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關鍵詞：墻體保溫技術；特點；發展趨勢

Abstract：Building energy efficiency is to continue to make breakthroughs and development based on skills materials, external wall insulation technology development and innovation of energy-saving materials are inextricably linked. Therefore, to promote the external wall insulation technology. To strengthen the development and utilization of new energy-saving materials, in order to truly achieve building energy efficiency. This paper analyzes the insulation technology status, advantages and disadvantages, and on this basis, look to the future trend of development of new energy-saving materials.

Keywords: wall insulation; characteristics; development trends

中圖分類號：文獻標識碼：A 文章編號：

當今世界，“低碳生活”、“可持續發展”等環保理念滲透了我們生活的方方面面，建筑節能作為國家環境保護和節約能源政策的主要內容，已經成為了實現“二十一世紀可持續發展戰略”的重要措施之一。隨著經濟技術的不斷發展，我國建筑節能工作也取得了巨大的成果。由屋面、墻體、地面和門窗構成的護結構是建筑能耗損失的最主要部分，其中外墻體面積較大（約為總面積45%），其傳熱造成的能耗占到25％，因此，研究墻體保溫技術對建筑節能起著至關重要的作用。

墻體保溫技術現狀和特點

能保溫墻體施工技術主要分為外墻內保溫和外墻外保溫兩大類，各自有其優缺點，具體介紹如下：

1.1外墻內保溫施工技術的優缺點

外墻內保溫施工是在外墻結構的內部加做保溫層。內保溫具有施工進度快、造價相對較低的優點。內保溫技術起步時間比較早，因此相對比較成熟。通常是外墻內表面使用預制保溫材料粘貼、拼接、抹面或直接做砂漿，以達到保溫目的。外墻內保溫就是外墻的內側使用苯板、保溫砂漿等保溫材料，從而使建筑達到保溫節能作用的施工方法。增強石膏復合聚苯保溫板、聚合物砂漿復合聚苯保溫板、增強水泥復合聚苯保溫板、內墻貼聚苯板抹粉刷石膏及抹聚苯顆粒保溫料漿加抗裂砂漿壓入網格布的做法等都屬于內保溫技術。然而，外墻內保溫技術結構熱橋的存在使局部溫差過大導致產生結露，容易引起開裂，還會影響施工速度，影響居民的二次裝修，且內墻懸掛和固定物件也容易破壞內保溫結構。

1.2外墻外保溫施工技術的優缺點

外保溫是一種更為先進的建筑保溫節能技術。與內保溫相比，其具有明顯的優越性，使用同樣規格、同樣尺寸和性能的保溫材料，外保溫比內保溫的效果好。外保溫技術適用范圍廣泛，新樓和舊樓改建均卓有成效，外保溫包在主體結構的外側，能夠保護主體結構，延長建筑物的壽命；有效減少了建筑結構的熱橋，增加建筑的有效空間；同時消除了冷凝．提高了居住的舒適度。目前比較成熟的外墻保溫技術主要有以下幾種。

1、聚苯板薄抹灰外保溫隔熱構造設計

這是比較常見的外墻外保溫技術。這類外保溫隔熱通常采用粘貼法固定在墻體的外側，然后在保溫板上抹面砂漿并將增強網鋪壓在抹面砂漿中。但是此種方法也容易造成建筑裂縫。從抗裂保護層受熱應力的因素上看，該體系膨脹聚苯板和抗裂砂漿的導熱系數相差極大，聚苯板保溫隔熱層熱阻有效組織了熱量傳導，所以，晝夜溫差較大時，對抹灰砂漿的柔韌性和網格布的耐久性提出了相當高的要求。當聚苯板的溫度超過70℃時，聚苯板收縮變形，造成較為嚴重的開裂變形，這種情況在高溫干燥地區更為明顯。

2聚苯板與墻體一次澆注成型

該技術是在混凝土框一剪體系中將聚苯板內置于建筑模板內，在即將澆注的墻體外側，然后澆注混凝土，混凝土與聚苯板一次澆注成型為復合墻體。有點在于外墻主體與保溫層一次成活，效率和施工安全性得到極大提高。而且在冬季施工時，聚苯板起保溫的作用，可減

少圍護保溫措施。但在澆注混凝土時要注意均勻、連續澆注，否則由于混凝土側壓力的影響會造成聚苯板在拆模后出現變形和錯茬。影響后序施工。其中內置的聚苯板可以是雙面鋼絲網的，也可以是單面鋼絲網的。與雙鋼絲網相比較，單面鋼絲網技術因取消了內側鋼絲網和安裝保溫板前的板外側抹灰，節省時間和材料。其造價也相應降低。但此兩種做法都采用了鋼絲網架，相對于其他形式的外墻外保溫技術，造價較高，且鋼材是熱的良導體，直接傳熱，會降低墻體的保溫效果。

3無網聚苯板外保溫外飾面粘貼面磚的缺陷

從構造設計上看，直接在玻纖網布復合抹灰砂漿的無網聚苯板外保溫外面粘貼面磚是不合理的。應用于外保溫的聚苯板通常采用點粘法，由于其具有受力變形的特性，由聚苯

板直接承受面磚飾面層(包括粘結砂漿)荷載，必然會發生徐變，短期或許不會發生嚴重事故，但長期的變形將導致受力的失衡從而引發開裂甚至脫落。從防火性能上看，體系本身就存在整體連通的空氣層，火災很快形成“引火通道”使火災迅速蔓延。聚苯板外墻外保溫體系在高溫輻射下很快收縮、熔結，在明火狀態下燃燒，即在火災發生時，聚苯板外墻外保溫體系將很快遭到破壞。

