方案，一是将大包在上料系统中解包然后以散状物料型式输送至炉前，二是以包料型式输送至炉前，在炉前解包方案。方案一的核心技术是大包在上料系统中解包，即设置新型大包解包机。方案二在炉前解包，需要在锅炉炉前配有立式螺旋解包机，依靠不等径螺旋叶片旋转实现对料包的破碎。

经过对运行的电厂调研发现，单一的黄色燃料输送系统存在一些问题：首先，由于解包机对料包加工尺寸及工艺要求都比较严格，但是在技术、成本等因素影响下，国内燃料的包型尺寸或者密度上，大都不太合乎要求，所以经常造成秸秆燃料在输送中频繁堵料或者掉包，导致电厂不得不在厂内再利用打包机进行二次打包，提高了电厂的运行成本。其次大包上料系统在运行时经常会发生秸秆捆抓斗起重机抓取包料时，会发生掉包现象，了解后发现可能是因为打包不规格或者司机操作不熟练所致，在输送大包时，链条输送机上会发生卡包的现象，需要运行人员进行人工调整。

综上所述，单一的黄色燃料输送系统不仅存在以上难以解决的问题，而且由于这种输送系统只能够输送大包黄色秸秆燃料，一旦黄色燃料收购出现困难，难以利用其它燃料进行代替，适应性较差。

2.2 灰色燃料输送系统

由于灰色燃料粉碎后其物理特性与煤炭有些类似，可以部分参考燃煤电厂的输送方案，但是又有所区别，生物质电厂灰色燃料由于种类比较复杂，既有堆积比重较轻的树皮等纤维燃料，也有板材下脚料、树根等堆积比重较大的木质燃料，既有有木片、树皮及枝丫柴以切碎后的成品燃料进厂，也有树根、板材下脚料等大块的燃料进厂。灰色燃料的输送常采用两种布置方案：装载机或者其他上料设备和地下料斗配合上料方案，桥式抓斗起重机和地下料斗上料方案。

经过对电厂的调研发现，单一的灰色燃料输送系统同样会存在一些问题：在输送燃料的过程中容易出现篷料、洒料问题，而且由于输送系统只能输送散状物料，如果在灰色燃料短缺时候使用黄色燃料，就需要对黄色大包秸秆燃料进行人工或者利用其它设备解包，造成了运行的不方便，对各种燃料的输送适应性一般。

2.3 黄色和灰色燃料输送系统

我国国土面积辽阔，生物质资源种类繁多，当一个地区同时有黄色燃料和灰色燃料时，考虑到单一的一套黄色或者灰色燃料输送系统无法满足电厂燃料的输送要求，这就极大的制约了电厂的燃料收购，造成了电厂只能收购有限的几种燃料，提高了发电成本，也是对其它生物质资源的一种浪费。为了解决上料线功能单一的问题和适应多样的生物质来源，需要将黄色包状燃料输送和灰色散状燃料输送结合起来，不能简单设为两套系统的叠加。根据现有电厂运行经验和两种燃料的混合地点来看，现在大致有两种布置方案：系统在炉前料仓处进行混合，也可以在系统中部进行混合。

两种方案均能实现散状灰色燃料和包状黄色燃料的输送，其中方案一为单独设置的两套输送系统，由于炉前料仓位置较高，受皮带机倾角的限制，散料输送系统带式输送机的长度较长，初始投资较高。方案二散料输送系统通过转运站与包状燃料输送系统融合，散料输送系统带式输送机长度短，初始投资相对较省。

方案二燃料输送系统由大包线、散料线组成，大包线、散料线任意一条单独运行时均能能够满足机组满负荷的需要。散料线皮带输送机尾部设置有一台双螺旋给料机（小解包机）和辅料螺旋料斗，与大包系统配合，使整套上料系统既能满足上大包的需要，而且能够上小包和散状燃料，对燃料供应形式的适应性强。

3 总结

生物质发电工程与燃煤、油、气发电工程从原理上讲所使用的技术是基本相同的，最大的不同点是燃料不一样，生物质发电工程的燃料是生物质，其燃料流动性差、比重轻、体积大、颗粒不规则、热值低、热值波动大、化学成分变化大、自热霉变快，降解快、易燃，在生物质电厂中，从而导致燃料输送系统设计较为复杂，然而燃料输送系统在生物质电厂中又是一个极其重要的环节，针对各种

燃料的输送适应性，系统设计及设备选型均没有成熟经验可以借鉴，黄色、灰色两种燃料共同输送成功突破了国内单一物料输送的局限性，无论大小包、整散料、灰色还是黄色燃料，都能实现顺利输送，为生物质电厂不受农作物种类、大小等因素的限制，在全国大范围的推广奠定了基础，解决了黄色包状燃料和灰色散状燃料的混和输送问题，增加了可供锅炉燃烧的燃料种类，确保了电厂燃料来源的可靠性和稳定性。

参考文献：

[1]吴伟.单县生物发电示范项目燃料输送系统设计研究[J].电力建设，2006（12）：64-67.

[2]谢忠泉.生物发电黄色秸秆输送系统的研究[J].起重运输机械，2009（12）：5-7.

[3]张建安，刘德华.生物质能源利用技术[M].北京：化学工业出版社，2009（01）：1-3.

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关键词：纳米材料；纳米尺度；阻燃材料

中图分类号：TB383.1 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）02-0179-02

当前，塑料、橡胶和纤维等聚合物应用十分广泛，但其易燃性给其使用和推广造成了一定的影响。阻燃材料尽管在一定程度上起到了阻滞燃烧、延缓火灾蔓延、争取逃生和救援时间等积极的作用，但也在力学性能、性价比、环境污染等方面存在不足。随着纳米材料在力学、电磁学、热学、光学等多个领域的应用，纳米技术和纳米材料显现出广阔的发展前景。纳米阻燃材料的研制和发展有利于克服和改进传统材料的缺点，蕴含着巨大的社会效应和经济效益。

1 纳米材料简介

纳米材料是指在结构上具有纳米尺度及其相应功能特征的材料，1纳米为十亿分之一米，纳米尺度一般是指1～100 nm。材料的结构和粒径进入纳米尺度范围时，就表现出表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等多种特殊效应，从而使材料表现出多种奇特的功能。纳米材料按照材质分类，可以分为纳米金属材料、纳米非金属材料、纳米高分子材料和纳米材料。纳米技术和多种材料的结合，大大改变了材料的综合特性，为进一步优化材料的功能提供了有力的技术支持。

2 阻燃材料的分类和要求

阻燃材料可分为无机和有机、含卤和无卤等多种类型。无机主要指氢氧化铝、氢氧化镁、硅系、三氧化二锑等阻燃材料体系，有机主要以卤系、氮系和磷系为主，它们通过复配或者反应得到形成添加型或者反应型复合材料，进而起到阻燃作用。相比较而言，无机阻燃材料具有低成本，热学性能好，燃烧时有毒气体少等优点，但是它们也具有机械性能差、填充量大且与基材相容性差等缺陷。有机型阻燃材料具有阻燃性能好，与基材相容性好，填充量小等优点，但是具有燃烧时发烟量大且产生有毒气体等缺陷。因此发展低烟、低毒、无卤、物理机械性能优越等环保型阻燃材料成为一直以来重要的研究课题，纳米技术的出现和发展为解决上述阻燃材料的现有缺陷提供了可能。研究表明，纳米阻燃材料应满足下列要求：第一，材料应符合环保要求，燃烧时产生的毒性气体少。第二，材料应具有功能性强、阻燃效率高等特点，同时应克服传统阻燃材料机械物理性能方面的现有缺陷，拓展材料应用范围。第三，降低综合成本，增强材料的性价比。

3 纳米阻燃材料的类型

将传统的阻燃剂颗粒细化到纳米级应用到相关材料中即可获得纳米阻燃材料。纳米技术的应用、纳米级颗粒的获得以及纳米尺度所表现出来的特有的多种效应大大增强了阻燃剂和材料间的相容性，一定程度上减少了阻燃剂的应用量，同时也提高了阻燃性能，提升了阻燃材料的性价比。目前，已研制的常用纳米阻燃复合材料大致有以下几种。

3.1 聚合物粘土纳米材料

粘土纳米阻燃材料涉及阳离子粘土矿物蒙脱石、阴离子粘土矿物层状双金属氢氧化物、非离子型粘土矿物高岭石等原料，借助插层方法修饰，获得对聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和聚丙烯（PP）等有效的复合阻燃材料。粘土类阻燃剂的层状硅酸盐中含有炭化层，在高温下能够俘获一些自由基，在改变了材料力学性能的同时，也提高了材料的阻燃性能，还避免了添加卤系阻燃剂后燃烧时发烟量大、产生腐蚀性和毒性气体等缺陷。火灾时，硅酸盐碳化层减缓了材料燃烧时挥发物逸出的速度从而使得粘土类纳米材料在凝聚相分解过程中挥发物的溢出率低。

3.2 纳米氢氧化镁阻燃材料

纳米级氢氧化镁阻燃材料的阻燃性、发烟量与基材的相容性等性能要优于微米级的氢氧化镁阻燃材料的相应性能。在一定剂量下，纳米级氢氧化镁阻燃体可以达到UL94标准的V-0级。金属氢氧化物本身优势明显，关键是添加量要比较大，通常在60%以上，而高填充量对阻燃材料的物理机械性能影响较大，而纳米技术正好能很好地解决阻燃剂和基体间的分散性和相容性的问题，两种技术的结合大大提升了氢氧化镁阻燃剂的应用和阻燃后材料的阻燃性能。纳米氢氧化镁阻燃材料具有无卤、低烟、无毒、无滴落、耐酸、稳定性好、分解温度高、不腐蚀设备等多种优异性能，具有广阔的应用前景。

3.3 纳米碳酸钙类复合材料

用锡酸锌包覆纳米碳酸钙粉体并应用到聚氯乙烯（PVC）中，得到40～60 nm的产品粒径，减少了增塑剂在PVC中的用量，提高了产品的加工性能，再加上硬质PVC本身的高含氯量和高阻燃性，极限氧指数（LOI）可以达到45%，获得了优良的阻燃复合材料。经过甲基丙烯酸处理的纳米碳酸钙/聚苯乙烯（PS）原位复合材料粒径也在

100 nm以内，也具有较好的阻燃性能。此外也可以应用脂肪酸、钛酸酯偶联剂以及纳米碳酸钙经过表面处理得到聚丙烯/纳米碳酸钙复合材料，经过实验和应用，都在保持较好阻燃性能的基础上，材料的力学性能方面得到了很大的改善，材料的抗冲击强度也有所提高。

3.4 纳米级氧化锑阻燃材料

纳米级氧化锑阻燃PVC材料的阻燃性能高，发烟量低，其性能优于传统的PVC材料的相应性能，而且适合用于纺织品中。纳米级氧化锑颗用量少， 而且不会阻塞机器的喷丝孔， 使得纺织品能够阻燃。另外，纳米级的氧化锑材料的比表面积很大，对一些纺织品的渗透性能好，具有很强的粘附力，由此形成的纺织材料还具有很好的耐洗牢度，不易褪色。纳米氧化锑具有成本低，平均粒度小，在聚酯材料中分散均匀，相容性好等优点。

