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關(guān)鍵詞:煤炭機(jī)械;節(jié)能;低碳
Abstract: this article briefly elaborated the coal machinery of low carbon technology.
Key words: coal machinery; Energy saving; Low carbon
中圖分類號(hào):F407.21文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):2095-2104(2013)
我國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)以煤為主,煤炭占我國化石能源資源總量的90%以上,2010年,我國煤炭消費(fèi)超過31.4億噸。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國擁有褐煤資源約3700億噸;已探明埋藏深度在1000米以下的煤炭資源約2.9萬億噸。近年來伴隨著我國工業(yè)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展,我國煤炭供應(yīng)出現(xiàn)嚴(yán)重不足,煤炭供給能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)煤炭的迫切需求,造成全國各地煤礦紛紛加大了采挖力度。合理利用資源和環(huán)境保護(hù)已成為煤炭領(lǐng)域中的面臨的首要問題。
從當(dāng)前國內(nèi)外低碳技術(shù)現(xiàn)狀來看, 中國應(yīng)該大力發(fā)展節(jié)能與能效提高技術(shù), 如煤炭、石油和天然氣的清潔、高效開發(fā)和利用技術(shù), 可再生能源和新能源技術(shù)。我們目前空氣中70%~80%的二氧化碳、氮氧化合物、汞、粉塵、二氧化硫等都是由于煤炭直接燃燒引起的,因此煤炭的清潔高效利用, 使煤炭經(jīng)過技術(shù)變革形成新能源, 成為我國相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)中的一項(xiàng)重點(diǎn)任務(wù)。煤炭的高效利用主要靠實(shí)煤炭機(jī)械的低碳技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。煤炭機(jī)械涵蓋的范圍廣, 各種機(jī)械所完成的任務(wù)千差萬別, 因此, 要實(shí)現(xiàn)煤炭機(jī)械的低碳技術(shù), 還需根據(jù)實(shí)際的不同情況進(jìn)行分析。
1、煤炭液化技術(shù)
以煤炭為原料制取液體(烴類) 燃料為主要產(chǎn)品的技術(shù),稱為煤炭液化技術(shù)。煤炭液化是潔凈煤技術(shù)的研究核心和熱點(diǎn)之一,分為直接液化和間接液化。煤直接液化是指在適宜溫度(703.15~743.15K)和壓力條件(10~30MPa)下,利用加氫將煤炭直接轉(zhuǎn)化成液體或者固體燃料的工藝過程。煤炭直接液化技術(shù)是彌補(bǔ)石油緊缺的重要手段。2004 年 8 月,中國神華集團(tuán)“煤制油”直接液化工業(yè)化示范裝置工程建設(shè)已在內(nèi)蒙古鄂爾多斯市開工,成為世界上第一套煤直接液化的商業(yè)化示范裝置。一期工程 100 萬噸/年直接液化煤制油項(xiàng)目已在 2007 年底建成。經(jīng)過一年的試車,在 2008 年的最后一天打通流程,并產(chǎn)出了合格油品。長(zhǎng)期以來, 石油精練作為生產(chǎn)動(dòng)力燃料、化工原料及化工產(chǎn)品最主要的途徑, 其作用幾乎是不可替代的,通過“煤制油”工程,改變了人們對(duì)石油的絕對(duì)依賴,拓寬了能源的途徑。
煤炭直接液化是指把固體狀態(tài)的煤炭在高壓和一定溫度下直接與氫氣發(fā)生加氫反應(yīng),使煤炭轉(zhuǎn)化為液體油品的技術(shù)?,F(xiàn)在普遍認(rèn)為煤的分子結(jié)構(gòu)是以帶有側(cè)鏈和官能團(tuán)的縮合芳香環(huán)為基本結(jié)構(gòu)單元,結(jié)構(gòu)單元之間通過橋鍵相聯(lián)。煤種類不同,芳香環(huán)數(shù)也不同,隨煤階的提高,芳香環(huán)數(shù)增加。結(jié)構(gòu)單元上的有些環(huán)上還有氧、氮、硫等雜原子,結(jié)構(gòu)單元之間的橋鍵也有多種形式,如碳—碳鍵,碳—氧鍵、碳—硫鍵或其它鍵合形式,與石油和天然氣相比,煤中氫元素的含量低,氧元素、氮元素和硫元素的含量高。是將煤在高溫高壓下與氫反應(yīng), 使其降解和加氫, 從而使煤轉(zhuǎn)化為液體油類( 如汽油、柴油、航空燃料和化工原料等) 。煤炭加氫液化后,可采用不同的固液分離方法把液化油剩余的無機(jī)礦物和少量未反應(yīng)煤從液化油中分離出去,常用的方法有減壓蒸餾、加壓過濾、離心沉降和溶劑萃取等。由于煤炭經(jīng)加氫液化產(chǎn)生的液化油仍含有較多的芳香烴,以及較多的氧、氮和硫等雜原子,必須經(jīng)過提質(zhì)加工才能得到合格的汽油和柴油產(chǎn)品。
煤炭間接液化是將煤氣化轉(zhuǎn)化為合成氣,然后再在催化劑的作用下合成液體燃料。這種液體燃料可作為調(diào)和油加入到普通柴油中,使普通柴油變?yōu)閮?yōu)質(zhì)柴油。使用這種優(yōu)質(zhì)柴油,既可以節(jié)省柴油又可以有效降低汽車尾氣中的有害物質(zhì)。經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè),使用這種柴油的汽車尾氣排放符合歐V標(biāo)準(zhǔn),用這種柴油的汽車要比使用普通柴油的車節(jié)省8%~12%柴油。目前我國在這個(gè)領(lǐng)域有三大優(yōu)勢(shì):催化劑性能好, 噸出油率比國外先進(jìn)水平高2.2倍;碳轉(zhuǎn)化率高,達(dá)91% 左右,高于國際先進(jìn)水平的81%;能源利用率高,達(dá)47% 左右。
2、煤炭地下氣化技術(shù)
煤炭地下氣化(UCG)是一種集建井、采煤、氣化三大工藝為一
體煤炭開采方式,其原理是將位于地下的煤炭進(jìn)行有控制地燃燒,通
過對(duì)煤的熱作用及化學(xué)作用而產(chǎn)生可燃?xì)怏w,滿足民用、發(fā)電或化
工需求。自20世紀(jì)30年代以來,美國、德國、前蘇聯(lián)等主要產(chǎn)煤國均大力投入這一領(lǐng)域的技術(shù)研煤炭地下氣化技術(shù)重新獲得國際重視,背后是能源多元化保障的需求。我國亦應(yīng)將其作為儲(chǔ)備技術(shù),加緊研發(fā)并實(shí)施工業(yè)示范文,儲(chǔ)備了一些關(guān)鍵性技術(shù)。其中,前蘇聯(lián)是世界上唯一成功的將煤炭地下氣化技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用的國家,到20世紀(jì)60年代末,共建設(shè)了27座氣化站。目前我國已建成具有世界先進(jìn)水平的煤炭地下氣化綜合模型試驗(yàn)臺(tái)和測(cè)控系統(tǒng),并開展了相關(guān)的理論研究和模型試驗(yàn)研究,獲取了褐煤、煙煤及無煙煤地下氣化工藝參數(shù)。自1984以來,我國先后在江蘇徐州、河北唐山、山東新汶、山西陽泉等礦區(qū)進(jìn)行了有井式煤炭地下氣化現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和生產(chǎn),完成了不同煤種、不同煤層厚度( 1.8米~6米) 、不同煤層傾角(150- 750 )、不同埋藏深度
(100~450米)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。形成了具有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的有井式“長(zhǎng)通道、大斷面、兩階段”煤炭地下氣化新工藝,經(jīng)科研查新,該工藝構(gòu)思新穎,屬國內(nèi)首創(chuàng)。此外,我國科研單位和企業(yè)還聯(lián)合完成了無井式煤炭地下氣化制備空氣煤氣工業(yè)性試驗(yàn),該技術(shù)達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。
3、潔凈煤發(fā)電技術(shù)
IGCC 即整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng),它融合了化工和電力兩大行業(yè)特點(diǎn),對(duì)煤炭的利用實(shí)現(xiàn)了“吃干榨盡”,二氧化碳捕集成本相對(duì)較低,是目前國際上被驗(yàn)證的、能夠工業(yè)化的、最潔凈高效的燃煤發(fā)電技術(shù)。自 2012 年12 月12 日,我國首座、世界第六座IGCC 電站——華能天津IGCC 電站示范工程正式投產(chǎn)至今已近兩月,作為示范電站,該電站在運(yùn)行中正在不斷地進(jìn)行完善,為未來的推廣做準(zhǔn)備。根據(jù)工程設(shè)計(jì),華能天津IGCC 電站示范工程發(fā)電效率為48%,發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗達(dá)255.19 克/千瓦時(shí),氣化爐熱效率達(dá)95%,冷煤氣效率達(dá)84%,碳轉(zhuǎn)化率達(dá)99.2%,與常規(guī)30 萬千瓦等級(jí)燃煤電站相比,IGCC 電站年耗煤量減少約7 萬噸。污染物脫除方面,IGCC 采取燃燒前捕集二氧化碳方式,在合成氣燃燒前進(jìn)行污染物脫除,更易于實(shí)現(xiàn)包括二氧化碳在內(nèi)的燃煤污染物的近零排放。華能天津 IGCC 電站示范工程煙氣煙塵濃度小于1 毫克/立方米、二氧化硫排放濃度約為1.4 毫克/立方米、氮氧化物排放濃度約為52 毫克/立方米,污染物排放接近天然氣電站排放水平。
結(jié)語
一、江蘇低碳技術(shù)發(fā)展的瓶頸
“十一五”以來,江蘇省充分發(fā)揮科技進(jìn)步在低碳發(fā)展領(lǐng)域的促進(jìn)作用,圍繞低碳建設(shè)總體目標(biāo),以項(xiàng)目為抓手,在重點(diǎn)行業(yè)、重點(diǎn)領(lǐng)域、重點(diǎn)企業(yè)加大低碳技術(shù)的研發(fā)、集成、推廣和應(yīng)用步伐,實(shí)施了一大批節(jié)能降碳技改工程,取得了可喜成績(jī)。但與世界平均水平仍有較大差距。缺乏核心技術(shù)、研發(fā)力量不足以及技術(shù)轉(zhuǎn)讓障礙是江蘇低碳技術(shù)的發(fā)展瓶頸。
產(chǎn)業(yè)發(fā)展缺乏核心技術(shù)支撐。江蘇是光伏產(chǎn)業(yè)大省,近年來發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁,生產(chǎn)規(guī)模已成為我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主導(dǎo)力量。目前,擁有10家上市企業(yè),6家海外上市,其中無錫尚德、常州天合、南京中電、蘇州阿特斯等企業(yè)在全國乃至世界有重要影響。然而在新一輪的國際低碳產(chǎn)業(yè)大發(fā)展中,我們依然存在重產(chǎn)能擴(kuò)張、輕核心技術(shù)的傾向。
在太陽能光伏電池領(lǐng)域,我國產(chǎn)量世界第一,江蘇占全國產(chǎn)量比重在50%以上,但是多晶硅太陽能電池的硅材料制備生產(chǎn)技術(shù)落后,與美、日、歐盟存在較大差距。江蘇自產(chǎn)的高純度多晶硅,僅能滿足需求量的一半,關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備多數(shù)依賴國外引進(jìn),系統(tǒng)集成技術(shù)是產(chǎn)業(yè)鏈中較為薄弱的環(huán)節(jié),急需優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與配置技術(shù)、跟蹤系統(tǒng)技術(shù)(單軸系統(tǒng)、雙軸系統(tǒng))、發(fā)電系統(tǒng)平衡技術(shù)、伺服系統(tǒng)技術(shù)及光伏電站并網(wǎng)安裝技術(shù)等。由于不注重內(nèi)涵式發(fā)展而過于粗放式擴(kuò)張,加之對(duì)市場(chǎng)預(yù)期的不理性,造成了2012年以來嚴(yán)重的光伏行業(yè)危機(jī),產(chǎn)能過剩、價(jià)格滑坡和債臺(tái)高筑等問題集中凸顯。
在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域,風(fēng)力設(shè)備整機(jī)制造業(yè)是風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的核心,目前江蘇省通過多種渠道引進(jìn)了風(fēng)電機(jī)組整機(jī)制造,由于一些核心零部件,如軸承、變流器、控制系統(tǒng)、齒輪箱等的生產(chǎn)技術(shù)依舊掌握在外國企業(yè)的手中,自身缺乏研發(fā)能力,對(duì)引進(jìn)的技術(shù)消化吸收不夠,尚未形成批量生產(chǎn)的能力,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力較弱。
在節(jié)能LED(發(fā)光二極管)領(lǐng)域,發(fā)光材料的外延生長(zhǎng)技術(shù)和芯片技術(shù)是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)關(guān)鍵,占行業(yè)利潤(rùn)的70%。外延片方面,國際上只有德國、美國、英國、日本等國的少數(shù)企業(yè)能夠進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn),行業(yè)內(nèi)最領(lǐng)先的日本企業(yè)對(duì)技術(shù)嚴(yán)格封鎖;芯片方面,核心技術(shù)同樣也只掌握在美國、德國的幾個(gè)大企業(yè)手中。由于沒有很好地掌握LED核心技術(shù),企業(yè)主要是做下游的封裝和應(yīng)用。國產(chǎn)芯片大多只能應(yīng)用在中低端的產(chǎn)品中,大功率、高亮度LED芯片80%以上依靠進(jìn)口。