二、強體保溫材料的發展趨勢分析

保溫隔熱涂料是通過低導熱系數和高熱阻來實現隔熱保溫的一種涂料，涂刷在建筑物的外墻體上可以達到一定的保溫隔熱效果。將保溫隔熱涂料與保溫材料組合用于外墻保溫系統是墻體保溫技術的發展方向之一。近年來，國內外開發了一系列高性能、多功能、環保利廢型的保溫隔熱涂料，主要有無機隔熱反射墻體涂料、薄層隔熱反射涂料、水性反射隔熱涂料、輻射隔熱涂料、真空絕熱保溫涂料、納米孔超級絕熱材料等。

才外，近幾年來，各發達國家均在燒結建材產品的開發和應用方面給予了極大的關注和高度重視，新型燒結墻體屋面材料得到了飛速發展。燒結保溫砌塊作為一種燒結材料，其本身是抗燃和阻燃的，燒結多孔自保溫砌塊的消防安全性更不必多言。填充復合燒結保溫砌塊，由于其填充物位于縱向互不連通的孔內，縱向碼砌后，墻體內外表面均無填充物暴露，無論填充物的抗燃性能如何，均不存在點燃條件，其消防安全性勿庸置疑。燒結保溫砌塊可以根據不同地區保溫系數的不同要求，設計其相應的孔型、孔洞率和孔型排列方式，以滿足不同的建筑保溫要求。燒結保溫砌塊的材質穩定性及砌筑后的密閉性、燒結材料的蓄熱放熱平衡性保證了其保溫性能的穩定性，而這種穩定性又因燒結制品的長久可靠的品質而實現了長久的保持。由此可見燒結保溫砌塊將是統籌解決墻體保溫與消防安全的有效途徑。

結束語

目前我國外墻保溫技術發展很快，是節能工作的重點。外墻保溫作為一項系統工程，已涉及保溫材料及其配套材料選取、系統性能優化、工程設計、施工及驗收等諸多方面。其基本要求在于優選保溫材料的前提下，保障系統的整體性、耐久性、有效性和安全性；努力實現保溫設計、材料生產和施工一體化，達到因地制宜，因時制宜的設計理念。

參考文獻：

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關鍵詞：軟土；深基坑；加固；支護；剛度；位移

Abstract: In recent years, Under the guideline of the country accelerating a city change construction policy, our construction are a large number of high-rise buildings and large municipal facilities, and the buildings have a lot of development in height and depth. With the increasing of high-rise buildings, the municipal construction development and utilization of the underground space, it results a large number of deep foundation pit support design and construction problems, which makes it become the hotspot and difficulty of the foundation engineering.

Key words: soft soil; deep foundation pit; consolidation; supporting; stiffness; displacement

中圖分類號：TU74文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2012）

1. 常用的基坑支護形式和適用范圍

1．1放坡開挖及簡易支護

當地基土質較好，開挖深度不深以及施工現場有足夠放坡場地時，可首先考慮放坡開挖。放坡開挖一般費用較低。在放坡開挖過程中，為了增加邊坡穩定性，減少挖土方量，常采用簡易支護，如在坡角采用沙包草袋或塊石堆砌擋土或在坡角采用短樁隔板擋土等。放坡開挖常輔以降低地下水位措施，以提高邊坡穩定性。

1．2懸臂式

懸臂式支護結構常采用鋼筋混凝土排樁、鋼板樁、鋼筋混凝土板樁、地下連續墻等形式。懸臂式支護結構依靠足夠的入土深度和結構的抗彎能力來維持整體穩定和結構安全，它容易產生較大的變形，對相鄰建筑物產生不良影響。適用于土質較好、開挖深度較淺的工程。

1．3內撐式

內支撐常采用鋼筋混凝土支撐和鋼管(或型鋼)支撐兩種。鋼筋混凝土支撐體系的優點是剛度好、變形小、結點構造簡單、整體性好，而鋼支撐的優點是鋼管可以回收，且加預應力方便。內支撐支護體系可適用于各種地質條件的基坑。

1．4沉井

采用沉井結構形成支護體系。一般用于平面尺寸較小而深度很大的特殊基坑。

1．5加筋水泥土墻

由于水泥土抗拉強度低，水泥土重力式擋墻支護深度小，為了克服這一缺點，在水泥土中插入型鋼，形成加筋水泥土墻。

1．6雙排樁支護

當場地土軟弱或開挖深度大時，單樁的抗彎剛度往往不能滿足變形控制的要求。這時可采用雙排樁，通過鋼筋混凝土灌注樁、壓頂梁和連系梁形成空間門架式支護結構體系，可大大增加其側向剛度，能有效的限制邊坡的側向變形。

2．基坑支護的設計理念

圍護結構的強度控制。就是保證整個施工過程中，圍護結構的各個構件不發生屈服，使得地下結構能夠安全、正常施工，這也是基坑工程設計的基本要求。當然進行基坑設計，必須要考慮到其他因素，并留有一定的安全儲備，提高基坑安全度。圍護結構的變形控制。就是保證在整個施工過程中，將圍護結構的變形和位移控制在周邊環境允許的范圍內，防止周邊建筑的開裂、不均勻沉降，地下管線的損壞等。過去，基坑圍護結構的設計一般以控制強度為主，稱為以強度控制為主的設計理念。近年來城市建筑物密度增大、市政管線增多、基坑深度增加，使得基坑施工對周圍環境影響控制成為極為重要的問題，因而發展了以控制變形為主的設計理念。