3.5 EVA/二氧化硅纳米复合材料

纳米二氧化硅改性的聚合物已经获得了广泛的应用，原因是经过纳米化和改性，所获得的纳米复合材料具有质轻、高强度、高韧性等多种优点。EVA类纳米复合材料中纳米填充层在内层聚合物外面形成一层隔离层，从而强化了炭化过程，材料降解过程延长，用锥形量热计测量出的热释放速率峰值极低，阻燃性能较传统阻燃材料有大幅提高。在力学性能方面，研究表明，EVA/二氧化硅复合材料中的体积填充分数为4%时，复合材料的拉伸强度最高，约为基体的两倍，这也充分显现出了纳米技术在提升复合材料的物理机械性能方面的重要作用。

4 纳米阻燃材料制备工艺进展

纳米材料的制备方法主要有以下几种。

①溶胶―凝胶法。溶胶―凝胶法是制备纳米材料比较普遍的制备方法。其流程是：将金属氧化物或金属盐溶于水中，通过水解反应后，形成溶胶状纳米级微粒，再将溶剂蒸发，之后形成凝胶物体。这样就形成了有机聚合物与无机分子相互渗透，具有多层有序结构的阻燃材料。该方法化学反应温和，无机成分和有机成分相互掺混，结构紧密，但也存在凝胶干燥时易出现材料收缩脆裂等缺点。

②共沉淀法。共沉淀法是指先期形成的无机纳米粒子与有机聚合物混合沉淀形成阻燃材料的方法。这种方法中，纳米粒子与材料合成分开制作，纳米粒子的尺寸与结构可以很好的控制，同时纳米粒子在聚合物中均匀分布，综合性能好。但该方法中纳米粒子易团聚，均匀分散纳米微粒是最大难题。共沉淀法可分为溶液共沉淀法、乳液共沉淀法与熔融共沉淀法等多种方式。

③插层法。插层法的流程是将纳米微粒制成层状，再将其插入有机聚合物层之间，导致二者达到纳米级复合。这类方法有聚合插层法、熔融插层法及溶液插层法等类型。

④原位共聚法。原位共聚法是指将纳米粒子均匀分散在溶液中，再借助加热、辐射等手段，使聚合物与纳米粒子之间发生聚合等一系列反应，最后得到纳米级分散的阻燃材料。该方法得到的阻燃材料具有粒子纳米特性好，层间焓熵势垒低等优点。

⑤原位自组装法。原位自组装法是指利用聚合物分子与纳米粒子间的分子间力、层间静电力等作用，在原位进行自组装，生成无机主晶核，最后聚合物再将生成的晶体包围在内。这种方法合成双羟基纳米复合物比较有利，纳米相能有序分布。

5 纳米阻燃材料的展望

在阻燃剂领域中，无机添加型阻燃剂应用最早，用量最大。如锑系、铝系、磷系、硼系阻燃剂等等。但目前主要存在阻燃剂和基材相容性差和对物理机械性能影响较大等问题。研究表明纳米技术的利用可以提高塑料制品的阻燃性以及机械性能，加强纤维制品的阻燃性以及抗静电能力，加强橡胶制品的阻燃性以及减少其燃烧时的有毒气体的释放和发烟量。纳米阻燃材料可以在发挥无机类阻燃材料低卤或无卤、低烟、低腐蚀等优势的基础上，借助纳米技术大大提高无机类阻燃材料的综合性能。

此外纳米阻燃材料也将在提高材料的热稳定性、减少材料在使用中的团聚、增强阻燃剂和材料间的用量、粒径、层状结构的优化和复配、优化材料的储运和添加过程、提升材料的阻燃效果、促进材料的多功能化等方面得到进一步发展。在纳米阻燃复合材料的微结构及形成机理、材料的阻燃机理细节等基础理论方面加强研究，不断加速发展朝阳的纳米阻燃材料事业，有利于相关产品产业化的顺利实现和拓展。

综上所述，纳米阻燃材料具有阻燃性能好，环保效果好，并且燃烧时放出的有毒气体少，填充用量少，产品趋于多功能化发展的特点，可广泛应用于汽车、航空、电子家电等多个行业，具有很大的发展空间。但是纳米阻燃材料的发展，仍有很多亟待解决的实际问题，如纳米粒子形态的控制、纳米粒子分布工艺以及多功能化的统一等。相信随着高分子材料科学与工程技术的不断进步，随着纳米技术的出现、应用和快速发展，纳米阻燃材料研究必将会取得长足的进步，为更好地保护人民生命财产安全提供坚实的物质技术保障。

参考文献：

[1] 欧育湘，陈宇，王筱梅.阻燃高分子材料[M].北京：国防工业出版社，2001.

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关键词 生物质能源；烤烟；烘烤；应用

中图分类号 TK6 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）17-0153-03

Abstract To take advantage of the abundant biomass resources in our country adequately，relieving the status of rising costs and curing pollution，this paper reviewed the research progress of the biomass energy in tobacco curing. This study showed that applying biomass energy in tobacco curing benefits the promoting of tobacco quality，debasing the cost of flue-cured tobacco curing and reducing the pollution of curing. Currently the applied forms of biomass energy in tobacco curing included bio-coalbriquette，biomass gasification，biomass briquette and so on，different applied forms showed positive effect，which could be promoted in areas with suitable conditions.

Key words biomass energy；flue-cured tobacco；curing；application

烤烟烘烤是一个大量耗热的过程，目前烤烟生产上推广的密集烤房烘烤设备普遍采用燃煤供热，热利用率低，煤耗量高，通常1 kg干烟叶煤耗量1.5～2.5 kg标煤，而理论上的耗煤量为0.8 kg，也有研究分析指出，在密集烘烤中，火炉的热效率为64.95%，烤房热效率仅为36.08%，总的热损失达63.92%，能量浪费惊人[1-3]。

愈演愈烈的世界范围能源危机以及不断上升的能源价格，使得生产烤烟的成本不断增加，使烤烟生产的可持续发展受到严重影响。在此背景下研究烤烟烘烤节能技术，提高能源利用效率，寻找烤烟烘烤能源替代途径，降低烤烟生产成本成为烤烟烘烤研究的一个重要课题。目前，此方面的研究主要集中在烘烤设备、烘烤工艺以及新型能源烘烤燃料开发等方面，其中新型能源烘烤燃料中的生物质能源因其本身可再生性、低CO2排放、几乎不排放SO2、广泛分布性、使用形式多样、生物质燃料总量丰富等特点成为当下研究的一个热点，有望成为烤烟烘烤传统能源的有效替代品[4-5]。

1 生物质能源概述

生物质能源是植物通过光合作用将太阳能储藏在有机物中的一种可再生能源。每年全球积累的生物质总量达1 730亿t，蕴含的能量相当于目前全球总能耗的10～20倍[6]。据报道，生物质能已上升为仅次于化石能源煤、石油和天然气之后的第4位能源，占世界一次能源消耗的14%[7]。与传统直接燃烧方式相比，现代生物质能源的利用更多的是借助热化学、生物化学等手段，通过一系列先进的转换技术，生产出固、液、气等高品位能源来代替化石燃料，为人类生产、生活提供电力、燃气、热能等终端能源产品[8]。在生态环境保护方面的研究发现，提供相同能量，煤的S和NOx排放量分别是秸秆的7.00倍和1.15倍，用1万t秸秆替代煤炭能量，烟尘排放将减少100 t[9]。生物质能源作为一种可再生的低碳能源，具有巨大的发展潜力，它的开发利用对于建立可持续能源系统、促进国民经济发展、保护生态环境具有重大意义。

2 生物质能源在烤烟烘烤上的应用研究

我国拥有居世界首位的生物质能源产量，年产农作物秸秆、谷壳等总量约14亿t，如开发用于燃烧，可折合7亿t标准煤[10]。以安徽省为例，每年农作物秸秆总产量5 000万t左右，如果能开发利用其中的1/3转化为燃料，即可消耗秸秆1 700万t，约相当于建立2座年产500万t的大型煤矿[11]。目前，烤烟烘烤上研究应用的生物质多为农作物秸秆，应用方式主要有生物质型煤、生物质气化、生物质压块等，应用效果较为理想。

2.1 应用方式

2.1.1 生物质型煤。生物质型煤是指在破碎成一定粒度的煤中加入一定比例的秸秆等可燃生物质和添加剂后由高压成型机压制成型的洁净能源产品。其充分利用煤和生物质各自的优势，具有节煤和生物质代煤的双重作用，与原煤燃烧相比，生物质型煤是提高燃烧效率和减少污染的有效方法之一，目前已进入商业化生产阶段[12]。

孙剑锋等[13]利用煤和废弃的植物茎杆生产出与烘烤设备外形、尺寸大小相配套的生物质型煤。其在使用过程中容易实现配风的精准控制，进而实现与密集烤房控制系统的配套，且生物质型煤在燃烧过程中着火大小容易控制，生火及升降温速率均较快，能更好地满足烤烟烘烤工艺的需求。向金友等[14]研究秸秆与煤不同配方压块燃料在烤烟烘烤中的应用，结果发现80%秸秆+20%煤混合压块代煤烤烟完全可行。

2.1.2 秸秆煤。秸秆煤是一种新型蜂窝煤燃料，没有煤的加入，以青蒿、烟、玉米等农作物秸秆以及废弃的树木枯枝、杂草、锯末、稻壳等生物秸秆为原料，不需粉碎，在厌氧条件下碳化6～8 h，利用秸秆自然进行分解形成生物质碳，再加入黏土和其他粘合剂混合后形成。

郭保银[15]研究发现各种秸秆碳化率平均约为50%，而通过加配方后，常规秸秆等材料2 t可生产2 t秸秆煤，其秸秆煤代替煤炭烤烟的技术研究结果表明秸秆煤易点火、燃烧效果好、升温快而且无黑烟和异味，满足烤烟工艺要求，其代替煤炭及其制品在密集烤房中应用是可行的，可以进行大范围示范。

2.1.3 生物质气化。生物质气化是采用生物质气化发生装置将生物质原料在厌氧状态下燃烧转化为由氢气、一氧化碳、甲烷等组成的可燃气体。生物质气化方式在烤烟烘烤中的应用相对较多，生物质气化烤烟系统开发设计相对成熟。杨世关等[16]研究设计了一套新型烤烟设备，主要是以生物质燃气为能源，将间接换热与直接换热紧密结合，该系统的能源利用率及烟叶品质都较传统间接换热式烤房有显著提高。飞 鸿等[17]以废弃烟杆、烟梗以及各类农作物秸秆为原料采用生物质气化发生装置通过燃气发生炉进行厌氧燃烧使其热解出可燃气体，经管网送往各烤房实现自动控制烘烤烟叶。

