减少废气排放的方法范文

导语：如何才能写好一篇减少废气排放的方法，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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【关键字】工业废气排放；TOPSIS

1引言

进入21世纪以来，随着工业的发展，越来越多的工厂应运而生，工业污染作为工业生产在所难免的附属产物，已呈现加剧之势。“十一五”期间，工业二氧化硫排放量占二氧化硫总排放量的85.7%，工业烟尘占烟尘总量的75.5%。同时，研究表明，工业废气的排放会对居民健康产生显著影响，污染区的患病率为36.57%，清洁对照区患病率为8.06%，对居民的健康构成了严重威胁。因此，对工业废气的排放实施监督和管理是非常有必要的。

中国的工业排放废气增多也是伴随着工业发展而产生的，特别是进入21世纪后，随着经济的告诉发展，我国的工业排放废气呈现加剧之势，工业排放废气问题已经成为制约我国经济发展的瓶颈。目前，中国正对于向工业化进程加速发展的时期，如果按照现行的工业发展模式和污染物排放水平，将会对环境产生严重后果。为维持或改善我国的环境状况，减少废气等污染物的排放量将是今后中国工业发展的必然选择。我国也相应的做出了防治举措，淘汰和关闭一批技术落后、污染严重、浪费资源的企业；开展循环经济实践；积极防范突发环境事件；对工业危险废物实行全过程管理制度等。美国和日本也对工业废气排放提出了相应的措施，使得工业生产增加的同时，工业废气排放在减少。

本文就31个省的工业排放废气进行了TOPSIS方法分析，得出相应的结论，对我国各地区制定更有效的环境经济政策十分有益。在数据方面，选取的《2011年中国统计年鉴》的工业废气排放的数据。

2 TOPSIS分析方法

2.1 TOPSIS分析方法概念

TOPSIS（Technique for Order Preference by Similarity to Ideal

Solution）称为逼近于理想解的排序方法，它借助于正理想解和负理想解进行综合评价，计算各方案的相对贴近度。正理想解是一个方案虚拟的最佳方案，它的每个属性值都是方案中最好的值；负理想解是虚拟的最差方案，每个属性值都是方案中最差的值。将备选方案与正理想解和负理想解的距离作比较，最靠近正理想解又远离负理想解的方案是最佳方案。

3、对31个省份工业废气排放综合评价

对全国31个身份工业废气排放量进行评价，考虑以下7项指标，废气治理设施数、工业废气排放总量、工业二氧化硫排放量、生活二氧化硫排放量、工业烟尘排放量、生活烟尘排放量、工业粉尘排放量。都是经济型指标，故不用进行指标转换，即不用将高优指标转化为低优指标，或将低优指标转化为高优指标。

（1）原始评价矩阵如表1：

4 结果讨论与分析

从表3中可以看出，全国31个省份中，、海南的工业废气排放少，河南、内蒙古、山东、河北、山西、贵州6个省份的工业废气污染最为严重，由于和海南工厂不多，工业废气排放少，河南、内蒙古、山东、河北、山西、贵州6个省份的工业发展好，工业废气排放多，这是和人们的认识相吻合的，这说明了我们评价结果的准确性。在发展的同时要保证污染少，即要发展和污染相协调，可以在工业发展不好的省份建立多一点的工厂，在发展的同时对环境造成较少的影响，可以在工业发展较好的省份建立更多的污染处理点，让污染减少到最小，这样既可让人们生活的更好也不会让人们受到污染的影响。

5 结论

本文对全国31个省份进行了工业废气排放综合评价，评论结果与实际结果符合，这些结论可以作为相关职能部门监督或进一步考核的参考依据。通过上述讨论与分析，论述了TOPSIS方法用于工业废气排放综合评价是可行的。但是这其中还存在着诸多不足，例如可以考虑TOPSIS方法的加权，这样可以使结果更加可信。在今后的应用中也可以把TOPSIS方法与其他方法结合使用。

参考文献：

[1]王应明，徐南荣.用TOPSIS法综合评价工业经济效益[J].数理统计与管理，2008，11（4）：17-20.

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[关键词]医药化工；有机废气；生物处理

中图分类号：X701 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）34-0212-01

在所有化工行业中，以医药化工生产产生的有机废气处理最为困难，并且因有机废气所具有的特点，在对环境造成污染的同时也会危害人体健康，一直以来都备受相关部门重视。为实现医药化工生产的环保性，必须要对现有的废气处理措施进行分析，从所存问题着手，通过研究确定出更有效的处理措施，争取能够提高处理溶剂废气的有效性，降低废气对人体健康的影响。

一、 医药化工有机气体形成原因

1.医药化工溶剂

医药化工在研制过程中会形成溶剂废气，并且其中部分溶剂废气会以废气的方式排放，溶剂废气进入大气环境中，就会造成环境污染。与普通化工废气不同，医药化工溶剂废气为有机废气，其中含有甲苯、甲醇、丙酮以及二氯甲烷等物质，对空气环境污染效果更严重[1]。因此，医药化工行业在生产过程中，必须要加强对溶剂废气的管理，以免其排放到空气中对人体健康造成影响。

2.医药化工溶剂废气排放规律

医药化工溶剂废气的排放，最为常见的为间接性排放，排放过程并不规律，废气含有的污染性质以及浓度都比较高，其排放会对环境造成严重的影响，例如空气中会存有异味，并且因为其为有机性废气，在空气中扩散速度更快，为废气排放管理工作增加了难度。

3.医药化工溶剂废气排放特征

医药化工行业产生的有机废气，主要与研制过程中的物质相关，在废气排放上具有排放量大、多点性排放等特点，因为排放的无规律性不但增加了管理的困难性，同时也增加了对人们健康的威胁性[2]。在医药研制生产过程中，所需要的溶剂量巨大，相应产生的溶剂废气也较多，在造成环境污染的同时，也会降低生产效率。

二、医药化工废气处理现存问题

虽然在环保理念下，更多的医药化工企业意识到加强溶剂废气管理的必要性，也采取了相应的措施，并取得了一定的成果，但是从整体上看，对医药化工有机废气处理的效果并不乐观，目前仍存在一定的问题。现在存在部分废气污染严重的医药化工企业，在废气治理后效果并不满足要求而被迫关闭。绝大多数医药化工企业建立了清洁生产审核制度，并且冷凝法回收溶剂也已经得到了广泛的应用，更能够实现对溶剂的有效回收，不但能够减少溶剂废气的排放，同时也可以在提高产品生产效率的同时减少溶剂消耗[3]。

从我国医药化工行业溶剂废气整治工作来看，与国外发达国家相比在处理效果上还存在很大的距离。现在我国医药化工行业对溶剂废气的处理主要采取活性炭吸附方式，此种处理方式需要配置蒸汽进行脱附，并且需要浓缩-催化燃烧装置的配合，整个处理工艺相对复杂，并且成本高、操作复杂。正因为活性炭处理措施所具有的缺点，很多医药化工企业为节省成本，选择不配置脱附与浓缩-催化燃烧装置，即便是活性炭吸收饱和后也不进行脱附或者更换，废气治理效果低下。医药化工行业溶剂废气治理成本高，收效低，更使得部分企业直接放弃对此方面的进一步研究，整个处理效果停滞不前，成为制约废气处理发展的主要阻碍。

三、医药化工溶剂废气处理方法分析

1.吸收法

吸收法是气态污染物处理中比较常用的一种处理手段，以吸收过程来区分，可以分为化学吸收与物理吸收两种，主要是以气体混合物中不同组分在液体溶剂中溶解度不同，或者溶剂废气与吸收剂发生化学反应的方式来完成污染物的分离，达到净化废气的目的[4]。此种方法中选用的吸收剂一般为液体类物质，例如水、液体石油以及表面活性剂等混合试剂对溶剂废气进行吸收。

2.热破坏法

此种方法主要应用于低浓度有机废气，以操作过程来区分，可以分为催化氧化燃烧与直接火焰燃烧两种，其中直接火焰燃烧法已经得到广泛应用，并且具有投资少的特点，需要在适当的温度以及保留时间条件下进行，具有较好的热处理效果。而催化氧化燃烧能够有效降低有机物起燃温度，利用催化剂，将有机物置于气流中进行加热处理，保证其能够在短时间内完成化学反应，将废气中含有的有机污染物去除。比较常用的催化剂有贵金属与非贵金属以及盐类等物质，催化剂种类的选择在整个废气处理中起到的作用巨大，需要结合实际需求来选择。

3.生物处理法

随着科学技术的快速发展，生物处理法现在已经被广泛的应用到医药化工废气处理中，此种方法实质上是一种氧化分解的过程。整个过程中微生物以废气中含有的有机成分作为碳源与氮源资源，然后对其进行代谢降解，将有机物分解成二氧化碳、水以及无机盐等无害物质，进而达到废气净化的目的。现在废气处理经常应用的生物处理装置有生物洗涤器、生物滤池以及生物滴滤塔等。生物处理法主要适用于浓度较低的有机废气处理，现在生物处理技术研究已经相对成熟，并且具有设备简单、操作方便以及成本低等优点。其中，对于浓度相对较高的有机废气，在处理时经常会因为滤床中颗粒物积累过多而出现堵塞情况，形成较大的阻力，降低处理效率，还需要针对其中存在的不足继续进行研究。

4.吸附法

吸附法即通过一种物质吸附在另一种物质表面上缓慢作用的过程，起到吸附作用的吸附剂需要具备疏松多孔的结构，并且化学性质应该稳定，不易发生化学反应，另外还需要其比表面积大，可以完成多个位点对气体污染物的全面吸附，现在比较常用的吸附剂包括硅胶、人工沸石、活性炭以及氧化铝等。此种废气处理方式工艺相对成熟，并且能耗较低，能够有效应用于污染物种类较少的废气中。

结束语

医药化工行业在生产过程中会应用到大量溶剂，这就产生大量溶剂废气，并且在其处理上具有更大难度，对空气环境以及人体健康威胁比较大，因此要结合其特点对现存的问题进行分析，选择切实可行的处理措施，争取不断提高其处理效果。

参考文献

[1] 冯元群，康颖，吴斌，刘劲松.医药化工行业溶剂废气治理存在的问题及防治对策[J].环境污染与防治.2010，（04）：65-66.

[2] 薛文平，孙辉，姜莉莉，马春，张新欣.VOCs在活性炭纤维上吸附性能的研究[J].大连轻工业学院学报.2011，（02）：12-13.

