低碳排放措施范文

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第1篇

关键词：NOX排放；EGR；SCR；WIF；SAM

Abstract: This paper expounds the influence of the NOX emitted from the marine engine on the environment and introduces the IMO convention concerning the emission of marine diesel. Measures are described to reduce the NOX emission and several effective solutions are also discussed in this paper.

Key words: NOx emission; EGR; SCR; WIF; SAM

1 引言

近年来，由于气候变暖、环境污染所造成的各种各样的灾害和对人类生命财产的影响，使得船舶及航运业对环境污染的问题成为国际社会关注的焦点，船舶减排面临前所未有的挑战。当前，许多国家都以非常热衷而积极的态度发展绿色船舶。绿色船舶是从设计、建造、营运到拆解的整个生命周期内，通过应用绿色技术最大程度上实现低能耗、低排放、低污染、高能效、安全健康的功能目标。

对船舶柴油机来讲，其排气中包含很多有害物质，例如碳氧化物、硫氧化物、氮氧化物、固体颗粒等。其中，氮氧化物不仅会造成环境污染，而且损害人类健康。针对NOX排放，国际海事组织（IMO）对MARPOL公约重新审视梳理，不断提出了一些新的环保要求。在MEPC57中，MARPOL Annex VI规定了NOX的排放要求（适用于功率超过130 kW的柴油机）：

Tier I ：2000年1月1日起铺龙骨（上船台）的建造的船舶，排放要求：若转速为n

Tier II：2011年1月1日起铺龙骨（上船台）的建造的船舶，排放要求：若转速为n

Tier III ：2016年1月1日以后建造的船舶，排放要求：若转速为n

2 应对措施

较少NOX排放无非采用一级处理和二级处理两种方法来实现。一级处理方法通过改变燃烧状况降低燃烧温度来实现；二级处理不改变主机的工作状态，利用外部设备来实现。

目前新造船舶的柴油机都已经满足Tier II 的要求，但Tier III的要求比Tier II 的要求低了60%。针对以上两种处理方式目前经过几大主机厂家的研究和试验，证实了通过①EGR (废气再循环Exhaust Gas Recirculation)、②SCR (选择性催化还原Selective Catalytic Reduction)、③WIF (油水乳化Water In Fuel Emulsion)、④SAM (扫气加湿Scavenge Air Moistening)几种方法可以使柴油机的排放满足Tier III的要求。

2.1 EGR(废气再循环)

EGR是将排气管中的一部分废气引入进气管，再进到气缸中。废气的稀释作用减缓了NO生成速度，降低了燃烧温度，从而有效地降低了NO的排放浓度。利用10%废气量进行再循环可以使氧化氮排放量下降30%，而不太影响燃油消耗率。

利用废气再循环并不是将废气中的氧化氮再次送入柴油机以减少其排放量，而是从燃烧过程的热化学反应来阻止氧化氮的形成。在柴油机废气中，其主要成分是氮气，但也含有水蒸气和二氧化碳，水蒸气和二氧化碳的比热都比较大，这可以有效地降低火焰温度，减少氧化氮的形成。并且，由于燃烧室中废气的增加，其含氧量减少，从而使氧与氮的接触机会减少，也有助于降低氧化氮的生成。

图1为MAN公司推荐的燃烧重油的二冲程柴油机采用废气再循环法的示意图。EGR系统主要部件：洗涤器、冷却器及水分分离器、鼓风机、应急停止阀、系统启停阀、水处理单元(WTP)、NaOH中和单元和废水处理装置（WCU)。EGR的安装要邻近主机的排烟集管。旁通的废气在进入燃烧室之前，经过洗涤器、冷却器和水分分离器，利用鼓风机增压，和增压空气混合后进入空冷器。

图1 EGR系统示意图

在洗涤器内，因为废气中含硫，和水混合后变成酸性，要加入NaOH中和，以尽量减小腐蚀的可能性。洗涤水中含有大量的颗粒物质，会导致WTP部件的失效。因此，系统配备一套WCU以去除颗粒物，同时，在一定程度上净化洗涤水使之满足洗涤水排放要求。WTP向EGR洗涤器提供给水，缓冲水柜是WTP最大的部件，用来维持恒定的水流量。洗涤泵布置在缓冲柜的下方，用来向洗涤器和预清洗装置供水。脏的洗涤水通过疏水器从洗涤器底部流入缓冲柜，然后泵入WCU进行循环，处理后的净水经过三通阀排到舷外或船上的污水舱。另外，还需要向缓冲柜供给淡水以及向EGR冷却器供给海水。