2.1.4 生物质压块。在压强为50～200 Mpa、温度为150～300 ℃、或不加热或不加黏结剂的条件下，先将木材加工剩余物及各种农作物秸秆等粉碎成一定粒度，再压缩成块状、棒状、粒状等具有一定密实度的成型物[18]，故又称为生物质固体成型燃料。目前，此燃料在烤烟烘烤中的应用研究较为广泛。

张聪辉等[19]研究不同清洁能源对烤后烟的化学成分、质量感官以及经济效益的影响，其中生物质燃料为2012年烟杆压块能有效降低烘烤成本，提高烘烤效益，替代煤炭为主要烘烤燃料有较大的潜力。王汉文等[20]用稻壳和玉米秸秆压块成燃料进行试验，将其放在AH密集烤房进行燃烧，能降低烤烟生产成本、满足烘烤的工艺要求、改善烟叶内在品质。王文杰等[10]以花生壳为原料加工的生物质压块为供试燃料，研发了配套的生物质压块燃烧炉，研究生物质能源在烤烟烘烤中的应用效果，生物质压块及燃烧炉不仅能替代以煤炭为燃料的普通立式炉用于烟叶烘烤，而且能够显著降低烟叶烘烤成本、提高烟叶烘烤质量。倪克平等[21]研究生物质压块燃料在烟叶烘烤中的应用效果，其中生物质压块燃料是以木材加工的锯末为主原料，添加辅助化工原料后，用搅拌机搅拌成均匀的混合原料，将混合原料通过压块成型机压制成直径为2 cm的圆饼，配备自动添加燃料的整套专用燃烧炉，研究结果表明：生物质压块用于烟叶烘烤可以充分调控烤烟烘烤工艺，降低烘烤成本，节能减耗，提高烤后烟叶品质。谭方利等[22]关于生物质压块燃料以及煤炭燃料在烤烟烘烤中的应用效果对比研究表明生物质压块用于烤烟烘烤是可行的，但对于燃料添加技术要求较高。

2.2 应用效果

生物质能源在烤烟烘烤中的不同应用形式对烘烤效果的影响均较好，节能减排的同时有利于提高烤后烟叶的质量。与原煤相比使用生物质型煤烘烤烟叶，生产1 kg干烟可节约用煤约0.15 kg，每炉烟叶可节约用煤50 kg以上，节能效果显著，而且生物质型煤中煤矸石含量为零[13]。使用秸秆煤烤烟对烤后烟叶内在化学成分无不良影响，而且能够降低上部叶烟碱含量，提高上部烟叶还原糖含量，氮碱比更加协调，香气量充足，香气质好，余味明显改善，杂气减轻，刺激性减少，评吸结果较好，有利于提高烟叶内在品质[15]。飞 鸿等[17]的研究中生物质气化烘烤与传统的燃煤烘烤相比，烟叶的内在品质得到一定的改善。感官评吸结果表现为生物质气化烘烤的烟叶其杂气、香气质、干净度均优于煤炭燃料烘烤的烟叶，而且回味、劲头、湿润上也表现出一定的优势。采用秸秆压块燃料烘烤，能降低烟叶中含氮化合物含量，提高烟叶中总糖、还原糖，有利于改善烟叶化学成分的协调性[20]。谭方利等[22]的研究中生物质压块燃料与煤炭相比烤后烟叶上等烟比例提高了2.3个百分点，青黄烟、微带青烟、杂色烟比例分别下降了0.99、0.81、1.53 个百分点。

2.3 应用成本

由于烤烟烘烤中应用的生物质原料主要是废弃的秸秆，来源广泛、价格低廉，因此利用生物质能源燃料降低烤烟烘烤成本效果显著。生物质型煤的应用加上固硫剂、粘合剂以及加工成本，比同等发热量的原煤成本低100元/t左右[13]。秸秆煤在酉阳县烤烟烘烤上的应用，按当地生产水平以及市场煤炭价格计算，烘烤烟叶1 875 kg/hm2，使用秸秆煤烤烟可降低成本约750元/hm2，以此测算，若在该县进行推广应用，每年可节约煤炭1.8万t，全县烟农增收480万元[15]。飞 鸿等[17]利用生物质烘烤烟叶的研究中采用的生物质气化发生装置上料系统、流量控制系统、除渣系统均为自动化系统，烤房数量增加到100炕也只需要2人控制，自动化程度高，在大规模烘烤中将大大降低劳动成本。生物秸秆压块在烤烟烘烤中的应用成本以安徽省为例，生产干烟叶2 062.5 kg/hm2（1 875～2 250 kg/hm2），需煤炭275 kg（以500元/t计），计2 062.5元/hm2；需秸秆压块206.25 kg（以400元/t计），计1 237.5元/hm2，降低成本825元/hm2[20]。谭方利等[22]的研究中应用生物质压块燃料与煤炭燃料相比1 kg干烟成本降低0.1元。

3 结语

烤烟烘烤大量耗热且热能利用率低，传统燃料煤炭在烤烟烘烤中的应用带来环境污染的同时，由于燃料资源的紧缺烘烤成本不断增加。把我国丰富的生物质能源应用在烤烟烘烤中既能充分利用资源同时也有望解决烤烟烘烤面临的问题。

生物质能源在烤烟烘烤中的应用研究表明其可以代替煤炭燃料，而且具有清洁、能提高烤烟品质、降低烘烤成本的优点。生物质能源在烤烟烘烤中的不同应用形式中生物质型煤的原料中只是减少了煤的用量加入部分生物质，秸秆煤加工过程中的厌氧条件碳化工艺相对复杂，而生物质气化装置包括气化炉、储气罐等，与烤房配合烘烤专用设备复杂，建成后更适合大规模烘烤。其中生物质压块研究相对较多，工艺较成熟简便。生物质压块加工生产线及配套设备的开发研究中早在2010年姚宗路等[23]针对生物质压块过程中存在的系统配合协调能力差以及生产率低等问题研发设计了有强制喂料系统的成型机以及配套设备，可实现自动化大规模的生物质压块生产。生物质压块方式制成的生物质原料可以直接应用于烤烟烘烤，基本上不需要对烤房、烤炉等进行改造，应用方便。生物质能源的利用形式中生物质发电是我国目前对生物质能源应用最为广泛和普通的方式，但其在烤烟烘烤中的应用研究相对较少，是以后生物质能源在烤烟烘烤中的应用研究的一个方向[24-25]。当下的研究表明，烤烟烘烤中的传统燃料煤炭可以用生物质压块代替，应用效果较好且成本低，可以在烤烟生产上进行示范推广。

4 参考文献

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篇5

关键词：烟气；脱硫脱硝；现状；发展趋势

中图分类号：X773 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）06（a）-0000-00

前言：随着工业化进程的不断深入，多数国家和地区的环境污染也日益严重。特别是大气污染，由于大气污染是一种全球性的问题，所以需要引起世界范围内的共同关注。目前，对大气污染最为严重的是各种工业企业在燃料的使用过程中所产生的废气，这些废气通常包含大量的硫化物和氮氧化物成分，会对大气造成极其严重的危害，更是酸雨和光化学烟雾形成的直接推手。因此环保等部门需要对此类废气的排放高度重视，并通过一系列手段规范处理相应的废气，才能减少废气对大气环境的负面影响。

一、近年来我国的空气污染物排放现状分析

最近几年，北京空气污染爆表的新闻频繁见诸报端。这在一定程度上反应了我国空气污染的现状。其实不只是北京，在华北多地都出现了严重的雾霾天气，甚至对当地的居民生活都造成了诸多不利影响，患有呼吸系统疾病的人员也在雾霾天里大大增加。

根据北京环保进程中心的雾霾观察数据指出，PM2.5中所占成为最高的为硝酸盐和二次硫酸颗粒，占到整个雾霾污染物的42%以上。这两种大气颗粒物一般由大气中的SO 2 、 NH3和氮氧化物反应生成，而这些物质的最主要来源，就是来自于工业活动中的燃煤、燃油。特别是我国，由于煤炭储量大，价格便宜，所以许多发电厂和工业企业的能源以煤炭为主，这大大加剧了我国的大气污染状况。

煤烟型污染是我国硫化物、氮氧化物以及颗粒物产生的首要大气污染源。而且，百分之九十的SO2和百分之六十七的氮氧化物的排放都是来自于我国的燃煤。据不完全统计，我国的火电装机容量已经达到 86200 ×104 kW，发电装机容量占到了全国的 69%以上。全国工业锅炉 中，燃煤锅炉的占比达到了惊人的85%。这些对大气污染问题造成了直接的影响。

二、大气污染物的控制技术现状分析

大气污染的现状已经如此严峻，对大气污染物的控制已是刻不容缓。为此，我国在十二五规划期间提出了一系列有关环境保护的正常措施，如《节能减排“十二五” 规划》、《国家环境保护“十二五” 规划 》等。其中对多个 燃料消耗行业进行了大气污染物的排放标准制定工作，对相关企业的脱硫脱硝措施提出了相应的要求。下面介绍我国大气污染物控制技术的发展现状。

2.1 烟气脱硫技术的现状

当前我国燃煤烟气脱硫技术，主要是以石灰石 - 石膏湿法、氧化镁法、氨法、半干法、双碱法、海水脱硫等技术为主。其以石灰石 - 石膏湿法，氨法、半干法、双碱法这几种在工业锅炉脱硫工艺中应用较多。其中因受地域限制的影响，海水脱硫是所有方法中应用最少的。下面具体介绍各种脱硫技术：

2.1.1石灰石-石膏湿法脱硫技术

这种脱硫工艺主要应用碳酸钙（CaCO3）或氢氧化钙Ca（OH）2粉末的料浆来进行脱硫工作，其能有效去除空气中的二氧化硫（SO2）。运用石灰石-石膏湿法进行脱硫工作，不仅效率高，稳定性好，所需的成本也相对较低。因此，这种方法也是所有脱硫方法中应用最广泛的方法之一。在此种方法中，烟气与碱性的吸收剂浆液在喷淋塔发生反应，烟气中的二氧化硫（SO2）溶于水中，并与浆液中的碳酸钙（CaCO3）或氢氧化钙Ca（OH）2中和生成了亚硫酸钙，强制氧化反应是其成为了脱硫副产品石膏。目前石灰石-石膏湿法脱硫技术的脱硫效率可达95%至99%，对降低大气污染具有举足轻重的作用。

不过此技术中的副产品石膏却是急需解决的问题。就算至按照燃煤的百分之一来计算含硫率，从13年燃煤发电产生的烟气分析，电力行业每年需要消耗1200×104t的石灰石。且会生成大量的CaSO4 ・2H2O和CO2气体。

2.1.2氨法脱硫技术

氨法脱硫技术，这是一种湿法脱硫技术。该技术主要采用氨水作为吸收剂，将氨水与烟气中的二氧化硫进行反应，达到脱硫效果。这种技术的最大优点就是脱硫效率高，据测算，这种方法的脱硫率可高达95%到99%，同时，这种脱硫技术能耗较低，脱硫反应速率也很快，其吸收剂的利用率也相对较高。更重要的是，此种脱硫技术的副产品可用作农业肥料。