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关键词：柴油机 NOX排放 排放控制

柴油机自1892年问世以来，凭借其具有低油耗、高热效率和低排放等特点，又具有良好的经济性、动力性和可靠性，因而被广泛地用作汽车和工程机械的动力。柴油机与同等功率的汽油机相比，微粒和NOX是排放中两种最主要的污染物，但由于柴油机排气微粒与NOX的生成机理不同，在减少微粒的同时会增加NOX的排放，同时微粒的减少又使得催化剂中毒得以有效的扼制。

1.柴油机NOX排放的危害和生成机理

1.1 柴油机NOX排放的危害

柴油机排出的NOX中，NO约占90%，NO2只是其中很少的一部分。NO无色无味、毒性不大，但高浓度时能导致神经中枢的瘫痪和痉挛，而且NO排入大气后会逐渐被氧化为NO2。NO2是一种有刺激性气味、毒性很强（毒性大约是NO的5倍）的红棕色气体，可对人的呼吸道及肺造成损害，严重时能引起肺气肿。当浓度高达100×10-6体积浓度以上时，会随时导致生命危险。

NOX和HC在太阳光作用下会生成光化学烟雾，NOX还会增加周围臭氧的浓度，而臭氧则会破坏植物的生长。此外，NOX还对各种纤维、橡胶、塑料、电子材料等具有不良影响。

基于上述原因，柴油机排放物中的NOX对环境的严重污染引起了世界范围的普遍关注，因此各国限制其排放的法规亦越来越严格。

1.2 柴油机NOX排放物的生成机理

迄今为止人们已经对NOX的生成机理进行了大量的研究，但尚未达成共识。比较容易接受的是策尔多维奇机理。该机理认为：柴油机排放中的NO并非来自燃油的燃烧，而是来自氮气与氧气的反应，它是在氧气过剩的情况下由于燃烧室的持续高温而形成的，在膨胀和排气时有少量的分解，排到大气后遇氧形成NO2和其它氮氧化物。主要反应式如下：

柴油机燃烧过程中喷射各区均可以生成NO，其生成浓度与局部温度、局部氮原子和氧原子的浓度、燃烧产物的冷却速度和滞留时间等因素有关。

从理论上讲，柴油机NOX排放的形成是无法避免的，但通过控制燃烧过程的最高温度和富氧空气在高温中的滞留时间等可以加以限制。

2.柴油机控制NOX排放的主要净化措施

排放物中NOX的净化有两种途径：机内净化和机外净化。

2.1 机内净化措施

采取机内净化是治本之举。它是通过改进柴油机结构参数或者增加附加装置来改善燃烧性能，进而达到减少NOX排放的目的。

2.1.1 进气系统的优化

对进气系统进行优化设计，主要目的是在提高充气效率的同时，合理组织进气涡流，以利于混合气的形成，提高燃烧速率，并尽量减少NOX的生成。

2.1.1.1.进气涡流的优化

提高涡流比可使燃烧加速并且完全，其结果可导致缸内最高燃烧压力与温度的升高，从而使NOX的排放明显增加；若减少进气涡流的强度虽可减少NOX的排放，但又势必会牺牲柴油机的动力性和经济性。因此，可采用可变涡流进气道技术使涡流比在0.2-2.5范围内变化，以兼顾柴油机在整个工况范围内各个方面的性能。但采用可变涡流进气道技术存在着结构复杂和成本较高的问题，因而限制了该技术的推广。

2.1.1.2.增压中冷技术

柴油机采用进气增压技术后，由于压缩温度升高，在动力性与经济性提高的同时，NOX的排量也必然增加。但增压柴油机在采用中冷技术以后，增压空气在进入气缸以前被冷却，在一定程度上可以抑制NOX的排放。因此，采用增压中冷技术可使柴油机NOX的排放降低。目前，柴油机增压中冷技术在中型柴油机上应用日益广泛，小型柴油机上也逐渐在采用。一些新研制的轿车柴油机上也开始采用。

2.1.2 喷油系统的优化

喷油系统的优化就是使燃油喷射参数最佳化。这些参数包括喷油定时、喷油压力、喷油速度和喷孔结构等。通过参数的优化来抑制预混合燃烧，即减少在滞燃期内形成的可燃混合气量是降低NOX排放的有效途径，分别叙述如下：

2.1.2.1.优化喷油定时，NOX排放对喷油定时极为敏感。采用电控技术和根据运行工况调节喷油始点，可降低NOX的排放。

2.1.2.2.优化喷油压力，为减少NOX排放应该降低喷油压力，而喷油压力降低后又会使微粒排放增加。

2.1.2.3.优化喷油速度，当喷油提前角一定时，提高喷油速率，缩短喷油持续期，可以使柴油机产生的NOX较少。喷油速度还与HC、碳烟的排放及燃油消耗、噪声有关，应综合权衡以谋求各参数的最佳值。

2.1.2.4.优化喷孔结构，喷油器喷孔直径和数目对柴油机排放也有明显的影响。当循环供油量与启喷压力一定时，减少孔径会减少初期喷油量，抑制预混合燃烧和最高燃烧温度，以减少NOX的生成。当喷油压力、喷油速度及喷孔总面积不变的情况下，增加喷孔直径或增加孔数，可降低流阻，改善燃油的雾化和分布，因而能降低NOX的排放。

2.1.3 燃烧室的结构和参数优化

2.1.3.1.优化压缩比

柴油机压缩比控制着着火延迟期的长短。降低压缩比，有利于着火延迟，能够减少峰值压力，可使燃烧最高温度降低，NOX排放减少，碳烟增加。但压缩比过低，柴油机难于着火。压缩比对NOX的影响较为复杂，选取压缩比时应综合考虑。

2.1.3.2.燃烧室型式的优化

燃烧室型式与NOX的排放有着密切关系。直喷式柴油机NOX排放明显高于非直喷式柴油机，这是因为非直喷式柴油机前期的燃烧发生在混合气过浓的预燃室或涡流室里，由于缺氧NOX的生成受到了抑制，又因在主燃烧室中的燃烧开始较晚，且是在较低温度下进行的。对于同一类型但结构不完全相同的燃烧室，其NOX的排量也有差异。

2.1.4 燃烧室喷水冷却技术

水具有较高的比热，在燃烧过程中吸热可降低燃烧最高温度；水与油混合喷入燃烧室还可以降低燃油密度，从而使燃烧温度进一步降低。该技术在降低NOX排放的同时，还有利于改善燃油经济性和排气烟度，并有降噪的作用。

2.1.5 燃料的改进

2.1.5.1.提高柴油机十六烷值

十六烷值在柴油机燃料参数中对NOX排放影响最大。十六烷值较高时，由于其稳定性变差，极易裂解为碳烟。柴油机排气烟度较高，但其发火性能好，柴油机点火延迟期缩短，缸内温度与压力降低，NOX排放亦降低。当十六烷值从40提高到50时，NOX排放可降低10%左右[19]。

2.1.5.2.使用柴油添加剂

在柴油中添加适量的硝酸盐、亚硝酸盐和各种过氧化物，可以提高燃料的十六烷值，缩短着火延迟期，使得NOX排放减少。但使用添加剂会导致二次污染。

2.1.5.3.使用代用燃料

可以采用醇类、氢气和天然气等代替柴油。柴油机燃用醇类燃料时，基本可以实现无烟排放，在中、低负荷时NOX的排量也很低。近年来可以作为内燃机代用的醇类燃料很多，其中甲醇是目前应用最广的内燃机代用燃料。但如果不采用适当措施，柴油机排放的HC、甲醛将成为重要的排气污染物。以氢作为柴油机代用燃料时，NOX和其它污染物的排放都很低。将来太阳能利用及氢的存储技术解决之后，氢将成为柴油机的主要燃料，但缺点是易于回火。如采用燃料电池，其电能转化效率在40%-65%之间，远远高于柴油。燃料电池的工作温度低于1000℃，此时基本不产生NOX，且其它污染物排放也很低。燃料电池的应用在技术上已不存在重大问题，唯一的障碍在于成本太高。燃用压缩天然气（CNG）或液化天然气（LNG），NOX和微粒排放可同时减少75%-80%。二甲基乙醚作为最新出现的液体燃料，其燃烧后无微粒产生且NOX的排放亦很低。

2.1.6 采用多气门技术

在柴油机上采用多气门技术是满足更严格排放指标的有效途径。由于缸盖上的喷油嘴和活塞上的燃烧室凹坑布置在气缸中央，从而优化了进气涡流和油雾分布以及活塞与喷油器的冷却条件，并可实现涡流比在不同转速下的变化，这使混和气的形成进一步优化，因而在提高动力性和经济性的同时减少了NOX排放，但增加了成本和结构的复杂性。在燃用汽油的大、中、小型轿车上，多气门技术已经作为成熟技术得到了应用。在柴油机上应用多气门技术是国际学术界研究热点之一，国外内燃机的气门最多时已达到5个，目前已在大型柴油机应用的基础上，逐渐开始在小型柴油机上应用，国内在这方面的研究尚未成熟。

2.1.7 采用废气再循环技术

采用废气再循环（EGR）是降低NOX排放的一项极为有效的措施，目前只是在汽油机上得到了较为成熟的应用。EGR在所有负荷条件下都可以有效减少NOX排放。将定量废气引入柴油机进气系统中，再循环到燃烧室内，有利于点火延迟，增加了参与反应物质的热容量以及CO2、H2O、N2等惰性气体的对氧气的稀释作用，从而可降低燃烧最高温度，减少NOX的生成。大约60%-70%的NOX是在高负荷时产生的，此时采用合适的废气再循环率对于减少NOX是很有效的。废气再循环率为15%时，NOX排放可以减少50%以上，而废气再循环率为25%时，NOX排放可减少80%以上，但随着废气再循环率的增加，发动机燃烧速度变慢，燃烧稳定性变差，HC和油耗增加，功率下降。若采用“热EGR”还可以同时减少HC和PM的排放，并且不会增加油耗，在中、低负荷时净化效果更佳。由于EGR气门的升程信号会因气门座积碳而不能正确反映EGR量，其响应速度较慢，所以废气再循环量应通过进气流量和EGR气门的升程信号相结合来反映。