3．基坑加固工藝

基坑加固技術就是地基加固的相關工藝在基坑工程的應用。對軟土基坑土體進行加固處理的工藝，目前主要有降水加固、深層攪拌加固、注漿加固和旋噴樁加固等。各種形式的加固工藝都有自己的優缺點和適用范圍。

3．1降水加固

在基坑工程中通過坑內降水固結土體、改善土性、提高被動區土體的側向抗力，是一種最普遍、最經濟的土體加固處理方法。這種方法適用于砂性土層或者粘性土層中有夾砂層的情況，而對粘性土尤其是淤泥質粘性土的處理效果不佳。所以降水加固一般可用于坑底位于砂性土層的基坑。該工藝的缺點是對土體性質改善不大，不適用于控制變形要求較高的地區。

3．2深層攪拌加固

該工藝是適用于加固飽和軟粘土地基的一種新方法，它利用水泥等材料作為固化劑，通過深層攪拌機械將軟土強制攪拌，利用固化劑和軟土之間所產生的一系列反應形成具有整體性和一定強度的土體。該工藝施工方便、就地置換、無振動、低噪音、成本低、加固效果好、質量可靠度高。深層攪拌法最適宜加固各種成因的飽和軟粘土。國外使用深層攪拌法加固的土質有新吹填的超軟土、沼澤地帶的泥炭土、沉積的粉土和淤泥質土等。國內常用于加固淤泥、淤泥質土、粉土和含水量較高且地基承載力標準值小于120kPa的粘性土地基。

3．3注漿加固

這是一種歷史較為悠久的加固工藝，它是利用液壓、氣壓等方法通過注漿管把漿液均勻的注入地層中，經過一段時間后，漿液將原來松散的土粒或者裂隙膠結成一個整體，形成一個結構新、強度大、化學穩定性良好的土體。從工藝上講，可以分為滲

透注漿、劈裂注漿、擠密注漿等。滲透注漿由于注漿壓力較小，所以只適用于中砂以上的砂性土。劈裂注漿注漿壓力較大，漿液克服地層的初始應力和抗拉強度，引起巖石和土體結構的破壞，通過漿液的注入增強土體的力學性能。擠密注漿是通過在土中注入極濃的漿液，使得土體擠密，該方法常用于中砂土。

3．4高壓旋噴注槳加固

該方法是利用鉆機把帶有噴嘴的注漿管鉆進土層的預定位置后，以高壓設備使漿液或者水成為20一40MPa的高壓射流從噴嘴中噴射出來，沖擊破壞土體，同時以一定速度提升，將漿液與土粒強制攪拌混合，漿液凝固后形成固結體。就工藝上來講可分為四種:單管法、二重管法、三重管法和多重管法。高壓噴射注漿工藝的改進和發展是當今高壓噴射注漿技術發展的一個重要方面，而且由于其施工靈活，加固質量易保證，因此高壓旋噴注漿技術是解決城市疑難復雜地下工程的有效手段和措施。該工藝適用范圍較廣、施工簡單、可通過調整旋噴速度和提升速度以及流量來控制固結體形狀，經處理的土體其無側限抗壓強度可達到5一10MPa。該方法克服了傳統注漿工藝的不足，其加固技術的應用適用于所有土質。其缺點是成本較高。

4．加固土體性能分析

采用攪拌樁加固土體時，原狀土體性能的改善效果是不確定的，影響其性能的因素有很多，簡單分為人為因素和非人為因素。人為因素主要有水泥漿液的配合比、施工質量、養護齡期等。非人為因素主要有原狀土的土質特性以及含水量等。攪拌樁加固的設計、施工過程中，加固土的強度指標是質量舒的主要參數，因此國內外研究水泥加固土的學者和專家都特別重視水泥土的室內外試驗。

5．結語

基坑工程既是土力學基礎工程中一個古老的傳統課題，又是一個綜合性的新型巖土工程問題，涵蓋學科眾多，如土力學、水力學、結構力學、材料力學、工程地質學、建筑施工等，既涉及到土力學中典型的強度、穩定與變形問題，又涉及到水、土與支護結構的共同作用問題，以及環境保護問題。這決定了基坑工程獨特的特點。其施工方法和支護形式的研究具有重大的學術價值和潛在在工程應用背景，是當前地下工程研究的熱點課題之一。

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[關鍵詞]化學工業，水資源保護，水處理

我國是一個水資源嚴重短缺的國家，特別是北方沿海地區和廣大西部地區是我國最缺水地區之一。考慮到北方沿海地區和西部人口增長、產業結構變化、農業發展和生態環境用水需求等因素，北方沿海地區和西部地區的供水形勢還將更加嚴峻。同時，南方沿海部分地區也存在著水質性和資源性缺水狀況。