为了EGR能够对负荷变化作出准确快速的反应，而且能易于操作，EGR控制单元包括一个主控制器来控制EGR比率（再循环废气和扫气空气的比率）、扫气空气压力和WTP的启停定时，还包括一个PLC来控制水系统。

MAN公司利用完整的EGR系统进行实船试验，试验结果表明，在75%主机负荷下，单独采用EGR技术，45%废气量能将NOX减少到3.4 g/kWh，从而满足在排放控制区IMO Tier III阶段的要求，但是燃油耗油率提高约0.3%。另外，在基本设计阶段，应充分考虑该装置的布置空间。

2.2 SCR(选择性催化还原)

用氨作还原剂对含NOX的气体进行催化还原处理，使氨能有选择地和气体中的NOX进行反应，而不和氧发生反应，称为选择性催化还原法。利用SCR来降低废气中的NOX，废气在通过一层特殊的催化剂之前与氨相结合，温度为300～400℃，NOX还原为N2和H2O。

图2为船用低速柴油机SCR系统的布置示意图。SCR的反应器为一个独立的装置，垂直于机旁通过排气管和阀件与之连接。另一种可供选择的布置方式是水平设置SCR反应器，置于增压器之上，对机舱的布置更方便。

图2 SCR系统示意图

液氨、氨水和尿素都可用作还原剂。对于船用来说，需要安全且容易处理的还原剂，所用的介质通常是尿素的水溶液，一般浓度为40%。NH3是可燃性气体，因而其输送管路采用双层管壁并设有必要的透气装置，环形空间中置有NH3泄漏监测器。NOX清除的程度取决于所加的氨量，多喷入一些氨，NOX净化率就越高，同时，由于在被处理过的烟气中未用过的氨将增加。为了减少氨随废气排出造成的损失，喷入排气管中的含氨量由一台程序计算机控制，使氨的喷射量与柴油机产生的NOX成比例。NOX的产生量与柴油机负载的关系在试验台试验时进行了测量，所取得的关系编入程序计算机用来控制氨的剂量。氨的剂量随后按反馈系统基于所测得的NOX出口信号的压差来进行调节。

SCR反应器是一个能容纳几层催化剂板的方型容器。反应器内使用的催化剂通常是：五氧化钒、二氧化钛，通常还加入三氧化钨和三氧化钼来优化催化剂特性。催化剂的容量以及反应器的尺寸取决于催化剂的活性、所期望的NOX净化程度、NOX的浓度、烟气压力和可接受的NH3流失量等因素。催化剂的寿命通常是3～5年，催化剂材料本身只占总成本的10%，SCR的主要运行成本来自尿素的消耗量，40%的尿素溶液的消耗量大约是20～25g/kWh。

SCR系统利用选择性催化还原技术对柴油机的废气作后处理，是目前为止最有效的削减NOX的方法，NOX减少效率可以达到95%以上，能够较好地满足一些航区对NOX排放控制较严的要求。

2.3 WIF(油水乳化)

WIF是用水等物质来参与柴油机的燃烧，使燃烧温度降低，从而使NOX的生成量降低。随着掺水量的增加，NOX的生成量减少。WIF是唯一一种既能减少NOX排放又能减少微粒排放的方法。

目前普遍认为降低NOX排放是以降低燃烧温度从而增加耗油率的代价来实现的，实际上采用油水乳化技术能够改善燃烧状况，对于一些主机能够减少1%~2%的耗油率。图3显示某设备商采用该技术在实船上测量的NOX排放量与含水量的变化关系。

图3 NOx排放与含水量关系

燃油的乳化必须在其进入燃油系统的循环回路前完成。水的增加量根据控制系统进行微量调节，监测压力、温度和掺水量。燃油乳化技术也有其局限性，水和重质燃油的乳化比较容易取得，并且较稳定。但水与柴油、轻质柴油的乳化就困难了。当沿海航行强制需要采用低硫燃油时，需设置专门的乳化装置。图4为满足MARPOL 附则VI采用WIF技术的工作流程图。