2.2 机外净化措施

由于机内控制排放并不能完全起到净化效果，因此对已排出燃烧室但尚未排到大气中的废气进行处理，采取机外控制技术显得很有必要。

2.2.1 采用催化转化技术

从理论上讲，可以将NOX分解为N2与O2，但实际上这个过程相当慢，到目前为止，该方法尚未得到实际应用。因NOX的氧化产物为固态，这对车用柴油机不适合。对于车用柴油机NOX的排放只能采用还原方法除去。

2.2.1.1.选择非催化还原（SNCR）

SNCR技术只能在一定的温度区间（800℃-1000℃）使用。而柴油机排气不可能达到这样高的温度，只能通过在柴油机膨胀过程中，向气缸中喷入氨水来实现，但效果不很理想，在车用柴油机上尚未应用。

2.2.1.2.非选择催化还原（NSCR）

NSCR技术是将还原剂（如氨气、尿素、HC）喷入排气管中，在催化转换器的作用下与废气中的NOX进行反应。由于废气中含氧量较高，还原剂很容易直接被氧化，故消耗量极大。

2.2.1.3.选择催化还原（SCR）

SCR的原理与NSCR相似，也是将NH3加入到高温废气中与NOX发生反应生成N2和H2O，只是催化剂配方不同。在车用柴油机上该技术比前两种更具有应用价值。NOX的还原反应在选择性催化转化器中被加速，还原剂的氧化反应被抑制，在300℃-450℃时发生如下主要反应：

4NO+4NH3+O2=4N2+6H2O

6NO2+8NH3=7N2+12H2O

2.2.2 采用碳素纤维加载低电压技术

采用碳素纤维加载低电压技术，可有效减少NOX的排放。碳素纤维具有催化活性，能促进废气中的NO与C或HC进行氧化还原反应，随着电压的升高，可使NOX排放明显降低。目前，该技术正处于研究阶段，尚未取得突破性进展。

3.结论

本文介绍的各种减少NOX排放的措施，都不同程度地存在着一定的局限性。在减少NOX排放的同时有可能导致柴油机动力性和经济性的下降，对其它排放物，诸如微粒、HC、CO、CO2等反而会增加。要进一步减少NOX排放，需要改变柴油机的燃烧过程，即从非均质扩散燃烧到预混合稀薄（均质）燃烧系统的改变。目前，在柴油机上采用涡轮增压、电控燃油喷射、电控废气再循环及机外催化处理都不失为综合控制柴油机有害排放物的最佳措施。今后的研究重点应放在：

3.1.致力于柴油机性能研究和改进燃烧过程。

3.2.继续研究NOX的产生机理。

3.3.不断寻求高效率的机内、机外净化措施，并合理的加以结合。

3.4.致力于微粒和NOX的同时净化。

3.5.深入研究与推广代用燃料汽车和绿色环保汽车。

参考文献：

[1]张世艺；李军；柴油车的节能与环保[J]；重庆工学院学报；2006年02期

[2]孙志强；钙钛矿型催化剂对柴油机尾气中碳颗粒和NO_x的同时去除[D]；北京化工大学；2007年

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关键词：环保投资;工业废气;减排;影响

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2015.21.022

0 前言

近年来，处于工业化进程的发展中国家，存在环境问题的困扰，作为一种普遍现象，我国也不例外。环境问题的出现，不仅对我国经济增长产生消极影响，而且给人类社会带来了诸多不便。环保投资以其自身科学性、合理性等优势，成为政府控制工业废气减排的有效方式，加强环保投资对工业废气减排产生影响的研究能够帮助人们更加深入的了解其积极作用，具有现实意义。

1 环保投资概念界定

现阶段，就理论角度来看，环保投资概念并没有明确规定，学者对概念各抒已见，但多数学者认为一切形式的环境保护资金投入都是环保投资，环保投资的主体不仅限于政府或者企业等主体，更是整个经济社会积累的基金用于该方面的投入都可成为环保投资。

2 环保投资对工业废气减排产生影响分析

笔者利用LMDI分解方法，将我国工业废气排放的总效应划分为规模、结构及技术三个方面效应，并通过构建实证回归模型，研究得出环保投资对工业废气减排产生影响如下：

2.1 环保投资增加，工业废气规模效应降低

从整个社会角度来看，在特定时期内，资本存量主要朝着两个方向发展：第一，用于实际物质的产出;第二，治理工业废气的排放、改善生态环境。环境污染物作为经济发展的特殊产出，对人类社会发展将会产生消极影响[1]。随着经济产出规模的扩大，环境污染作为其附带产品也会随着增加，治理工业废气的环保投资将会对实际产出产生挤出效应，从而使得实际产出产生的附带产品，即工业废气等污染物的减少。由此可见，环保投资增加能够降低工业废气规模效应。

2.2 环保投资增加，工业废气结构效应增强

就经济结构来看，经济结构的变化具体表现在企业数目与性质的变化。企业能够在治理工业废气方面增加资金投入，表明其具备治理污染的能力，随着对工业废气的有效处理，企业将逐渐朝着绿色化方向发展。从宏观角度来看，经济增长的同时，污染产业也会逐渐被市场淘汰，清洁产业将在整个市场中占据主导位置。因此，治理废气的环保投资主要是通过调整经济结构实现污染物减排目标。受到不同产业特点的影响，第三产业污染排放密度最低。由此可见，作为发展中国家，我国企业增加环保投资，能够调整和优化经济结构，最终实现通过结构的变化提高环境治理有效性。

2.3 环保投资增加，工业废气治理技术效应增强

技术效应是治理工业废气的环保投资增加最直接的表现，环保投资增加能够使企业获得政府资金补贴，引导和鼓励企业积极引进先进设备、人才及新技术，新技术参与企业工业废气质量，不但能够提高资源利用效率，还能够减少企业工业废气产出，最大程度上降低污染物排放密度。根据LMDI分解法分析来看，规模效应在总效应中占比较高，而当其不发生变化的情况下，技术效应的增加能够在一定程度上控制污染物排放，实现环境保护目标[2]。综上所述，环保投资对于工业废气的减排具有积极影响，前者增加能够促进污染物减排，但是，值得注意的一点是，投资速度应结合GDP增长速度，以发挥降低污染物排放水平积极作用。环保投资的出现，一方面，能够缩小经济规模实现污染物减排;另一方面，使得产出中消费份额减少。基于对二者之间关系来看，我国在经济发展过程中，不能够过度追求高经济增长，忽视对环境的保护，以避免给经济社会带来不可挽回的损失。

3 相关建议

根据环保投资对工业废气减排产生影响的研究，为了实现污染物减排目标，推动经济可持续发展，笔者提出以下几点建议：

3.1 协调环保投资与经济增长速度之间的关系

针对工业废气的减排，环保投资增长速度应快于GDP增长速度，只有这样，经济规模扩大产生的污染物，才能够在环保投资控制范围内，避免经济快速增长对环境造成的污染。不仅如此，由于影响产出的因素较多，单纯依靠治理工业投资对经济规模挤出的影响较小，需要适当扩大环保投资规模，才能够更好地实现工业废气减排目标。

3.2 加大对研发投入，引进新设备、新技术

在研究中，不难发现，技术是促进经济增长的主要因素。因此环保投资的重心应放在技术研究方面，研究和创新更多新技术、新设备，对现阶段工业生产产出的污染物进行针对性研究，投入新设备、技术，提高能源利用率的同时，使污染物经过二次加工转化为绿色产出，最终实现对环境的保护，优化人们生活环境[3]。环保投资对于污染物减排的技术效应是具有直接性。所以，政府作为宏观调控重要主体，应将技术研发作为环保投资的关键点。

3.3 改变经济增长方式，优化产业结构

计划经济模式下，经济增长方式过度追求数量和经济增长速度，忽视了经济增长的治理。而产业结构作为影响工业废气排放量的重要因素，我国应从改变经济增长方式入手，优化并推动产业结构升级，积极推动第二产业朝着第三产业过渡，从而减少工业废气排放量。

4 结论

根据上文所述，环保投资作为一项重要措施，在减少工业废气排放量、环境保护等方面占据十分重要的位置。因此，我国经济社会发展中，应充分结合经济增长速度，适当增加环保投资，加大技术研究力度，提高污染物处理有效性，使之在国民经济发展中的社会效益、经济效益及生态效益得到最大程度发挥。

参考文献：

[1]彭熠，周涛，徐业傲.环境规制下环保投资对工业废气减排影响分析――基于中国省级工业面板数据的GMM方法[J].工业技术经济，2013（08）：123-131.

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自《挥发性有机物排污收费试点办法》正式实施以来，我国已有15个省市相继出台VOCs排污收费政策，凹印行业在重视质量、成本、效率的基础上，其新技术、新工艺、新设备和新材料将向着环保（节能、减排、降耗、节材等）、安全、健康的方向快速发展。

节能优化技术

在凹印工序使用节能优化技术以减少能耗。例如，在凹印机烘箱系统使用热泵技术、热管技术等，可大幅降低设备能耗；在熟化室加热中使用热泵技术，也会大幅降低能耗。

广东环葆嘉节能科技公司开发的ESO节能优化技术，可用于印刷机热风干燥系统的改造与优化。ESO节能优化技术运用压力自动平衡技术，通过烘箱送排风的压力自动跟随，使烘箱稳定在设定的微负压状态，同时不受其他单元烘箱及送排风风机的影响，保证稳定的进出风量，以满足干燥所需，配合逐次升高的溶剂挥发工艺，既能达到节能目的，又实现了安全风量控制的目标，并兼顾减少废气排放总量的期望。该技术在凹印机上应用效果显著。

目前，博斯特、陕西北人和广东环葆嘉等已展开对凹印机进行减风节能的一系列行动，其手段都是通过增加烘箱热风的循环利用率，减少排风量，增加废气排放浓度，达到节能的效果并为后续的废气处理打下基础，部分企业的技术已经投入使用。

凹印VOCs减排

当前，凹印VOCs减排是当务之急。凹印VOCs治理措施主要有3个途径，即源头治理、过程控制、末端治理。其中，在源头治理方面，低VOCs含量材料的开发力度日益加强，这些材料的特性和使用方法还需要凹印企业逐步适应；在过程控制方面，也有新技术出现，大多以提高材料循环利用率、减少污染物排放为主；末端治理则是凹印行业目前使用较多的VOCs减排方式。