我國化學工業已成為最重要的工業門類之一，2005年實現產值42483億元，工業增加值10256億元，實現利稅2059億元，分別占全國總量的16.88%，14.21%和9.9%。化學工業擁有幾十個行業、數百萬種產品，技術先進，裝備優良，滲透到國民經濟生產和人類生活各個領域。特別是，我國目前正逐步進人能源重化工時代，化學工業作為基礎產業的地位將更加突出。化學工業高速發展已成為國民經濟持續發展的必然要求，而水資源保障不夠已成為部分地區化學工業發展的制約因素之一。

化學工業是用水大戶，萬元產值綜合耗水量20～100t，其中煉油企業耗水量最低，為3～5t，石油化工耗水量較低，約為20t左右。煤化工耗水量比石油化工要高得多，萬元產值綜合耗水量約100t左右。精細化工耗水量巨大，萬元產值耗水量最高可達400～500t。按我國化工行業萬元產值平均用水負荷75t計，2005年化學工業耗水量達到300億t左右，占全國耗水總量5573億t的5.3%(2005年全國水利發展統計公報)，工業耗水量的20%以上，是我國工業中最大的用水產業之一。目前，化工行業用水狀況與國際先進水平相比還存在著很大差距，尚有很大節水潛力。據報道，美國、加拿大和墨西哥三國化工單位產值耗水量為38m3／萬元，僅為我國的二分之一。單位產值用水量的加大，不僅浪費了寶貴的水資源，更大的問題是將直接加大廢水的排放量，1t新鮮水將產生0.2～0.5t的廢水。由于人們對環境關注的日益加強和環境保護法規的日益嚴格，節約用水將成為化工企業改善環境影響，提高經濟效益的重要手段。

從我國化學工業的布局結構看，我國現代石油和化學工業主要分布在發達地區，由于近年來經濟的高速發展，結構性缺水日益嚴重，在華北地區，新鮮水價格最高已達5元／t以上，也就是說1t甲醇僅新鮮水費用就達到100元左右。特別是近年來由于我國能源化工需求的不斷增長、國際原油價格居高不下，我國西部地區以豐富的煤炭資源為依托，迎來了煤化工發展的新時代。但由于我國煤炭資源與水資源的逆向分布，水資源已成為西部各省發展能源化工產業發展的主要制約因素。

從可持續發展出發，近年來國家特別強調全面貫徹落實科學發展觀，在“十一五”“建設資源節約型、環境友好型社會”，要求“落實節約資源和保護環境的基本國策，建設低投入、高產出、低消耗、少排放、能循環可持續的國民經濟體系和資源節約型、環境友好型社會。”在國民經濟的各個環節落實“節約能源、節約用水、節約土地、節約材料、加強資源的綜合利用。”并提出了約束性指標，即“單位國內生產總值能源消耗降低20%左右，單位工業增加值用水量降低30%，農業灌溉用水有效利用系數提高到0.5，工業固體廢物綜合利用率提高到60%。”化學工業作為用水大戶，在這樣的政策背景下，大力提倡節水是大勢所趨，節約用水已成為化學工業發展循環經濟的一個重要環節。

1、化學工業節水的基本途徑

從化工行業自身特點來看，化工用水量最大的環節是冷卻用水、鍋爐給水和工藝用水。冷卻用水在總用水量中所占比重最大，一般占到裝置總用水量的60%～70%，特別是氮肥、基本化工原料等行業。而冷卻水使用后，除溫度稍高外，一般水質清潔，無污染，只要進行水質穩定后即可循環回用。因此，減少冷卻水的使用是化工節水的根本途徑。蒸汽凝液回收是減少鍋爐用水的主要途徑。工藝水由于直接參與化學反應，直接回收的可能性較小，選擇本質節水型工藝是減少工藝用水的主要途徑。另外對廢水排放進行深度處理，生產符合生產要求的回用水也是節水的主要途徑之一。因此化工行業節水的基本途徑為：節水型工藝；冷卻節水(高循環倍率技術、空冷技術、海水冷卻)；凝液回收；污水回用。

其中節水型工藝應該是在項目前期工作中首先就要考慮的問題，并且不同化工產品生產節水工藝相差較大。本文重點討論冷卻節水、凝液回收和污水回用。

2、冷卻節水

2.1、循環冷卻水系統節水

化工企業循環水系統基本流程一般是：給水管網來的新鮮水經循環水處理裝置緩蝕阻垢處理后進入循環水給水管網，供全廠冷換熱設備使用，換熱后水溫達到設計值后，進入循環回水管網，一部分經冷卻塔換熱后溫度降低10cC左右，依靠重力沉降于塔下水池，另一部分約占總水量的3%進入旁濾系統，過濾以降低循環水濁度，再進入塔下水池，經格柵進人吸水池，再經過緩蝕阻垢、殺菌滅藻藥劑處理，水質穩定后，經循環水泵升壓送至循環水給水系統。循環水系統如圖1所示，2)。

要減少循環水系統用水量，最主要的措施是提高循環水的濃縮倍數。循環水濃縮倍數的定義如下所示：

濃縮倍率：循環冷卻水中某種鹽分的濃度／補給水中某種鹽分的濃度

以循環量為10000m3／h、冷熱水溫差10℃的循環水系統為例，不同濃縮倍數下的補充水率、排污率和節水率如表1所示。

從表1可以看出，使用循環水較使用直流水具有顯著的節水減排效果，濃縮倍數在1.5，補充水率為3.31%，折算成節水率為96.69%；污水排放率為2.23%，折算成減排率為97.77%。隨著濃縮倍數升高，節水減排效果提高，節水率和減排率提高，但提高的幅度逐漸下降。目前，由于水源緊張，水價上漲，排污收費增加，個別企業循環水濃縮倍數已提升至6以上。目前我國化工企業循環水濃縮倍率一般在2左右，如果都提高到6，可減少循環水補充水40%，減少污水排放80%。要提高循環水濃縮倍率，主要通過以下幾種方法。