对于采用燃油乳化措施的船舶，燃油系统应设置一个特殊设计的安全系统，当船舶失电时，将不会影响油/水乳化的稳定性。

图4 WIF系统示意图

2.4 SAM(扫气加湿)

SAM是一种向扫气中加水的方法，利用水的汽化吸热来适当降低燃烧温度，使NO生成减少。

SAM属于机内改造方法，在气缸中控制燃烧来减少NOX产生量，是直接影响柴油机燃烧的方法。利用这种方法，每加入20%的水分，可以减少NOX排量的10%。同时，低的燃烧温度也使炭烟生成速率下降，且CH基的增加可促使炭烟先兆物的氧化，因而增加进气湿度对降低炭烟排放也是有利的。

但是在低负荷下，进气湿度增加会使未燃烃排放增加，而且因为在冷的扫气空气中，水不能完全蒸发，水珠打在气缸套内壁，造成其表面油膜的破坏和硫酸腐蚀，因此目前很少采用SAM。

3 结束语

降低船舶柴油机NOX排放，需要根据各船具体情况进行，可采用单一的措施，也可叠加使用。IMO防止空气污染规则的引入将会提高各国对船舶柴油机排放的进一步关注，出台一些日趋严格的地方排放标准或国家船舶排放控制计划，对航运业和造船业提出更严峻的挑战，从而采取有效的绿色环保技术来应对。

参考文献

第2篇

关键词：地下水；仰斜式排水孔； 数值模拟

中图分类号：P642.22 文献标识码：A 文章编号：

地下水是影响滑坡稳定的重要因子,大量滑坡的发生与地下水活动直接相关。采用有效措施降低坡体的地下水位,可以有效地减小边坡的渗透力并增加滑面的有效应力,从而提高滑坡的稳定性。但是，降低滑坡体地下水位的措施较多，因此,如何结合工点实际情况选择正确的排水措施对制定经济合理的滑坡治理方案具有十分重要的意义。在西攀高速公路德昌滑坡的治理过程中，结合工点的情况，设计者提出了“仰斜式排水孔排放地下水，滑坡前缘设抗滑桩”的治理措施。而抗滑桩对地下水渗流场的影响程度较小[2]，故仰斜式排水孔能否有效地降低滑坡体的地下水水位直接影响滑坡治理效果，本文运用GEO-SLOPE软件对此进行数值模拟并得出结论，以期指导德昌滑坡治理工程，也为其它类似的工程提供依据。

1德昌滑坡概况

K33+150～400河东德昌滑坡位于德昌县城东开发区的德州镇凤凰村二组境内，拟建高速公路从滑坡坡脚通过，概貌如图1所示，滑坡整冶工程K33+103.5工程断面图如图2所示。

该滑坡为一基岩古滑坡，通过地面调查访问，该滑坡无滑动位移迹象。滑坡前缘民房后的大树生长百年以上而无倾斜歪斜、民房无变形破坏现象，清嘉庆十五年的祖坟未见变形痕迹；50年代

半坡上修筑的水渠除局部表浅滑塌外，无变形拉裂现象，半坡以上大面积松柏生长良好，无醉汉林、马刀树等滑坡迹象，滑体中前沿的电杆未见有歪斜位移现象，访问当地70多岁的老人，在他父辈时也未见该滑坡滑动，如此等第现象，均说明该滑坡已有一定的稳定时期。

图1 德昌滑坡概貌

图2滑坡整治工程K33+103.5工程断面图

通过滑坡稳定性计算结果表明，在地震影响下，滑坡的稳定性系数FS=1.28，无地震影响下，滑坡的稳定性系数FS=1.34，滑坡的整体稳定性较高。

滑坡区总体地势为东高西低，斜坡向西，斜坡坡向与岩层倾向相反，为逆向坡。滑坡形成之前，该处为安宁河左岸粉砂岩岩质岸坡，坡面有残破积小块石质土及块石夹土，粉砂岩岩石破碎，岸坡陡峻。安宁河岸坡在河水的长期冲刷淘蚀，前缘临空、失去支撑为滑坡的发生创造了必要条件。而坡体内的地下水、地表水或雨水经上覆土层、风化岩石下渗，长期饱水软化作用下，岩体内含水量增大，孔隙水压力增加，抭剪强度及稳定性降低，加之该区的强烈地震作用，加速了滑坡的产生。而滑体后缘农业灌溉渠道水位的变化影响着滑体地下水位，从而影响滑坡的稳定性。