1.源头治理

随着多地VOCs排污收费标准的相继出台，凹印行业的VOCs治理越来越紧迫。综合对比之下，减少有机溶剂的使用是凹印企业实现VOCs源头治理的必经之路。

（1）凹印油墨的水性化

在凹印行业的绿色化进程中，油墨行业对我国凹印行业的发展起到了极大的促进作用。从含苯油墨到无苯油墨是软包装凹印行业的一次重大技术进步，也是油墨行业环保技术的重要创新，而从无苯油墨到水性油墨则是一场重大的技术革命。高性价比且能适应低中高速印刷的塑料薄膜凹印水墨将是一个重要的发展方向。

由于水墨用水作稀释剂，VOCs排放量极小，因此得到越来越多包装印刷企业的青睐，与此同时，越来越多油墨制造商开始研发生产塑料凹印水墨，并取得了一定的技术进展。但目前水墨依旧存在干燥速度慢、印刷牢度低、颜色与溶剂墨有差别、北方冬季低温适应性差等问题。目前水墨在以纸张为承印物的烟包凹印中的推行还算顺利，但在以薄膜等伸缩性基材上进行印刷时，以上问题是影响印刷质量的主因。

可喜的是，近几个月来，凹印水墨的研发取得了突破性进展，而凹印水墨的推广应用也得到了凹印设备制造商和凹版制造商的重视，结合凹印水墨的特点，也有许多配套设备和产品相继问世。

结合水墨特点，通过优化烘箱设计和循环排风设计，大大提升了凹印机的干燥能力，为水墨的高速印刷奠定了基础。如宁波欣达高速电子轴传动水墨凹版印刷机，特别采用了“热风+红外”相结合的“耦合干燥”方式，同时对设备的烘箱进行了创新优化设计，很好地解决了凹印水墨干燥难的问题。

在制版方面，网穴的形状和深浅都有了相应的改变，且已经解决水墨网点分散的问题。水墨固含量高，采用15～20μm浅版印刷，相对于溶剂墨，上墨量能减少三分之一。也就是说，印刷相同数量和规格的印刷品，水墨的消耗量较溶剂墨减少约30%。

从目前来看，采用水墨从源头治理是最理想的方法。水墨的成功试用是一个良好的开端，但离大面积推广还有一定距离，还需要油墨制造商、凹印机制造商、凹印企业的共同努力。

①实现真正的水墨凹印

部分油墨制造商研制的凹印水墨含有一定比例的醇类物质，在补充水中也必须加入一定量的醇类溶剂，离不含或含微量有机溶剂的真正水墨或水基油墨，还有一定差距。也有油墨制造商声称研制出了不含有机溶剂的水墨，但仍有待于市场的检验。

②水墨的环保性及安全性

并不是所有的水墨都是环保油墨，如果水墨无限制地使用染料（水性金属油墨采用铜锌粉）、氨水等，这样的水墨未必是环保油墨。对必须添加的助剂及表面活性剂，应符合GB 9685-2008《食品容器、包装材料用添加剂使用卫生标准》的要求。

③提高印刷适性

包括油墨初干性、转移性及复溶性等，以及后加工适性，与干式复合、无溶剂复合的匹配性。

（2）采用单一溶剂油墨

为了方便溶剂回收，一些油墨制造商进行了单一溶剂油墨的研发，但目前还处于小试阶段。单一溶剂油墨的回收方法与干式复合工艺的回收方法相同，目前已在欧洲国家得到普遍使用。这是因为欧洲国家的印刷设备生产速度普遍较高，可达300米/分钟，且欧洲国家对印刷质量的要求较低，即使使用单一溶剂油墨在高速印刷下出现了微小的印刷质量瑕疵，也可以被接受。而我国印刷设备的生产速度不仅无法与欧洲国家相比，且国人对印刷质量的高要求也使得单一溶剂油墨在凹印工艺中难以大范围应用。虽然单一溶剂油墨的大范围应用有一定难度，但完全可以采用单一体系溶剂油墨来代替溶剂型油墨，比如油墨溶剂均为酯类，回收时只回收组分大的溶剂，组分小的不回收，也可以解决凹印油墨回收难的问题。

2.过程控制

过程控制即从凹印过程中通过改进烘箱效率和生产现场等措施，从而达到VOCs减排的目的。主要措施是对印刷机的机械设备进行技术革新，减小凹印生产中VOCs的排放量，提高排放浓度，同时增加热能利用等。例如，凹印设备增加LEL控制装置、减少车间现场的溶剂挥发、半封闭墨槽及油墨槽加盖、全封闭挡墨装置及推行清洁生产等。

综合比较来看，凹印企业采用LEL控制装置是实现VOCs治理的有效方法，将凹印机烘箱的一部分废气再次通入烘箱用于印品干燥，不仅可以降低干燥时的能源消耗，而且还能减少废气的排放量，以减少末端治理成本。需要注意的是，使用LEL控制装置时应控制好烘箱内的废气浓度，以防止爆炸。目前，大部分凹印设备已经自带LEL控制装置。对于一些比较陈旧的凹印设备，在加装LEL控制装置前可能还需要对其进行改造，以适应LEL控制装置的运行，从目前的技术手段来看已不是难题。总体来说，LEL控制装置的废气回用方法如果使用得当，能帮助凹印企业大大降低VOCs的排放量。

3.末端治理

凹印企业VOCs末端治理目前主要有两个方向：一为回收，包括吸收法、吸附法和冷凝法等；二为消除，包括燃烧法、光催化法、低温等离子法和生物处理法等。

目前，业内一些大型凹印企业已开始对生产中排放的废气（溶剂）进行回收、燃烧或等离子无害化处理。但就全国凹印企业总量来说，所占比例极少（不到1%）。有机废气处理在凹印行业的推广困难重重，究其原因主要是该行业排放的有机废气成分复杂而且浓度偏低，处理风量幅度变化很大。

（1）回收法

回收法是通过物理方法，改变温度、压力或采用选择性吸附剂和选择性渗透膜等方法来收集分离有机气相污染物，主要有吸附、吸收、冷凝及膜分离技术。回收的挥发性有机物可以直接或经过简单纯化后返回工艺过程再利用，以减少原料消耗，或者用于有机溶剂质量要求较低的生产工艺，或者进行集中分离提纯。

回收法已广泛应用于软包装干式复合工艺的溶剂回收，但在凹印工序中，回收法的应用效果依然不太明朗，主要是由于凹印油墨所含溶剂类型较多，回收后必须经过精馏、提纯，不仅技术要求高，还要求安装精馏塔等设备，大大增加了凹印企业的成本投入，这是小型凹印企业无法承担的。而且，在当前石油价格和溶剂成本均较低的情况下，经过精馏、提纯后所得溶剂的经济价值也会大打折扣。

（2）燃烧法

燃烧法主要分为直接燃烧（TNV）、蓄热式燃烧（RTO）、催化蓄热燃烧（RCO）等。目前燃烧法应用较为成熟，有机废气经过燃烧后产生的热能可以直接回收，并且按需要稳定输出热能，在实现废气治理的同时可以取代燃气锅炉作为供热设备。在我国，应用燃烧法治理VOCs的凹印企业也比较多，与吸附法结合使用效果更佳，废气经吸附、解吸之后，浓度变得更高，这样就能减少燃烧时的能源消耗。类似的方法还有转轮浓缩+焚烧法。建议凹印企业根据自身实际生产中的排气浓度、排风量等情况选择最合适的燃烧工艺。

（3）低温等离子法

低温等离子法通过高压放电，将气体电离分解转变为无害物质，但处理效率低、能力有限，适用于废气量较少的情况，对于印刷生产中产生的大量废气并不适合。当然也有少数凹印企业安装了这种治理装置，并通过了环境影响评价。

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关键词：酸性水；脱臭；柴油机

中图分类号：TF088 文献标识码：A

1　概述

职工长期活动在被这些物质污染的环境中，可能引发呼吸系统、消化系统、生殖系统等疾病，也可能引发机体病变和致癌；在污染严重时，还会使人产生头晕、喉疼、恶心、呕吐等急性中毒症状。

以某沿海炼油厂为例，酸性水罐区包括两座2000m3酸性水罐，罐直径14.5m，液位主要保持在10.1m，正常情况下，含硫污水量为100t/h，排往污水汽提的污水量为98t/h，根据计算，污水罐大呼吸最大排放气量 5Nm3/h，小呼吸最大排放气量32.1Nm3/h，合计最大排气量37.1Nm3/h；酸性水夹带的低碳烃，在进入酸性水罐之前通过脱气罐脱出排入低压瓦斯管网，气量约10Nm3/h，不再计入酸性水罐区总排气量。2009年12月份对酸性水罐区废气组成进行分析，硫化氢浓度15000～150000mg/m3，总烃浓度86000～233000mg/m3（以混合油气计），废气中还有高浓度的硫醇、硫醚等有机硫化物。

因此选用一种确实可行、造价低廉的技术，建设一套酸性水罐区气体处理装置，这样即可以减少油气和恶臭气体排放，又可以回收废气中的烃类，是一项非常有必要的工作，即是国家政策的要求，也是企业发展的要求。

“低温柴油吸收-超重力碱洗脱硫化氢”技术采用低温柴油吸收，回收废气中的烃类，净化废气中有机硫化物，然后废气通过超重力碱液吸收脱除废气中硫化氢；如果废气中含有超过排放标准的氨，可以向碱液中添加氧化剂和催化剂使其氧化去除。吸收所用柴油采用催化粗柴油，吸收后柴油去下游装置处理。

2　改造原则流程图

3　改造后技术运用

先启动柴油循环吸收系统，柴油稳定循环后，启动制冷系统，吸收柴油先经过水冷却器，温度从40℃～60℃降低到30℃～35℃，然后经过制冷机组间接冷却降温到10℃～15℃，低温柴油吸收单元工作稳定后，装置处于等待工作状态。

酸性水罐采用氮封罐，罐区需要的氮气供应量约为3Nm3/h，氮气主管线和进入各个罐的分支管线为同样管径。氮气进入每个罐的分支管线上各有一个气动控制阀，通过压力传感器控制补氮维持罐内正压。罐内补氮压力控制点为-200Pa（G）（可提供界面设定）。罐内压力升至0Pa（G）时（界面可设定），关闭氮气总阀门（安全保护），罐内压力降低到-200Pa（G）时（界面可设定），打开氮气总阀门（为补氮准备）。压力传感器取压点尽可能远离氮气管嘴及氮气流入罐时的直接辐射区域。罐顶安装双向呼吸水封。