企業(yè)低碳技術(shù)的自主創(chuàng)新能力薄弱。從科技投入強(qiáng)度看,2011年江蘇的研發(fā)支出占GDP達(dá)到2.2%,與發(fā)達(dá)國家3%左右還有較大差距。在企業(yè)創(chuàng)新能力來看,江蘇乃至全國的企業(yè)在技術(shù)研發(fā)方面能力不足,企業(yè)在一定程度上存在“重生產(chǎn),輕研發(fā)”的傾向,掌握核心技術(shù)的企業(yè)較少,有相當(dāng)一部分企業(yè)從事著產(chǎn)品的簡(jiǎn)單加工和組裝活動(dòng),還處于整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的低端環(huán)節(jié)。在加快部署戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的大背景下,面對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)核心技術(shù)和裝備的迫切需求,企業(yè)仍以技術(shù)引進(jìn)為主,創(chuàng)新還是以技術(shù)和外觀設(shè)計(jì)為主,核心技術(shù)的創(chuàng)新數(shù)量較少,特別是在一些高新技術(shù)領(lǐng)域,國外擁有的有效發(fā)明專利數(shù)量數(shù)倍于國內(nèi),如在半導(dǎo)體、光學(xué)和發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域,國外擁有的有效發(fā)明專利數(shù)量依次為國內(nèi)的2.2倍、2.9倍和3.1倍。雖然先進(jìn)技術(shù)的引入推動(dòng)了我國新興產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,但也壓縮了我國自主技術(shù)創(chuàng)新空間,從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看,這種局面不利于我國在國際低碳產(chǎn)業(yè)鏈中占據(jù)領(lǐng)先位置,如果沒有核心技術(shù)的支撐,低碳產(chǎn)業(yè)將會(huì)成為新的低端產(chǎn)業(yè),可能和此前的制造業(yè)一樣,淪為世界低碳業(yè)的“制造工廠”,成為發(fā)達(dá)國家污染和能耗的轉(zhuǎn)移地??梢?,技術(shù)創(chuàng)新能力不足已成為低碳經(jīng)濟(jì)的軟肋。
低碳技術(shù)研發(fā)成果轉(zhuǎn)化不足。由于科技體制長(zhǎng)期與市場(chǎng)脫鉤,導(dǎo)致我國的科技成果轉(zhuǎn)化率普遍偏低。按全國平均水平來說,目前,我國科技成果的市場(chǎng)轉(zhuǎn)化率不到20%,最終形成產(chǎn)業(yè)的只有5%左右,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家70%~80%的水平。江蘇太陽能電池生產(chǎn)全國領(lǐng)先、全球知名,太陽能電池的出廠轉(zhuǎn)化率一般僅在14%~15%,實(shí)際運(yùn)用只有11%左右,生產(chǎn)過程的高能耗和效能的低利用并存。根據(jù)1996~2004年的《全國科技成果統(tǒng)計(jì)年度報(bào)告》,資金問題、市場(chǎng)不成熟、技術(shù)成果本身質(zhì)量不高等因素是制約我國應(yīng)用技術(shù)成果轉(zhuǎn)化推廣的主要障礙。另外,由于我國基礎(chǔ)科學(xué)發(fā)展失衡,在材料、控制、系統(tǒng)集成等基礎(chǔ)技術(shù)方面差距顯著,導(dǎo)致在某些領(lǐng)域中即便出現(xiàn)了高端技術(shù)創(chuàng)新,但是由于缺乏共生技術(shù)支持,仍然不能形成系統(tǒng)技術(shù),高科技成果轉(zhuǎn)化困難。最后,國內(nèi)低碳技術(shù)的研發(fā)成果比較零碎,缺乏系統(tǒng)化和工程化,這些先進(jìn)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力水平較低。在核心技術(shù)或相關(guān)配套技術(shù)不到位的情況下,低碳產(chǎn)業(yè)的發(fā)展必然受制于他國,不僅壓縮了企業(yè)利潤(rùn)空間,也削弱了我國低碳技術(shù)自主創(chuàng)新的動(dòng)力。
低碳技術(shù)成本和信息障礙,國際轉(zhuǎn)讓受制約。低碳技術(shù)的研發(fā)和示范需要高額的投資;同時(shí),由于技術(shù)尚不成熟,生產(chǎn)成本較高,即便引進(jìn)先進(jìn)的低碳技術(shù),在短時(shí)間內(nèi)也難以實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。根據(jù)IEA預(yù)測(cè),要實(shí)現(xiàn)藍(lán)圖情景下的減排目標(biāo),到2050年我國在風(fēng)電技術(shù)上的投資總額高達(dá)1.1萬億美元。2008年,歐洲陸上風(fēng)電項(xiàng)目風(fēng)力發(fā)電投資費(fèi)用(包括風(fēng)機(jī)、并網(wǎng)、基座、基礎(chǔ)設(shè)施等)在145萬~260萬美元/兆瓦之間。在北美,投資費(fèi)用的范圍在140萬~190萬美元/兆瓦之間;中國在100萬美元/兆瓦左右(全球風(fēng)能理事會(huì),2009)。風(fēng)電、太陽能、CCS和LED技術(shù)的商業(yè)推廣都存在不同程度的成本障礙。在低碳技術(shù)應(yīng)用方面,以CCS技術(shù)為例,目前國內(nèi)CO2捕集成本最低的IGCC電廠即使能夠通過強(qiáng)化采油(EOR)和清潔發(fā)展機(jī)制(CDM)取得收益,也不能獲得凈利潤(rùn),常規(guī)煤粉電廠(PC)和NGCC更是入不敷出。在發(fā)達(dá)國家向中國轉(zhuǎn)讓先進(jìn)低碳技術(shù)的問題上,技術(shù)轉(zhuǎn)讓方和技術(shù)接收方均存在阻礙技術(shù)轉(zhuǎn)讓的障礙。技術(shù)轉(zhuǎn)讓方即發(fā)達(dá)國家方面,基于國家戰(zhàn)略利益的考慮,發(fā)達(dá)國家缺乏向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)讓先進(jìn)低碳技術(shù)的政治意愿;掌握先進(jìn)低碳技術(shù)的企業(yè)缺乏轉(zhuǎn)讓技術(shù)的經(jīng)濟(jì)動(dòng)力。技術(shù)接受方,人才缺乏、技術(shù)轉(zhuǎn)讓費(fèi)高昂、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)分散、政策和法律不完善等都是國際技術(shù)轉(zhuǎn)讓的障礙。
二、推進(jìn)江蘇低碳技術(shù)發(fā)展的政策路徑
當(dāng)前,江蘇正處于轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵時(shí)期,推動(dòng)經(jīng)濟(jì)低碳化增長(zhǎng)是轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式、調(diào)整優(yōu)化經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的內(nèi)在要求和戰(zhàn)略選擇,大力發(fā)展低碳生產(chǎn)技術(shù)對(duì)加快江蘇轉(zhuǎn)型升級(jí)步伐,構(gòu)筑低碳產(chǎn)業(yè)體系,提升低碳環(huán)境下的產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力,具有重大的戰(zhàn)略意義。這就要求我們應(yīng)綜合考慮全國及江蘇目前自主創(chuàng)新和技術(shù)轉(zhuǎn)讓面臨的有利與不利因素,提出有利于低碳技術(shù)發(fā)展的政策建議。
保障低碳技術(shù)的研發(fā)投入。加大財(cái)政資金投入是促進(jìn)發(fā)展低碳技術(shù)最直接最有效的手段之一。加大政府在這方面的投資,才能有效鼓勵(lì)企業(yè)節(jié)能減排,促進(jìn)清潔能源和生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。政府要引導(dǎo)企業(yè)、個(gè)人在低碳行業(yè)的投資,鼓勵(lì)金融機(jī)構(gòu)加大對(duì)循環(huán)經(jīng)濟(jì)、節(jié)能減排技術(shù)改造項(xiàng)目的信貸支持,形成穩(wěn)定的多元化資金投入,為低碳技術(shù)的發(fā)展提供資金保障;要加大對(duì)已設(shè)立的低碳技術(shù)研究、開發(fā)專項(xiàng)資金的支持力度,確保專項(xiàng)資金的合理增長(zhǎng);要建立財(cái)政資金支持低碳技術(shù)發(fā)展的長(zhǎng)效機(jī)制,形成完善、穩(wěn)定的低碳技術(shù)研發(fā)資金供應(yīng)體系,從而促進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
加強(qiáng)人才隊(duì)伍建設(shè)。必須將發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)相關(guān)內(nèi)容納入國民教育和培訓(xùn)體系,培養(yǎng)發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)研究及實(shí)踐后備隊(duì)伍;建立和完善發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)人才培養(yǎng)引進(jìn)的優(yōu)惠政策、評(píng)價(jià)體系和激勵(lì)機(jī)制。利用各類人才計(jì)劃,引進(jìn)和培養(yǎng)發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的科研領(lǐng)軍人才,建設(shè)發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的科研示范基地,提升科技創(chuàng)新能力和國際影響力。積極引進(jìn)和大力培養(yǎng)碳金融、碳交易等方面的專業(yè)人才,并建立省級(jí)發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)和相關(guān)領(lǐng)域的專家?guī)?,組建專家咨詢隊(duì)伍,為江蘇省實(shí)施低碳產(chǎn)業(yè)路徑計(jì)劃奠定人才隊(duì)伍基礎(chǔ)。在培養(yǎng)與引進(jìn)人才的同時(shí),更要充分發(fā)揮江蘇省高等院校、科研機(jī)構(gòu)和咨詢機(jī)構(gòu)的優(yōu)勢(shì),整合資源、聯(lián)合協(xié)作,切實(shí)加強(qiáng)發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)研究和科技研發(fā),積極搭建高端科研平臺(tái)、組建專門性機(jī)構(gòu),加快開展相關(guān)的跨學(xué)科交叉與集成研究,開展低碳發(fā)展宏觀戰(zhàn)略和政策研究,加快發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)研究成果的轉(zhuǎn)化和應(yīng)用,以扎實(shí)的人才基礎(chǔ)推動(dòng)江蘇省低碳經(jīng)濟(jì)在新的歷史時(shí)期更好更快的發(fā)展。
加強(qiáng)低碳技術(shù)自主創(chuàng)新。政府應(yīng)組織高等院校、科研機(jī)構(gòu)和科技創(chuàng)新企業(yè)加強(qiáng)合作,提高自主創(chuàng)新能力,以培育自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、自主品牌和創(chuàng)新型企業(yè)為重點(diǎn),注重低碳技術(shù)研發(fā)和轉(zhuǎn)化應(yīng)用,把戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排改造升級(jí)技術(shù)與低碳產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整結(jié)合起來,重點(diǎn)突破太陽能、生物質(zhì)能、風(fēng)電設(shè)備、智能電網(wǎng)、新能源汽車、化工冶金紡織等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)節(jié)能提效控制系統(tǒng)等領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù),通過低碳技術(shù)自主創(chuàng)新能力提升搶占低碳產(chǎn)業(yè)發(fā)展制高點(diǎn),奠定低碳產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的根本基礎(chǔ)。
完善相關(guān)扶持政策。盡快建立碳排放交易制度,進(jìn)行稅制改革,促進(jìn)企業(yè)減排。在具體實(shí)施中對(duì)從事低碳技術(shù)研發(fā)的企業(yè)給予一定額度的減免稅收;在財(cái)政補(bǔ)貼、政府采購、綠色信貸措施上,鼓勵(lì)支持企業(yè)進(jìn)行節(jié)能減排技術(shù)改造,采用節(jié)能環(huán)保新設(shè)備、新工藝、新技術(shù),加快淘汰落后產(chǎn)能。積極完善針對(duì)低碳技術(shù)創(chuàng)新的知識(shí)產(chǎn)權(quán)制度,通過圍繞低碳技術(shù)專利申請(qǐng)與授權(quán)的快速通道、低碳技術(shù)專利發(fā)展基金制度、低碳技術(shù)專利信息分享機(jī)制、低碳技術(shù)專利的保護(hù)期及低碳技術(shù)專利質(zhì)量監(jiān)控制度等制度的創(chuàng)新,更好地激勵(lì)和保障低碳技術(shù)的創(chuàng)新與廣泛應(yīng)用,滿足應(yīng)對(duì)氣候變化的需求。