氨法脱硫技术是较为适宜中国具体情况的一种脱硫技术，不过其对空气的净化却不很彻底，在其净化SO2气体的同时，可能会产生相应的NH3气体，进而造成大气的另一种污染。另一方面，由于氨法脱硫技术的副产品硫酸铵的销售受到农业市场和气候季节的原因而波动，因此也会相应的引起氨法脱硫法运行成本的大幅波动。

2.1.3其他脱硫技术探讨

除了上述两种主要脱硫方法外，还有一些不常用到的脱硫方法。如半干法脱硫技术，其主要以钙基脱硫剂为脱硫剂与烟气在密闭的环境中进行反应，这种方法的脱硫效率较低，一般很难达到95%的脱硫率。而在我国对烟气排放标准不断提高的现状，这种方法已经很难符合排放标准了，因此其使用也被局限在很小的范围内。另一种不常用的脱硫方法就是海水脱硫技术了，这种脱硫技术需要大量用到海水资源，所以只有在靠近海边的地区才能实现，地域性非常强，所以应用范围也相对狭窄。

2.2烟气脱硝技术的现状分析

氮氧化物是目前造成酸雨问题的主要因素之一，其也对光化学烟雾的形成提供了前提。是目前大气污染的重点控制排放物之一。脱硝技术可以在燃料燃烧之前、之中和之后进行。当前，燃烧前的脱硝方法主要包括洗选和加入氢脱硝。燃烧中的脱硝方法主要采用低氮燃烧技术实现。而燃烧后的推销技术，主要有SNCR（选择性非催化还原）脱硝、SCR （选择性催化还原）脱硝、电子束脱硝和活性炭吸附这几种。在所有的脱硝技术中，燃烧前的脱硝一般需要对燃料进行处理，这直接导致了脱硝成本的居高不下，因此这种方法较不常用。下面主要介绍然燃烧中和燃烧后的脱硝技术。

2.2.1低氮燃烧技术分析

燃烧中的脱硝技术以低氮燃烧技术为主，其主要通过改变燃烧的相关条件来达到降低氮氧化物排放的目的。低氮燃烧技术主要分为以下五类，空气分级燃烧技术、低 NOx 燃烧器技术、烟气再循环技术、燃料分级燃烧技术和循环流化床锅炉燃烧技术。上面所述的几种低氮燃烧技术，都是通过改变燃料的燃烧条件及方式 实现的脱硝目的。它们的使用的过程中会改变空气混合方式，降低空气比，从而达到控制燃烧温度、抑制氮氧化物生成的效果。

不过就效果来说，当前的低氮燃烧技术效果并不十分明显，目前的脱硝率在25%到40%之间。而且通过控制空气比例的方式，容易造成燃料的不完全燃烧，不仅降低了锅炉的燃烧效率，也容易造成炉壁的腐蚀和结渣状况。

2.2.2 选择性非催化还原脱硝技术

选择性非催化还原脱硝技术，以SNCR 脱硝技术为主。其最早发明于美国，后被日本大量投入到工业应用之中。SNCR脱硝技术要求在800至1000℃的高温中，将氨类化合物或者还原剂尿素与烟气中的氮氧化物进行反应，可以生成N2。这样将其中的氮元素分离出来，就能相应的减少氮氧化物气体的排放。这种技术能在高温的环境中促使反应迅速活化，可以避免使用催化剂。

SNCR 脱硝技术的优点是系统简单、阻力隐私小、系统占地少、且所需投资较低。不过其缺点也很明显，那就是脱硝效率很低，只能达到20%到40%左右。要想提高脱硝效率也面临着氨逃逸率大幅提高的窘境，这会造成大气的重复污染。

2.2.3选择性催化还原脱硝技术

选择性催化还原脱硝技术以SCR 脱硝技术为代表，其是应用催化剂，让烟气中的氮氧化物有选择性的与氨发生反应，生成N 2 和 水。SCR 脱硝技术一般安装在锅炉尾部的反应器中，与300到400℃的烟气繁盛反应。据测算，SCR 脱硝技术的脱销率一般可达90%甚至更高，所以这种脱硫方式被我国广泛的应用于火力发电行业。SCR 脱硝技术的缺点是装置占地面积大，投资费用高，维护成本大，其催化剂需要进行更换作业等。

三、脱硫脱硝技术的发展趋势探讨

现在我国对很多电厂实行了超净排放改造措施，鼓励采用综合化的流程处理。对多种脱硫脱硝技术进行综合利用，以减少相关大气污染物的排放。这样的措施虽然能大大降低烟气中的相关污染物排放，但是其投资规模和占地较大，且容易造成副产物的二次污染等问题。要解决上述问题，就要相应的发展成套一体化控制技术。当前国外已经研发成功了很多相关工艺，如联合脱硫脱硝的NOXSOX工艺、SNOX （WSA-SNOX）工艺、SNRB（SOX-NOX-ROX-BOX）工艺等。

我国环境科研院也开发的了相关技术，即烟气多污染物协同一体化资源化控制技术（RECO），其能将烟气中的二氧化硫及三氧化硫制备成硫酸制品。并将氮氧化物气体进过催化、氧化和氨吸收等工艺制备成农业硝酸铵钙或硝酸产品，且该技术还能在催化及氧化的工作中，完成对汞的脱除。采用这种技术，不仅脱硫脱硝的效率交高，其副产品也符合相关的工业产品标准，可以实现商业化的销售，避免副产品的二次污染。

RECO的应用前景十分广泛，其不仅对污染物的转化效率高，且投资运行的成本相对较低。特别是从我国的国情出发，符合我国的建设情况。目前我国的硫资源严重短缺，每年我国会对外大量进口硫磺矿产，并将之用于硫酸的生产。RECO技术不仅能降低SO2对大气的污染，还能在一定程度上缓解这一问题。另一方面，我国的粮食安全战略要求我们保持农业的自给自足，这就对我国的农业发展提出了一定的要求。而众所周知，农业的发展离不开氮肥在内的各种农业物资。我国是氮肥消费大国，也是合成氨和硝酸生产大国。因此RECO技术的应用，能改善我国的农业肥料产业环境，促进落后产能的淘汰，对相关产业的良性发展有了很大的助推作用。

结语：

目前众多单一的脱硫脱硝技术都面临各种各样的问题，而大气污染的防治又是大势之所趋。RECO技术不仅能极大的减少相关污染物对大气的负面影响，其副产品也是符合我国国情和经济建设的。因此，在我国大力发展烟气多污染物协同一体化资源化控制技术（RECO）是当前烟气污染防治工作的重中之重。

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篇6

【关键词】 乏燃料后处理 水法后处理 干法后处理 超临界流体萃取

1 乏燃料概况

乏燃料，就是在反应堆内经中子轰击发生核反应后，燃耗深度已达到设计卸料燃耗，从堆中卸除不在该反应堆中使用的核燃料组件中的核燃料。它含有裂变元素90Sr、137Cs、99Tc等。截止到2009年末，全世界储存的乏燃料中的重金属约为240，000吨，大部分都储存在反应堆场地中。大约90%存放在储存池子中，其余的都是存放在储存容器中。每年产生的乏燃料约为10，500吨重金属，其中，约8，500吨重金属进行长期存储，约2，000吨的重金属进行再处理。

水法后处理技术 水法后处理技术的典型代表是purex流程，它是目前唯一应用的商业后处理技术，它是为了回收U、Pu设计的，萃取剂对U、Pu的选择性好。为了改进后处理的经济性、防止核扩散，以及减少核废 物对环境的影响，提出了一些对传统的purex流程进行改进的流程，如美国的urex流程，日本的next流程和法国的coextm 流程。urex流程可回收99.9%的铀和95%的tc，而不分离出纯Pu，使钚与超铀元素混在一起，提高了扩散阻力。

2 干法后处理技术

超临界流体萃取后处理技术 超临界流体萃取（sfe）就是利用超临界流体或含夹带剂的超临界流体作为萃取剂，从液体或固体中萃取特定组分以达到分离目标产物的一种新型分离技术。所以说，相比较各种方法之后，干法后处理技术是最适合进行乏燃料后处理的方法，虽然在实施方面技术可能不够完善，但是随着科技的发展，处理方法也会相对来说越来越成熟的，到时候，人们对方法的运用也将越来越熟练，最后形成完整的处理体系。目前，动力堆燃料的消耗呈上升趋势，并且还有其他反应堆的不断介入，水法后处理的前景并不是特别乐观，未来的挑战也不容小觑，就目前来看，以美国为主的几个大国也都在进行乏燃料后处理技术的深入研究，推动了乏燃料后处理技术的发展，在某种程度上来说，推动了乏燃料后处理的发展前景。

3 结语

核能是否能够可持续发展，主要取决于燃料是否能够长期持久供应，以及核废物能否对环境的影响小。燃料棒的使用寿命一般为1-1.8年，目前全世界运行的核反应堆为436座，核电总装机容量约为370GWe，占全球电力需求的16%。每年，全世界核电卸出的乏燃料约为10，500tHM，截至2010年累计卸出的乏燃料总量已超过291，000tHM。世界各国争相研究先进的后处理技术，以便从乏燃料中回收可利用的铀。国外乏燃料后处理概况钚等宝贵的产能物质材料，供先进核能系统（如快堆）使用，将所有高毒性和长期放射毒性的物质分离出来，以供安全处置或嬗变处理。法国、英国、日本、德国、美国、俄罗斯等建立了自己的后处理厂，处理本国或他国的乏燃料。各国竞相展了乏燃料的首段去壳及分离、中间存储及运输、铀钚净化循环和尾端处理、去污及放射性三废的处理与处置等相关技术和设备研究。 我国在核燃料后处理方面的规划是走闭路循环后处理战略。几十年来，在国家环保局（SEPA）、国家核安全局（NNSA）、中国原子能管理局（CAEA）及中国核工业集团（CNNC）及其他相关单位的不懈努力下，我国在核燃料处理及相应技术上取得了一些进展。因此，我国的乏燃料后处理技术亟待发展，了解国外乏燃料处理概况，对我国的核燃料后处理建设及应用具有非常重要的意义。 一言以蔽之，核能是清洁能源，但要充分利用铀资源、极地减少废物量、实现核能的可持续发展，就必须要建立一系列的核燃料闭式循环体系，特别是快堆核燃料循环体系。循环方式上可以采用快堆闭式循环，这样就能使铀资源的利用率提高50～60倍，并且使需要地质处置的高放废物体积和毒性降低约2个数量级。由此可见，发展快堆及其燃料循环系统，具有可以充分利用铀资源，并实现核废物小化等诸多优点，为与乏燃料相关的各个方面做出了有力的贡献。实现资源最有效的利用。

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篇7

【关键词】隧道，阻燃，复合式沥青路面

1 引言

目前，我国己成为世界上隧道最多、最复杂、发展最快的国家、特别是国家西部大开发战略的实施，我国西部多山地区公路建设将保持较大的建设规模和较快的发展速度，隧道的里程将大大增加；随着公路服务水平和线性等级的提高，公路隧道目前正朝着长大化方向发展，隧道内的行车速度和密度越来越大。