2.1.1、優化水處理配方

提高循環水濃縮倍率，在補充水水質不變的情況下，最顯著的結果就是循環水中的含鹽量提高，濁度增大，微生物增多等。如處理不當，將加速設備管道的腐蝕，并導致裝置利用率的降低和循環水水質的惡化。通過調整循環水處理配方，循環水濃縮倍率可以提高到3-4。

循環水高濃縮倍數運行情況下。加藥、加酸設施的安全可靠是水處理的基礎，因此要求循環水系統有較高水平的水質在線監測和自動加藥系統，因此要以系統運行的穩定、可靠，減少操作波動為首要條件，選用與系統相適應的自動連續加藥(加酸)設備。

高濃縮倍數運行時，循環水離子含量和污染物含量增加，濁度和微生物控制難度加大，需要加強旁流處理和殺菌。配備旁流過濾器，其流量為循環水量的3%-5%，以降低循環水中的懸浮物、膠體和部分微生物，有利于控制循環水腐蝕及結垢。

天津化工研究設計院開發了高濃縮倍率工業冷卻水處理及智能化在線遠程監控技術，該技術通過高效阻垢分散劑、緩蝕劑的開發并組成最佳配方，與智能化在線遠程監控技術進行有效集成。這一技術的使用可以將我國工業循環水系統目前普遍運行的濃縮倍率由2倍左右提高到5倍以上，解決循環水水質因提高濃縮倍率而引起的嚴重結垢及腐蝕問題，從而提高了工業用水的重復利用率并最大限度地減少了排污量。該技術目前已獲得多項國家專利，并已在天津石化公司乙烯廠建成了應用示范工程，該工程年節水60萬t，直接經濟效益300多萬元。

2.1.2、改善循環水補充水水質

在循環水系統水質不變的前提下，要提高循環水的濃縮倍數，最直接的方法就是提高循環水補充水的水質。特別是對于補水水質較差，或受客觀條件限制，無法大幅提高水處理劑的性能時，也可以采取對補充水進行預處理的辦法，改善補水水質，以利于循環水系統濃縮倍數的提高。這種措施在北方高堿、高硬水系尤其適用，而且綜合效益明顯，目前在一些企業已得到了成功應用。

按《石油化工給水排水水質標準》，石油化工敞開式循環水水質要求Ca2+質量濃度為30-500mR／L，而石為，石油化工企業給水水質標準為Ca2+質量濃度≤175mg／L。假設循環水Ca2+質量濃度為500mg／L，補充水Ca2+質量濃度為175mg/L，則循環水濃縮數倍數為2.86。若采用順流再生固定床技術對循環水補充水進行離子交換處理，生成的軟水中陽離子質量濃度約為80mg/L。這樣，在不改變循環水水質狀況的情況下，循環水濃縮倍數可達到6.25倍，補充水量由大約2%降低為1.4%，節水30%。

2.1.3、循環水分級濃縮串聯補水技術

近年來，我國電力系統開發了一種經濟適用的循環水濃縮串聯補水技術。該技術由河北省電力勘測設計研究院開發，該技術已在西柏坡電廠(4×300MW機組)的廢水綜合治理工程成功應用，該成果獲中國電力科學技術二等獎。循環水分級濃縮串聯補水技術工藝流程如圖2所示。

該工藝將循環水分成兩級進行處理，補給水串聯運行。第1級原水進入第1級機組循環水系統低濃縮倍率運行，(濃縮倍率小于等于2)，第1級循環排污水經過濾、弱酸離子交換樹脂脫堿軟化處理后作為第2級機組循環補給水，第2級機組的循環水系統采用高濃縮倍率運行(濃縮倍率小于等于4.5，且循環水總濃縮倍率大于等于6.0)，其排污水經澄清過濾和反滲透處理后可作為鍋爐補給水或循環水系統補給水。

該技術已在西柏坡電廠成功運行多年，與常規循環水單級濃縮處理系統比較，其優點主要有：

(1)濃縮倍率高。綜合循環水濃縮倍率可達6～9，節水效果明顯、排污量較小、經濟、安全、可靠；

(2)解決了提高濃縮倍率與凝汽器管材結垢或腐蝕的矛盾；

(3)對循環水濃縮倍率2倍左右的循環水裝置，改造方便，適用性強；

(4)減少了廢水排放量；

(5)節約投資、占地面積小。

與空冷技術相比，分級濃縮串聯補水技術工程造價低(約是空冷的1／10)。缺點是冷卻水系統的蒸發、風吹損失需另尋辦法解決。空冷技術耗水率低，缺點是工程造價高、運行管理復雜。以1200MW規模電廠為例，采用分級濃縮串聯補水技術，需投資4000萬元左右，解決了約占1／2循環水水量的排污損失(1566萬t/a左右)，具有顯著的環境效益、經濟效益和社會效益。按石家莊市工業企業用水價2.98元／m3計，節約水費4666.68萬元／a。1年即可收回投資。采用空冷技術，投資約5億元左右，節水約3200萬t／a。水投資分別為：2.55元／t和15.6元／t。