两座酸性水罐之间建立罐顶气连通管网，当一座罐进水排气、另一座罐排水进气时，进、出气在两座罐之间流动，将减少整个罐区的外排气量。

酸性水罐顶气连通管网与双向水封相连，当罐内压力大于罐体承压上限时（一般为500mmH2O），罐内气体冲破水封排入大气；当罐内压力低于罐体承压下限时（一般为-200mmH2O），空气冲破水封进入罐内。

酸性水罐敞口运行时，由于小呼吸作用，将在白天排气，夜间吸气。在罐顶封闭、建立罐顶气连通管网的情况下，罐顶气连通管网除与双向水封连接外，还分别与氮气管线、排气管线相连。正常情况下，当罐内压力小于100Pa时，氮气管线阀门打开，向罐内输入氮气，至罐内压力达到300Pa关闭；当罐内压力高于1000Pa时，排气管线阀门打开，至罐内压力小于400Pa关闭。

在酸性水罐区排气管线上有水力喷射泵，当排气管线阀门处于打开状态时，喷射泵启动抽气，抽出的气体进入废气处理装置。

废气进处理装置后，首先进入低温柴油吸收塔与10℃～15℃的柴油接触吸收，回收废气中的烃类挥发物和有机硫化物，吸收后废气自塔顶排出进入超重力碱液吸收（氧化）反应器，去除废气中的硫化氢（和氨），最后达标废气排放到大气中。富柴油返回催化分馏塔作为回流，吸收后的碱液进酸性水罐或进碱渣湿式氧化处理装置。在金陵分公司、安庆分公司等企业，废碱液都进入酸性水罐。经上述工艺过程处理后，预计废气中的烃类挥发物回收率达到95％，硫化氢去除率99％以上，氨去除率80%以上，排放废气实现达标治理。

4　增加设备表

4.1　静置设备（表1）

4.2 泵（表2）

4.3 其他(表3)

5 项目评价

酸性水罐区排放气含有的高浓度硫化氢、硫醚、硫醇和高浓度油气，属于有毒、易燃易爆气体。气体的排放，严重污染周围环境。“低温柴油吸收-超重力碱液脱硫化氢”装置的建设将减少油气和恶臭气体的排放，有效地改善酸性水罐区周围的空气质量，减少对空气的污染。预计装置年操作费用低于80万元。

参考文献

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[关键词] 排放控制 燃油消耗 废气处理 排放监测 发展方向

一、前言

保护环境与节约燃料已成为全球关注的重大事件,以发动机为动力的汽车是大气污染的主要来源之一。排放的废气对大气污染构成严重影响,如CO2引起温室效应;HC在阳光的作用下与NOX进行光化学反应,形成一种毒性较大的光化学烟雾。因此汽车的废气排放控制受到各国政府、汽车制造商的进一步重视。

二、汽车排放控制解决的问题

汽车运行时,废气排放主要由排气管产生,包括CO、HC、CO2 、NOX 等气体;对于柴油机而言,还包括颗粒物排放。CO、HC、CO2 等气体含量较少且便于处理,废气排放控制主要解决汽车NOX和颗粒物的排放。故本文主要介绍由排气管产生的NOX和颗粒物排放控制技术。

三、现代汽车排放控制技术

现代汽车废气排放控制策略从技术角度分为三大方面:降低燃油消耗和燃烧优化、排放废气的处理和排放性能的监测,其对应技术如下所述。

1. 降低燃油消耗和燃烧优化

降低燃油消耗和燃烧优化可以降低汽车的使用费用、减少国家对进口石油的依赖、节省石油资源;同时降低了汽车的废气排放,其具体实现方法如下所述。

(1)汽车外型优化,减轻车身质量。汽车在行驶过程中,主要受到空气阻力和滚动阻力,减小空气阻力和滚动阻力可以有效降低燃油消耗。汽车外形优化可以有效降低空气阻力系数CD值,从而减小空气阻力。减轻车身质量则是减小滚动阻力的重要途径。但随着质量的降低,汽车的安全性下降,因此需综合考虑从而获得最佳效果。

(2)发动机技术的发展。发动机的热损失和机械损耗占燃油化学能的65%左右,故提高发动机效能对降低燃油消耗、减小废气排放有重要作用。现阶段发动机技术的发展如下:

第一,柴油机共轨式电控燃油喷射技术(CRFIS)

柴油机运行时转速很高,喷油器每次喷油时间很短,高压油管内各处压力随时间、位置不同而变化;当喷油器针阀落座完成主喷后,高压油管内的压力波动可能会引起“二次喷射”现象 ,造成喷油不均匀问题,增加了燃油消耗和废气排放。

针对上述问题,CRFIS对柴油机的喷油时刻和喷油过程进行控制,其基本原理是:通过柴油机共轨直接或间接形成恒定高压预喷射燃油,然后将其送至带有高速电磁开关阀的对应喷油器内,高速电磁开关阀的开启、关闭实现喷油过程的开始、结束。ECU(电控单元)根据发动机的转速、输出功率控制高速电磁开关阀的开闭和开启时间,从而间接控制喷油时刻和喷油过程。

CRFIS的特点:第一,CRFIS柴油机高压油管内喷射压力的形成与喷射过程完全分开,喷射压力大小与发动机转速无关,避免了“二次喷射”现象;第二,CRFIS柴油机的每次喷射量由喷射压力和高速电磁开关阀开启时间决定,ECU精确控制喷射过程,解决了“喷油不均匀”问题。

第二,均质充量压缩燃烧技术(HCCI)

HCCI是将点燃式内燃机和压燃式内燃机有机结合的一项技术,可有效减小汽车碳烟和NOX排放。其基本原理是:HCCI发动机与传统的点燃式内燃机类似,将比例非常均匀的燃油和空气进行预先混合,然后注入气缸内;传统的点燃式内燃机通过火花塞点燃混合气,而HCCI发动机的点火过程则与压燃式内燃机类似,通过活塞压缩混合气,使之温度升高至一定温度后自行点燃。

HCCI的特点:第一,HCCI发动机无扩散燃烧过程,避免气缸内形成局部高温和浓混合气,有效降低了碳烟和 的排放;第二,HCCI发动机保留了压燃式内燃机高热效率的特点,降低了燃油消耗和废气排放。

第三,涡轮增压技术(Turbocharger)

涡轮增压技术利用发动机排放废气的惯性力推动涡轮室内的涡轮,涡轮带动同轴的叶轮,旋转的叶轮压送经过空气滤清器的空气,使其增压并进入气缸。伴随着空气量增加,循环供油量相应增加,达到了增加功率的目的。

其特点:第一,在不增加发动机排量的基础上,涡轮增压技术可以增加发动机的输出扭矩和功率;第二,涡轮增压技术利用废气排放动能对新鲜空气增压,回收了部分能量,降低了燃油消耗和废气排放。

第四,燃料分层喷射技术(FSI)

FSI不像传统发动机那样将燃油注入进气歧管,而是将燃油直接注入气缸的技术。其基本原理是:FSI利用电子芯片计算分析并精确控制注入气缸中的燃油喷射量,获得具有理论空燃比的混合气体,从而提高发动机的效率。

其特点:第一,FSI发动机完成一次工作循环有两次喷油过程,对应的喷油时刻分别为吸气冲程和压缩冲程末端;第二,FSI根据发动机转速和负荷的不同,有分层注油和均匀注油两种注油模式,其对应的发动机工况分别是低速、中速工况和高速高负荷工况;第三,FSI发动机与传统发动机相比,其动态响应好,输出扭矩和功率可以同时被提高,燃油消耗降低,废气排放减小。

(3)动力传动系的优化。传动系的档位增多,增加了选着合适档位使发动机处于经济工作状况的机会。按照这种思路,档数无限的无级变速器在任何条件下都提供了使发动机在最经济工况下工作的可能性。若发动机能始终维持较高的机械效率,无级变速器将显著地提高燃油经济性,减小废气排放。

2. 排放废气的处理

对排放的废气进行后续处理属于机外处理方法。其主要包括选择性催化还原技术、废气再循环技术、颗粒过滤器和柴油机氧化催化器四项内容。对应具体内容如下所述:

(1)选择性催化还原技术(SCR)。SCR是一项处理废气中NOX的工艺。其基本原理是:NOX浓度传感器检测废气中NOX的浓度,ECU根据测量结果向废气中注入适量的氨、尿素等含氮化合物,两者反应生成N2和 H2O。其特点:第一,ECU根据废气中NOX浓度控制氨、尿素等含氮化合物的注入量。若注入量过少,NOX不能处理完全;若注入量过多,未参加反应的含氮化合物进入空气中污染空气。因此SCR需要高灵敏度的NOX浓度传感器和高精度的含氮化合物喷射装置;第二,SCR对温度较敏感,其还原效率易受燃油硫含量及废气中颗粒物含量的影响。

(2)废气再循环技术(EGR)。EGR是将少量排放废气送回气缸,与未燃烧的混合气再混合并进行再次燃烧的技术。该技术可有效降低废气中 NOX含量,其原因如下:第一,EGR增加了混合气体中H2O、CO2 等三原子分子的含量,混合气的热容量增大,燃烧过程中最高温度降低,废气中NOX含量从而下降;第二,EGR对混合气具有稀释作用,混合气中氧气含量降低,减小了NOX生成的机会;第三,EGR使混合气中惰性气体含量增加,惰性气体会延缓燃烧过程,燃烧室的压力形成过程变慢,排放废气的NOX含量降低。

(3)颗粒过滤器(DPF)。对于柴油机,使其颗粒物排放满足排放法规的技术是DPF。DPF位于发动机废气排放管处,当废气通过时,DPF收集和存储废气中颗粒物,从而降低颗粒物的含量。DPF关键技术是过滤材料和过滤体再生,其作用效率受颗粒物生成速率、废气排放温度、燃油硫含量及排气管道处背压的影响。

(4)柴油机氧化催化器(DOC)。DOC以铂(Pt)、钯(Pd)等贵金属为催化剂,使颗粒物中有机物SOF发生氧化反应生成CO2和H2O,通过减小SOF含量达到降低废气中颗粒物含量的目的。其作用原理和三元催化转换器催化氧化HC和CO原理类似。

3. 排放性能的监测(OBD)