隧道路面与一般道路相比，它是一个半封闭、空间狭小的管状结构物，隧道路面受雨水、太阳辐射、通风等影响较少，视觉空间小，能见度较低，行车状况较为复杂。这种环境对路面结构有更多要求，常用的路面类型是水泥混凝土和沥青混凝土两种，与水泥混凝土路面相比，沥青混凝土路面的抗滑性、平整性、降噪性等比较好，且养护容易，在公路建设中得到了广泛应用。隧道内采用沥青混凝土路面，在常温及开放环境内，沥青属于难燃材料，而在隧道内部一旦发生火灾，由于空间狭小，积蓄的热量能够使得沥青达到燃点并燃烧释放出大量烟雾和有毒气体，给消防工作带来极大隐患，因此，开展沥青路面面层材料阻燃性能研究非常必要。

隧道路面除地基板为弹性模量较高的基岩，其地质条件、水文条件、环境条件及交通状况的特殊性使得隧道路面结构的受力、变形等特性与隧道外路面结构存在明显差别，但是隧道内路面结构和材料设计没有专门的规范和指南，而是套用公路或城市道路设计规范。因此，需要对沥青路面结构深入分析。

2 隧道沥青路面阻燃性能研究

2.1 隧道失火的原因

1）车辆燃烧是引发隧道火灾的主要诱因。据统计，汽车火灾的原因有：电气线路短路起火、汽化器起火，载重汽车气动系统起火等。如1964年，日本关门隧道大火起因为电气线路起火引起；2010年浙江大溪岭隧道大火为是货车轮胎起火造成的。

2）货车上的货物引起火灾。由于所载货物中有可燃或易燃物品，遇明火易发生燃烧或自燃。如1996年英法海底隧道火灾是因一列火车上的聚苯乙烯起火造成。

3）车辆相互碰撞起火。如1978年荷兰凡尔逊隧道火灾，1979年日本烧津隧道火灾，都是由车辆在隧道内发生互相碰撞引起的。

4）隧道内设施的电气线路短路引起火灾。隧道内设施由于老化或受潮等原因，进而引发汽车或货物着火。

2.2国外隧道沥青路面阻燃现状研究

国外对于沥青阻燃性能研究，是在沥青毛毡的阻燃技术研究的基础上，借鉴聚合物阻燃经验，一般采取的技术是在沥青中添加阻燃剂来改善材料的阻燃性能，实现沥青的阻燃目的。

SBS改性沥青中添加1-20%的卤素阻燃剂和1-5%的无机磷（磷酸铵或红磷）制成阻燃沥青，其符合ASTM E-108中要求的A级材料要求，即具有极高的阻燃性能；采用40-60%沥青、1-20%SBS和30-40%阻燃剂（由65-80%磷酸一铵、5-15%硫酸铵和1%硅胶组成）制成阻燃沥青，被美国保险商试验室（UL）认证为A级；在沥青中添加35-50%的硬硼酸钙石制成沥青毛毡用于建筑屋顶；以十溴二苯醚、五氧化二锑和硼酸锌为阻燃添加剂，加入热弹性改性沥青中制成阻燃改性沥青；将在表层使用聚磷酸铵（APP）作用添加剂制成具有自愈合性能的改性沥青胶浆用于建筑屋顶，且具有一定的阻燃等级。

由上可见，国外对于沥青阻燃的研究成果大部分应用于沥青油毡和沥青涂层，而应用于沥青路面的研究却很少。

2.3 国内隧道沥青阻燃现状研究

国内对于沥青阻燃的研究相对较晚，而且最早对于沥青阻燃的研究是针对沥青油毡和沥青涂层进行的，随着我国交通事业的快速发展，隧道规模和交通密度的增长，行车速度的提高，隧道交通事故发生的频率也随之加快，同时随着人们对公路隧道防灾的重视程度的提高，相关研究机构对于隧道内沥青路面的阻燃性能也开始着手研究，有关单位开始将沥青阻燃技术应用于隧道内沥青路面。近年来多条已通车隧道沥青路面进行阻燃处理，并开展了大量的研究，取得了一定的研究成果。

重庆公路科学研究，采用7%左右掺量溴系阻燃剂掺入SBS改性沥青中，氧指数（LOI）从19%提高到23%，并且根据阻燃沥青的评价的建议，即提出阻燃改性沥青的极限氧指数大于23%时就可满足工程需要。

同济大学杨群等人研究了OGFC对沥青路面阻燃性能的影响，由于OGFC自身具有大空隙率的特性，当发生火灾时，如有可燃液体通过OGFC中的大空隙通道离开燃烧范围，从而起到一定程度上的阻燃效果。在OGFC的基础上，武汉理工大学丁庆军等在沥青中按照一定比例加入氢氧化铝（ATH）、氢氧化镁（MH）和Zeolite沸石粉，可以使阻燃沥青的极限氧指数达到29%以上，闪点可达到420℃，同时可使OGFC的孔隙率在20%时，动稳定度达到7365次/mm，燃烧时间较水泥混凝土缩短一半，逃逸汽油量高达89%。

谭忆秋等在ATH掺量为沥青20%的情况下，将矿粉与沥青按1：1混合，此时LOI实验结果为32.5%，以充分实现了材料自熄性。并对A-T阻燃体系的放热及发烟特性进行研究，结果表明，其性能均优于基质沥青。

由此可见，虽然我国对阻燃沥青的研究起步较晚，但越来越重视阻燃沥青的研究，并在国内隧道内进行铺筑试验路或直接进行施工，开发了多种隧道阻燃沥青路面及其阻燃技术方案。

3 隧道沥青路面结构组合研究

随着交通量的不断增加和行车舒适性，安全性要求的不断提高，对隧道路面的结构强度和使用性能提出了更高的要求，其发展方向是水泥混凝土路面向柔性，沥青混凝土路面向硬性，因此隧道复合式沥青路面结构力应用而生，其力学分析、结构设计，贫混凝土沥青路面等国内外的研究现状如下：

由于复合式路面结构中水泥混凝土板接缝的存在，使得加铺于水泥混凝土板上面的沥青混凝土层与公路隧道普通沥青路面结构的受力状况相差很大。石春香等建立了公路隧道复合式沥青路面结构的三维有限元分析模型，分析了隧道复合式沥青路面结构接缝处沥青混凝土层内部和界面处应力进行了分析比较，确定偏载为最不利加载位置，提炼出关键的设计指标：纵缝边缘加载位中心对应的沥青混凝土层底水平拉应力和接缝处沥青混凝土层顶面竖向剪应力。利用多元非线性回归技术对分析结果进行整理，得出了高强度基岩下的应力回归公式，并通过工程实例阐明了公路隧道复合式路面结构沥青混凝土层厚度设计计算步骤。

杨群针对目前隧道复合式沥青路面表面出现受拉破坏的现象，揭示沥青层表面破坏的力学机理，运用三维有限元方法建立隧道复合式路面结构与荷载模型，分析垂直荷载与水平荷载综合作用下沥青层表面的拉应力，得出了影响沥青层表面拉应力的影响因素，提出了延长隧道复合式路面使用寿命的措施。

李英涛针对当前高速公路隧道复合式路面沥青层混合料设计方法存在的不足，根据隧道交通及复合式路面的受力特点，首次提出了隧道复合式路面沥青层混合料的剪应力设计方法，并结合实际工程提供了设计示例。

刘朝辉等人通过比较中国公路隧道路面结构类型，针对G319湖南浏阳焦溪岭隧道提出路面结构方案，针对目前中国公路隧道路面结构类型与材料现状，提出了一种新的纤维混凝土复合式隧道路面结构，并论述其施工要求及注意事项，结果表明，钢纤维混凝土是刚柔相济的复合型材料，抗弯拉强度比普通混凝土明显提高，具有很强的抵抗动载冲击能力和耐疲劳能力。其特点恰恰与隧道路面技术控制指标相吻合。

黄晓明等为了选择适合于隧道工作环境与交通条件的路面结构类型，提高隧道路面的使用性能延长使用寿命，采用灰靶理论从整体刚度、耐久性、平整度、抗滑性能、耐磨性能、修复与重建难度六个方面系统地比较了水泥混凝土与沥青混凝土两种常用的路面结构类型在隧道内的适用性。分析结果表明，采用灰靶理论评判模型选择隧道路面结构类型在一定程度上克服了选择过程的主观因素，使隧道路面的选择结果更具有客观性；在隧道内特殊的工作环境与交通条件下沥青路面的性能更加优越，具有更好的适用性，能提高隧道路面抗滑性能，降低噪音，改善行车舒适性，维修、养护简便，保证隧道营运通畅，为实体工程路面结构类型选择提供依据。

付其林等为了分析贫混凝土基层沥青路面在不同路面结构和材料参数下的温度-荷载耦合应力状况，通过三维有限元数值方法，分析了沥青面层厚度和模量、贫混凝土基层厚度和模量及基层缩缝宽度对沥青路面温度-荷载耦合应力的影响。研究表明：沥青面层厚度和基层缩缝宽度对路面温度-荷载耦合应力有显著影响；基层厚度和模量对耦合应力的影响不显著。适当增加沥青面层厚度对预防反射裂缝十分有效；改变贫混凝土基层的厚度和模量对预防反射裂缝作用不大；适当宽度的基层缩缝对延缓反射裂缝效果显著。

4 隧道沥青路面结构与材料存在的问题

1）阻燃性良好的阻燃剂大多数毒性大

目前最有效的卤-锑、卤-磷、磷-氮协效类阻燃剂，但有机溴类阻燃剂加工、拌合、施工和燃烧过程中会释放出溴化氢和二恶英等有毒和致癌物质，其中二恶英类物质具有急性致死毒性、致癌性、生殖毒性和内分泌干扰毒性、发育毒性和致畸性、免疫毒性等特点。

2）阻燃沥青燃烧发烟量大

阻燃剂往往是通过捕获燃烧释放的自由基、释放气体形成隔离层、形成固相保护层等机理来实现阻燃。但是往往由于抑制燃烧时，导致燃烧物的不完全燃烧，反而使燃烧物生烟量变大。

3）阻燃剂有效性

阻燃沥青在拌和、运输、摊铺过程中，长时间处于高温状态，这样会导致部分阻燃剂会开始热解，释放出毒性气体。这样不仅会降低阻燃效果，而且影响施工人员的健康状况。

4）隧道复合式沥青路面结构

隧道组合是沥青路面结构反射裂缝问题需要长期深入研究，由于基层面层材料的物理力学性能差异较大，导致层间结合效果差，层间是隧道复合式沥青路面结构的薄弱环节。

5 结论

在设计隧道沥青路面结构之前，深入调查、观测和研究气候、环境对隧道内路面结构和材料的影响，以实体工程为依托，通过调研、现场观测、室内外试验、工后观测和理论分析，结合新材料、新结构、新工艺、新技术等的应用研究，科学、系统地提出隧道路面结构合理型式、合理厚度和结构组合，提出隧道路面材料设计指标与技术标准，提出隧道路面结构施工工艺以及隧道旧路面的修复技术，用以指导我国公路隧道路面的建设及养护，提高隧道路面使用性能、使用寿命及服务水平，降低行车噪声和养护成本，提高公路隧道运营的安全与综合效益。

参考文献：

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[3]王中文，杨其新，郑顺潮.公路隧道防火抗灾技术研究[R].成都：西南交通大学，2010.