2.2、海水冷卻

海水可替代淡水，直接作為工業冷卻水、城市生活用水、農業灌溉用水、工業生產用水、環境用水及其它用水。利用海水做工業冷卻用水，直接成本低，只有淡水成本的5%-10%，具有明顯的社會效益和經濟效益。

海水用作工業冷卻水已有幾十年的歷史。日本早在20世紀30年代就使用海水作為工業冷卻水。1962年日本工業用水總量為313.5億m3，其中海水約占56.56%，1967年工業用水總量增至567.7億m3／a，海水約占60.81%。1965年到1975年，日本年工業冷卻用海水量由90億m3提高到167億m3，年增長率為6.4%。1980年工業用水的50%為海水，日本沿海的大多數火力發電、核電、冶金及石油化工等行業都在以不同形式利用海水，僅電力企業的海水利用量就達1000億m3／a。到1995年電廠海水利用量就約達1200億t。美國20世紀70年代末至80年代初，海水的直接利用量已達720億m3。2000年工業用海水達到30%。英、法、荷、意等西歐國家，1970年海水利用量為371億m3，2000年工業用海水達到2500億m3。

我國沿海城市，特別是東北部沿海地區淡水資源不能滿足電力、石化等耗水大戶的用水要求，很早就開展了直接利用海水作工業冷卻水的歷史較早，但發展緩慢。

目前，我國海水利用主要集中在以下幾個方面：一是火電廠和核電廠直接利用海水作為工業冷卻水已有一定規模。2003年我國利用海水作冷卻水用量達330億m3左右。二是我國海水淡化規模逐步增加。目前，我國已建成運行的海水淡化水產量約為3.1萬m3／d(苦咸水淡化水產量為2.8萬m3／d)，在建和待建的工程規模為38.1萬m3／d。三是海水淡化成本迅速下降。海水淡化主體設備造價較10年前下降了近一半，成本已經降到5元／t左右。四是海水制鹽作為我國傳統的海水化學資源綜合利用產業，海鹽產量已達到1800萬t。

目前使用海水冷卻的石化企業主要有青島堿廠、天津堿廠、上海石化總廠、大連化學工業公司、中石油大連石化分公司、大連油脂化學廠等，化學工業已成為僅次于電廠的海水冷卻的第二大行業。

使用海水冷卻的主要優點是：

(1)水源穩定。海水自凈能力強，水質比較穩定，采用量不受限制。

(2)水溫適宜。工業生產利用海水冷卻，帶走生產過程中多余的熱量。海水，尤其是深層海水的溫度較低，且水溫較穩定，如大連海域全年海水溫度在0-25℃之間。

(3)動力消耗低。一般多采取近海取水，不需遠距離輸送。

(4)設備投資少，占地面積小。與淡水循環冷卻相比，可省去回水、涼水塔等裝備。

海水冷卻分海水直流冷卻和海水循環冷卻。直流冷卻指海水經換熱設備進行一次性冷卻后排放的過程；循環冷卻指海水經換熱設備完成一次冷卻、再經冷卻塔冷卻后，循環使用的過程。海水直流冷卻技術有近80年的發展歷史，有關防腐蝕、防海洋污損生物附著技術已基本成熟。如大亞灣核電站和天津大港電廠年用直流冷卻海水分別為35億t和17億t。海水循環冷卻系統和相關的防腐、阻垢和防污損生物附著和防鹽霧飛濺等技術基本成熟，海水冷卻塔技術，國外有專門公司開發，技術也是成熟的。但是由于海水含鹽量高，石化企業利用海水冷卻存在一系列的技術問題，其中最關鍵是防腐和防海洋生物附著問題。

目前比較廣泛使用的抗腐材料主要是鋁黃銅和鈦合金，前者使用期超過5年，后者使用期一般在15年～30年。

防止海洋生物附著的技術主要有：涂防污涂料、加氯殺生、電解海水殺生及窒息法殺生等。海水作循環冷卻水的主要問題是腐蝕和結垢，通過添加緩蝕劑和阻垢劑可以解決系統的腐蝕與結垢問題。

經過10多年的科技攻關，國家海洋局海水淡化與綜合利用研究所承擔的“海水循環冷卻技術研究與工程示范”項目日前取得了突破性成果，首次在我國實現了以海水代替淡水做工業循環冷卻水。而且海水循環冷卻工程濃縮倍率比國際上現有水平提高了10%～20%，碳鋼腐蝕速率、飄水率(鹽霧飛濺量)均達到國際先進水平。該項技術突破了海水緩蝕劑、阻垢分散劑、菌藻殺生劑和海水冷卻塔等4項關鍵技術，系統解決了海水循環冷卻有關腐蝕、污垢和菌藻控制以及海水冷卻塔防鹽沉積、鹽霧飛濺等技術難題。該技術成果產業化后可以將系統運行成本降低50%左右，取用水量比海水直流冷卻減少96.5%以上，排污減少98%以上，可以節省大量水資源。目前，淡化所已成功申報了國家重大科技支撐計劃項目“10萬t級海水循環冷卻技術裝備研究與示范”課題，將通過1000MW機組配套10萬m3／h海水循環冷卻工程的實施，實現海水循環冷卻技術在應用規模上與國際的接軌。預計該項技術的推廣后運行費用可降低到淡水循環冷卻費用的25%～50%。但由于海水腐蝕性大，將不得不廣泛采用防腐蝕性能更加優良的雙相不銹鋼、鋁黃銅和鈦材，將不可避免地導致化工裝置投資的增加。