新车运行时,废气排放指标一般符合要求。但在使用过程中,随着车辆的老化和损坏,其排放指标可能不再符合汽车排放要求。OBD从发动机运行开始,便监督与排放控制有关的零部件状态;一旦发动机废气排放超标,OBD便会在仪表盘中发出警示,提醒驾驶员做出相应反应。然而OBD系统并非对汽车的废气排放进行实时测量,而是当发动机失火、催化转化器储氧能力下降以及氧传感器劣化后,通过监测某些相关参数的变化,推测汽车排放将会超标,从而发出警告信号。

四、结论

节能、环保是当今世界发展主题,对于现代汽车,降低燃油消耗、减少废气排放既是其顺应时代潮流的必须,也是其前进发展的方向。汽油机具有废气排放量少、低热效率的特点,低热效率是制约汽油机继续发展的一个瓶颈;唯有提高热效率,汽油机才能在激烈的竞争中处于不败地位。与汽油机相比,柴油机具有较高的热效率,但废气中颗粒物含量远远高于汽油机;在排放法规越来越严格的情况下,颗粒物排放无疑是阻碍柴油机大范围推广的主要因素。

因此,将汽油机和柴油机的优点完美结合,使发动机具有热效率高且排放量少的技术必会得到社会的认可和普及,同时也是现代汽车技术发展的方向。

参考文献:

[1]董 敬 庄 志 常思勤:汽车拖拉机发动机[M].北京:机械工业出版社,2009.1

[2]余志生:汽车理论[M].北京:机械工业出版社,2009.3

[3] 翁荣伟:浅谈柴油机共轨电控燃油喷射技术的应用与发展[J].硅谷,2009

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Abstract: According to the actual test results to analyzes paint composition that air pollution situation, and illustrates the paint waste gas composition, processing method and estimating the filter cotton and activated carbon dosage is determined according to the construction project.

Keywords: thinner; xylene; paint mist; activated carbon

机械行业及汽修行业一般都需要喷漆，油漆厂提供的油漆由固体分和溶剂等组成，在调配油漆时需加入稀释剂，在涂装过程中仍需添加稀释剂调节油漆的粘稠度。因此一般我们说的油漆是由主漆、溶剂、稀释剂组成，并可根据需要添加固化剂，减少油漆干燥时间。

油漆中有机溶剂易挥发，采用气相色谱方法检测出油漆及稀释剂中的有机溶剂主要成分为丙酮、乙酸乙酯、苯、乙醇、甲苯、二甲苯、乙酸丁酯、异丁醇、环己酮，其中二甲苯的占比最大。由于纯芳香烃富含甲苯、二甲苯，而丁醇、丙酮非主要污染因子，我国要求用高芳香烃、低芳香烃溶剂油（国内用混合性溶剂最多）代替纯芳香烃溶剂，苯类溶剂不允许使用，油漆溶剂油中芳香烃的含量要求在15%以下。因此苯所占的比重已经很小，环评计算时一般可不考虑苯。

1、估算条件

本文以某机械行业技改项目为例，利用油漆供应商所提供的广州SGS检测中心对机械行业比较常用的“一底一面”即防锈漆铁红环氧酯底漆及丙烯酸面漆苯类的检测结果进行叙述，表1中重金属铅指的是干样品总重量中的含量。

表1两种油漆质量指标表

表2 稀释剂及固化剂的成分单位：mg/kg

2、成分估算

参照常用的油漆有机溶剂挥发量经验数据表，丙烯酸树脂漆的有机溶剂挥发量641kg/t油漆大于环氧树脂漆246kg/t油漆，由于油漆行业污染物排放表中数据偏大，且缺乏针对性，且该项目油漆用量很少，环评计算时为安全考虑，项目全部按照丙烯酸树脂漆成分进行计算。据调查油漆成分类似于稀释剂，油漆与稀释剂的配比一般为1:5~1:2，本项目油漆、稀释剂主要成分根据检测报告进行分析，见表3。

表3油漆成分表 （计量单位：公斤/吨或标米3/吨）

该技改项目油漆使用量为25t/a，稀释剂使用量为5t/a，本项目油漆平衡见图1。正常工况下，本项目喷漆在密闭的喷漆室进行，油漆中添加了少量快干剂，在自然风吹条件下，油漆干燥时间小于24h，根据本项目生产规模估算平均每台成品机喷漆及干燥时间可持续约36h，因此喷过漆后的部件完全可以在喷漆室自然风干后移入仓库。项目喷漆过程中油漆中的固份约65%附着在需喷漆的部件上，35%进入漆雾过滤器中。由于喷漆过程是在微负压的状态下进行，漆雾过滤器对漆雾的设计去除率可达90%以上；去除漆雾的废气由风机引入喷漆、风干工序配套的活性炭吸附装置。

图1油漆平衡图（TSP、二甲苯）（单位：t/a ）

技改项目喷漆房产生的有机废气采用活性炭吸附装置净化系统挥发性有机废气，经净化处理后的喷漆房废气集中收集后通过15m高排气筒排放，活性炭吸附装置对有机废气的设计处理效率可达90%以上，风机总风量初步设计为20000 Nm3/h，评价中均按90%计算，则项目喷漆废气、风干废气经上述处理后，二甲苯、漆雾（粉尘）的排放量分别为0.81 t/a、0.53t/a。

3、 喷漆废气处理

3.1废气危害

喷漆产生的主要污染物就是①挥发性有机废气——来自溶剂和稀释剂的挥发，有机溶剂是用来稀释油漆以达到物件表面光滑美观的目的。但有机溶剂极易挥发，不能长时间随油漆附着于物件表面，在喷涂及晾干过程将全部释放出来，从而形成有机废气，其特点为无色、极具刺激性，且随空气的流动而扩散于大气中，能通过人体呼吸或直接作用人体，对人体的呼吸系统等造成伤害，其中如二甲苯、甲苯、醋酸乙酯、丁酮等低沸点、高挥发性的有机化合物既有毒又易燃，不仅危害人的健康而且有可能引发火灾爆炸；②漆雾，颗粒微小，绝大部分在10微米以下，液态油漆在气压作用下形成的雾化粉尘颗粒物，呈粘稠状，极易吸附在所接触的人或物体上，且还是潜在的致癌物质，对整个大气环境造成污染。另外，喷漆环境恶化也会降低漆膜质量，对被污染空气中的漆雾的收集与分离是提高喷漆质量、改善喷漆环境、达到环保排放要求的主要方法。

3.2处理方法

涂装工序漆雾的处理一般分为干法和湿法。湿法有水帘洗涤、油帘洗涤等方法，干法一般是吸附法。

漆雾干法治理技术不存在湿法含漆废水污染问题及相应污水处理设施、费用等问题，已被大量采用；且考虑到技改项目位于饮用水水源保护区上游约200m，且项目所在区域无污水处理厂，为减少废水排放风险和费用，环评推荐项目采用干法净化喷漆废气。

干法净化的工作原理为：首先由进风口导入漆雾废气，经气流扩散流速迅速下降，在均流段内漆雾被平均分布，使漆雾废气均匀进入预处理段；预处理采用多目不锈钢丝网，具有很强的吸附过滤能力，气流在此部分被压缩、膨胀，使大颗粒漆雾因惯性作用与丝网碰撞而凝聚过滤，流出预处理段后的漆雾粒子浓度大大降低，同时其它杂质也能被截留在预处理段中；然后进入强吸附段，该段采用了进口专用漆雾过滤材料，漆雾粒子与材料中的纤维发生碰撞被吸附；漆雾处理后废气通过除味层净化后排空，该层选用专用低阻高效活性炭，具有大比表面积，微孔结构，高附容量，高再生率的特点，废气与具有大比表面积的多孔性的活性炭接触,所含有机溶剂污染物被吸附,使其与气体混合物分离，从而实现对有机废气的净化。可有效去除二甲苯、丙酮等有机废气。

项目喷漆房产生的废气先经过漆雾过滤器内不锈钢丝网预处理后滤棉吸附漆雾颗粒物，净化后的废气再经活性炭吸附装置除味处理，废气处理流程见图2。

图2 废气处理流程图

通过增加多层不锈钢丝网、滤棉过滤层以及活性炭过滤层，根据滤棉及活性炭供应商介绍活性炭吸收能力为500mg/g～900mg/g，本评价根据本项目情况选择吸附能力较大的活性炭，漆雾净化器和活性炭吸附装置的设计净化效率均可达90%以上，本评价均按90%计算，预测可知本项目可实现漆雾颗粒物及有机废气达标排放。

3.3运行成本

活性炭吸附柱的投资及运行费用均较小，按照本项目二甲苯废气产生量，其活性炭吸附柱的投资约需8万元，包括引风机、管道、柱体、柱内吸附载体（活性炭）等，其运行费用主要包括电费、折旧费、维护费、吸附载体购买费等，运行费用在1.0万元左右。喷漆房活性炭一般为蜂窝活性炭块，吸附能力一般为500-900mg/g,单价4000-5800元/吨，交给危废处理单位处置约2000元/吨。

4、讨论与小结综上所述，国家要求不使用含有苯的油漆及其有机溶剂，根据检测报告，环氧树脂类和丙烯酸类油漆及其稀释剂等甲苯含量很少，环评一般计算二甲苯与漆雾，采用漆雾净化后进行臭气处理可实现达标排放，符合环保要求。非甲烷总烃由于一般的地方环境监测站不能测出，因而本文中未涉及。

参考文献：

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论文关键词：涂装线改造；电梯涂装；环保节能；废水废气零排放

1引言

涂装应用非常普遍，可以说涂装产品无处不在。在人们享受涂装带来的美感的同时，涂装产生的废气、废水和废渣也给我们赖以生存的地球环境带来污染。而电梯产品需要涂装的部件较多，且涂装部件的面积较大，因此使用的涂料较多，相应地涂装产生的副产物废气、废水和废渣也较多。减少废弃排放物，保护环境，实现环保涂装，世界各国都在努力探寻着，日立电梯(中国)有限公司本着对社会高度负责任的态度花巨资投入环保工作，取得了明显成效。

日立电梯在中国广州、上海和天津都有制造基地，其中上海和天津制造基地在涂装线建设之初，把环保节能作为指导思想并付诸实施，底漆采用电泳涂装，面漆采用水性漆静电喷涂的施工方法，而广州工厂涂装线建成于2003年，喷涂工艺为：

