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国家科技支撑计划项目“重点工业领域资源高效利用共性技术标准研究”取得显著成果

文章来源:更新时间:2013-11-19

该项目是质检总局组织的“十二五”国家科技支撑计划启动的第一个项目,执行时间为2011年-2013年底,项目包括5个课题,已经于2013年10月17日-18日在北京集中召开了一批任务的验收会,总体得到了专家组的认可,形成了包括标准、专利、论文、专著及研究报告等一批研究成果,并通过试点应用初步取得了较为显著的效果,如下分课题进行简要介绍。

课题一: 工业节能与综合利用设备环境化设计共性技术标准研究

本课题在工业节能与综合利用设备环境化设计技术研究的基础上,开展支持工业节能与综合利用设备环境化设计的方法标准、模块化和信息化等共性技术标准的研制,采用模块化和信息化技术全面支撑环境化设计,并将环境化设计技术试点应用于企业产品设计,重点解决工业节能与综合利用设备的环境化设计水平不足、产品零部件重用率低等技术问题。

工业汽轮机、汽轮电机属于典型的工业综合利用设备。本课题与杭州汽轮机股份有限公司、北京北重汽轮电机有限公司合作,通过将环境化设计技术及其模块化设计技术试点应用于工业汽轮机、汽轮电机等实际产品的设计,改进了设备的资源综合利用性能,减少了产品零部件的种类和数量,提高了设备的环境化设计水平。

模块化设计技术和标准可以广泛适用于机械产品设计。本课题与三一重工合作,总结企业模块化设计经验,通过将模块化设计技术试点应用于泵车实际产品设计,减少了产品零部件的种类和数量,提高了设备的模块化设计和管理水平,提升了产品创新能力。

课题二: 典型工业能量系统优化与能源管理体系共性技术标准研究与示范

提出典型工业行业能源管理体系与能量系统优化实施指南,以系统理论指导重点工业领域企业级用能系统的节能工作。针对钢铁、水泥等行业重点企业的节能降耗的实际需求,先后在四川、山东等地开展能源管理体系和能量系统优化重要技术标准的试点示范工作,形成了钢铁、水泥行业重要用能系统节能技术改造,企业级能量系统优化和能源管理体系实施的有效经验,为这些标准的大范围推广应用打下坚实基础。

课题通过济钢应用“钢铁生产过程能量系统优化实施指南”,实践钢铁生产过程能量系统优化常见节能技术,为济钢带来了高炉煤气放散率降至0.5%以下,地下水基本做到零提取,余热蒸汽发电、富余能源外供、低温余热潜力服务于城市等可观的节能工作收益。以及取得了各主要工序能耗同比降低,且低于全国同行业平均水平等节能成效。

通过在钢铁行业涂镀专业运用能量系统优化和能源管理的理念,提出节能技改方案和措施,针对生产工艺和技术装备情况,提出具体节能改造设计、项目和方案、能量计算方法、分段热诊断等关键技术。

通过在企业开展“水泥行业能源管理体系实施指南”等标准的试点示范,指导企业建立健全并有效运行能源管理体系,开展能量系统优化和节能改造,取得了认证证书,通过了政府评价,取得了能源绩效,为行业实施指南等标准的制定提供了实践案例。

课题三: 重点行业水资源高效利用共性技术标准研究

针对我国高用水行业相对集中、废水排放量大、重复利用率不高、用水效率总体水平较低等问题,本课题通过对国内外现有过程工业水系统集成优化技术和工业废水深度处理与回用技术的调研分析,主要研究重点行业水系统集成优化共性技术方法以及工业废水膜法处理与回用的共性评估技术。

首次对水系统集成优化技术的原则、程序和方法进行标准化,解决了水系统集成优化先进技术在企业中应用的可操作性问题,解决了常规节水策略的局部性、主观性等问题。为企业用水效率的提高,提供了有效的方法和途径,填补了过程工业节水共性技术标准的空白。

根据《工业企业水系统集成优化 导则》中的程序及方法,制定了钢铁行业水系统集成优化技术的具体实施指南,进一步提高了该先进技术的实际应用和可操作性,为钢铁企业系统节水工作提供了技术指导。该标准在国内某钢铁联合企业应用后,吨钢取水量下降近35%,企业总体节约费用1851.5万元/年。

