姜建清论文文献

姜建清论文文献

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空气分离技术论文(2)

　　空气分离技术论文篇二
　　深冷技术在空气分离设备设计中的应用

　　摘 要：随着国民经济的迅速发展及科学技术水平的不断提高，各种新型空气分离设备不断出现，作为空气分离技术中最早出现的技术，深冷技术在其发展中得到了广泛的应用。文章主要对深冷技术的概念、空气分离设备的含义及深冷技术在空气分离设备设计中的应用进行了简要的分析与探究。

　　关键词：深冷技术;空气分离设备;设计;应用;概念

　　中图分类号：TQ116.11 文献标识码：A 文章编号：1006-8937(2014)23-0063-02

　　空气分离技术起源于1985年与1903年德国卡尔・林德教授创造的第一套空气液化设备及10 m3/h(氧)空气分离设备，在其100多年的发展历程中，随着新型技术的不断发展，空气分离设备及技术得到了极大的发展，深冷分离技术在空气分离出现最早的一种技术，经人们的不断研究及革新，在工业生产实践及设备更新中愈加成熟，在国民经济发展中的应用范围也随之更加广泛。

　　1 深冷技术的概念

　　深冷技术是指采用冷媒介质作为冷却介质，把淬火后的金属材料的冷却过程继续下去，达到远低于室温的某一温度(-196 ℃)，进而实现金属材料性能发送的目的。近年来，随着空气分离设备设计的不断发展，作为金属工件性能发送的新型工艺技术，深冷技术是现阶段最有效、最经济实用的技术。

　　在深冷加工中，金属里残余的大量奥体转化为马氏体的形式，尤其是从-196 ℃到室温的过程中过饱和的亚稳定马氏体的过饱和度会下降，析出弥散，超微细碳化物其与基体保持共格关系，电流只有20～60 A，这种现象的产生可以减少马氏体晶格畸变，降低微观应力，在材料塑性变形中细小弥散的碳化物可以对位错运动造成阻碍，进而起到基体组织强化的作用。与此同时，析出超微细碳化物颗粒后要在马氏体基体上进行均匀分布，对晶界脆化作用进行有效减弱，细化基体组织不仅可以对杂质元素在晶界的偏聚程度进行有效减弱，还可以充分发挥晶界强化的作用，进而对工模具性能进行极大改善，提高其硬度、抗冲击韧性及耐磨性。深冷技术的应用不仅体现于工作表面，还在工件内部进行渗入，展现的是整体性效果，基于此，可以对工件进行重模，多次使用。在工件方面，深冷技术的应用还可以对淬火应力进行有效降低及起到尺寸稳定性增强的作用。

　　2 空气分离设备的含义

　　随着社会经济的迅速发展及科学技术的不断进步，在空气分离研究等行业的发展中，其装备发展已呈现出大型化的趋势，对空气分离设备配套的要求也越来越高。现阶段，在空气分离设备自主化发展中我国的水平等级已达6万等级，与世界先进水平十分接近。2002年，杭氧的3万等级国产空气分离设备在宝钢集团成功运转，使得我国空气分离设备的竞争力得到了极大的提升，促使国产大型空气分离设备成功对国内市场进行了大范围地占领。

　　3 深冷技术在空气分离设备设计中的应用

　　空气深冷分离工艺是采用多塔低温精馏的方式，从压缩空气中制取高纯度的氧、氮等产品。目前在空气分离设备设计中主要有两种存在形式，第一种是常温空气分离设备，这种设备主要是在常温及非低温的状态下进行的，这种常温空气分离设备又可以分为两种不同的形式：变压吸附分离与膜分离。这里要进行分析的就是另一种空气分离设备设计形式，深冷空气分离，这种设备主要应用于温度非常低的情况下。在20世纪50年代，为提升我国国防力量，满足国防需求，我们的深冷空气分离技术及设备都是从苏联引进和仿制，当时仿制的企业为杭州铁工厂。在1953年左右时，我国才成功仿制出了属于自己的深冷空气分离设备。直至今日，我国的空气分离技术及设备制造水平已经得到了极大的发展，并为国民经济的增长贡献着自己的一份力量。目前，深冷空气分离技术主要应用于以下几方面。

　　3.1 压缩空气净化组件

　　压缩空气净化组件主要的组成成份有高效除油器、冷冻式干燥机、精密过滤器及活动性过滤器。首先空气要在空气压缩机里进行压缩，再在空气缓冲罐中进行作业，然后经过高效除油器将大部分的杂质进行有效去除，杂质主要包括油、水及尘等，在水分进一步去除中可以采用冷冻式干燥机进行，再次进行去油、去尘时可以选用精密过滤器实施操作，最后选用活性炭过滤器进行更深层次地去油工作。