底漆正面喷漆_过渡底漆反面喷漆、底漆反面跟踪补漆一流平一面漆正面喷涂一流平一罩光喷涂一流平一固化干燥使用的涂料是溶剂型的，溶剂型涂料是以有机溶剂为载体，其本身含有较多的有机溶剂，涂装时涂料调配和喷涂清洗还要用有机溶剂，因此在喷涂施工和涂膜干燥过程中会有大量的VOC排放。为减少喷漆对环境造成的污染，实现环保涂装，改造初期提出了不同的改造方案，方案一参照日立公司天津、上海工厂的工艺，此方案因改造周期长、投资大，原有涂装线设备基本不能利用，影响生产予以否定。如何在原有涂装线的基础上进行有效改造，根据公司喷漆线改造的目的和指导思想：以环保为中心，减少喷漆废弃物的排放，特别是减少VOC的排放。从工艺、设备和原材料等方面经多次分析论证，首先从源头上减少污染物的产生和排放，前处理采用环保原料，把使用溶剂型涂料喷涂改为水性涂料喷涂，对现有喷涂线设备进行了有效改造以满足水性喷涂条件，并且改进和增加了相应的环保设施，以最少的投入、最短的改造时问顺利完成了改造，详细说明见图1。

2采用环保型原材料

2．1前处理工序

前处理是涂装作业必须经过的处理工序，处理方法和所使用的化学药剂的种类较多，其主要作用是增加涂层的附着力及防护性。脱脂剂的主要作用是除去部件表面的油污，一般常用的是碱性脱脂剂，脱脂机理是脱脂剂与部件表面的油污发生皂化、乳化反应及利用表面活性剂亲水亲油的原理除掉表面的油污，常用的有磷酸盐、硅酸盐、碱以及表面活性剂等构成的混合物；表面调整剂的作用是形成磷化处理晶核，使磷化膜更致密，一直以来采用胶体钛盐；磷化剂主要是磷酸盐处理技术，为增加其防锈性，采用含有zn—Ni～Mn金属阳离子型的磷化处理液。因生产的电梯产品的梯种、型号较多，需要涂装的部件外形尺寸较大，在前处理工序会产生废水、废渣等废弃物，其中废水中含有的磷容易造成水体富营养化，锌、镍等重金属元素用一般的废水处理工艺较难除掉，废渣中含有磷酸铁、磷酸锌等磷酸盐，这些废水、废渣处理费用高，若处理效果不好容易造成二次污染。为容易做到对排放的废水、废渣达标处理，减少废水、废渣的排放量和减少废水中重金属离子和盐类含量采取了以下措施：前处理从设备上采用连续输送自动喷淋方式提高生产效率，缩短处理工艺时间；部件采用竖直悬挂方式增加单位时间的处理量；喷淋水洗采用逆流方式，在保证冲洗质量的前提下减少水的用量；脱脂剂采用低温无磷脱脂剂以减少燃气用量和磷的含量；表面调整剂采用长效调整剂以减少更换次数；磷化采用无磷磷化，不同于以往常用的锌系磷化处理，可在各类金属上形成纳米级的金属氧化皮膜，该膜呈金黄一蓝紫色，皮膜颜色因膜厚、材质及处理条件的不同而变化，不含磷、镍、锰重金属元素，常温处理，减轻污水处理负荷，是一种新型环保材料，该氧化皮膜的防锈性能和漆膜附着力可与传统的锌系磷化膜相媲美。涂装线前处理工序产生的废弃物主要是水洗1和水洗3这2个工位产生的溢流水和少量的磷化渣固废物，溢流水排放到废水处理站进行处理，磷化渣采用日本三进的压榨机经压榨处理后由危废公司回收，前处理节能减排措施见图2。

2．2喷涂工序采用水性涂料

水性涂料是以水为载体的，主要是由水性树脂、颜填料、溶剂及助剂组成，经过调色、搅拌、研磨等工序形成的混合物，在欧洲等发达国家因环保法规的要求而应用较多，在我国水性涂料的应用才刚刚起步，主要是少数汽车厂的底涂和中涂采用水性涂料(罩光仍是油性涂料)。

日立电梯(中国)有限公司喷涂使用的底漆、面漆和罩光漆全部是国产的水性涂料，主要由性能优异的水性丙烯酸树脂、氨基树脂、颜料、助溶剂、去离子水和助剂组成，原漆经检测VOC含量小于50g／kg，涂料调配和换色清洗全部使用纯水。喷涂设备采用高压静电涂装，施工条件范围广范，环境温度不低于一5℃、相对湿度不大于95％的环境条件都可喷涂施工，国内大部分地区环境条件都能满足其使用要求。使用水性涂料后固化温度降低，改造前使用溶剂型涂料固化温度为(165~5)℃，使用水性涂料固化温度为(145~5)oC。根据统计数据，固化温度越高，消耗的燃气量越大，固化温度从160clC降至140℃，每小时可节约燃气20m。需特别说明的是水性罩光涂料目前在电梯行业还没有静电喷涂实际应用的先例，因为罩光漆的作用是提高涂膜表面的光泽，增加其装饰性和抗划伤性，在水性罩光漆应用初期，存在的问题是因水性罩光漆树脂本身固含量较低，喷涂后湿膜的润湿性和流动眭较差，涂膜饱满度偏低，可施工性变得较差，特别是喷涂后湿膜厚度较难判定，涂膜干燥后边角部容易产生起泡和针孔现象，给水性罩光漆的推广应用带来了难度。为了解决水性罩光漆的上述问题，从喷涂工艺上通过调整静电旋杯喷枪的旋转速度、喷涂压力、水性涂料黏度和涂料吐出量，从涂料配方上通过改进流平剂、助溶剂、消泡剂及树脂成分等方面，经过反复调整试验，最终达到了使用要求，为水性罩光漆的成功应用奠定了基础。

3采用三喷一烤的湿碰湿工艺

具体工艺是底漆静电喷涂经过自然条件流平后直接喷涂面漆，面漆经过流平后再喷涂罩光漆。湿碰湿喷涂工艺最大的优点是节省能源，比正常的一喷一烤工艺节约能源约50％以上。水性涂料采用湿碰湿工艺相对于油性涂料湿碰湿喷涂工艺难度增大，因为底漆的主要作用是防护性，面漆的主要作用是装饰性，采用湿碰湿工艺底漆的表干速率和喷涂工艺参数必须控制在一定范围内，否则会造成底漆反渗到面漆、漆膜流挂及漆膜厚度不够等缺陷；因改造前溶剂型涂料可根据环境条件的变化调整稀释剂成分来调整挥发速率从而控制漆膜的表干速率，而水性涂料的稀释剂是水，不能像油性涂料那样通过调整稀释剂的成分来调整其表干速率。为满足水性涂料湿碰湿喷涂工艺的要求，通过调整水性涂料的成分和喷涂工艺参数满足了此喷涂工艺要求。

4喷涂设备改造

4．1改造中央供漆系统

改造前喷涂线采用中央供漆系统，其中底漆喷漆房共用一套供漆装置，面漆喷漆房共用一套供漆装置，采用中央供漆系统的好处是调配涂料方便，涂料施工黏度稳定，节省人力，但存在换色和清洗困难，从中央供漆室到喷漆房的管道较长，增加维护成本等缺点。采用水性涂料静电喷涂，必须对现有的供漆系统进行改造，以满足水性涂料静电喷涂的需要。

(1)溶剂型涂料供漆系统

改造前采用的是中央供漆系统，底漆、面漆和罩光漆的供漆桶全部放置在一个供漆间内，且供漆间与喷漆室的距离较远。

中央供漆系统从供漆桶到喷漆室的管道采用不锈钢管道，因距离较远采用高压力柱塞泵供漆，且有回流管道，因改造前采用的是溶剂型涂料，涂料本身的电阻较大，为40～100MD，，所以涂料本身不会导电，采用水性涂料，因其本身会导电，喷枪高压电会沿着管路而放电，因此必须对原有的供漆系统进行改造。

(2冰性涂料供漆系统

水性涂料本身会导电，喷枪高压电会沿着管路而放电，因此必须对供漆系统进行有效绝缘。为满足绝缘要求，每个喷漆室增加单独的供漆间，缩短供漆管道至喷枪的距离，原则上水性涂料供漆管道越短越好，但考虑到操作的方便性，在场地和设备布局许可的情况下，尽量缩短为好。

4．2底漆增加跟踪喷涂机

为保证产品质量，提高部件反面弯折位的上漆率和涂料的利用率，减少废渣和废气排放量，增加了自动跟踪机补喷部件反面弯折位代替人工补喷，节省了人力，保护了人身健康。

自动补漆跟踪机，可以对喷涂部件的位置进行检测并实施自动跟踪喷涂，专门喷涂边角位，弥补静电喷涂边角位上漆率不高的现象，工作原理是空气喷枪检测到部件到达后，升降机与输送链同步运行，同时喷枪开始往复喷涂。

水性静电自动喷涂机设内置式高压发生器，雾化气压不大于0．1MPa，上漆率大于75％，可对喷涂部件的宽度和长度实施检测并自动喷涂，从而节约了涂料。

4．3采用水幕水涡式喷漆房

水幕水涡式喷漆房见图3。

水幕水涡式喷漆房由喷漆室体、送排风系统、水幕水循环系统、涡旋除渣系统及喷涂机构成。喷漆室体外形尺寸为：5500mmx4800mmx5100mm，正面安装有大面积玻璃观察窗，其它三面墙由不锈钢做骨架，镶嵌不锈钢板。

送风系统是把经过初级和一级过滤后的空气送到喷漆室顶部的均压室，再经过均压室二级过滤后均匀地送到喷漆室，排风系统的作用是排除喷漆产生的过喷漆雾，具体为喷涂机产生的过喷漆雾，经过排风机的强劲抽力与水幕涡旋板的涡旋水充分混合后，漆渣和溶于水的VOC溶人到喷漆室的循环水中，不溶于水的VOC被排出，进入到活性炭处理装置，送风量的大小根据以下公式确定：p=3600FV(F为操作区地坪面积，m；V为风速，m／s)，一般要求喷漆室内保持微正压，以保证干净的喷漆室环境。

喷漆室除渣系统由水帘板、气水分离室及涡旋板组成，应注意水帘板与涡板旋之间的间隙及水帘板最低位与循环水池水面的间隙，否则除去漆雾的效果会变差。经过涡旋处理后的废气进人汽水分离室，水汽和未被除净的漆雾再次被分离，排放的是含有VOC的废气。汽水分离室挡水板的宽度和角度与带漆雾水粒的撞击效果、排气扩散速度及流向有关，直接影响漆雾捕集率和汽水分离率，亦须注意。喷漆房漆雾分离是否彻底直接影响后续废气处理效果。