關(guān)鍵詞:復(fù)合有機(jī)酸 堵塞 油層傷害 解堵 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用
引言
義正油田長(zhǎng)6油層滲透率、孔隙度低,油層易被堵塞污染,導(dǎo)致減產(chǎn)甚至停產(chǎn)[1]。該油層酸敏性強(qiáng),油層礦物中的高嶺石和綠泥石含量較高,常規(guī)酸液易與地層中的酸敏礦物發(fā)生反應(yīng),造成二次污染。解決這一類問題的常規(guī)做法是采用物理解堵方法或選用弱酸、非酸性物質(zhì)解堵。按此思路,義正油田針對(duì)性地引進(jìn)低碳復(fù)合有機(jī)酸解堵技術(shù),通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)優(yōu)化其配方,評(píng)價(jià)其解堵性能,在合理選井的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了3口油井的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),效果明顯。
一、堵塞原因分析
油層堵塞原因歸納起來有以下幾種[2~6]:
1.敏感性傷害,包括水敏、酸敏、速敏。
2.在進(jìn)行鉆井、壓井、壓裂、堵水等施工作業(yè)時(shí),殘留在近井地帶的各種高分子聚合物堵塞油層。
3.外來流體與地層水不配伍生成CaCO3、FeCO3、CaSO4、BaSO4等沉淀造成油層堵塞。
4.隨著開采時(shí)間的延長(zhǎng),原油中的蠟和膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等析出造成油層堵塞。
二、長(zhǎng)6油層物性
長(zhǎng)6儲(chǔ)層以灰色細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖為主,其次為粉―細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖及中―細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖。礦物成熟度低,結(jié)構(gòu)成熟度高,成巖作用強(qiáng)烈,為致密砂巖儲(chǔ)集層。
碎屑成分主要以石英和長(zhǎng)石為主,含少量巖屑和云母。填隙物主要為綠泥石、方解石和白云石,含少量硅質(zhì)及石英質(zhì)。
儲(chǔ)層物性較差,長(zhǎng)6油層平均有效孔隙度11%,平均空氣滲透率6.0×10-3μm2。地層水總礦化度為130000mg/L,平均氯離子含量8000mg/ L,為CaCl2型。儲(chǔ)層表現(xiàn)為弱親水的特點(diǎn)。
儲(chǔ)層巖心敏感性分析結(jié)果:中強(qiáng)速敏,油層臨界流量為1.68ml/min;強(qiáng)水敏(要求注入流體與地層水成分及礦化度相接近);強(qiáng)酸敏(不易采用強(qiáng)酸進(jìn)行解堵)、中強(qiáng)堿敏。
三、主要成分與解堵機(jī)理
1.主要成分
低碳復(fù)合有機(jī)酸組成:低碳復(fù)合有機(jī)酸、有機(jī)溶劑(酮類、醛類、醇類)、陽離子小分子表面活性劑、氧化劑、阻垢劑、破膠劑、分子膜驅(qū)劑等。
2.解堵機(jī)理
低碳復(fù)合有機(jī)酸是一種緩速酸,對(duì)儲(chǔ)層具有較強(qiáng)的溶蝕性,提高儲(chǔ)層滲透率,其有效作用距離是10%的鹽酸的3倍,且不產(chǎn)生二次沉淀。
有機(jī)溶劑對(duì)瀝青質(zhì)、膠質(zhì)、蠟等有機(jī)質(zhì)具有較強(qiáng)的溶解(分散)性,進(jìn)而降低原油粘度,減少油流阻力。
陽離子小分子表面活性劑對(duì)儲(chǔ)層的粘土膨脹運(yùn)移具有較強(qiáng)的抑制性,并對(duì)已經(jīng)膨脹的粘土具有一定的收縮作用。
氧化劑可以在常溫條件下使有機(jī)聚合物(如瓜膠)破膠,從而解除油井因有機(jī)聚合物造成的污染問題。
阻垢劑對(duì)于鈣、鎂、鐵等各種無機(jī)垢具有很強(qiáng)的溶解性,并能阻止二次成垢。
破膠劑是一種新型有機(jī)高分子裂解置換劑??稍?5~150℃之間在引發(fā)劑的作用下,對(duì)CMC、聚丙烯酞胺、瓜膠等聚合物膠聯(lián)體系24小時(shí)內(nèi)徹底斷鏈。
分子膜驅(qū)劑在油藏體系不同界面強(qiáng)吸附自組裝成≤20nm超薄單層膜,該膜的形成使巖系表面潤(rùn)濕性由強(qiáng)親油性轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)親水性,使吸附于巖石表面的原油、垢及聚合物被替換剝離,并排斥正電原油、垢、聚合物等的再次吸附。
四、室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果
1.常溫下,將硅酸鹽垢、碳酸鹽垢、硫酸鹽垢等無機(jī)垢置于該解堵劑侵泡24h,測(cè)算出該解堵劑對(duì)無機(jī)垢的溶解能力為5~10g/L。
2.將有原油膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、蠟等有機(jī)垢沉積的油泥用1%的該解堵劑浸泡12h后,發(fā)現(xiàn)污泥垢質(zhì)的清洗率達(dá)到99%。因此,對(duì)儲(chǔ)層存在有機(jī)質(zhì)堵塞的油井,該解堵劑解堵能力較好。
3.40℃條件下,該解堵劑濃度在1%可使以胍膠為主成份的壓裂液、胍膠凝膠等的黏度在12h后下降率高達(dá)85%。
4.該藥劑腐蝕速率≤1.0 g/(m2?h),對(duì)油套管腐蝕程度小,無需額外添加緩蝕劑。
五、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用
1.選井條件
滿足以下條件的油井適用于低碳復(fù)合酸解堵技術(shù)。
1.1因壓裂液破膠不及時(shí)或不徹底,導(dǎo)致產(chǎn)量低的壓裂井。
1.2鉆井過程或其它施工作業(yè)中油層污染的造成產(chǎn)量低下的井。
1.3隨著開采時(shí)間的延長(zhǎng),原油中蠟、膠質(zhì)及瀝青質(zhì)的析出造成油層污染的油井。
2.施工設(shè)計(jì)
根據(jù)需解堵油井物理化學(xué)性質(zhì)(巖石、油、氣、水性質(zhì)),仔細(xì)分析措施井地質(zhì)條件、井史資料、生產(chǎn)資料,判斷油層污染類型(以哪種堵塞為主),在滿足儲(chǔ)層配伍性要求的前提下,根據(jù)相似相溶原理針對(duì)不同井況,設(shè)計(jì)解堵劑的配方。添加無機(jī)鹽調(diào)整酸液礦化度(接近地層水礦化度)。施工壓力≤15Mpa。酸液用量(Q):根據(jù)酸處理半徑(R)、油層厚度(h)、油層有效孔隙度(Ф)、鉆頭半徑(r)來確定:Q=π(R2-r2)hФ。
3.施工工藝
a)洗井,清除井筒污物,為后續(xù)處理液注人創(chuàng)造條件
b)下油管探砂面,沖砂至人工井底
c)連接地面流程,地面試壓15Mpa不刺不漏
d)擠前置液、擠主體液、擠頂替液
e)關(guān)井反應(yīng)24小時(shí),使解堵劑充分作用
f)清水大排量反洗井,排出殘酸
g)起出井筒管柱,下泵試抽、投產(chǎn)
4.應(yīng)用效果
義正油田于2012年進(jìn)行了3口井低碳復(fù)合酸復(fù)合解堵技術(shù)試驗(yàn)。3口井作業(yè)前后油井產(chǎn)量的對(duì)比情況見表1。
表1解堵前后油井產(chǎn)量對(duì)比
Table1 Oil production before and after comparison of blockage removal
井號(hào) 油層厚度
/層位 堵塞原因分析 效果
對(duì)比 生產(chǎn)數(shù)據(jù) 累積
增油量/ t 備注
液量/t 油量/t 含水率/%
M1 7/長(zhǎng)6 投產(chǎn)1年以上,原油中的蠟、膠質(zhì)、等堵塞油層 解堵前 1.5 0.12 92 86.4 計(jì)量周期為90天,解堵后生產(chǎn)數(shù)據(jù)為90天內(nèi)日平均值
解堵后 4.48 1.08 30
M2 4/長(zhǎng)6 解堵前 0.3 0.17 43 126
解堵后 3.9 1.57 60
M3 11.0/長(zhǎng)6 投產(chǎn)半年,壓裂后破膠不徹底 解堵前 1.8 0.76 57 91.8
解堵后 5.49 1.78 67
從表1可以看出,3口井在施工后產(chǎn)液量和產(chǎn)油量明顯增加,作業(yè)后90天內(nèi)日平均單井增油1.12噸,單井日增油量在0.8~2噸區(qū)間,平均單井增油量為101噸。投入產(chǎn)出比高達(dá)1:6,效果明顯。
六、結(jié)論
1.該項(xiàng)解堵技術(shù)對(duì)強(qiáng)酸敏地層不易采用常規(guī)酸化措施的情況提供了油層解堵的新途徑,適用于義正油田長(zhǎng)6油層。
2.該解堵劑是以低碳復(fù)合酸為主液,配以多種試劑的復(fù)配產(chǎn)品,可根據(jù)堵塞類型針對(duì)性地調(diào)整配方,對(duì)有機(jī)堵塞類型效果明顯。
3.通過效果對(duì)比,可以看出采用低碳復(fù)合解堵技術(shù)解堵后延緩了油井遞減,有效期長(zhǎng),經(jīng)濟(jì)效益良好。
參考文獻(xiàn):
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【摘要】: 隨著新工藝的推廣普及使低碳養(yǎng)護(hù)成為可能。瀝青路面就地?zé)嵩偕⑴菽瓰r青冷再生、多錘頭碎石化、共振碎石化等低碳養(yǎng)護(hù)技術(shù)廣泛應(yīng)用于公路養(yǎng)護(hù),這些新技術(shù)、新設(shè)備、新材料的應(yīng)用在公路養(yǎng)護(hù)和實(shí)現(xiàn)低碳養(yǎng)護(hù)方面,進(jìn)行了有益探索。
【關(guān)鍵詞】:道路 ,低碳養(yǎng)護(hù) ,材料應(yīng)用
【 abstract 】 : with the new technology of popularization to make low carbon maintenance becomes possible. The asphalt pavement is geothermal regeneration, foam asphalt, hammer head cold regeneration broken petrochemical, resonance broken petrochemical and other low carbon maintenance technology is widely used in highway maintenance, these new technology, new equipment, new material of the application in highway maintenance and achieve a low carbon maintenance, has carried on the beneficial exploration.
【 key words 】 : road, low carbon maintenance, material used
公路養(yǎng)護(hù)應(yīng)根據(jù)不同季節(jié)的養(yǎng)護(hù)特點(diǎn),及時(shí)處置路面病害,針對(duì)每一條裂縫、每一個(gè)坑槽、每一處水毀都建立路面病害檔案和及時(shí)養(yǎng)護(hù)處理。按照分類養(yǎng)護(hù)的管理理念,對(duì)新建成的公路實(shí)施“精心呵護(hù)”;對(duì)正常路段實(shí)行“重點(diǎn)養(yǎng)護(hù)”和“全面養(yǎng)護(hù)”;對(duì)超期服役路段實(shí)施“維持養(yǎng)護(hù)”。樹立全壽命周期成本理念,實(shí)施預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。通過路況調(diào)查,及時(shí)完善公路病害基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫,科學(xué)分析公路橋梁的技術(shù)狀況和衰減規(guī)律。同時(shí),重點(diǎn)加強(qiáng)高速公路養(yǎng)護(hù)管理。堅(jiān)持春、夏、秋、冬四次對(duì)路面進(jìn)行病害調(diào)查,定期委托公路檢測(cè)中心對(duì)路面進(jìn)行檢測(cè),建立詳細(xì)路面病害檔案和維修處理記錄。以下重點(diǎn)進(jìn)行道路低碳養(yǎng)護(hù)的新技術(shù)和新材料的分析。
一、道路實(shí)現(xiàn)低碳養(yǎng)護(hù)的新技術(shù)
1、引用“水泥穩(wěn)定碎石振動(dòng)成型法”節(jié)約耗材效益明顯
根據(jù)以往公路建設(shè)經(jīng)驗(yàn)和測(cè)算,公路線段工程中都會(huì)應(yīng)用較多的水泥,“振動(dòng)成型法”這項(xiàng)技術(shù)可以徹底解決瀝青路面的裂縫問題。和傳統(tǒng)水泥穩(wěn)定碎石基層相比,減少了20%的水泥用量,配合比增加了粗骨料的量,并且采用振動(dòng)碾壓(傳統(tǒng)的是靜壓)方法,不僅沒有影響抗壓強(qiáng)度,還能控制干縮裂縫過多的情況。另外,“振動(dòng)成型法”除了通過增加壓路機(jī)來提高壓實(shí)程度外,最重要的還是材料的配比得到了改進(jìn)。采用的水泥穩(wěn)定碎石振動(dòng)成型法,應(yīng)用于路面基層施工,克服了普通水泥穩(wěn)定碎石施工工藝水泥劑量越大、越容易產(chǎn)生嚴(yán)重的收縮裂縫、對(duì)瀝青面層產(chǎn)生反射裂縫而導(dǎo)致車輛行駛質(zhì)量降低、加速瀝青路面的早期破壞等缺點(diǎn)。振動(dòng)成型法水穩(wěn)碎石基層具有良好的抗裂性能,從而減少了因裂縫產(chǎn)生的病害,并且可減少水泥用量(可減少水泥劑量1.0%至1.5%),從而降低了工程造價(jià),而且可以充分發(fā)揮半剛性基層的優(yōu)勢(shì),提高路面的使用性能。
2、就地?zé)嵩偕夹g(shù)降低養(yǎng)護(hù)費(fèi)用和施工周期