　　3.2 空气缓冲罐

　　空气缓冲罐组件主要的构成成份有空气缓冲罐与附属阀门仪表。空气缓冲罐在空气分离设备设计中起到的主要作用就是缓冲，对气流脉动起到有效降低。进而使系统压力波动得到降低，使压缩空气能够顺利在压缩空气净化组件中通过，最大限度地将尤、水等杂物进行有效排除。与此同时，在进行吸附塔工作切换过程中，还可以帮助氧氮分离系统在极少时间中得到大量所需的压缩空气，这种技术的应用，可以可以帮助吸附塔中的压力进行迅速上升并达到工作压力，还可以确保机械设备运行的可靠性与稳定性。

　　3.3 氧氮分离系统

　　构成氧氮分离系统组件主要的成份有吸附塔、压紧装置、附属阀门与仪表电器。选用复合床结构设计中的吸附塔，主要分为两种塔：A塔与B塔，将进口碳分子筛填装进塔内(为提高碳分子筛装填的均匀性可以选用伸展扭转式振动填充方式进行操作)。清洁的压缩空气要先从A塔入口端在碳分子筛的作用下流向出口端，这个时候被其吸附的主要成分有氧气、二氧化碳及水，在吸附塔出口端流出的只有产品氮气。经过时间的不断推移，当A塔内的碳分子筛吸附达到饱和前将会出现自动吸附停止的现象，在B塔中流入清洁压缩空气在进行吸氧产氮，并进行A塔分子筛的再生。通过将吸附塔快速降低到常压脱附的氧气、二氧化碳就水来实现分子筛的再生。在进行A、B塔交替吸附塔再生时，不仅可以促使氧氮分离的完成，还可以不断产生氮气。

　　3.4 氧氮缓冲系统

　　氧氮缓冲系统组件主要的构成成份有氮气缓冲罐、精密过滤器、流量计、调压阀、放空部件等，氮气缓冲罐主要是将氮氧分离系统中分离出来的氮气压力及纯度进行均衡作用，确保氮气的稳定性并保障连续供给。与此同时，在进行吸附塔切换工作之后，将自身的一些气体进行吸附塔回充作业，这种方式可以有效起到提升吸附塔压力的作用，还能起到对床层的有效保护，在空气分离设备工作时还能起到极大的保护作用。最后进行再次过滤，主要采用精密过滤器进行工作，这样可以最大限度地确保氮气的质量。

　　作为一种传统的制氮方式，深冷空气分离制氮已经有几十年的发展历程。这种方式主要以空气作为原料，为使空气液化变为液体空气，必须进行严格的压缩、净化，并进行热交换。液体空气主要构成的混合物分两部分组成：液态氧气与液态氮气，通过两者不同的沸点进行液态空气的精馏，将两者进行有效分离并获取氮气。在整个工作操作中深冷空气分离制氮设备及过程十分繁杂，需要占用大范围的土地面积，基础建设成本很高，气体产生的速度很慢，在安装过程中，具有较高要求及较长工作周期。对深冷空气分离设备、安装与基层建筑等方面的因素进行综合分析，当设备低于3 500 N m3/h时，规格一样的PSA装置与深冷空气分离装置在成本投资方面相比，要低出20%～50%之间。在经济适应方面，深冷空气分离制氮装置并不适应中、小规模的工业制氮，主要适应于规模较大的工业制氮。

　　4 结 语

　　综上所述，随着科学技术水平的不断提升，我国空气分离设备及技术越来越向大型化、专业化、规模化的发展趋势迈进。深冷技术作为空气分离最重要的分离技术，在确保企业利益最大化的基础上，将深冷技术的能耗量进行有效降低，是空气分离工作的主要任务。

　　参考文献：

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　　[2] 姜润民.空气分离设备及低温液化设备的模块化设计和制造[J].深冷技术，1997，(4).

　　[3] Helmut Springmann，毛捷.空气分离设备的现状和展望[J].深冷技术，1974，(3).

　　
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固体废物处理与处置技术论文(2)

行业主要上市公司：瀚蓝环境(600323);格林美(002340);伟明环保(603568);启迪环境(000826);东江环保()等

本文核心数据：固废处理产量、废铝回收量、固废处理产量占比等

行业概况

1、定义

固废处理，全称固体废弃物的处理，通常是指物理、化学、生物、物化及生化方法把固体废物转化为适于运输、贮存、利用或处置的过程，固体废弃物处理的目标是无害化、减量化、资源化。

根据《固体废物分类目录》，固体废物的种类包括工业固体废物、生活垃圾、建筑垃圾和农业固体废物。

2、产业链剖析：中游为关键环节

固废处理行业上游主要是固废处理设备制造，包括焚烧设备、餐厨垃圾处理设备、污泥干化处理设备、环卫清洁设备、固废转运设备等;中游固废处理环节可分为固废分类、固废转运和固废处理;下游则主要是废弃物资源回收循环利用等。