由于海水的可獲得性和投資成本限制，海水冷卻適應于沿海地區新建的大型石化裝置。

2.3、空冷

空氣冷卻方式和水冷卻方式的討論持續了相當長的時間，到目前為止仍在進行兩者之間的經濟分析與討論。但是，空冷器的優越性越來越得到人們的認可，以空冷代替水冷的趨勢仍日益明顯。空冷和水冷對比優缺點如表2所示。

目前，國內化工企業只有個別單元采用了空冷技術，但在西部電力行業已廣泛推行。資料介紹在中東缺水地區已有裝置在設計中廣泛采用了空冷技術。其顯著效果是循環水用水量降低50%-70%左右，總用水量降低25%～35%，減少污水排放30%～40%。使用空冷技術不可避免帶來裝置占地面積的增大和電耗的增高。由于西部地區黃河流域水中氯離子含量高，采用高濃縮倍率循環水技術有困難，并且該地區缺水嚴重、土地資源和能源相對豐富，因此空冷技術在該地區特別適用。楊相益在《空冷凝汽器在石油化工裝置中的應用》一文中對某濱海煉油廠新建柴油加氫精制裝置中汽輪機凝汽設備選擇空冷和水冷方案做了技術經濟比較，最終選擇了空冷方案。其比較數據如表3所示。

通過表3分析，空冷流程可顯著降低水耗量，但電耗明顯增加，蒸汽用量變化不大，但總能耗較水冷流程要低，系統排污量大幅度降低。投資增加是空冷流程推廣困難的主要原因。

3、凝液回收

化學反應通常為吸熱和放熱反應，為保證系統收率，通常采用蒸汽介質吸收或提供熱量。化工生產蒸汽系統復雜，常分為高、中、低、低低壓多個等級，同級別的蒸汽分別用于裝置驅動透平、物料換熱、工藝、伴熱、采暖、火炬及其它單元等。各級別蒸汽管網間通過驅動透平和減溫減壓器相連接。

蒸汽間接加熱系統中，蒸汽在加熱設備內釋放出汽化潛熱后，會產生大量的高溫凝液。剛產生的凝液具有以下特點：

(1)凝液有較高的溫度，生產工藝上一般高于100℃，熱焓占新蒸汽總熱焓的1／4左右；

(2)凝液的水質良好，接近脫鹽水，且幾乎沒有溶解氧和二氧化碳等氣體；

(3)凝液的過冷度比較小，接近飽和。

因此凝液是一種非常寶貴的水和熱資源，凝液價值=原水成本+軟化(脫鹽)成本+除氧成本+熱量價值

充分利用凝液是提高蒸汽供熱系統效率必須面臨的一個課題，是企業節能、節水必須重視的環節。一般化工裝置均設計蒸汽凝液回收系統，用作鍋爐補給水、脫鹽水、循環水補充水等。但由于壓力不同，傳統的凝液系統不得不設計成開式結構。這樣，不斷增加了水耗，同時也產生了廢水排放，并影響鍋爐及管道壽命。

目前，國內已開發出了凝液閉式循環系統。該技術由北京君發節能環保技術有限公司開發，并具有自主知識產權，獲得了多項國家專利。該技術真正實現了閉式回收蒸汽系統凝液，使蒸汽換熱后的冷凝液和余熱得到最大程度的回收再利用。閉式凝液回收系統有以下主要特點。

(1)無二次閃蒸汽及疏水閥漏汽的排放，使蒸汽凝液所包含的熱能、水量充分回收，系統熱效率比開式回水系統提高15%-30%，回水率提高5%-15%。

(2)徹底地消除了凝液加壓泵的汽蝕。該裝置應用了一系列汽蝕消除技術，從流體力學、動態兩相流和微過冷原理出發采取獨有措施消除汽蝕誘因，使水泵處于輸送單相高溫液體的最佳狀態。

(3)改善疏水工況，確保疏水暢通，延長疏水閥壽命，減少了故障頻率。

(4)避免了氧氣及二氧化碳等氣體對凝液的二次污染及引起的對下游設備的氧化腐蝕。回收的凝液質量好，回水系統壽命長。

(5)專門針對乏氣設計了凝液回收裝置，根據乏氣的帶壓狀態、污染情況等均有針對性的回收流程。

齊魯石化塑料廠利用這一技術對苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等6套裝置的凝液系統進行了改造，回收凝液用作脫鹽水供全廠使用。工程實施后，回收凝液16.38t／h。該系統能耗如表4所示。

由表4可知，蒸汽冷凝液回收系統不僅節約了17t／h左右的新鮮水，冷凝液回收的能耗為57.24MJ／t，遠低于脫鹽水的標準能耗96.30MJ／t。該技術的節水、節能降耗作用是非常明顯的。

回收的16.38t／h蒸汽冷凝液，15.08t／h用作脫鹽水，1.30t／h用作循環補充水。按脫鹽水價格11.7元／t，新鮮水價格2.0元／t，每年操作時間8000h計，每年可增經濟效益為143.23萬元。扣除循環水及用電成本后，可實現經濟效益約110萬元／a。