為減少新料開采使用、避免舊料堆棄污染、100%利用舊料、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用明顯降低、施工快速、交通干擾小等優(yōu)點(diǎn)。開展就地?zé)嵩偕夹g(shù)的應(yīng)用研究,使原本廢棄的混合料得到了循環(huán)再利用,節(jié)約了瀝青、建材資源,避免了廢料處理對(duì)環(huán)境的污染。采用廢舊瀝青再生技術(shù)的路面具有較好的抗車轍和抗疲勞性能,從而延長(zhǎng)瀝青面層使用壽命。與傳統(tǒng)銑刨加熱技術(shù)相比,瀝青再生新技術(shù)既節(jié)省加熱能源60%以上,又減少了80%以上的二氧化碳排放量,符合節(jié)能、環(huán)保的要求,能有效降低工程成本。
節(jié)能、環(huán)保、高效是應(yīng)用就地?zé)嵩偕夹g(shù)的根本原因。傳統(tǒng)的瀝青路面維修一般會(huì)采用重鋪罩面、挖補(bǔ)等方式。而就地?zé)嵩偕夹g(shù)的施工可以采用表面層再生、表面層再生加重鋪罩面等方式,能有效解決車轍、裂縫、泛油、松散、老化等。傳統(tǒng)工藝中1公里4米單幅車道的養(yǎng)護(hù)一般會(huì)產(chǎn)生廢棄料400噸,這些廢棄料需要運(yùn)送、存放。這部分成本在采取熱再生技術(shù)后,全部再生利用。以4厘米的路面為例,傳統(tǒng)挖補(bǔ)每平米成本是70元,熱再生的成本為50元,減少成本29%。采用就地?zé)峒夹g(shù)的效益遠(yuǎn)不止這些,首先,傳統(tǒng)挖補(bǔ)需要封路1000米,熱再生只需要封路400米,并且只需封閉一條車道,完全可以邊施工邊修改封鎖線,幾乎不會(huì)引起擁堵。其次,在施工進(jìn)度上傳統(tǒng)挖補(bǔ)每天最多900米,熱再生平均每天1400米,工期大大縮短。熱再生技術(shù)能將路面裂縫控在10公分以內(nèi),相比采用前的開裂30公分,質(zhì)量自然是大大提高。就地?zé)嵩偕夹g(shù)是適合于瀝青路面表面層連續(xù)修復(fù)的維修技術(shù)。它的原理是在原有的瀝青路面上通過加熱軟化,以機(jī)械方式翻松舊路面,根據(jù)需要添加再生劑、新混合料,對(duì)其進(jìn)行攪拌,并將所形成的再生混合料就地重鋪、壓實(shí),從而達(dá)到消除路面病害、恢復(fù)路面性能的目的。
3、“泡沫瀝青就地冷再生基層”技術(shù)使低碳養(yǎng)護(hù)水平不斷升級(jí)
引進(jìn)“泡沫瀝青就地冷再生基層”技術(shù),對(duì)路面進(jìn)行大中修養(yǎng)護(hù);不僅有效提高了干線公路養(yǎng)護(hù)的整體質(zhì)量、延長(zhǎng)了使用年限,而且實(shí)現(xiàn)了變廢為寶,為節(jié)能減排和低碳交通建設(shè)開辟了道路。
使用一般的工藝進(jìn)行日常養(yǎng)護(hù),路面抗病害的能力明顯較弱。引進(jìn)泡沫瀝青就地冷再生柔性基層技術(shù)后,干線公路路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大大提升,抗疲勞度、抗水性較傳統(tǒng)路面更勝一籌,一般自泡沫瀝青就地冷再生柔性基層技術(shù)養(yǎng)護(hù)完工一年多時(shí)間里,車轍、裂縫等常見病害基本銷聲匿跡。這項(xiàng)新技術(shù)的運(yùn)用不僅將廢棄的路面銑刨材料再生使用,重新激活瀝青銑刨材料中的老化瀝青,而且大大降低了碳排放,保護(hù)了環(huán)境,節(jié)約了資源。按照傳統(tǒng)方案,80公里的大中修養(yǎng)護(hù)需要消耗約70萬立方石料、8萬噸水泥,產(chǎn)生舊油石垃圾1.7萬立方米;而采用這項(xiàng)技術(shù)后,可將原有路面材料進(jìn)行充分再生,減少因開采料場(chǎng)和開挖土基所造成的生態(tài)破壞,全程只需消耗約6萬方石屑、1萬噸水泥,不會(huì)產(chǎn)生任何舊油石垃圾,工期也由原來的6個(gè)月減少到了3個(gè)月。泡沫瀝青就地冷再生柔性基層技術(shù)施工有著嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn),再生混合料設(shè)計(jì)級(jí)配、石屑和水泥撒布、再生機(jī)預(yù)熱流程、設(shè)備作業(yè)推進(jìn)速度、碾壓遍數(shù)等都必須照章辦事。
二、推進(jìn)低碳公路養(yǎng)護(hù)的新設(shè)備
為加大公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)力度,將各種新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備不斷應(yīng)用于公路養(yǎng)護(hù)中,積極推動(dòng)公路養(yǎng)護(hù)向科學(xué)化低碳化方向發(fā)展。公路段企業(yè)引進(jìn)冷銑刨機(jī)銑削路面。不僅可以快速有效地處理路面病害,將損壞路面切除掉,由新材料填補(bǔ)原有空間,經(jīng)壓實(shí)后與原路面等高,使路面保持平整。同時(shí)對(duì)銑刨后產(chǎn)生的瀝青舊料還可以利用“熱再生”或“冷再生”的方式在瀝青路面工程中加以重新利用。這不僅僅消除了施工過程中廢舊瀝青對(duì)環(huán)境的影響,還大大節(jié)約了寶貴的瀝青資源,即符合了當(dāng)前交通“低碳”、“環(huán)?!钡陌l(fā)展方向,又合理的減少了施工全程廢料的排放,同時(shí)延長(zhǎng)了公路使用壽命。
除此之外,冷再生機(jī)、改裝后的水車、可以保溫的油罐車、平地機(jī)、單鋼輪壓路機(jī)、雙鋼輪壓路機(jī)等器械也必須一應(yīng)俱全,同步到位。短期投資增加不可避免,但新技術(shù)帶來的長(zhǎng)遠(yuǎn)效益卻十分可觀:后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用大大減少,施工中的環(huán)保效益顯而易見。
三、道路低碳養(yǎng)護(hù)應(yīng)用的新材料
1、海母(HiRM )乳化瀝青的應(yīng)用
通過舊瀝青路面銑刨材料重新利用,極大減少了路石垃圾,節(jié)約了成本。公路大修,垃圾成山。路面大修產(chǎn)生了舊瀝青路面銑刨料嚴(yán)重,海母瀝青應(yīng)用于舊瀝青路面大修,可實(shí)現(xiàn)廢料循環(huán)利用、節(jié)約能源和大量的瀝青、砂石等原材料。
2、瀝青粘結(jié)料和玻璃纖維的應(yīng)用
除了研發(fā)應(yīng)用海母瀝青外,在道路施工中同時(shí)撒布瀝青粘結(jié)料和玻璃纖維,然后在上面撒布碎石經(jīng)碾壓后形成新的磨耗層。類似在新建道路基層和面層之間加鋪了一層具有高彈性和高強(qiáng)度的防護(hù)網(wǎng)墊。在公路養(yǎng)護(hù)中還可以推廣應(yīng)用微表處、同步碎石封層、瀝青混凝土路面灌縫等預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)。
3、馬蹄脂碎石混合料(SMA)改性瀝青
采用的瀝青馬蹄脂碎石混合料(SMA)改性瀝青,用于實(shí)施新型路面結(jié)構(gòu),具有抗高溫低溫穩(wěn)定性、良好的水穩(wěn)定性、良好的耐久性和表面功能(抗滑、車轍小、平整度高、噪音小、能見度好)。瀝青用量比普通瀝青混凝土用量減少1.2%,瀝青用量同比降低28%。因SMA路面耐久性好,故養(yǎng)護(hù)工作少,使用壽命長(zhǎng),綜合經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益好。
4、舊輪胎、橡膠粉碎料的應(yīng)用
黑色橡膠,廢膠皮,廢舊橡膠輸送帶下腳料,汽車墊帶,廢密封膠條,雜膠,廢電纜皮,廢膠鞋底、膠面、膠幫、膠條,廢橡膠板、橡膠管、橡膠片,廢舊膠皮手套等橡膠下腳料。凡是黑色的雜膠下腳料和其他橡膠制品(要求沒有鐵和白線)都可以進(jìn)行有效粉碎,橡膠下腳料混合瀝青進(jìn)行路面的養(yǎng)護(hù)應(yīng)用,大大降低了養(yǎng)護(hù)成本。
四、總結(jié)
節(jié)能新技術(shù)的運(yùn)用,不僅節(jié)約了能源、資源和施工工時(shí),延長(zhǎng)了路面的使用周期,降低了公路建設(shè)養(yǎng)護(hù)成本,同時(shí)也減少了公路沿線環(huán)境的污染。通過這些新技術(shù)新材料應(yīng)用,路面防水、防滑、抗磨耗性能和平整度提高了,公路變得更加有韌性、有彈力。各種新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備不斷應(yīng)用于公路養(yǎng)護(hù)中,積極推動(dòng)公路養(yǎng)護(hù)向科學(xué)化方向發(fā)展,提高了作業(yè)效率,降低了施工成本,同時(shí)延長(zhǎng)了公路使用壽命。
【參考文獻(xiàn)】:
[1]于慶革,田新宇,舒躍. 淺談超薄磨耗層瀝青混凝土在公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用J.公路,2010,(10).
【關(guān)鍵詞】低碳建筑設(shè)計(jì)理念技術(shù)
中圖分類號(hào):TU2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
對(duì)現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)而言,低碳節(jié)能環(huán)保是其設(shè)計(jì)的重要理念之一,隨著環(huán)保意識(shí)的不斷加強(qiáng),人們對(duì)建筑設(shè)計(jì)也提出了更高的要求,這也是建筑行業(yè)在可持續(xù)發(fā)展道路中的必然探索,是建筑行業(yè)發(fā)展的大勢(shì)所趨。所以,應(yīng)該對(duì)低碳概念在建筑設(shè)計(jì)中的作用和地位有一個(gè)充分的認(rèn)識(shí),采取有效的應(yīng)對(duì)方法,從而使人們對(duì)低碳生活進(jìn)行關(guān)注、理解及體驗(yàn)。
低碳節(jié)能建筑的優(yōu)勢(shì)
低碳節(jié)能建筑能耗顯著降低
據(jù)統(tǒng)計(jì),建筑在建造和使用過程中可消耗50%的能源,并產(chǎn)生34%的環(huán)境污染物。節(jié)能建筑則大大減少了能耗,和既有建筑相比,它的耗能可降低70%~80%,在丹麥、瑞士、瑞典等國家,甚至提出了零能耗、零污染、零排放的建筑理念。
低碳節(jié)能建筑產(chǎn)生出新的建筑美學(xué)
一般的建筑采用的是商品化的生產(chǎn)技術(shù), 建造過程的標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化, 造成了大江南北建筑風(fēng)貌大同小異、干城一面,而節(jié)能建筑強(qiáng)調(diào)的是突出本地的文化、本地的原材料,尊重本地的自然、本地的氣候條件,這樣在風(fēng)格上完全是本地化的,并由此產(chǎn)生了新的建筑美學(xué)。節(jié)能建筑向大自然的索取最小,這樣的建筑,讓人在體驗(yàn)新建筑美感的同時(shí),能更好地享受健康舒適的生活。
節(jié)能建筑環(huán)保理念貫穿始終
傳統(tǒng)建筑多是在建造過程或使用過程中,考慮到環(huán)境問題,而節(jié)能建筑強(qiáng)調(diào)的是從原材料的開采、加工、運(yùn)輸、使用,直至建筑物的廢棄、拆除的全過程,節(jié)能、環(huán)保理念貫徹始終,強(qiáng)調(diào)建筑要對(duì)全人類、對(duì)地球負(fù)責(zé)。
低碳建筑設(shè)計(jì)理念
1、節(jié)能
采用節(jié)能的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu),減少采暖和空調(diào)的使用。根據(jù)自然通風(fēng)的原理設(shè)置空調(diào)系統(tǒng),使建筑能夠有效地利用夏季的主導(dǎo)風(fēng)向。最大限度地利用自然的采光通風(fēng)。如,建筑在立面上的開窗形式,應(yīng)盡量滿足自然采光和通風(fēng)的要求;同時(shí),設(shè)計(jì)中要貫穿可持續(xù)發(fā)展的理論,如使用各種自動(dòng)遮陽、雙層幕墻、可調(diào)節(jié)建筑外立面的設(shè)計(jì)等。通過各種手段,既保證有非?,F(xiàn)代化的建筑形象,又能夠達(dá)到比較節(jié)能和舒適的目的。建筑要采用適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂驐l件的平面形式及總體布局。
采光設(shè)計(jì)的低碳理念
現(xiàn)代建筑要實(shí)現(xiàn)低碳化,就需要首先從采光方面進(jìn)行低碳設(shè)計(jì)。這就是說,現(xiàn)代建筑應(yīng)該在自然采光方面做好低碳化設(shè)計(jì)。一般來說,自然采光設(shè)計(jì)分為主動(dòng)式采光設(shè)計(jì)和被動(dòng)式采光設(shè)計(jì)。我國目前的建筑采光設(shè)計(jì)往往采用的是被動(dòng)式采光設(shè)計(jì),主要是利用白天陽光進(jìn)行設(shè)計(jì),而沒有考慮晴天和直射陽光情況,顯然是對(duì)自然光能的極大浪費(fèi)。那么,我們就需要改變這種傳統(tǒng)的看似高明的采光方式,而是使用主動(dòng)式采光設(shè)計(jì),可以減少人工照明用電,采用鏡面反射采光等技術(shù)和方法來為建筑進(jìn)行主動(dòng)式采光。當(dāng)然,在進(jìn)行主動(dòng)式采光的過程中,應(yīng)該首先進(jìn)行認(rèn)真的評(píng)估和設(shè)計(jì),不僅要達(dá)到節(jié)能減排的效果,更要讓使用者享受到自然采光照明的良好效果。
通風(fēng)設(shè)計(jì)的低碳理念