2德昌滑坡渗流场模拟

本次计算以图2德昌滑坡治理工程3-3′工程断面图为原型，滑坡前缘纵向设仰斜式排水孔，间隔3米，孔长40米，仰角6º。其分析模型如图3，模型高14m,宽32m。由地斟资料知，第一层土模拟滑坡堆积物，该层结构不均，其透水性较好。取其饱和状态时渗透系数K=1.400e-003cm/s。第二层模拟粉砂岩强风化层，取其饱和状态时渗透系数K=1.160e-004cm/s。

图3德昌滑坡设仰斜式排水孔渗流模拟模型

该渗流场作稳态分析，首先对于滑坡后部的边界，由地勘资料可知在雨季时地下水位上升，滑体大部分有地下水；勘察期间，钻孔地下水位埋深在6.3m～19.5m之间， 据此，将边坡后部边界条件定义为Head(H)=10m。对于仰斜式排水孔,上部边界定义为UnitFlux(q)=0,仰斜孔底部边界定义为Head(H)=0.005m。

应用SEEP/W模块计算后，其结果如图4所示:

图4 设仰斜式排水孔渗流路径及浸润线

由上述模拟结果可知，仰斜式排水孔伸至潜在滑动面，使地下水有畅通的排泄通道，可以快速地疏干滑体内的地下水，明显降低了地下水位。

3德昌滑坡稳定分析模拟

由德昌滑坡治理工程3-3′断面图（图2）及钻孔资料可知，滑坡第一层为滑坡堆积层（Q4del）,其土体的天然密度为1.95～2.04。根据土工试验成果，综合考虑该层的地层结构，其值取；取硬塑状的参数快剪粘滞力、内摩擦角：、，滑坡第二层为侏罗系新村组粉砂岩强风化层，粉砂岩块体的天然密度为2.49～2.51g/cm3，取其算术平均值,其容重取，粘滞力、内摩擦角。

滑坡的稳定分析采用SLOPE/W程序毕肖甫法，其孔隙水压力调用上述SEEP/W渗流场模拟计算的数据文件。滑坡滑动面由其德昌滑坡治理工程3-3′工程断面图（图2）得到，滑动圆心任意假定。模拟计算考虑两种情况：滑坡设仰斜式排水孔和滑坡不设仰斜式排水孔。两种情况相比，只有孔隙水压力发生了改变。分析模型和模拟结果见图5～图8。

滑坡设仰斜式排水孔

图5德昌滑坡设排水仰斜孔边坡稳定分析模型

图6 德昌滑坡设排水仰斜式排水孔模拟分析结果

（2）滑坡不设仰斜式孔排水

图7德昌滑坡不设仰斜式排水孔边坡稳定分析模型

图8 滑坡不设仰斜式排水孔模拟分析结果

数值模拟结果表明，在其它条件完全相同的情况下，不设仰斜式排水孔时滑坡稳定安全系数为1.400,这与地堪资料稳定安全系数值1.28基本相符；而设仰斜式排水孔时滑坡稳定安全系数为2.366，滑坡的稳定性得到很大提高，究其原因主要是设了仰斜式排水孔后滑体中的地下水便于排出坡体，从而降低了滑体内的孔隙水压力，也提高了土的抗剪强度；而不设仰斜式排水孔时滑带土长期处于地下水浸润饱和状态，孔隙水压力大，滑带土饱和软化，土的抗剪强度较低，从而使其稳定性系数大大降低。

4结束语

对德昌滑坡的数值模拟研究结果表明，仰斜式排水孔可以有效降低滑体的地下水位，从而大大提高滑坡的稳定性，是有效的滑坡治理措施，证明德昌滑坡采用“仰斜式排水孔排放地下水，滑坡前缘设抗滑桩”的治理措施是可行。同时，