篇8

关键词：防火涂料；膨胀型防火涂料；非膨胀型防火涂料；研究现状；发展趋势

1 引言

在历史发展的长河中，火对人类文明进步发挥着重要的作用。但是，火是一把双刃剑，它不仅可以造福人类，也可以给人类带来巨大的灾难。

我国改革开放以来，各行各业的发展突飞猛进，高层，超高层建筑拔地而起，各种新材料不断涌现，同时大量的应用化学建材是易燃的，日益增多的钢结构建筑的耐热性很低，普遍使用的混凝土材料也是不耐火的，也因此埋下了巨大地火灾隐患。涂覆防火涂料是预防和阻止火灾发生和发展的有效手段之一。基于如此，大力推广和使用防火涂料，一旦发生火灾事故，让火患无法蔓延并消失于无形之中，这对于降低和消灭火灾事故具有重要意义。目前，防火涂料广泛应用于提高工程建筑、古建筑和文物、船舶、隧道、运输、军工、化工、电讯等领域的御灾能力。

2 防火涂料的作用及机理

防火涂料，又叫阻燃材料，是指涂装在物体表面，可防止火灾发生，阻止火势蔓延传播或隔离火源，延长基材着火时间或增加绝热性能以推迟结构破坏时间的一类涂料。因此涂覆防火涂料，是预防和阻止火灾发生的必要手段。

2.1 防火涂料的作用

防火涂料的作用是当涂覆于可燃基材上时， 除起到与普通装饰涂料相同的装饰、防腐及延长被保护材料的使用寿命外， 一是遇到火焰或热辐射时， 防火涂料将迅速发生物理、化学变化而隔绝热量， 阻止火焰蔓延， 起到阻燃作用； 二是当涂覆于构件表面除具有防锈、耐酸碱、耐盐雾等作用外， 遇火时隔绝热量、降低构件表面温度、起到耐火作用。防火涂料的防火阻燃作用只在一定时间内起作用， 为扑救工作赢得时间。

2.2 防火涂料的分类及其机理

按照其防火机理， 可以分为两大类型， 一种是膨胀型防火涂料， 另一种是非膨胀型防火涂料。后者又分成难燃型防火涂料（ 一般为有机涂料） 和不燃型防火涂料（ 为无机涂料） 两种。按照用途可以分为饰面型防火涂料，钢结构防火涂料，电缆防火涂料，混凝土结构防火涂料。

对膨胀型防火涂料和非膨胀型防火涂料得防火机理简述如下。

2.2.1 膨胀型防火涂料

膨胀型防火涂料的概念最早由Tramm 于1937年提出，他采用二氰二铵为膨胀发泡剂、磷酸二铵为催化剂制备了可膨胀型防火涂料， 聚合物基膨胀型防火涂料除了少量催化剂及添加型发泡剂为无机材料，其主要成分为有机物[1]。

膨胀型防火材料在火焰或高温作用下，一方面会膨胀发泡，生成泡沫隔热层，封闭被保护的基材，阻止基材着火燃烧。另一方面，涂层发生的软化、熔融、蒸发、膨胀等物理变化及聚合物、填料等组分发生的分解、降解、化合等化学变化也能吸收大量的热能，抵消一部分外界作用于物体的热，从而保护基材。而且，涂层在高温下分解出不燃性气体能稀释有机物热分解产生的可燃性气体或氧气的浓度，从而抑制燃烧的进行。

2.2.2非膨胀型防火涂料

非膨胀型防火涂料主要是通过以下三条途径发挥防火作用的，首先，涂料本身具有难燃或不燃性，能起到隔离作用；其次，涂料遇火受热分解出不燃的惰性气体，冲淡被保护基材受热分解出的易燃气体和空气中的氧，抑制燃烧；最后，在火焰或高温条件下形成不可燃性的无机“釉膜层”。该釉膜层结构致密，能有效隔绝氧气。[2]

3 我国防火涂料的发展现状

防火涂料的发展具有悠久的历史，更是早在古罗马时代就有人开始把木材漫涂醋和粘士浆液来进行难燃处理，等发展到近代，则用石膏、灰泥、水泥等与水调和，涂覆于建筑物表面，使之隔热防火。[3]后来，有人曾仔细观察蛇被烧的变化，蛇体膨胀冒气和起泡，蛇体发生蜷缩，而内部机体则受到一定程度的保护，由此启发而发明了以汽油二甲苯之类为有机溶剂的膨胀型防火涂料。20世纪30年代已有以水玻璃为黏结剂，加矿粉为填料的无机防火涂料。我国的防火涂料的起步，较国外工业发达国家晚但15～20年，虽然起步较晚，但发展速度很快。近代的防火涂料的研制和应用起始于50年代后期，即以硅酸和开发新型防火涂料的工作，主要是溶剂型。70年代末，公安部四川消防研究所开始研究防火涂料，首先研究出膨胀型过氯乙烯防火涂料，后来又研究出膨胀型丙烯酸乳胶防火涂料从80年代中期开始，公安部四川消防科学研究所率先研制成LG钢结构防火涂料，与北京建筑材料防火公司共同研制成LG钢结构膨胀型防火涂料。[4]1990年开始，防火涂料得以迅速发展，防火涂料的产量和品种数目剧增，全国注册生产厂家不下百家，从品种类型、技术性能、应用效果和标准化程度上看，已接近或达到国际先进水平。

3.1膨胀型防火涂料

3.1.1钢结构防火涂料

近年来，钢结构在建筑业中广泛应用，但建筑材料中钢材的耐火性差，机械强度随温度的升高而降低，同时钢材的力学性能也迅速下降，很快会失去支撑能力，导致建筑物倒塌。因此，采用防火涂料对建筑物的钢结构进行防火保护，是一条切实可行且经济的途径。在建筑物钢结构防火保护中，应用前景最好的当属膨胀型防火涂料。膨胀型防火涂料包括薄涂型（涂层厚度为3～7mm）和超薄型（涂层厚度

最早开发的防火涂料的主要成分为无机材料，聚合物基膨胀型防火涂料除了少量催化剂及添加型发泡剂为无机材料，其主要成分为有机物。近年来，研究得最多的体系则为C-N-P 阻燃体系。这类体系的聚合物基料普遍为改性后的丙烯酸树脂、改性高氯化聚乙烯树脂

以及改性氨基树脂等。[5]以这类聚合物为基料的涂料可以有良好的装饰性，耐候性及抗腐蚀性。

无机填料对膨胀型钢结构防火涂料防火性能提高的研究主要集中在可膨胀石墨以及纳米无机填料两个领域。[3]该防火涂料在钢表面具有良好的附着力，并且具有优越的耐候性，燃烧后发泡层为密实的微孔状泡沫结构。

环氧膨胀防火涂料中环氧树脂为防火涂料的成膜物， 固化后的环氧树脂，具有优良的耐化学腐蚀性、耐热性、耐酸碱及良好的电绝缘性，因而用它来配制的防火涂料具有优良的附着力、防腐蚀性和机械强度。[6]因为环氧树脂防火涂料具有极佳的封闭性，阻燃成分不会迁移到涂层面，因此，其防火性能受时间和环境的影响较小。特别是环氧树脂防火涂料在爆炸发生后都能保持完好并粘附在基材上，较传统膨胀型防火涂料更适用于海上石油平台、油田、炼油厂及石化厂等。

水性超薄膨胀型钢结构防火涂料是近年来发展起来的一种新材料。水性超薄膨胀型钢结构防火涂料是指涂层使用厚度不超过3 mm，以水作分散介质的钢结构防火涂料，其成膜物可以是有机高分子树脂，一般以乳液型居多，加入发泡剂、阻燃剂、碳源、酸源及其它填料组成防火体系，受火时可形成均匀而致密的蜂窝状或海绵状的碳质泡沫层，对钢材具有良好的防火保护作用。[7] 覃文清进行了较详细的论述，介绍了水性钢结构防火涂料的国内外研究现状[8]，王国建等人配制了有机硅氧烷乳液与自交联纯丙乳液的混合乳液，以其为基料、聚磷酸铵、三聚氰胺为发泡剂、二氧化钛为填料等制备了水性超薄膨胀型钢结构防火涂料。

3.1.2 饰面型防火材料

饰面型膨胀防火涂料分为溶剂型和水性两类，两类选用的防火组分基本相同，区别在于成膜物。溶剂型防火涂料的成膜物质一般选用氯化橡胶，过氯乙烯，氨基树脂等，采用的容积为200号溶剂汽油等；水性防火涂料的成膜物质一般选乙烯-偏二氯乙烯乳液等，它以水为溶剂。

近些年发展起来的透明防火涂料兼具防火和装饰功能，包括共聚或化学改性聚合物、添加阻燃剂等， 体系中一般含P、Si、B、N等元素。[9]在之前很长一段时间，国内对透明型防火涂料的开发集中在以脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、三聚氰胺-甲醛-尿素共聚树脂等氨基树脂或改性氨基树脂为成膜物质的体系。20世纪80年代至21世纪初我国主要采用的是醚化氨基树脂和多官能性的磷酸酯/ 磷酸盐制备膨胀型透明防火涂料。该类体系由于含有充足的P、N、C等膨胀阻燃体系必须的元素， 具有良好的防火性能。

3.1.3 电缆防火涂料

电缆防火涂料是在饰面型防火涂料基础上结合自身要求发展起来的，主要由基料及阻燃添加剂、增强填料、溶剂、颜料、助剂六部分组成。[10]我国最早出现的电缆防火涂料是以氨基树脂为基料的膨胀型反火涂料，随着电缆防火涂料的迅速发展，还出现了氯化橡胶等为基料的溶剂型电缆防火涂料以及以丙烯酸乳液等为基料的水性电缆防火涂料，但当这些成膜剂与防火组分作用后，会导致防火性能的降低。这也是现在亟待解决的问题。

3.2非膨胀型防火涂料

早期发展的防火涂料一般为非膨胀型防火涂料， 其防火性能及涂膜的其它物理力学性能都很差。近年来， 由于有机合成材料的发展及其所具有的优异的物理力学性能， 才使得有机防火涂料得以迅速发展并大量应用。目前无机防火涂料的品种很多，它采用的无机涂料粘合剂主要是水玻璃（硅酸钠、硅酸钾等）、硅溶胶、磷酸盐等；而填料是一些耐火的矿物。