一般來說,我國用于現(xiàn)代建筑方面的自然通風(fēng)方式主要有:風(fēng)壓作用通風(fēng)、熱壓作用通風(fēng)和熱壓與風(fēng)壓的綜合作用通風(fēng)等三種類型。那么,我們?cè)谶M(jìn)行低碳設(shè)計(jì)的時(shí)候,應(yīng)該采取不同的建筑設(shè)計(jì)使自然通風(fēng)方式發(fā)揮最大效果。我們可以采取單側(cè)通風(fēng)、穿堂風(fēng)、煙囪效應(yīng)及反煙囪效應(yīng)的多種途徑來進(jìn)行建筑物的通風(fēng)設(shè)計(jì),讓自然通風(fēng)能夠在精心的設(shè)計(jì)之下,實(shí)現(xiàn)兩種不同的功能。這就是說建筑物的通風(fēng)應(yīng)該是健康而舒適的,要符合室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),而且是在任何氣候條件下都可以實(shí)現(xiàn)。同時(shí),自然通風(fēng)應(yīng)該是熱舒適通風(fēng),能夠增加人體散熱和減少皮膚出汗引起的不舒適,從而達(dá)到降溫的效果,還應(yīng)該考慮到噪音減少的通風(fēng)目標(biāo)。
低碳建筑設(shè)計(jì)技術(shù)
1、探索低碳背景下的新型低碳技術(shù)
當(dāng)前,我們對(duì)于現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)的低碳設(shè)計(jì),主要是從新型建筑支撐包括結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)材料選用進(jìn)行新型技術(shù)探索。具體來說,建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)方面,主要是以低碳經(jīng)濟(jì)與技術(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行突破,徹底降低空調(diào)的冷熱負(fù)荷,盡量減少因設(shè)備空置運(yùn)轉(zhuǎn)或無效操作引起的能源浪費(fèi)。比如說,我國浙江寧波就建設(shè)了我國第一幢零碳排放節(jié)能大樓,其中主要采用了恰當(dāng)?shù)哪茉纯刂萍夹g(shù),主要是利用陽光、地?zé)岷陀晁瓤稍偕Y源來進(jìn)行自給自足地用電和用水,而且還不會(huì)產(chǎn)生任何對(duì)環(huán)境污染的能源耗費(fèi),又能減少建設(shè)成本。因此,當(dāng)前,我國現(xiàn)代建筑應(yīng)該充分利用好各種自然資源和可再生能源,提高建筑對(duì)于能源的使用率。
2、節(jié)能建筑常用的低碳技術(shù)
(1)太陽能
太陽能在建筑上的應(yīng)用分為兩大分支:光伏發(fā)電和太陽能熱水系統(tǒng)。前者是利用半導(dǎo)體界面將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N新技術(shù)??梢耘c建筑一體化設(shè)計(jì),將光伏電池板作為建筑元素與樓頂、墻面、陽臺(tái)和窗戶有機(jī)的結(jié)合。國內(nèi),除了成都、重慶等幾個(gè)光照率較低的地區(qū),其他區(qū)域光伏發(fā)電都可以實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用;后者是光熱直接利用,現(xiàn)在的主要利用方式是太陽能熱水器。
(2)風(fēng)能
傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì),室內(nèi)是密閉的,對(duì)空調(diào)有依賴性。節(jié)能建筑則是充分利用自然風(fēng),讓房間清新如田野。節(jié)能建筑的自然通風(fēng)存在著兩種形式:一種是完全靠自然風(fēng)的流動(dòng)來調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣流動(dòng),保持空氣的清新度;另一種是借助無動(dòng)力屋頂通風(fēng)設(shè)備來調(diào)節(jié)風(fēng)流和風(fēng)速。后一種利用形式中無動(dòng)力通風(fēng)設(shè)備不需要維修,能長(zhǎng)期的保持良好的工作狀態(tài)。由于沒有使用馬達(dá)動(dòng)力,因此實(shí)現(xiàn)了免電力免成本運(yùn)轉(zhuǎn),工作時(shí)基本上沒有噪音。除了自然通風(fēng)外,節(jié)能建筑還可以利用樓宇小風(fēng)電來實(shí)現(xiàn)節(jié)能,該技術(shù)已在上海等地的高層建筑中試用。其原理相當(dāng)于安裝了小型風(fēng)電機(jī)。
采用主動(dòng)式與被動(dòng)式低碳建筑設(shè)計(jì)相結(jié)合的模式
在低碳建設(shè)設(shè)計(jì)階段,我們應(yīng)該優(yōu)化組合各種建筑節(jié)能技術(shù)和產(chǎn)品,建筑立面選擇素混凝土,水泥就地取材和攪拌成混凝土品,提倡種植屋面,實(shí)現(xiàn)“低碳建筑”減少二氧化碳排放的要求。這就是所謂的主動(dòng)低碳建筑設(shè)計(jì)。那么,我們還可以進(jìn)行被動(dòng)式低碳建筑設(shè)計(jì)。這就是說要充分利用各種新能源與新材料,使用中空玻璃或保溫屋面來提高能源利用的效率,從而為人們的居住環(huán)境提供一個(gè)保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源和減排二氧化碳的健康環(huán)境。
總結(jié)
現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)離不開低碳節(jié)能設(shè)計(jì)理念,低碳節(jié)能理念也是貫穿于建筑設(shè)計(jì)的整個(gè)環(huán)節(jié)中,對(duì)建筑設(shè)計(jì)的方方面面都有所涉及,因此,在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)該從資源再利用及節(jié)能降耗等方面綜合進(jìn)行設(shè)計(jì),全面的考慮建筑的低碳節(jié)能設(shè)計(jì)問題,讓人民充分的認(rèn)識(shí)到低碳節(jié)能理念的真正意義,從而提高對(duì)低碳節(jié)能理念的理解和關(guān)注,最終為人們創(chuàng)造出一個(gè)良好的低碳節(jié)能生活氛圍。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:低碳技術(shù)、強(qiáng)制許可制度、國際條約
舉世矚目的聯(lián)合國氣候變化大會(huì)將“低碳技術(shù)”豍推向全球技術(shù)發(fā)展的風(fēng)口浪尖,氣候變化已經(jīng)成為全人類發(fā)展中的重要阻力。從《聯(lián)合國氣候變化框架公約》、《京都議定書》、“巴厘島路線圖”,直到現(xiàn)在的《哥本哈根協(xié)議》,每份協(xié)議都表達(dá)了“發(fā)達(dá)國家應(yīng)當(dāng)提供充足的、可預(yù)測(cè)的和持續(xù)的資金資源、技術(shù)以及經(jīng)驗(yàn)”,但可惜的是沒有一份協(xié)議能夠?qū)Α疤峁┘夹g(shù)以及經(jīng)驗(yàn)”做出具體量化的承諾,缺乏具有約束力的制度。而發(fā)達(dá)國家一方面承諾達(dá)成協(xié)議,一方面又制定要求發(fā)展中國家采取積極的減碳行為,由于缺乏技術(shù)轉(zhuǎn)移的明確渠道及落實(shí)方案,使得發(fā)展中國家處于極其不利的被動(dòng)地位。面對(duì)如此不利的局面,發(fā)展中國家應(yīng)該積極探索低碳技術(shù)轉(zhuǎn)移的有效路徑,尤其是利用專利強(qiáng)制許可制度豎,為低碳技術(shù)的國際轉(zhuǎn)移提供一些新的思路。藥品專利技術(shù)強(qiáng)制許可的設(shè)立亦為低碳技術(shù)的強(qiáng)制許可的實(shí)現(xiàn)看到了一些希望。
低碳技術(shù)包括專利技術(shù)和非專利技術(shù),專利強(qiáng)制許可制度適用的對(duì)象為低碳專利技術(shù),簡(jiǎn)稱為低碳技術(shù),本文的探討對(duì)象為專利技術(shù),非專利技術(shù)不涉及強(qiáng)制許可,不在本文的討論范疇中。
一、低碳技術(shù)強(qiáng)制許可制度為法理支撐
(一)低碳技術(shù)的強(qiáng)制許可,是對(duì)人權(quán)尤其是環(huán)境權(quán)的保護(hù)
人權(quán)是作為一個(gè)人享有的基本權(quán)利,是人人都享有的權(quán)利。環(huán)境權(quán)是人權(quán)的基本權(quán)利之一,是“公民享有的不在被污染和破壞的環(huán)境中生存及利用環(huán)境資源的權(quán)利”。環(huán)境權(quán)的主體包括當(dāng)代人和后代人;環(huán)境權(quán)的對(duì)象包括人類環(huán)境整體。豏在1972年的聯(lián)合國人權(quán)環(huán)境大會(huì)上通過的《人類環(huán)境宣言》首次承認(rèn)了環(huán)境權(quán)。無論是發(fā)達(dá)國家還是發(fā)展中國家的公民都平等的享有環(huán)境權(quán)的保護(hù)。
目前,全球氣候變化、環(huán)境污染的嚴(yán)峻形勢(shì),促使各國大力發(fā)展作為國家核心競(jìng)爭(zhēng)力的低碳技術(shù),以解決環(huán)境問題。而低碳技術(shù)主要由發(fā)達(dá)國家所掌握,其不實(shí)際履行向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)讓低碳技術(shù)的承諾,影響到全球氣候問題是否能夠得到緩解。全球氣候變暖影響到人類自身的生存和發(fā)展,環(huán)境的整體性也決定了低碳技術(shù)的地域性使用不能解除氣候危機(jī)。因此環(huán)境權(quán)的保護(hù)使共享低碳技術(shù)成為保護(hù)地球家園的客觀需要。低碳技術(shù)的強(qiáng)制許可作為共享低碳技術(shù)的方式之一,符合對(duì)人權(quán)、環(huán)境權(quán)的保護(hù)。
(二)低碳技術(shù)的強(qiáng)制許可符合“共同而有區(qū)別的責(zé)任”分配原則
在TRIPS協(xié)議中,關(guān)于全球氣候危機(jī),各個(gè)國家承擔(dān)共同而有區(qū)別的責(zé)任,這是關(guān)于國家責(zé)任分配的基本原則。據(jù)美國橡樹嶺實(shí)驗(yàn)室研究報(bào)告,自1750年以來,全球累計(jì)排放了1萬多億噸二氧化碳,其中發(fā)達(dá)國家排放約占80%。豐發(fā)達(dá)國家享受了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的成果,但是溫室氣體的后果卻是由全球來承擔(dān)。目前,發(fā)達(dá)國家的人均溫室氣體排放量仍然高于發(fā)展中國家的,因此,在堅(jiān)持“共同而有區(qū)別的責(zé)任”原則下,為氣候環(huán)境外部不經(jīng)濟(jì)承擔(dān)責(zé)任并進(jìn)行補(bǔ)償,成為《聯(lián)合國氣候變化框架公約》下發(fā)達(dá)國家向發(fā)展中國家優(yōu)惠或無償提供資金援助和轉(zhuǎn)移低碳技術(shù)的理論依據(jù)。
對(duì)于發(fā)展中國家來說,面對(duì)確立的碳減排目標(biāo),發(fā)展中國家要比發(fā)達(dá)國家的壓力大,而處于向低碳經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的發(fā)展中國家,無疑對(duì)發(fā)達(dá)國家的低碳技術(shù)需求更為急迫。豑發(fā)展中國家急需發(fā)達(dá)國家做出的資金和技術(shù)轉(zhuǎn)讓的承諾實(shí)踐,但實(shí)際情況卻與之相去甚遠(yuǎn),發(fā)達(dá)國家缺乏轉(zhuǎn)讓低碳技術(shù)的政治意愿,豒而通過商業(yè)渠道購買低碳技術(shù)對(duì)于發(fā)展中國家來說負(fù)擔(dān)過于沉重。因此,實(shí)施對(duì)低碳技術(shù)的強(qiáng)制許可制度是解決目前困境的有效途徑。
二、低碳技術(shù)實(shí)施強(qiáng)制許可的制度理念
(一)借鑒于國內(nèi)法層面的專利強(qiáng)制許可立法
在國內(nèi)法層面,世界上大多數(shù)國家都已經(jīng)建立了專利強(qiáng)制許可制度。例如,我國從1984年頒布的第一部《專利法》開始,就將專利強(qiáng)制許可明確寫入法律,在1993年、2001年、2008年《專利法》歷次都有針對(duì)專利強(qiáng)制許可的修訂,2010年新修訂的《專利法實(shí)施細(xì)則》中,對(duì)專利強(qiáng)制許可的適用范圍還進(jìn)一步做出了細(xì)化和明確,基本上已經(jīng)構(gòu)建了與國際條約接軌的專利強(qiáng)制許可制度。加拿大、歐盟、南非、巴西、印度等國均已根據(jù)各國國情建立了專利強(qiáng)制許可制度。豓從理論上來說,低碳技術(shù)的強(qiáng)制許可只要在任何一個(gè)設(shè)置了強(qiáng)制許可制度的國家都可以適用的。但是對(duì)于專利強(qiáng)制許可的設(shè)置標(biāo)準(zhǔn),發(fā)展中國家和發(fā)達(dá)國家顯然是不一樣的,從而使低碳專利技術(shù)的國際強(qiáng)制許可存在著諸多障礙。
發(fā)展中國家的專利強(qiáng)制許可適用標(biāo)準(zhǔn)更多的是強(qiáng)調(diào)公共利益,設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)比較寬松,例如印度、巴西等。豔而發(fā)達(dá)國家的專利強(qiáng)制許可適用標(biāo)準(zhǔn)比較嚴(yán)格,強(qiáng)調(diào)的是市場(chǎng)的自由,知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高度保護(hù),例如“只有被證明為反托拉斯違法行為的情況下,美國法院才會(huì)對(duì)其現(xiàn)有的專利技術(shù)施加強(qiáng)制許可”豖,更不用說是對(duì)其低碳技術(shù)的強(qiáng)制許可。而低碳專利技術(shù)主要由發(fā)達(dá)國家掌握,因此對(duì)于低碳技術(shù)的國家強(qiáng)制許可在國內(nèi)法層面難以調(diào)和,更多的是要通過國家之間的協(xié)商,簽訂國際條約。
(二)借鑒于國際法層面的專利強(qiáng)制許可立法