滑坡区灌溉渠道向滑坡体补给地下水,将使滑坡的稳定性大幅度降低,虽然目前对此已经引起人们的重视,但在边坡工程施工阶段,常常被忽略而导致大规模滑坡的发生,故在边坡工程施工过程中,对渠道水位变化及渗漏情况等进行全面监控是十分必要的。

参考文献

第3篇

关健词：地铁给排水；消防给水系统；质量问题；防治措施

中图分类号：U231 文献标识码： A

0引言：

地铁的给排水系统，在整个地铁运营系统中有着非常重要的地位。因为地铁车站及区间都位于地下，排水问题特别重要，不仅要做好平时的结构渗漏水工作，还要合理处置消防救灾后的废水、暴雨天的水，使得车站机电设备不被破坏，确保行车以及乘客的安全。鉴于地铁给排水系统在整个地铁运营中有着非常重要的地位。本文主要研讨地铁给排水中施工中的暴露的问题，并采取相应具体措施予以解决，为保证池铁给排水工程施工的质量，以及安全性。

1消防给水系统安装的规范性

消防给水系统一般会存在下面几个问题：

（1）管网试压的实施没有依据原方案。管网试压由试漏检修、强度试验两个环节组成。试漏在常压状态下就可以实施，但强度试验就得在工作压力或试验压力条件下进行。现在大部分的工地在对管网测试时只对单一的环节检测或试验压力不符合要求，这样就给系统的正常运作埋下了隐患。依照规定，管网安装完工后，应该经过强度试验和严密性检测检验。对于消防给水管道，试验压力应该是管道工作压力的 1.5 倍，且大于 0. 6 M Pa。强度试验是管网在试验压力下 10 min 内，压力降小于 0.05 M Pa为合格。而后将试验压力缓慢调到工作乐力，如果无渗漏，则严密性符合标准。对于自动喷水灭火系统，在设计工作压力≤ 1.0 M Pa 时，水压强度试验压力为设计工作压力的 1.5 倍，并且高于 1.4 M Pa；在设计压力 >1.0 M Pa时，水压强度试验压力应为该工作压力加 0.4 M Pa。水压强度试验是管网在试验压力下稳压 半个小时 min，压力降小于0.05 M Pa 为合格。

（2）某些工程未按规定要求，将塑料管道当作消防给水管道，或者将在建筑物里安装的塑料给水管道连接到消防给水管道。因为塑料管道在加热后不稳定，硬度降低，如果火灾发生，就会导致管道损坏，引起消防水输送不便。如果塑料给水管道连接到消防给水管道，在突发火灾时，容易损坏塑料管道，导致泄漏，不能保证消防流量和水压的需要。因此在消防给水系统中应使用钢管。

2施工中存在的问题

2.1给排水出结构外墙的柔性防水套管未进行预留

防水套管型号、材质预留错误。地铁车站中各种有压给排水、消防管道等穿过地铁风道结构外墙处设置柔性防水套管，目的是防止室外水进人车站内部，避免其影响车站运行安全。在地铁施工过程中，土建施工单位负责车站主体结构施工及预埋穿外墙的柔性防水套管，但有未按照图纸施工的情况，例如：土建图纸上按照规定标注为“DN150柔性防水套管”，即柔性防水套管的规格与穿过套管的管道管径一致，但实际套管的内径是要大于穿过管道的管径，土建施工单位在未查阅标准图集的情况下，误认为预留一个“DN150柔性防水套管”即为DN150钢套管，照此公称直径的钢套管预埋后，设备施工单位安装的管过结构的管道也是DN150，结构墙体上预埋的也是公称直径为DN 150白勺钢套管，或是UPVC套管，此时套管不但出户管道无法穿过，且无止水环，会造成室外水向车站结构内渗水，有安全隐患。

2.2 水泵接合器和室外消火栓施工时，未控制两设备的距离

因室外消火栓的设计及施工属于市政给排水设计院设计范围，设计图纸中未标明室外消火栓的定位尺寸，根据《建筑设计防火规范》第8.2.8条规定“消火栓距路边不应大于2m"。在施工阶段市政施工单位未按照此规范执行，消火栓距离大多超过2m，地铁设备施工单位在对水泵接合器施工时未参照《建筑设计防火规范》第8.4.2条规定“消防水泵接合器应设置在室外便于消防车使用的地点，与室外消火栓的距离宜为15～40m"，导致消防局进行消防验收时，此两处设备进行返工、整改。