4 我国防火涂料的发展趋势

纵观防火涂料的发展史，经历了一个从无机到有机又到无机的循环过程。在21世纪到来之际，我国的防火涂料将进入一个更高的发展阶段。随着涂料工业向节能、低污染、高性能化、专业化方向发展，防火涂料也像“五E”方向[7]迈进，即提高涂膜质量（Excellence）、方便施工（Easy of application）、节省资源（Economics）、节省能源（Energy saving）、生态平衡（Ecology）。

4.1环保型发展方向

目前，国内普遍使用的溶剂型和厚型防火涂料耐火极限差，不符合环保要求，在其使用上也会因人们对环境污染及人身健康的日益重视而受到越来越严格的限制。这就要求大力发展无污染涂料，如水性防火涂料和无机防火涂料。水性涂料由于无毒安全、节约资源、保护环境，成为建筑涂料发展的主要方向。水性膨胀型防火涂料将成为防火涂料的主要发展方向，同时应着眼于进一步提高涂层的耐水性、防火性及装饰性。无机防火涂料节能源、省资源，无环境和健康的不良影响，属于“绿色建材”，符合涂料工业水性化、功能化和人类发展的大趋势。从涂料性能上来说，无机防火涂料不燃，耐高温，在高温作用下不会产生有害气体。涂膜的某些物理性能和装饰效果虽然不尽人意，但通过拼用适量的合成树脂乳液或通过采取其他技术措施可以改善。

4.2低成本型发展方向

由于膨胀型防火涂料的生产工艺比较复杂，技术含量高，因此成本相对较高。但是，随着防火涂料的深入研究，在保证防火涂料性能的前提下，其成本的降低指日可待。

4.3 高性能型发展方向

突破传统的膨胀体系和模式，可以采用膨胀型和非膨胀型防火涂料相结合，配方中既含有膨胀型组分，又含有较多耐火填料组分，还加入高熔点的无机纤维等，使涂料在高温火焰作用下形成低膨胀率的高强灰化层，确保膨胀涂层长时间耐火隔热而不脱落。

4.4 多功能型发展方向

随着人类文化和生活水准的提高，对于防火涂料除了要求具有防火保护作用和精美的装饰性外，还需要兼具绝热性、隔热性、消音性、辐射性等特殊功能。研究开发出功能复合化的钢结构防火涂料以及能赋予涂料特殊功能的树脂和添加剂的研究是当今一大课题。

5 结束语

近年来，随着我国经济的高速发展，防火涂料的广泛应用于各行各业，新型防火涂料的研究开发越来越重要，因此研发防火性能更好更易于施工成本更低使用寿命更长的防火涂料成为当今的热点。与此同时，随着人们环保意识的不断提高，环境友好型防火涂料的需求越来越高。 由此，研究开发环保和防火性能兼具的膨胀型无机溶剂防火涂料和水性膨胀型防火涂料或许会成为当今的研究主要方向之一。

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篇9

关键词：叠层输送带 阻燃 抗静电 管状 优势

中图分类号：TQ32 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）03（a）-00-01

1 研发阻燃叠层输送带的意义

这几年，我国煤炭产业发展迅速，在煤矿开采中，整芯阻燃输送带在煤炭与物料运输中使用极其广泛。输送带运输拥有连续性、高速度、大倾角运输之优点，使用安全、简单，维修简单，输送费用低廉，且可减少运输距离，减少耗能。此外人们认识到，恰恰因为不少井下带式输送机输送带起火事件催生了阻燃输送带的面世与发展，阻燃输送带标准的产生、不断完善又加速了煤矿开采中阻燃输送带使用过程中的相继改善与发展，使它更能适应煤矿开采的使用环境，降低或防止产生输送带起火事件，对煤矿安全生产具有重要意义。

2 阻燃输送带的研发进程

世界各国对煤矿用的输送带引起的火灾都非常重视，英国、西德等国家40多年前就开始了对输送带阻燃性能的研究。英国研发阻燃带始于1947年，阻燃带标准―BS3289.9O标准早在1950年就产生，现在已非常完善。我国阻燃带的研究和开发是近十几年的事。经历了一个从无到有、从低到高的发展过程。我从前制造的是橡胶输送带，它使用普通帆布做主支架，在80年代刚开始就研发了塑料整芯输送带，它使用维纶索切纱长纤维做主支架开。煤炭工业部在1983年发出了1119号检测规范文件，这文件包括三项安全性能―滚筒摩擦试验、酒精喷灯燃烧试验和静电试验，这标志我国阻燃带开始启产，阻燃带的研发在我国经历了三个阶段。第一代阻燃输送带，其主打产品是尼龙分层带和维纶整芯带。因我国当时原材料、纺织技术、化工原料生产的水平不高，第一代阻燃塑带虽然较安全，未发生起火事件，得到用户的好评，但于物理性能方面，其使用时间同普通棉帆布6层橡胶带差不多，具有带体易变硬、容易开裂，接头部位好吸水，导致接头强度降低，接头易损坏，带体表面龟裂等严重缺点，提高了煤矿开采的成本。第二代阻燃输送带，维纶整芯塑带被尼龙或涤纶整芯带代替，维纶塑料整芯带完全退出了它的历史舞台。第三代阻燃输送带，其芯的结构是三层整体编织，棉线位置改变，跑到了带芯表面，含棉量也为由26% 变成35-40%。这样既提高了阻燃带的抗冲击、抗砸能力，棉线也可起到保护强力层的作用，同时还充当了覆盖层的作用，提高了整芯阻燃烧、抗静电与滚筒摩擦试验。三代阻燃输送带和最新技术不难发现它们的优缺点。整芯阻燃输送带与分层橡胶带相比具有抗撕裂、不分层、带体薄、阻燃性能好、运输、装拆方便，价格低、使用寿命长等优点，因此，受到了煤矿用户的好评。不过，因整芯织物阻燃输送带具有易磨损，使用时间短，不易成槽，接头不安全等缺点，提高了煤矿开采成本。而叠层阻燃抗静电管状输送带正因解决这些问题而被研发。

3 研制

这几年，因多发、频发煤矿安全事故，我国制定了禁令―停止安全标准不合格的输送带的生产、营销，煤矿开采不准使用此类输送带。针对这种状况，我公司开始研发对煤矿用叠层阻燃抗静电管状输送带的研发。

3.1 核心原材料

俄罗斯生产的NBR，产品编号为NBR2665，山西化工厂生产的CR，生产编号为3222；高效阻燃剂MB-202是济南泰星精细化工有限公司产品；复配增塑剂为自制；抗静电剂NP-6为化工产；阻燃剂以无机阻燃剂为主；其余均为市售品。

3.2 测验用配方

覆盖胶中，NBR和CR的比例为30∶70，炭黑使用量45，阻燃剂使用量95，复配增塑剂30，硫化促进防护助剂使用量10。贴胶中，CR使用量100，炭黑使用量25，阻燃剂使用量105，复配增塑剂45，硫化促进防护助剂使用量18。

3.3 样件的制做

在正交试验设计中，决定主体材料同时使用丁晴橡胶与氯丁胶，加强材料使用炭黑N220，阻燃系统采用氯化石蜡70#、氧化锑、复配增塑剂、高效阻燃剂MB-202，其中复配增塑剂的增添使辊筒摩擦测验很顺利，并且所有的物理机械性能与安全性能都没降。因采用无机阻燃剂，大大降低了阻燃塑胶的毒性与发烟量。

3.4 性能测试

经过测验，阻燃输送带的安全性能符合“《煤矿安全规程》第三百七十三条的规定，其阻燃性和抗静电性必须符合有关规定”。

4 新研发的输送带的优势

我公司新研发的叠层阻燃抗静电管状输送带，于2012年在淮南、包头、淮北矿业等单位投入使用，经实践证明具有优良的性能和较高的经济效益。新研发的技术具有以下的优势，是其他同类产品不具有的：（1）输送带带体柔软。虽然它在安装时处于低温的环境，但是因柔软的带体，带体基本没有发折断、损坏现象，不像PVG带在低温环境下带体变硬且会折断、损坏；若规格相同，叠层阻燃抗静电管状输送带比PVG带的重量轻，降低了工人的劳动强度与劳动量；（2）输送带运行平稳。运输中不会产生跑偏情况，而且当巷道输送机不稳定时，输送带也不会受任何影响；接头卡接非常牢固，使用到现在都很完好；（3）能减少设备的能耗和磨损，延长输送机的使用寿命。表面橡胶抗强外力损坏能力非常强，不会像PVG带样发生掉皮情况。表面橡胶磨损少，边胶磨损后没有发生PVG带带体变窄现象，磨损量明显小于PVG带；（4）输送带的动力、成槽性、延伸率皆较优良。其动力输出性好，带子张紧时无打滑现象；成槽性好，承载物料输送时无洒料现象；带子延伸率低，无带体跑长现象。

5 结语

煤矿用叠层阻燃抗静电管状输送带的研发便于煤矿企业用户进行胶接头，提高接头安全系数，延长带子的使用寿命，降低输送带制造成本，可降低煤矿企业的开采输送成本，提高煤矿企业的经济效益。使用于煤矿开采中的叠层阻燃抗静电管状输送带拥有以往其他输送带不具备的优点，带体重量轻且非常柔软，顺槽输送适应性能佳，折装容易，降低了人工安装皮带的劳动强度，提高了驱动滚筒的动力输送性能，大大减轻了输送机输送的工作量，降低了设备耗能，增强了其耐磨能力，使输送机的使用时间变长。所以，叠层阻燃抗静电管状输送带的研发、生产、销售会成为企业未来新的利润增长空间。综上所述，煤矿用叠层阻燃抗静电管状输送带的研发在煤矿生产中有着非常重要的作用，为了能够进一步提升阻燃输送带的质量，确保井下生产的安全性以及稳定性，阻燃输送带的研发必须向强度高、分层少、重量轻方向迈进，从源头上提高质量，同时一定要充分运用新材料、新工艺、新技术，赶上并超越世界先进水平。

参考文献

[1] 张春蕾，陆蔚.高温耐热输送带的开发[J].橡胶科技市场，2005，3（3）：22-24.