在國際法層面,1992年聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會(huì),154個(gè)國家簽署了《聯(lián)合國氣候變化框架公約》對(duì)發(fā)達(dá)國家提出技術(shù)轉(zhuǎn)移的義務(wù);1997年12月通過的《京都議定書》和2007年12月通過的《巴厘行動(dòng)計(jì)劃》都規(guī)定了發(fā)達(dá)國家負(fù)有主動(dòng)向發(fā)展中國家提供、轉(zhuǎn)讓低碳技術(shù)的義務(wù);在《與貿(mào)易有關(guān)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)協(xié)議》(即“TRIPS協(xié)議”)中也有發(fā)達(dá)國家應(yīng)該向最不發(fā)達(dá)國家轉(zhuǎn)移、傳授技術(shù)的規(guī)定。當(dāng)發(fā)達(dá)國家不主動(dòng)履行其向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移低碳技術(shù)的義務(wù)時(shí),低碳專利技術(shù)的國際強(qiáng)制許可將成為專利技術(shù)轉(zhuǎn)移有效保障,“TRIPS協(xié)議”對(duì)于技術(shù)的強(qiáng)制許可做出了具體的規(guī)定。
“TRIPS協(xié)議”首先在第8條“原則”中,授權(quán)“各成員可采用對(duì)保護(hù)公共健康和營(yíng)養(yǎng),促進(jìn)對(duì)其社會(huì)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)發(fā)展至關(guān)重要部門的公共利益所必需的措施”,其次在第31條“未經(jīng)權(quán)利持有人授權(quán)的其他使用”中,允許成員國在處于緊急狀態(tài)或其他極端緊急情況下,以及為了公共非商業(yè)使用的情況下啟動(dòng)專利強(qiáng)制許可。低碳專利技術(shù)具有專利技術(shù)的特性,但又區(qū)別于傳統(tǒng)的專利技術(shù),因低碳技術(shù)的最終目的是為了保護(hù)大氣系統(tǒng)這個(gè)全球的公共物品,實(shí)現(xiàn)全人類的可持續(xù)發(fā)展而氣候問候,不僅僅是涉及到一國或部分國家的問題,而是涉及到整個(gè)地球,所有國家的問題,是全球的公共利益問題。發(fā)展中國家出于公共利益保護(hù)的需要,當(dāng)然可以主動(dòng)在專利制度框架中設(shè)置低碳專利技術(shù)的強(qiáng)制許可制度,并未突破“TRIPS協(xié)議”的規(guī)范。因此,低碳技術(shù)使用強(qiáng)制許可制度是具有正當(dāng)性與合法性的。
三、從藥品專利技術(shù)強(qiáng)制許可得到的啟示
(一)藥品專利技術(shù)強(qiáng)制許可產(chǎn)生的背景
1997年南非政府通過《藥品和相關(guān)物品控制修正案》,允許藥品平行進(jìn)口和強(qiáng)制許可。雖然這一法案出臺(tái)后,南非政府面臨在本國成為被告,在美國被威脅要予以貿(mào)易制裁的斗爭(zhēng),但最終公共健康權(quán)優(yōu)先于私權(quán)的觀點(diǎn)占了上風(fēng),39家制藥廠撤訴并大幅降低專利藥品價(jià)格,以南非為代表的發(fā)展中國家在這場(chǎng)較量中宣告勝利,豗為2001年11月的《多哈宣言》的產(chǎn)生創(chuàng)造了條件。
《多哈宣言》強(qiáng)調(diào)了公共健康權(quán)的重要性,當(dāng)與知識(shí)產(chǎn)權(quán)發(fā)生沖突時(shí),確定了公共健康的有效地位。但它沒有改變“TRIPS協(xié)議”的具體內(nèi)容,因此,2003年8月通過了關(guān)于《執(zhí)行多哈宣言第六段的決議》,以及2005年12月最終形成的《TRIPS協(xié)議修正案》,正式確立了以公共健康為目的的藥品專利強(qiáng)制許可制度。
(二)對(duì)藥品專利技術(shù)強(qiáng)制許可的借鑒
國際專利強(qiáng)制許可制度目前取得成功運(yùn)作的領(lǐng)域是在藥品專利方面?!禩RIPS協(xié)議修正案》的第三十一條的附加條款、附件和附錄,是對(duì)TRIPS協(xié)議專利強(qiáng)制制度的第一次修正,使藥品專利強(qiáng)制許可制度具有明確的立法依據(jù)。藥品專利強(qiáng)制許可制度的建立、運(yùn)作為解決公共健康危機(jī)提供了制度保障,這無疑為同樣具有公共利益屬性的低碳專利技術(shù)的強(qiáng)制許可提供了借鑒,低碳技術(shù)的強(qiáng)制許可具有可行性、操作性。
然而,TRIPS協(xié)議專利強(qiáng)制制度的一事一議原則,獲取低碳技術(shù)的強(qiáng)制許可可謂任道而重遠(yuǎn)。在達(dá)成低碳技術(shù)的強(qiáng)制許可公約,還應(yīng)當(dāng)避免藥品專利強(qiáng)制許可制度定用語模糊、啟動(dòng)程序復(fù)雜的不足,例如:TRIPS協(xié)議中“公共利益”“非商業(yè)性活動(dòng)”“緊急情況”等詞的明確界定,等等。豘強(qiáng)制許可制度只有法律條文的硬性規(guī)定是不夠的,還需要發(fā)達(dá)國家給予支持和配合。
一、我國低碳技術(shù)現(xiàn)狀綜述
技術(shù)的價(jià)值需要通過產(chǎn)業(yè)的發(fā)展體現(xiàn),技術(shù)質(zhì)量是產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的生命力。作為現(xiàn)代技術(shù)的一種類型,低碳技術(shù)的創(chuàng)新也遵循一般技術(shù)生命周期規(guī)律,要經(jīng)歷從基礎(chǔ)研究、技術(shù)研發(fā)、項(xiàng)目示范到市場(chǎng)推廣等幾個(gè)階段。在我國現(xiàn)有的低碳技術(shù)中,有的處于產(chǎn)品推廣階段,已初具產(chǎn)業(yè)規(guī)模;有的尚處于技術(shù)研發(fā)階段,需要資金和政策支持;有的技術(shù)處于國際領(lǐng)先地位,正進(jìn)入示范階段,可以建立專利池予以保護(hù);有的已經(jīng)具備一定技術(shù)基礎(chǔ)但還不掌握核心技術(shù),處在國際低碳技術(shù)轉(zhuǎn)移的中低端。總體上看,缺乏核心技術(shù)和研發(fā)力量不足是大部分低碳技術(shù)的共同特點(diǎn)和發(fā)展瓶頸。
(一)處于研發(fā)示范階段的低碳技術(shù)——二氧化碳捕集和封存(CCS)技術(shù)現(xiàn)狀
二氧化碳捕集與封存技術(shù)(Carbon Dioxide Capture and Storage,CCS)是一項(xiàng)集成了捕集、運(yùn)輸和地質(zhì)埋存三個(gè)環(huán)節(jié)的系統(tǒng)低碳技術(shù),整體并不成熟。其中捕集和運(yùn)輸技術(shù)發(fā)展較快,目前已有數(shù)座采用氨洗法從煙氣中脫除大量的設(shè)備;純氧燃燒在鋼鐵企業(yè)已有250MW級(jí)示范,相關(guān)的純氧燃煤方法也正處于示范階段(IPCC,2005;Henderson et al.,2009);運(yùn)輸技術(shù)在北美已經(jīng)使用了30多年,每年有超過30Mt通過美國和加拿大境內(nèi)的6200公里的高壓管道網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行運(yùn)輸;封存方面,將注入地下鹽水層是首先方式,但是由于鹽水層的勘探和封存潛力尚處于探索階段,目前的封存項(xiàng)目大部分是將注入油氣層,以提高原油采收率(EOR),項(xiàng)目主要集中在美國和加拿大[4]。
雖然CCS單元技術(shù)是現(xiàn)成的,但CCS全流程技術(shù)集成和規(guī)?;膯栴}卻必須通過建設(shè)和運(yùn)行不同配置的商業(yè)規(guī)模CCS裝置來解決。由于集成技術(shù)和系統(tǒng)項(xiàng)目示范經(jīng)驗(yàn)的缺乏,大多數(shù)項(xiàng)目還處于規(guī)劃研究階段,按照澳大利亞全球GCCSI研究所的統(tǒng)計(jì),目前世界上有270個(gè)CCS項(xiàng)目,其中有70個(gè)達(dá)到每年封存超過100萬t的商業(yè)級(jí)規(guī)模[5],但是真正在運(yùn)行的商業(yè)化項(xiàng)目不超過10個(gè),并且主要集中在油氣生產(chǎn)領(lǐng)域。
我國對(duì)CCS技術(shù)研究起步較晚,但發(fā)展較快。目前,國內(nèi)正在實(shí)施或即將開工的CCS示范工程項(xiàng)目有十個(gè)(表1),部分環(huán)節(jié)已經(jīng)形成了獨(dú)立的技術(shù)力量,CCS技術(shù)集成創(chuàng)新研發(fā)力量正在逐漸形成。有分析認(rèn)為[6],國內(nèi)CCS研發(fā)存量的全要素生產(chǎn)率(TFP)是逐年遞增的,并且增速越來越快,這種進(jìn)步主要來源于兩方面:第一,國內(nèi)外的資金支持;第二,國內(nèi)研發(fā)創(chuàng)新的作用,并且國內(nèi)研發(fā)創(chuàng)新的作用略大于國外FDI的作用。
我國早期的CCS工程以國外合作示范項(xiàng)目為主,在FDI的支持下主要針對(duì)二氧化碳捕集技術(shù)進(jìn)行示范性研究。如山東的煙臺(tái)IGCC項(xiàng)目示范工程自從1995年啟動(dòng)以來,歐盟和日本陸續(xù)向中國投資了8400萬美元,美國和世界環(huán)境基金會(huì)投資1500萬-1800萬美元;中國與歐盟簽署的合作項(xiàng)目COACH,從2006年開始在中國計(jì)劃實(shí)施CCS工程,獲得了包括殼牌、BP、挪威國家石油公司等12家歐盟大型企業(yè)160萬歐元的資金支持[7];日本—中國合作強(qiáng)化采油CCS項(xiàng)目,獲得了日本經(jīng)濟(jì)貿(mào)易工業(yè)部(Ministry of Economy,Trade,and Industry,METI)200億-300億日元的資金支持。上述這些與國外合作的CCS項(xiàng)目從國外吸收了大量的國外直接投資(FDI),對(duì)我國的CCS技術(shù)研究和示范起到了積極的促進(jìn)作用。
隨著我國本土研發(fā)力量的形成,對(duì)CCS的研究與示范逐漸從單元技術(shù)擴(kuò)展到全流程技術(shù)集成。與歐盟合作的COACH項(xiàng)目中,中國方面有清華大學(xué)、浙江大學(xué)、熱物理研究所、熱電力研究所、地理地質(zhì)研究所和華能集團(tuán)等單位參與了該項(xiàng)目的策劃和執(zhí)行過程;NZEC項(xiàng)目、日本—中國EOR項(xiàng)目和SPF項(xiàng)目等,中方參與了研發(fā)和項(xiàng)目的運(yùn)作。國內(nèi)第一個(gè)IGCC示范工程項(xiàng)目“綠色煤電計(jì)劃”于2005年12月正式啟動(dòng),它是由中國華能集團(tuán)等9家大型國內(nèi)公司共同投資組建,目的是研發(fā)和示范整體煤氣化、氫生產(chǎn)和氫能發(fā)電以及的捕集和封存系統(tǒng)。2008年和2009年,中國華能集團(tuán)在北京和上海的兩個(gè)熱電廠安裝了二氧化碳捕集裝置并且投產(chǎn),捕集的二氧化碳主要用于食品(可樂)灌裝。2010年10月神華集團(tuán)“二氧化碳捕獲與封存(CCS)工業(yè)化示范項(xiàng)目”在鄂爾多斯開工建設(shè)。這是全國第一個(gè),也是亞洲最大規(guī)模把二氧化碳封存在鹽水層的全流程CCS項(xiàng)目[8]。目前,這種技術(shù)只有少數(shù)國家有小規(guī)模的工業(yè)利用。這說明我國的CCS技術(shù)已經(jīng)走在世界前列,如果神華集團(tuán)的CCS工程順利建成投產(chǎn),那么就意味著中國將在這個(gè)領(lǐng)域內(nèi),跨越大半個(gè)世紀(jì)的技術(shù)積淀走到美國的前面。
(二)產(chǎn)業(yè)規(guī)模大,缺乏核心技術(shù)支撐——風(fēng)電和太陽能光伏發(fā)電技術(shù)
我國已經(jīng)成為全球領(lǐng)先的風(fēng)機(jī)和太陽能光伏電池板的制造大國。目前六個(gè)國家①包攬了世界上幾乎所有的風(fēng)機(jī)制造,我國是其中之一。2010年我國風(fēng)電機(jī)組34485臺(tái),裝機(jī)容量44733.29MW,風(fēng)電裝機(jī)容量全球第一[9],僅華銳風(fēng)電科技(集團(tuán))有限公司在2010年的新增風(fēng)電裝機(jī)容量就位列全球第二[10]。目前我國已經(jīng)形成國內(nèi)風(fēng)電裝備制造能力,整機(jī)生產(chǎn)能力達(dá)到年產(chǎn)500萬千瓦,零部件配套生產(chǎn)能力達(dá)到年產(chǎn)800萬千瓦,是世界最大的風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架出口商,2009年我國已經(jīng)超越美國成為全球最大的風(fēng)電市場(chǎng)[11]。盡管如此,中國在世界風(fēng)電技術(shù)領(lǐng)域還未能占據(jù)領(lǐng)先位置。從20世紀(jì)70年代晚期開始,風(fēng)電就已經(jīng)成為一個(gè)全球性的產(chǎn)業(yè),我國并網(wǎng)風(fēng)電起步晚了近10年,丹麥、德國、西班牙和美國等國家的風(fēng)機(jī)制造商,由于其進(jìn)入行業(yè)較早而具有“先發(fā)優(yōu)勢(shì)”,且具備雄厚的技術(shù)實(shí)力,因此一直走在全球風(fēng)電技術(shù)發(fā)展的前列。OECD歐洲國家和美國掌握著風(fēng)機(jī)制造的核心技術(shù),美國的GE等公司在新的風(fēng)能技術(shù)專利上占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì),全球超過三分之一的風(fēng)機(jī)由丹麥公司生產(chǎn)[12]。