2.3风井中立管管道的PAP卷材包裹不严密

在冬季有冻雨期间，电保温管道容易被冻裂，电保温不起作用。风井中有压力污水、压力废水、生活给水、消防给水管道出户，管道保温外侧都包覆PAP卷材，且风道中机械风和活塞风风速较大，加之很多风井都为敞口风井，太阳能够直接晒到保温卷材，保温卷材风化情况也较严重，车站运营一段时间后，在风井中的给排水管道的保温包覆材料都有“开口”现象。冬季初期，下雨后，雨水可以从保温包覆材料的缝隙中流人到保温如管道之间，随着温度短时间内下降至零度以下，管道的保温材料随即被冻，电伴热发热电缆发出的热量也就随之散失，此段被电伴热保护的管道就被冻坏了。

2.4车站风道管道局部出现低点时，未及时增设泄水阀

车站风道内有通风管道、动照桥架、弱电桥架、给排水管道等汇集其中，给排水管道在安装时，有时会遇到与本专业管道交叉，或是与其他专业交叉，造成局部管道需增设弯头，降低本专业管道标高来避开与其他管道交叉。施工单位对管道局部调低后，但未安装泄水阀，此段局部降低的管道就会有积水，在北方冬季，车站风道内温度低于零度，此段处于低处的管道会结冻，管道的排水或是供水功能就会受阻，无法满足运营需要。

3解决问题的措施

3.1对于柔性防水套管预埋错误的问题

施工单位首先要提高自身施工业务水平，详细阅读02S404《防水套管》国标图集，按照设计图纸标注，以及图集相应规格采购、安装柔性防水套管，加强对施工班组的施工交底工作。监理应采取旁站方式对此处进行重点监理，因为此处返工较困难，后补的柔性防水套管防水效果不好。同时，设计单位加强施工前期的设计交底工作，给排水专业设计应与土建设计一起进行预埋交底。

3.2 水泵接合器与室外消火栓的距离问题

首先，设计单位在施工前期设计交底时，需着重交底。其次，车站风水电施工单位需对具体施工班组进行交底，明确两者关系；风水电施工单位还需要与市政施工单位（即室外消火栓施工单位）密切配合，确定现场室外消火栓的设置位置后，在距离室外消火栓15～40米范围之内设置水泵接合器。监理单位根据《建筑防火设计规范》进行验收，避免消防验收时再返工的情况。

3.3对于风井中各种被电伴热保护的管道保温进雨水的问题

首先，由设计单位在风井的立管上部设置一层遮雨棚，材质为不锈钢板或是玻璃钢材质都可以，防止雨水直接落人保温开口处；或是设计单位将风井中的保温卷材更换成铝皮包覆，这样就能有效避免风化或是施工未密封，导致管道保温进水。其次施工单位应加强风井中管道保温的施工质量，监理同时加强监督。

3.4对于风道中管道出现局部低点，未加泄水阀的问题

首先是施工单位自身加强对施工班组的施工教育，应对工程的重要性，及工程质量的严肃性提高认识，施工时应全面考虑，尽量避免施工时出现局部低点，如果无法避免，应在局部低点设置泄水阀，避免局部存水被冻，影响地铁车站正常运营。其次，监理单位应加强督导及验收时加强检查，争取在车站投人使用前，将问题消化解决。

4结束语

地铁车站给排水施工过程中的问题还有很多，本文就不在这里一一罗列，只是将比较突出的问题举例说明，并采取相应的处理措施。现场施工问题的出现，并不是一家参建单位能够彻底解决的，需要所有参建单位通力配合，以高度的责任心认真对待，以国家规范为准则，这样才能建造出符合质量规范，合格并优质的工程。

参考文献：

[1] 龙赛虎. 浅谈给排水施工中存在的问题及其防治措施 [J]. 江西建材，2014，04：82.

[2] 蔡政宏. 浅析给排水施工中存在的问题及其防治措施 [J]. 门窗，2014，04：69.