篇10

【关键词】 生物质能发电 金融支持 建议

生物质能发电主要是利用农业、林业、工业废弃物、城市垃圾等生物质能为原料，采取直接燃烧或气化的发电方式，是可再生能源发电的一种，属于其他能源发电。生物质能发电作为新兴能源产业，被列入“十二五”规划中支持产业，国家陆续出台相关政策扶持行业发展，各银行也逐步开始提供相应金融支持。如何看待行业未来发展，全面准确地把握行业风险，提高金融支持的精准性和科学性，是我们亟待解决的课题。

一、行业发展现状

从2005年开始，国家发改委批复国信如东、国能单县、河北晋州3个秸秆发电示范项目，我国生物质能直燃发电开始迈出实质性步伐，装机容量和投资规模逐年增加。截至2011年底，生物质能发电装机容量达到436万千瓦。国内各级政府核准的生物质能发电项目累计超过了170个，已经有50多个项目实现了并网发电，投资总额超过600亿元。“十二五”规划明确提出，“到2015年国内生物质发电装机规模不低于1300万千瓦”，国家在相关行业政策上给予了一系列的优惠，随着产业政策的逐步完善，生物质能发电将进入快速发展期。

由于生物质能的资源因素和生产特性，生物质能发电行业的区域分布特征明显。全国的一半以上项目装机容量集中在华东地区，尤其是江苏和山东两省；约20％在中南地区。投资主体包括国有、民营及中外合资企业。目前，国家电网公司、五大发电集团、中国节能投资公司等企业均投资参与了建设运营。已核准的发电装机容量最大的生物质能发电企业分别是国能生物和武汉凯迪，这两大集团的总装机容量占全国装机容量的三分之一。

按照生产技术的不同，目前生物质能发电主要包括直接燃烧发电、气化发电、混燃发电和沼气发电等四种。目前我国应用较多的为生物质直燃技术，其核心技术和装备主要包括生物质燃烧控制技术、直燃锅炉技术、炉前给料技术及生物质锅炉和给料设备。我国生物质发电还处于初级阶段，核心技术领域缺少自有知识产权，发电装备如锅炉、燃料运输系统等重要装备大都依靠进口。即使部分主要设备国内也能生产，但国产设备转化率低，能源消耗量大，间接增加了生物质能发电的生产成本。经过近几年的发展，国产化生物质直燃锅炉及给料设备都有了长足发展，尤其是中温中压75吨/小时循环流化床生物质锅炉及130吨/小时高温高压循环流化床生物质锅炉都能够批量生产。循环流化床生物质锅炉因自身技术标准高，对秸秆燃料混烧适应性较高，适合多种类型的燃料同时掺烧或纯烧，符合我国生物质燃料的基本状况，是目前我国生物质发电所采取的主要技术和装备。

生物质发电企业的收入来源主要是售电收入、CDM收入和其他收入（如卖肥料收入、政府临时补贴）等；而成本主要有经营成本、建设成本、其他成本等几个方面。目前我国生物质发电厂执行统一的上网电价0.75元/度电，而平均成本在0.70元/度电左右，其中燃料成本0.40元以上，再加上管理费用0.25元左右，基本属于微利状态，经济效益十分有限。

决定电厂效益的主要因素是经营成本，而经营成本的高低是由燃料成本决定的。燃料成本占经营成本约70%，由燃料收购价格、运输费用、储藏费用组成。要想电厂盈利，必须降低燃料成本。如果燃料价格达到300元/吨以上或燃料成本达到0.50元以上，电厂必然亏损。整体来看，在目前情况下，生物质发电项目盈利能力较为有限，抗风险能力一般。

二、行业存在的问题

虽然生物质发电得到了国家的大力支持，在建项目也越来越多，但是从全国整个生物质发电行业来看，大多数企业还处于亏损状态，少数情况较好的企业利润也不大。究其原因，主要存在以下几个问题。

1、生物质发电燃料问题。燃料问题包括燃料收、储、运和燃料收购价两部分。我国秸秆等生物质总量丰富，但是分布分散，并且秸秆的收获具有季节性，可获得量有限，再加上部分地区直燃发电项目分布密集，秸秆收购竞争激烈，使得收集成本高，燃料收购困难。同时，由于秸秆体积蓬松，堆积密度小，不便运输，运输成本相当高。因此，直燃电厂必须在电厂周围设立秸秆收购站，以收集、打包、储存秸秆燃料，再集中、定量向电厂输送。但是收购站的建设以及运行管理的成本较高，以江苏国信如东25MW秸秆直燃发电项目为例，在电厂周围设立4个收购站，每个收购站的占地面积约26700m2，建设成本需要300万元。燃料成本的高低将直接影响生物质电厂的经济效益。

2、生物质发电设备问题。设备制造问题包括锅炉效率低和设备运行稳定性差两部分。

（1）锅炉效率低。据了解，从丹麦BWE公司进口的高温高压水冷振动炉排锅炉，其秸秆单耗可控制在1200g/kwh以下，有的甚至可低于1000g/kwh。在这种情况下，即使秸秆收购价上升到400元/吨，燃料成本也不会超过0.5元/千瓦时。而我国多数生物质发电厂的锅炉效率都比较低，有的还不到80%，中温中压锅炉的秸秆单耗为1600―2000g/kwh，其中有的单耗已愈2000g/kwh，势必导致燃料成本的增加。此外，各个生物质电厂的秸秆收购价普遍较高，燃料成本高达0.40―0.60元/kwh，再加上财务成本、设备折旧等相关费用，即使销售电价0.75元/kwh，生物质电厂也难以盈利。因此，我国迫切需要大力开发高参数生物质锅炉，以降低秸秆单耗，提高锅炉效率。目前国内的生物质发电项目盈利能力普遍欠佳，大多处于亏损或保本边缘。

（2）设备运行稳定性差。我国生物质直燃发电起步较晚，基于燃料特点的上料、给料系统和锅炉开发、优化还不到位，导致上给料系统和锅炉难以很快适应燃料特点，进而影响设备运行的稳定性，造成发电量降低和维护费用增高等问题。调研发现，许多生物质电厂都经历了2至3年的不稳定运行期，有的仍在技改之中，最长连续生产时间仅为3个月左右，最短者还不足1个月。目前介入生物质发电锅炉的制造商均为中小型锅炉制造厂家，在经济实力和利润空间较低的情况下，许多设备制造商不愿意开展相关科研攻关，致使设备改进与更新步伐极为缓慢。

3、CDM收入前景不明朗。生物质发电项目符合国际CDM履约项目，目前我国大部分生物质发电项目均实现了注册，但《京都议定书》第一个履约期到2012年到期，2012年后新建的生物质发电项目能否获得减排资金支持，前景不明朗。对于生物质发电企业而言，如果成本可控又拿不到CDM补贴，那么只能是保本微利甚至亏损。

三、行业风险特征

对生物质能发电行业来说，主要存在以下风险：第一，燃料供应风险。目前，燃料来源供应不足的矛盾十分突出，由于秸秆等燃料供应、收集、运输模式落后，直接影响电厂燃料供应总量和速度，进而影响生物质发电厂的正常运营；同时秸秆发电项目对成本的控制力不强，因此，燃料供应不论在数量上还是成本控制上均具有较大的不确定性。第二，建设和运营成本高的风险。生物质发电厂建设投资成本高，单位投资成本一般为8000元/kW―10000元/kW左右，相当于火电厂的2倍；在运营期，生物质电厂运营成本平均在0.70元左右，如果经营管理不善，经营成本高于上网电价将形成亏损。第三，技术风险。生物质发电复杂的燃料供应系统和锅炉燃烧技术，完全不同于常规火电机组，在技术层面上也是一道很高的门槛。如果采用的主要设备不能适应燃料种类，引进设备、关键部件不能顺利到位、安装，关键设备、部件的知识产权、专利存在纠纷；自主开发设备的成熟性及运行指标不能达标，都有一定的技术风险。第四，抵押担保风险。生物质发电项目可以采取几种担保方式：一是可以以建成后的有效资产作抵押，但专业设备的处置难度较大。二是采用收费权账户质押，但收费权质押对于银行债权作用有限，不能真正缓释信贷风险。三是如果采用第三方担保的方式，就要注意考查担保方的实力。第五，与项目建设运营有关的其他风险等。如资金风险、电厂经营管理风险、外部条件导致的工程延期完工风险、行业政策调整或环保标准提高的风险等。第六，对集团客户而言，还存在以下风险：一是关联交易及资金挪用风险。集团与子公司之间股权关系复杂，关联交易频繁，仅在生物质电厂建设和投资方面，股权转让就很频繁，不排除集团内部公司之间为利益输送而转让股权。而且，集团资金一般由总部统一调度，存在着挪用信贷资金的可能。二是多种经营风险。集团与子公司之间，经营范围广泛，投资项目较多，涉及面广，可能出现因摊子铺得过大、战线过长、主业不突出，多种经营效益差的风险。

四、金融支持行业发展的建议

生物质能发电属于国家支持行业，有明确的发展目标，因此未来发展前景十分广阔。但目前尚处于起步阶段，在燃料供应、发电效率、技术稳定等方面存在较多不确定因素，运行中有诸多问题，因此，在对生物质发电企业进行金融支持时，要充分考虑目前行业发展不成熟所带来的各种风险。第一，适度把握政策，确保项目建设合法合规。根据国家投融资体制改革的要求，电力项目的开工建设需要国家相关部门核准通过，其核准重点在于确保项目在环评、国土、用水、电网接入等方面合规。因此，选择金融支持的生物质发电项目要符合国家产业政策、国家行业规划，以取得国家发改委核准为前提，同时环评、用水、建设用地、入网等须经国家相关部门批复同意。对未经审批的项目、审批程序不合规或越权审批的项目，建议不予支持。第二，审慎选择项目。在具体项目选择上，要选择燃料供应充足有保障的地区建厂，如在粮食主产区秸秆丰富的地区，且每个县或100公里半径范围内不得重复布置；积极支持在粮食主产区建设以秸秆为燃料的生物质发电厂，或将已有燃煤小火电机组改造为燃用秸秆的生物质发电机组，在大中型农产品加工企业、部分林区和灌木集中分布区、木材加工厂，以稻壳、灌木林和木材加工剩余物为原料的生物质发电厂，审慎进入生物质原材料贫乏区、资源争夺激烈、产业布局不合理区域。第三，审慎选择客户。在客户选择上，要求自身具备较强的资本实力、现金流充沛、进入行业时间较早、具备投资运营生物质发电项目丰富经验的企业。优先选择中央企业、省级电力或能源集团投资的生物质发电企业。审慎进入股东实力弱、无电力运营经验的企业。第四，对不同的技术工艺采取不同的授信策略。不同工艺需要的成本和经济效益各不相同，建议有选择地支持拥有自主知识产权，掌握核心关键技术，设备性能稳定、技术已经国产化的直燃发电项目，审慎对待资源没保障、设备不稳定、发电成本难控制的项目和尚处于摸索阶段、技术还不成熟的生物质气化发电项目。第五，谨慎评估CDM机制对项目收入的影响。生物质发电作为可再生能源，可取得相应的CDM收入。但是，CDM项目申请减排额认证的时间长、费用高，而且这部分收入有一定的时限性。由于《京都议定书》中关于温室气体只规定了到2012 年的减排目标，那么项目的CDM 销售收入也只能计入到2012 年，2012年后这部分收入就不确定。因此，应充分了解企业是否可通过CDM规划获取此项收益、合约的时间。谨慎评价通过CDM规划获取收益的可能性和收益的大小，一般情况下不应作为项目确定性的收入来源。第六，全面分析项目融资方案，对项目资金实行有效管理，同时落实贷款担保措施，确保担保的合法、充足、有效。第七，关注国家行业政策。跟踪国家对生物质发电行业、上网电价和环保优惠政策的稳定性和持续性，关注企业的技术实力和设备运营情况以及项目实施情况，及时掌握企业的盈利及偿债能力变化，适时调整金融支持政策。

【参考文献】