5环保设备

环保喷涂从原材料和工艺上减少了废弃物的排放，且排放值远低于国家相关标准，但日立电梯(中国)有限公司本着对社会高度负责的态度，在采用环保喷涂的同时，把涂装生产过程中产生的废水、废气和废渣分别进行了有效处理。

对水性漆喷涂后排放的少量VOC进行活性炭吸附处理，喷漆产生的废水及生活废水经过废水处理后回用(见图4)。下面就喷漆产生的废水、废气和废渣进行详细介绍，以供参考。

5．1废气处理设备

5．1．1废气处理控制方式

(1)全线采用PLC控制，能对废气处理的情况进行监控(显示工艺流程，故障报警)。设置自动及手动2种控制模式，在自动控制模式下，按下自动启动按钮，系统将按顺序自动投入运行，在手动控制模式下，各设备可独立进行启动。若有故障发生，可进行声光报警。在废气出口安装浓度检测装置，当排出的废气超过其规定数值时，可进行自动脱附和报警。

(2)吸附功能。活性炭吸附装置设计为双罐双层吸附，当一个罐吸附饱和时，可进行脱附，同时启动另一个吸附罐进行吸附，这样可以做到反复循环利用，有效地吸附有机废气。吸附罐的大小和活性炭的用量是根据其排风量的多少进行设计的，其处理风速最好不大于lm／s。为了防止活性炭中毒，应配备隔水隔尘过滤装置。

(3)解吸。当活性炭吸附有机物达到饱和状态后，即停止吸入有机废气，通过活性炭床向上送入蒸汽进行吹脱，将有机物自活性炭中逐出，即解吸。罐中活性炭恢复其活性，即再生。脱附后的有机废气经过冷凝器后变成液体进行回收，可做到活性炭反复利用又达到吸附效果。

5．1．2废气处理工艺流程

废气处理工艺流程见图5。

5．2废水处理工艺

(1)废水100％循环利用要点说明

工厂废水的主要来源是生产的废水和生活废水，其中生产废水主要是涂装生产中脱脂、磷化、喷漆和后冲洗产生的废水，生活污水主要来源于食堂、厕所及卫生清洗。工厂总体设计是厂区不设污水排放口。在生产及生活过程中产生的污水经过废水处理设备处理后但标准低于自来水的称为中水，中水一部分用于工厂的绿化、冲厕、道路清洗及养鱼，还有一部分中水经过深度处理后回用到涂装生产线，从而做到100％循环利用而不对外排放。

(2)废水处理工艺流程

废水处理工艺流程见图6。

6结语

(1)本项目实施难点及收获。水性底漆、面漆和罩光漆湿碰湿静电喷涂工艺及边角位自动跟踪补漆机的成功应用，在采用环保水性涂料的同时，对喷涂产生的副产物废水、废气进行处理，实现了涂装废水、废气的零排放，为环保喷涂树立了典范。

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【关键词】发动机；排放系统；结构原理；故障；检修

文章编号:ISSN1006―656X(2013)06 -00088-01

一、排放系统的机构和工作原理

（一）前言

汽车发动机排发污染主要有CO(一氧化碳)、NOx(氧氧化合物)和HC(碳氢化合物)，这些有害气体通过以下三条途径释放。一是通过排气管，其中约99%的CO、99%的NOx、60%的HC是通过排气管排放；二是通过曲轴箱，其中约1%的CO、1%的NOx、20%的的HC是通过曲轴箱窜气；三是燃料蒸发，其中约20%的HC是通过这种形式被释放。工程师在这三条途径上都设置了“关卡”，主要常见形式有排气管的催化式排气净化器、曲轴箱的强制通风(PCV)装置和对付燃料蒸发的蒸发排放控制系统，针对不同的释放途径和形式采取不同的防治措施，尽量减少有害气体的排放。

（二）三元催化转换器（TWC）与氧传感器

1、TWC定义

催化转换器(Catalytic Converter)，又叫催化净化器。该装置安在汽车的排气系统内，其作用是减少发动机排出的大部分废气污染物。当废气经过净化器时，铂催化剂就会促使HC与CO氧化生成水蒸汽和二氧化碳；铑催化剂会促使NOx还原为氮气和氧气。这些氧化反应和还原反应只有在温度达到250℃时才开始进行。如果汽油或油添加剂选用不当，使用了含铅的燃油添加剂或硫、磷、锌含量超标的机油添加剂，就会使磷、铅等物质覆盖于三元催化转换器的催化层表面，阻止废气中的有害成分与之接触而失去催化作用，这就是人们常说的三元催化器“中毒”。

2、TWC基本信息

（1）作用。用三元催化转换器可降低所排废气中的三种主要污染物(碳氢化合物HC、一氧化碳CO和氮氧化物NOx)约90%。但只有当空/燃混合比在14.7的狭窄范围内时，才能进行完全催化反应，这就要求氧传感器的工作必须正常。

（2）工作原理。当含有CO和HC的废气通过三元催化转换器时，铂催化剂便触发氧化(燃烧)过程，HC和CO与转换器中的氧结合生成水蒸气和二氧化碳，氧化过程对NOx排放没有影响。 为了减少NOx的含量，需要进行“还原”反应。还原反应是去掉物质中的氧原子。在三元催化转换器中，铑被用作催化剂，将NOx分解为氮和氧，当温度为350℃左右时，污染物便会发生有效的转化。

（3）结构。三元催化转换器由金属外壳、陶瓷格栅基底和大约2g(克)左右的铑、铂涂层(作为催化剂)组成。

（三）废气再循环（EGR）控制系统

概要。内燃机在燃烧后排出的气体中含氧量极低甚至是没有，此排出气体与吸气混合后会使吸气中氧气浓度降低，因此会产生下列现象:

比大气更低的含氧量在燃烧时（最高）温度会降低，会抑制氮氧化物（NOx）的产生。燃烧温度降低时，汽缸与燃烧室壁面、活塞表面的热能发散会降低，另外因热解离造成的损失也会有些微降低。燃油引擎其部分负荷为汽缸内在非EGR时为了提供等量的氧气量（为了得到同一轴的出力），因此需要将油门开大，结果吸气时的吸油（油门）损失较低，燃料消费率会提高。此即为活塞在一次行程下吸入的氧气降低时，会如同使用小排气量引擎采下加速前进时一样的效果。EGR 的返流量依燃油引擎的情形(在吸气量中)下最大为15%，而怠速时与高负载时则会停止。以车辆重量来看引擎出力较小的大型柴油车，其引擎负载较高，为了能够达到排气量标准也常会使用到EGR技术。

二、控制策略

(1) 控制原则。发动机的工况不同，对EGR量的要求也不同。为了使EGR系统能更有效地发挥作用，必须对参加EGR的废气数量加以限制。随着负荷的增加，EGR的量也相应地增加，并能达到最佳值；怠速及低负荷时，NOx排放浓度较低，为保证正常燃烧，不进行EGR；暖机过程中，发动机温度低，NOx排放浓度也较低，为防止EGR恶化燃烧过程，不进行EGR；大负荷、高速或油门全开时，为保证发动机的动力性，不进行EGR；加速时，为了保证汽车的加速性及必要的净化效果，EGR在过渡过程中起作用。

(2) 控制方式。根据上述EGR的设计原则，必须对EGR进行控制和调节，使EGR在发动机中的应用能达到预期的效果。EGR的控制和调节的方法很多，根据其主要的特点可以从不同的角度进行分类。

EGR控制方式分类

机械式和电子控制式

l机械式EGR系统。优点：结构简单，成本低，容易实施执行。缺点：系统缺乏柔性。

电子控制式EGR系统（气电式和磁电式）

动态响应好，控制精度高。

开环控制和闭环控制

开环控制。优点：结构简单，控制方便。

关键：EGR率的精确控制依赖于控制MAP的精确制取。

闭环控制。优点：能根据发动机的工况自动调整到最佳EGR量， 控制精度高，动态响应好。

缺点：结构复杂。

三、发动机排放控制系统的检修

TWC及PCV阀的检修。如果排放控制系统回压压力过高和/或废气排放超标，则从车上拆下三元催化转换器，目视检查它有无堵塞、熔化或陶瓷格栅内部有无裂纹，如果发现有损坏，应更换三元催化转换器。

PCV检查与维修方法。使发动机怠速运转，从气缸罩盖软管处拆下PCV阀，检查PCV阀是否堵塞。若把手放在PCV阀接口处，手指可感到有强烈的真空吸力。

另一种检查方法是，将PCV阀装复后从空气滤清器上卸下曲轴箱进气管，用一张薄纸轻轻盖在管口上，待曲轴箱内压力减小时(约lMIn后)，应明显见到薄纸被吸向管口。此外，停止发动机运转后，卸下PCV阀后用手摇动检查，若听到有“咔嗒”声，说明PCV阀灵活可用，如果发现有损坏，应更换PCV阀。

四、发动机排放控制系统的故障案例分析

故障一。宝马PCV阀故障分析

故障现象：一辆2000款宝马520客户反映，该车在正常使用中突然发现排气管有大量白色烟雾冒出，同时发动机抖动，怠速不稳。

故障诊断：接车后发现该车故障现象正如客户所述，在随后的检查中发现，6只火花塞及所有活塞表面均附着一层未被燃烧的机油；同时还发现在发动机怠速运转时，打开发动机机油加油盖时有较强的吸气感觉，打开盖的同时发动机有抖动加剧的现象。

运用排除法把发动机燃烧室内进机油的可能性一一排除，显然大量机油同时进入6个燃烧室，肯定还有别的原因，此时回想到怠速时机油加油盖有较强的吸气感觉，根据这一现象进行分析，进气室与曲轴箱相通，发动机在工作时，曲轴箱内产生出的气体通过PCV阀与进气歧管相连。 发动机在工作过程中，活塞从压缩到作功行程时会从活塞、汽缸的间隙中窜出一些气体，这些气体进入曲轴箱后产生的后果是：使机油产生热分解而变脏生成油泥，使零部件加速磨损、氧化；同时也会使机油品质显著下降，其次还会使发动机过热造成早燃引起活塞环胶着造成汽缸擦伤等。