首次聚焦膜法深度处理术,将其在纺织企业废水回用中应用的原则、各工艺设计参数进行标准化,为纺织企业按需选取高效实用的膜分离技术提供了有力的指导依据。该标准在盛宏集团进行了试点示范,实施颁标准后,企业总体节约费用424.6万元/年;减少废水排放168.96万吨/年,减少COD排放101.37吨/年,减少清水使用168.96万吨/年。

课题四: 工业固废综合利用评估技术及标准研究

开展了国内外工业固废综合利用技术现状及发展趋势的调研分析,较全面的反映了我国尾矿、赤泥、钢铁渣、煤矸石、粉煤灰、工业副产石膏等大宗工业固体废物综合利用的产业发展情况,对行业内外了解资源综合利用产业发展情况具有一定参考价值。

通过开展钢渣与矿渣混合料用于道路中和对钢渣及钢渣粉用于道路、水泥和混凝土中试点应用,提高了钢渣利用率,减少了钢渣的堆放和二次污染。

通过对各种评价方法的选择,建立了相应的技术评估模型,开发了工业固废综合利用技术评估软件工具,使评价流程简便和规范,具有科学性和合理性,可提高工业固废综合利用率和整体水平,可为国家相关部门制定节能减排政策提供参考。

引入生命周期和可持续发展理念进行工业固废综合利用产品质量安全评估方法及评估指标体系的构建,为解决工业固废综合利用产品评估方面的共性问题提供了应对方法和有效途径。

课题五: 工业固废综合利用检测标准体系及检测标准研究

(一)首次提出工业固废综合利用检测技术标准体系

通过将粉煤灰、煤矸石、尾矿、冶炼渣、工业副产石膏、赤泥等六类大宗工业固废,根据每一种固废综合利用的一般步骤,按照“原料-预处理-加工-形成产品-使用产品”的生命周期阶段,每个部分又可分为原料物理性质检测标准子体系,化学性质检测标准子体系,利用工艺检测标准子体系,制品质量性能检测标准子体系,环境影响检测标准子体系等5个标准子体系.

(二)标准《活性粉末混凝土抗氯离子侵蚀电化学测试方法》 首次提出用电化学方法评价活性粉末混凝土耐久性

目前现有的方法不适用于活性粉末混凝土耐久性评价,例如渗透性评价的RCM法和ASTM1202法,所测实验结果都表示电通量为0,而无法对活性粉末混凝土的抗渗性能评价。本课题自主创新了评价方法:(1)腐蚀萌发时间,(2)混凝土的抗渗性能,两个方面全方位的评价其腐蚀状态。

与其它同类的电渗装置和试验方法比较有以下的优点:(1)此装置采用的电渗电压较低,可以在一定程度上避免电渗液和混凝土试样的升温;(2)采用宏电流判据,可以实现试验过程的连续监测和自动化控制,可以精确确定腐蚀萌发的时间。

标准试点表明:(1)活性粉末混凝土抗冲击性能测试方法具有较好的准确性和可重复性;(2)此方法可以对于不同配比、不同原材料生产的活性粉末混凝土的抗冲击性能区别评价;(3)此方法可以对于不同厂家生产的活性粉末混凝土产品进行区别评价;(4)活性粉末混凝土抗冲击性能评价装置的具有一定的可靠性和推广价值。

(三)标准《氮氧化物耐火材料抗氧化性的试验方法 变温氧化法》 首次提出用变温氧化法评价氮氧化物耐火材料的抗氧化性

目前国内只有含碳耐火材料的抗氧化性试验方法,有关氮氧化物耐火材料的抗氧化性试验方法缺失,本课题首次提出制定氮氧化物耐火材料抗氧化性的试验方法,通过测量材料在规定升温条件下的氧化增重曲线和材料的表面积,测算材料起始氧化温度、最大氧化速率温度以及单位面积的氧化增重值,以表征材料的抗氧化性能。本标准的试验方法能够为氮氧化物耐火材料提供必要的检测标准,提高工业固废的利用率。本标准在中钢集团洛阳耐火材料研究院展开试点,试点数据表明,项目制定的标准具有科学性和可行性。