盡管我國具 有較強(qiáng)的風(fēng)機(jī)制造能力,產(chǎn)業(yè)規(guī)模大,但是技術(shù)研發(fā)和設(shè)備制造能力較弱,關(guān)鍵技術(shù)與主要設(shè)備仍然依靠進(jìn)口。主要風(fēng)機(jī)專利仍掌握在外國企業(yè)及其在華子公司手中,即,中國企業(yè)生產(chǎn)了大量的風(fēng)電設(shè)備,但真正的技術(shù)擁有方卻是外國公司(主要是OECD歐洲國家)。如,GE(申請(qǐng)專利為155項(xiàng)),Vestas(51),Wobben(40)等。
與風(fēng)電技術(shù)類似,根據(jù)WTO(2009)報(bào)告,我國是世界最大的將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的靜態(tài)變頻器出口商、最大的離網(wǎng)光伏系統(tǒng)太陽能電池出口商和最大的太陽能發(fā)電系統(tǒng)聚光器出口商。2008年我國光伏電池產(chǎn)量2GW,占據(jù)了世界光伏電池的主要市場(chǎng)。但是,由于我國太陽能利用基礎(chǔ)材料、關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備和測(cè)試儀器長(zhǎng)期依賴進(jìn)口,生產(chǎn)的光伏產(chǎn)品95%用于出口(IEA 2010),這種“兩頭在外”特征充分說明我國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)缺乏核心技術(shù)和持續(xù)的市場(chǎng)支撐力,產(chǎn)業(yè)發(fā)展后勁不足。2003年至2006年間,我國太陽能發(fā)明專利數(shù)量增長(zhǎng)了3倍,但我國太陽能利用技術(shù)專利僅占世界太陽能專利的8%,而且專利主要集中于太陽能熱利用技術(shù)領(lǐng)域,企業(yè)并沒有成為發(fā)明專利的真正創(chuàng)新主體,在世界太陽能光伏產(chǎn)業(yè)鏈中處于加工組裝環(huán)節(jié),缺乏自主創(chuàng)新,與世界先進(jìn)水平尚有一定差距。
在培育國內(nèi)光伏產(chǎn)品市場(chǎng)方面,由于源頭核心技術(shù)受制于人導(dǎo)致的生產(chǎn)成本高揚(yáng),光電轉(zhuǎn)換效率低下,國內(nèi)對(duì)太陽能光伏技術(shù)的應(yīng)用也主要集中在農(nóng)村電氣化和離網(wǎng)型太陽能光伏產(chǎn)品,我國并網(wǎng)型太陽能光伏應(yīng)用市場(chǎng)目前還遠(yuǎn)未形成。太陽能非晶硅技術(shù)方面,我國在基礎(chǔ)研究上和國外是同步的,但是配套技術(shù)的缺乏,使我國光伏技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展受限。
(三)有望掌握核心技術(shù),占據(jù)國際市場(chǎng)——綠色照明技術(shù)(LED)
我國LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,目前我國LED產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)量為全球第一,產(chǎn)值位居全球第二。有關(guān)專家預(yù)計(jì),2011年中國LED產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將達(dá)到1800億元[14]。但是產(chǎn)值高不代表利潤(rùn)大。LED產(chǎn)業(yè)鏈主要包括芯片研發(fā)生產(chǎn)、外延片生產(chǎn)、LED封裝及LED應(yīng)用等,前兩者屬于上游產(chǎn)業(yè),利潤(rùn)約占整個(gè)LED產(chǎn)業(yè)的70%;后兩者分別屬于中游產(chǎn)業(yè)和下游產(chǎn)業(yè),利潤(rùn)很低,國內(nèi)LED產(chǎn)業(yè)集中于封裝、散熱器等下游應(yīng)用環(huán)節(jié),對(duì)上游的外延片、芯片兩大關(guān)鍵領(lǐng)域尚沒有掌握核心技術(shù)。
美國、日本、德國和中國臺(tái)灣已經(jīng)成為世界半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平最高的國家和地區(qū),大部分專利技術(shù)掌握在少數(shù)大公司手中,對(duì)核心技術(shù)、技術(shù)研發(fā)/示范有很強(qiáng)的保護(hù)措施[13]。目前,國外LED芯片企業(yè)的產(chǎn)品在國內(nèi)市場(chǎng)占有率接近100%。2010年廣東省知識(shí)產(chǎn)權(quán)局和廣東省信息產(chǎn)業(yè)廳聯(lián)合的一份報(bào)告顯示,美國、日本和歐洲的LED企業(yè),擁有80%以上的LED芯片核心技術(shù)專利,而國內(nèi)企業(yè)擁有的同類專利不足10%。正是由于上游產(chǎn)業(yè)的被壟斷,外延片、芯片、封裝等技術(shù)環(huán)節(jié)受到專利保護(hù),國內(nèi)LED產(chǎn)品生產(chǎn)成本一直居高不下,難以開拓國內(nèi)市場(chǎng),對(duì)政策扶持的依賴大,而產(chǎn)品市場(chǎng)需求不旺又使企業(yè)難以獲得大量資金用于芯片研發(fā)和創(chuàng)新,循環(huán)往復(fù),始終處于產(chǎn)業(yè)鏈低端。
然而,盡管歐美企業(yè)掌握了LED的一些關(guān)鍵技術(shù),但是,這些核心技術(shù)目前并不成熟,如果我國政府能夠?qū)ED核心技術(shù)和裝備的研發(fā)給予積極的政策和資金支持,我國完全有可能占據(jù)這一產(chǎn)業(yè)的科技制高點(diǎn),從而擺脫“組裝車間”的地位。從這個(gè)角度看,我國與發(fā)達(dá)國家在引領(lǐng)世界LED技術(shù)發(fā)展上面臨著同樣的機(jī)會(huì)。目前,一些研究機(jī)構(gòu)正在積極研發(fā)相關(guān)技術(shù),如清華同方已經(jīng)形成了LED外延片、芯片制造及封裝、終端產(chǎn)品的生產(chǎn)和應(yīng)用,到商業(yè)及城市景觀照明完整的產(chǎn)業(yè)鏈和規(guī)?;a(chǎn),并擁有LED外延及芯片制造專利近百項(xiàng)。根據(jù)正在編制的“十二五”半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)規(guī)劃,政府計(jì)劃到2015年實(shí)現(xiàn)LED產(chǎn)值翻兩番的目標(biāo),在“十二五”期間,政府將對(duì)LED產(chǎn)業(yè)的支持力度將繼續(xù)加大,除了財(cái)政補(bǔ)貼外,從研發(fā)到財(cái)稅的一攬子政策上都會(huì)有所涉及[15]。由于我國已經(jīng)在LED封裝和散熱器技術(shù)等方面積累了較豐富的經(jīng)驗(yàn),一旦掌握上游核心技術(shù),就有可能建立系統(tǒng)的技術(shù)專利池,避免跨國巨頭如美國Semi LEDs Corporation、荷蘭Lemnis公司等龐大的專利封鎖網(wǎng),通過技術(shù)領(lǐng)先占據(jù)國際LED市場(chǎng)價(jià)值鏈的高端位置。
二、我國低碳技術(shù)發(fā)展面臨的問題
整體上看,我國低碳技術(shù)的發(fā)展具有起步晚、發(fā)展快、涉及面廣、關(guān)鍵技術(shù)少、低碳技術(shù)研發(fā)成果產(chǎn)業(yè)化不足等特點(diǎn)。作為一種新型的環(huán)境友好技術(shù),低碳技術(shù)的研發(fā)投資規(guī)模大、技術(shù)生命周期長(zhǎng),具有較高的投資收益不確定性。IEA確定了62種關(guān)鍵低碳技術(shù),在研究力量和資金的限制下,一個(gè)國家不可能同時(shí)對(duì)62種低碳技術(shù)進(jìn)行完全的自主研發(fā);同時(shí),考慮到國家的產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟(jì)安全,也不能夠全盤依賴技術(shù)轉(zhuǎn)讓,因此,低碳技術(shù)的發(fā)展面臨著自主創(chuàng)新和吸收國外先進(jìn)技術(shù)兩條路徑。我國的低碳技術(shù)發(fā)展在自主創(chuàng)新和技術(shù)轉(zhuǎn)讓方面,面臨著一定的問題。
(一)產(chǎn)業(yè)發(fā)展超前壓縮了技術(shù)創(chuàng)新空間
從技術(shù)/產(chǎn)業(yè)發(fā)展生命周期看,應(yīng)該遵循由科學(xué)創(chuàng)新、技術(shù)攻關(guān)逐漸過渡到產(chǎn)品市場(chǎng)推廣的道路,技術(shù)革新催生出新的產(chǎn)業(yè),產(chǎn)業(yè)的發(fā)展推動(dòng)科學(xué)進(jìn)步,各階段依次漸進(jìn)的過程促使了科技、產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)的良性循環(huán)(圖1)。隨著產(chǎn)業(yè)鏈布局的全球化傾向以及國際分工的細(xì)化,一項(xiàng)技術(shù)從誕生到出現(xiàn)新的替代技術(shù),很難在一個(gè)國家或地區(qū)完成其全部生命周期過程,往往是一部分科技強(qiáng)國主導(dǎo)技術(shù)創(chuàng)新,獲取高額利潤(rùn);一部分國家在缺乏核心技術(shù)或者技術(shù)尚不成熟時(shí),參與國際新興產(chǎn)業(yè)鏈,造成產(chǎn)業(yè)與技術(shù)錯(cuò)位發(fā)展,不得不長(zhǎng)期處于加工制造環(huán)節(jié)。
圖1 技術(shù)/產(chǎn)業(yè)生命周期圖
資料來源:王守覺院士在2011年第三屆中國科學(xué)院博士后學(xué)術(shù)年會(huì)暨新興產(chǎn)業(yè)前沿與發(fā)展學(xué)術(shù)會(huì)議上的報(bào)告,2011年4月,蘇州。
在這種大背景下,在有些領(lǐng)域,我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展滯后于產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在加快部署戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的大背景下,面對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)核心技術(shù)和 裝備的迫切需求,從國外引入技術(shù)和設(shè)備就成為企業(yè)家的必然選擇。雖然先進(jìn)技術(shù)的引入推動(dòng)了我國新興產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,但也壓縮了我國自主技術(shù)創(chuàng)新空間,從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看,這種局面不利于我國在國際低碳產(chǎn)業(yè)鏈中占據(jù)領(lǐng)先位置,如果沒有核心技術(shù)的支撐,新興產(chǎn)業(yè)仍然會(huì)成為新的低端產(chǎn)業(yè)。
(二)我國技術(shù)基礎(chǔ)薄弱,缺乏配套技術(shù)和裝備,不利于低碳技術(shù)系統(tǒng)性發(fā)展
在世界57個(gè)主要國家和地區(qū)中,2007年我國科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施競(jìng)爭(zhēng)力為世界第15位,居世界中上游行列;技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施競(jìng)爭(zhēng)力位居27位,處于世界中間水平[16]。但是,由于我國基礎(chǔ)科學(xué)發(fā)展失衡,在材料、控制、系統(tǒng)集成等基礎(chǔ)技術(shù)方面差距顯著,導(dǎo)致在某些領(lǐng)域中即便出現(xiàn)了高端技術(shù)創(chuàng)新,但是由于缺乏共生技術(shù)支持,仍然不能形成系統(tǒng)技術(shù),高科技成果轉(zhuǎn)化困難。如,由于我國太陽能利用基礎(chǔ)理論特別是光伏物理學(xué)科發(fā)展薄弱,使大部分光伏材料長(zhǎng)期依賴進(jìn)口,沒有自主技術(shù)。從產(chǎn)業(yè)發(fā)展看,我國已經(jīng)成為全球領(lǐng)先的風(fēng)機(jī)和太陽能光伏電池板的制造大國,在國際低碳產(chǎn)品市場(chǎng)上占有一席之地,但是缺乏核心技術(shù)支持;目前我國部分低碳技術(shù)在世界處于領(lǐng)先地位。如,系列化光伏并網(wǎng)發(fā)電逆變器及控制系統(tǒng)、智能電網(wǎng)規(guī)劃與可靠性技術(shù)、分布式儲(chǔ)能技術(shù)等。但是,由于國內(nèi)低碳技術(shù)的研發(fā)成果比較零碎,缺乏系統(tǒng)化和工程化,這些先進(jìn)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力水平較低。在核心技術(shù)或相關(guān)配套技術(shù)不到位的情況下,低碳產(chǎn)業(yè)的發(fā)展必然受制于他國,不僅壓縮了企業(yè)利潤(rùn)空間,也削弱了我國低碳技術(shù)自主創(chuàng)新的動(dòng)力。
(三)成本和信息障礙
低碳技術(shù)的研發(fā)和示范需要高額的投資;同時(shí),由于技術(shù)尚不成熟,生產(chǎn)成本較高,即便引進(jìn)先進(jìn)的低碳技術(shù),在短時(shí)間內(nèi)也難以實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。根據(jù)IEA預(yù)測(cè),要實(shí)現(xiàn)藍(lán)圖情景下的減排目標(biāo),到2050年我國在風(fēng)電技術(shù)上的投資總額高達(dá)1.1萬億美元(表2)。2008年,歐洲陸上風(fēng)電項(xiàng)目風(fēng)力發(fā)電投資費(fèi)用(包括風(fēng)機(jī)、并網(wǎng)、基座、基礎(chǔ)設(shè)施等)在145萬-260萬美元/兆瓦之間。在北美,投資費(fèi)用的范圍在140萬-190萬美元/兆瓦之間;中國在100萬美元/兆瓦左右(全球風(fēng)能理事會(huì),2009)。根據(jù)吳昌華(2010)的研究,風(fēng)電、太陽能、CCS和LED技術(shù)的商業(yè)推廣都存在不同程度的成本障礙[17]。在低碳技術(shù)應(yīng)用方面,以CCS技術(shù)為例,目前國內(nèi)CO[,2]捕集成本最低的IGCC電廠即使能夠通過強(qiáng)化采油(EOR)和清潔發(fā)展機(jī)制(CDM)取得收益,也不能獲得凈利潤(rùn),常規(guī)煤粉電廠(PC)和NGCC更是入不敷出。