4、污水凈化回用

化學工業是用水大戶，也就不可避免地成為污水排放大戶。據統計，2005年化工行業污水排放量達到34億t，占全國工業廢水排放量的16.3%。但從另一個角度看，說明化工節水潛力大，若化工行業的污水凈化回用率達到50%左右，相當于每年新增水資源17億t。

工業污水與城市污水明顯不同，工業污水受污染程度較大、水質受工藝過程影響波動大、多數工業污水處理較難。工業發達國家一般將工業企業產生的廢水在生產現場經過簡單處理，水質達到進入城市污水處理系統要求后，再進入設施完善的城市污水處理系統與生活污水混合后進行處理，一方面可以降低工業污水的處理難度，另一方面可以實現大規模處理以降低處理費用。因而，工業污水單獨回用在工業發達國家并不多見。

我國與發達國家情況完全不同，一方面城市污水處理設施尚不完善，城市污水處理率一直較低(目前這種情況有所改變，2005年城市生活污水集中處理率達到37.4%)；另一方面大型工業企業一般都建有完備的工業廢水處理設施，對本企業產生的廢水進行處理，水質達標后外排。企業的污水處理條件，大大促進了對工業外排污水回用技術的研究和開發，在外排工業污水進一步處理提高水質、達標外排工業污水回用循環水和工業外排污水的再生水脫鹽技術方面進行了積極探索，取得了不同程度的進展。我國1997年開始提高煉油廠達標外排污水水質技術，1998年東北某煉油廠采用“混凝沉淀—精密過濾—臭氧氧化—石英砂過濾—活性炭過濾—中空超濾”組合工藝建成第一套處理能力200m3／h的工業裝置，該工藝對COD、濁度和懸浮物去除效果明顯，但對氨氮處理效果不理想。2002年天津石化采用“二級曝氣—絮凝氣浮—石英砂過濾—生物活性炭濾池—消毒”組合工藝，建設處理能力500m3／h的裝置對煉油廠外排污水進行再處理，出水作為循環冷卻水系統的補充水。該裝置運行結果是對COD、氨氮、濁度和懸浮物去除效果較好。同年燕山石化采用“生物濾池—混凝沉淀—加氯—纖維素過濾—活性炭過濾”組合工藝，建成一套處理能力450m3／h的煉油廠外排污水再處理裝置，出水主要用于循環冷卻水系統和膜脫鹽裝置，投產后運行基本正常，出水水質基本滿足“超濾—反滲透”(UF-RO)雙膜處理工藝對進水水質的要求。近幾年又形成了以“BAF-混凝沉淀—加氯—過濾”組合工藝為主的工業外排污水再處理流程，建成并投入使用的10余套類似處理裝置的運行情況總體良好。但到目前為止我國污水經深度處理用作工業給水的項目不多。

目前，最為完整的污水深度處理用作高品質工業給水的例子是新加坡裕廊島工業區一套產水能力3.3萬m3／d污水凈化回用裝置。新加坡是嚴重缺水國家，一半淡水依賴馬來西亞供給，因此，十分重視污水凈化回用。該裝置進水為經過三級處理的城市污水，其電導率為700～2200μS／cm，氯離子含量為150-500mg，采用“雙介質過濾—反滲透”(DMF-RO)技術生產電導率小于250μS／cm的高級工業用水。該反滲透系統由美國A quatech國際公司提供，配備了2184只陶氏化學公司的抗污染膜元件。該系統由新加坡公用事業公司的子公司負責運營管理。整個系統為單級反滲透，共6列，單列產水量5000m3/d，系統產水量3萬m3／d。利用反滲透技術及產水量3萬m3／d帶來的規模經濟效應，其運行的效果是其水質條件好于新加坡飲用水(電導率為350-650μS／cm)，并且價格低于飲用給水。該裝置總投資為1700萬新加坡元，對進水收率達到85%(通常為75%)，出水主要供應裕廊島的石化生產。該裝置憑借規模優勢和技術優勢，為新加坡石化企業提供了高質量的具有競爭力的水資源保障。也成為世界污水凈化回用的范例。

5、討論與建議

(1)化學工業作為用水大戶，節約用水是保障生產、保護環境、增強競爭力的重要手段。節水應該成為化學工業發展的必然選擇。

(2)建議在化工項目方案設計中將節約用水作為重點因素加以考慮。首先應選擇節水型工藝。同時綜合利用冷卻節水、污水凈化回用、凝液回收等技術，強化項目的節水能力。

(3)冷卻是化工生產中耗水量最大的環節，也是節水潛力最大的一環，并且投入少、節水量大。化工生產中應根據具體情況在確保系統安全的前提下使用循環水高濃縮倍率的節水技術。與此同時，在沿海地區積極推廣海水冷卻，在西部缺水地區推廣使用空氣冷卻技術。并可考慮多種技術的優勢組合，節水的同時盡量減少產品成本的增加。

(4)凝液回收技術成熟，應大力推廣。蒸汽凝液是高品質的供水來源，加大凝液回收力度.在回用作為鍋爐給水的同時，還可作為循環水補充水或是用于生產脫鹽水。

(5)目前我國石化企業中污水回用作為循環水、綠化用水、沖洗水等，節水效果是十分明顯的，但與國外相比，污水深度處理回用技術和應用實踐都相對落后，還有較大的潛力可挖，特別是大城市、大型化工園區可利用城市污水和區內排污建設大型的污水深度處理回用，生產滿足化工工藝要求的高品質回用水。