固废处理行业上游代表企业有固废焚烧设备供应商华冠科技、安居乐、绿景环保，餐厨垃圾处理设备供应商邦冠机械、水天蓝环保、三盛环保，污泥干化处理设备供应商恒源机械、科力达、金陵环保，固化转运设备供应商东风商用车、北汽福田、江西五十铃等;中游参与者按处理固废类型可分为工业危废处理企业、餐厨固废处理企业、固废处理综合企业等;下游主要参与者包括废水处理企业天泽环保、瑞美迪、沃腾环保、鸿淳环保，飞灰处理企业无锡科熔、中科国润、福尔程环保、恩特重工等。

行业发展历程：行业发展进入快车道

我国固废处理行业较发达国家起步较晚，从政策历程来看，2005年，《中华人民共和国固体废物环境污染防治法》正式实施，“十一五”期间国家政策主要鼓励对固体废物实行回收和利用、减少固体废物生产量;“十二五”时期，《关于建立完整的先进的废旧商品回收体系的意见》出台，我国开始加强对固体废物进口的监管，同时深入推进大宗固体废物综合利用，加强共性关键技术研发及推广，固废处理行业受重视程度增加;“十三五”时期，《“无废城市”建设试点工作方案》、《工业固体废物资源综合利用评价管理暂行办法》等政策出台，提出要全面整治历史遗留尾矿库，统筹推进大宗固体废弃物综合利用，鼓励专业化第三方机构从事固体废物资源化利用相关工作，固废处理行业发展进一步加快;“十四五”以来，低碳化进程推进的带动下，固废处理相关国家政策进一步优化，支持力度进一步加大，全面禁止进口固体废物，继续加强大宗固废综合利用，大力开展“无废城市”建设，固废处理行业发展进入快车道。

行业政策背景：受到国家政策大力支持

我国国家政策鼓励和支持固废处理行业发展。自2005年《中华人民共和国固体废物环境污染防治法》正式实施以来固废处理行业相关政策密集出台，重点政策如下：

行业发展现状：市场规模不断扩大

1、固废产生情况

近年来我国国民经济快速发展、城镇化水平持续提高，固体废物产量也快速增加。2016-2021年我国部分固体废物产生情况如下：

注：①截至2022年9月，一般工业固废、工业危险废物产生量、生活垃圾清运量级危险废弃物产生量2021年数据暂未发布，且国家统计局未公布2018-2019年危险废弃物产生量数据，表中数据根据历史趋势测算得出，届时以官方发布为准;

②不同数据来源统计口径不一，可能存在冲突。

2、固废处理情况

全球低碳的大环境下，我国环保产业整体发展良好，固废处理能力不断提高。瑞泰环保招股说明书数据显示，2016-2021年，中国固废处理量由86.86亿吨上升至105.52亿吨，年复合增长率约为4.0%。

3、固废处理行业市场规模

根据中国环境保护产业协会发布的《中国环保产业发展状况报告》，2016-2020年，我国固废处置与资源化行业营业收入逐年提高，2020年达8030亿元，初步估算2021年约为9900亿元。

注：中国固废处置资源化行业营业收入=固废处置资源化样本企业营业收入/环保产业全样本企业营业收入*环保产业总营业收入。截至2022年9月，最新数据统计时间为2020年，2021年数据根据往年数据及市场发展趋势估算得出。

行业竞争格局

1、区域竞争：华东地区发展较好

根据中项网数据，2021-2022上半年，我国固废处理工程招投标项目分布最为集中的区域为华东地区，固废处理工程项目数量共计58个，占全国总数量的36.02%，其次为华北地区和华中地区，分别占比16.15%和11.80%。

从企业区域分布来看，我国固废处理行业企业同样集中在华东地区。根据企查猫数据，截至2022年9月，江苏省固废处理相关企业数量超过1000家，位列全国第一，广东、安徽、山东和浙江省企业数量也均超过500家。

2、企业竞争：光大环境和瀚蓝环境规模领先

根据E20环境平台和中国城市建设研究院有限公司共同发布的“中国固废十大影响力企业”，2021年我国固废处理领域领先企业有中国光大环境(集团)有限公司、中国环境保护集团有限公司、上海康恒环境股份有限公司、上海环境集团股份有限公司等，具体排名如下：

具体来看，我国固废处理行业业务规模较大的企业有光大环境、瀚蓝环境等，2021年，光大环境危废及固废处理量达796.4万吨，瀚蓝环境固废处理业务营业收入达65.68亿元，竞争力较强。

行业发展前景及趋势预测

1、发展趋势：市场规模持续扩大、技术水平不断提高、资源化利用率进一步提高

我国固废处理行业发展趋势主要有市场规模持续扩大、技术水平不断提高、资源化利用率进一步提高三个方面。

2、发展前景：政策加持下发展前景向好

在固废产生量持续增加、国家政策大力支持、固废处理技术不断革新以及环保投资额扩大等因素的带动下，我国固废处理行业发展进入快车道，预计2027年固废处理量有望达到130亿吨，2022-2027年复合增长率约为3.6%。

固废处置与资源化利用行业营业收入也将同步扩大，预计2027年有望超过18000亿元，2022-2027年年复合增长率约为11%。

更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国固废处理行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。