在技術(shù)引進(jìn)過程中,由于發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)技術(shù)往往受到嚴(yán)格的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù),轉(zhuǎn)讓費(fèi)用較高,即便引進(jìn)也失去了商業(yè)化的意義,更何況,掌握著最先進(jìn)技術(shù)的發(fā)達(dá)國家企業(yè)并沒有轉(zhuǎn)讓新技術(shù)的動(dòng)力。即使知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的問題和國內(nèi)技術(shù)本地化問題得到解決,發(fā)展中國家企業(yè)獲得專利許可,也不一定就能開始使用這些技術(shù),缺乏技術(shù)開發(fā)階段的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)也可能成為技術(shù)推廣的障礙。隱性知識(shí)和其他相關(guān)知識(shí)(如商業(yè)秘密)往往沒有申請(qǐng)專利,但卻可能是技術(shù)有效實(shí)施必不可少的(Ockwell et al.,2009)。
三、低碳技術(shù)發(fā)展模式建議
低碳技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)社會(huì)低碳化發(fā)展的重要手段,自主創(chuàng)新與技術(shù)轉(zhuǎn)讓的完美結(jié)合能夠在保持低碳產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)促進(jìn)國內(nèi)科技創(chuàng)新,使自主技術(shù)逐漸取代進(jìn)口技術(shù),繼而占據(jù)國際領(lǐng)先地位,在這種情況下,國內(nèi)企業(yè)才有可能從加工制造環(huán)節(jié)上升到國際低碳產(chǎn)業(yè)的價(jià)值鏈高端位置,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)與技術(shù)的良性循環(huán)。這就要求在設(shè)計(jì)低碳技術(shù)發(fā)展模式時(shí),綜合考慮我國自主創(chuàng)新和技術(shù)轉(zhuǎn)讓面臨的有利和不利條件,提出有利于低碳技術(shù)發(fā)展的政策建議。
(一)調(diào)整扶持政策,擴(kuò)大技術(shù)創(chuàng)新空間
在國內(nèi)加快部署戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的大背景下,對(duì)低碳產(chǎn)業(yè)進(jìn)行財(cái)政補(bǔ)貼是主要的政策扶持手段。從目前的政策對(duì)象看,大多以項(xiàng)目為單位進(jìn)行補(bǔ)貼,如為快速啟動(dòng)國內(nèi)光伏發(fā)電市場(chǎng),財(cái)政部對(duì)13個(gè)城市使用節(jié)能與新能源汽車提供補(bǔ)貼[18]。又如,我國推出的“節(jié)能產(chǎn)品惠民工程”中,向購買節(jié)能產(chǎn)品的消費(fèi)者提供每臺(tái)300-850元人民幣的補(bǔ)貼[19]。還有以行政區(qū)域?yàn)閱挝贿M(jìn)行補(bǔ)貼的,如,國家將對(duì)100個(gè)綠色能源示范縣投入46億元的財(cái)政補(bǔ)貼;對(duì)納入建筑節(jié)能試點(diǎn)的城市,每平方米將享受20元的政府補(bǔ)貼[20]。在這種情況下,財(cái)政補(bǔ)貼的直接受益者是地區(qū)和產(chǎn)業(yè),固然對(duì)低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了推動(dòng)作用,但是對(duì)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)進(jìn)行低碳技術(shù)創(chuàng)新沒有形成直接激勵(lì)。對(duì)關(guān)鍵核心技術(shù)的研發(fā)需要假以時(shí)日,一些地區(qū)為了快速發(fā)展低碳產(chǎn)業(yè),將資金主要用于從國外引入設(shè)備和技術(shù),對(duì)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)的投入不足。因此,建議政府對(duì)低碳經(jīng)濟(jì)的扶持政策重心從產(chǎn)業(yè)向技術(shù)轉(zhuǎn)移,側(cè)重對(duì)具有原創(chuàng)性的技術(shù)創(chuàng)新或者技術(shù)改良進(jìn)行補(bǔ)貼,彌補(bǔ)我國科技研發(fā)總經(jīng)費(fèi)不足,激發(fā)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)力,防止低碳產(chǎn)業(yè)發(fā)展陷入“技術(shù)空心化”的局面,只有強(qiáng)化企業(yè)的技術(shù)實(shí)力,才能使我國的低碳產(chǎn)業(yè)逐漸走出低端的“國際加工”環(huán)節(jié)。
(二)加強(qiáng)配套和共生技術(shù)的發(fā)展,提高低碳技術(shù)的系統(tǒng)性
配套技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化共生技術(shù)平臺(tái)對(duì)一項(xiàng)新技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室成功過渡到市場(chǎng)至關(guān)重要。我國風(fēng)電、太陽能光伏發(fā)電等難以真正市場(chǎng)化的障礙之一,就是缺乏多學(xué)科、跨領(lǐng)域的系統(tǒng)性支持,如電網(wǎng)建設(shè)滯后導(dǎo)致風(fēng)電并網(wǎng)困難、材料科學(xué)的薄弱制約了光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。建議針對(duì)我國的關(guān)鍵低碳技術(shù)和產(chǎn)業(yè)制定詳盡的發(fā)展路線圖,對(duì)該項(xiàng)技術(shù)以及產(chǎn)業(yè)在其生命周期重要階段所需的材料技術(shù)、配套技術(shù)和其他設(shè)備進(jìn)行綜合分析和前瞻性研究,有針對(duì)性地進(jìn)行系統(tǒng)研發(fā)或國際技術(shù)合作,避免在技術(shù)形成或者成果轉(zhuǎn)化過程中因?yàn)橐粋€(gè)局部環(huán)節(jié)的不足限制了整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在這個(gè)過程中,要高度注意專利池的構(gòu)建,從對(duì)配套技術(shù)的專利保護(hù)入手,將產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需的相關(guān)專利納入專利池,圍繞核心技術(shù)形成產(chǎn)業(yè)技術(shù)保護(hù)環(huán),為我國低碳技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)幦∽畲蟮目臻g。
(三)多角度辨識(shí)低碳技術(shù),科學(xué)設(shè)計(jì)發(fā)展路徑,解決技術(shù)、成本和信息問題
建議多角度區(qū)分低碳技術(shù)類型,根據(jù)不同類型特征和發(fā)展需求,提出相應(yīng)的發(fā)展戰(zhàn)略,解決技術(shù)、成本和信息等問題。如從國內(nèi)外技術(shù)差距入手,將低碳技術(shù)分為追趕型和引領(lǐng)型技術(shù)。對(duì)于中國尚無完整研發(fā)支撐體系或自主研發(fā)在時(shí)間上已經(jīng)無法滿足產(chǎn)業(yè)需求的技術(shù),而國外在這方面已經(jīng)較為成熟,國內(nèi)外技術(shù)成熟度差距較大的低碳技術(shù),主 要以引進(jìn)—消化—吸收為主,輔以本土化應(yīng)用研究;對(duì)那些和國外先進(jìn)技術(shù)幾乎處于同一起跑線的技術(shù),或者國外將來可能實(shí)行技術(shù)封鎖的技術(shù),集中力量進(jìn)行核心技術(shù)的創(chuàng)新和研發(fā)工作,加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)的專利池建設(shè),以利于該產(chǎn)業(yè)的形成和發(fā)展,占據(jù)國際有利位置;對(duì)那些我國已經(jīng)比較成熟,具有特色的低碳產(chǎn)業(yè),如生物質(zhì)發(fā)電、太陽能熱發(fā)電等,未來主要側(cè)重于技術(shù)的商業(yè)化推廣;在中國與合作方都有巨大潛在市場(chǎng)時(shí),科研投資過大的戰(zhàn)略儲(chǔ)備技術(shù)或中國有一定研究基礎(chǔ)的技術(shù),可將聯(lián)合開發(fā)作為主要途徑。
從成本和信息問題入手,可以將低碳技術(shù)分為獨(dú)立技術(shù)與合作技術(shù)。對(duì)那些研發(fā)成本較低和技術(shù)轉(zhuǎn)化時(shí)存在較少隱形知識(shí)和商業(yè)秘密的低碳技術(shù),以我國獨(dú)立研發(fā)為主;對(duì)那些成本高昂,或者我國在引進(jìn)時(shí)存在信息障礙的技術(shù),可以通過聯(lián)合研發(fā)、鼓勵(lì)這些先進(jìn)技術(shù)在我國建立示范工程項(xiàng)目的方式,解決成本問題,突破信息障礙。目前低碳技術(shù)大部分都處于不成熟階段,即便引進(jìn)相關(guān)的技術(shù)和設(shè)備,也難以在短期內(nèi)商業(yè)化,因此,爭(zhēng)取更多的高新低碳技術(shù)的示范工程在我國執(zhí)行,比引進(jìn)一項(xiàng)技術(shù)或一臺(tái)設(shè)備更具有經(jīng)濟(jì)和技術(shù)效益。而且,通過這種方式,我國能夠可以獲得項(xiàng)目的早期市場(chǎng)經(jīng)驗(yàn),有利于在技術(shù)擴(kuò)散過程中快速消化、吸收和本土化運(yùn)作。
關(guān)鍵詞 CSP 低碳高強(qiáng)度鋼 低合金高強(qiáng)度鋼
1 熱軋高強(qiáng)度鋼(板)的用途
隨著我國和世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,消費(fèi)者對(duì)鋼鐵工業(yè)提出了越來越多的要求,與此同時(shí),鋼鐵替代品的不斷涌現(xiàn)也使得鋼鐵工業(yè)面臨前所未有的競(jìng)爭(zhēng)壓力。鋼材的高強(qiáng)度化成為鋼鐵工業(yè)近20年最具活力和創(chuàng)造性進(jìn)展的領(lǐng)域,一系列熱軋高強(qiáng)度鋼(板)被越來越廣泛用于建筑業(yè)、制造業(yè)和加工業(yè),特別是載重汽車、轎車、橋梁、起重機(jī)、艦船、鐵路、集裝箱、容器、工程機(jī)械、甚至航空航天等領(lǐng)域。可以預(yù)見,高強(qiáng)度鋼的用途將越來越廣泛,也越來越重要,如火車提速、汽車減重等。
2 國內(nèi)外高強(qiáng)度鋼(板)的發(fā)展
提高鋼材強(qiáng)度的一般途徑有:高碳、合金化、熱處理等,但都各有利弊。自上世紀(jì)50年代以來,低合金高強(qiáng)度鋼(HSLA)作為成熟的鋼種,比較大量的生產(chǎn)和應(yīng)用,并形成一系列鋼號(hào)和生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。
近年來,高強(qiáng)度鋼的研發(fā)一直受到國內(nèi)外的高度重視,不少國家,如日本,甚至將其列為國家重點(diǎn)研究項(xiàng)目,在歐洲最高級(jí)的研究項(xiàng)目- 尤里卡計(jì)劃的新材料研究項(xiàng)目資助下,奧迪汽車等聯(lián)合研制的輕型高強(qiáng)度薄板可以使汽車用鋼減少25%。1994年,世界18家汽車生產(chǎn)廠聯(lián)手成立了超輕汽車鋼(ULSAB)財(cái)團(tuán),支持高強(qiáng)度汽車用鋼的研究。我國“973”計(jì)劃中更是把新一代高強(qiáng)度鋼鐵材料的研究作為重大課題。俄羅斯也在重點(diǎn)研究高強(qiáng)度鐵道用鋼,力圖在降低車廂自重的條件下,車廂載重能力由60-70t提高到100-110t。
隨著國內(nèi)外高強(qiáng)度鋼的不斷研發(fā),雙相鋼(DP)、相變誘導(dǎo)塑性鋼(TRIP)、復(fù)相鋼(CP)、貝氏體鋼(B)、和馬氏體鋼(M)也相繼投入工業(yè)化生產(chǎn)。各種高強(qiáng)度鋼的強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率范圍如圖1所示。
3 珠鋼低碳高強(qiáng)度鋼(HSLC)的研究和生產(chǎn)實(shí)踐
珠鋼一期引進(jìn)德國FUCHS150t豎式交流電爐和SMS CSP 生產(chǎn)線,1999年8月全線投產(chǎn),二期新增意大利DANIELI 150t 預(yù)熱式電爐、LF精煉爐、VOD真空處理爐、以及SMS薄板坯連鑄機(jī)各1座/臺(tái)。是國內(nèi)唯一1條短流程CSP生產(chǎn)線,具有生產(chǎn)周期短、產(chǎn)品精度控制和強(qiáng)度控制好等一系列優(yōu)點(diǎn)。
自1999年8月一期工程投產(chǎn)以來,珠鋼一直注重于新產(chǎn)品開發(fā),特別是市場(chǎng)歡迎的高強(qiáng)度熱軋板的開發(fā),已開發(fā)出X52、SPA-H、ZJ510L、ZJ590L等一系列鋼種,在熱軋鋼板的傳統(tǒng)鋼種領(lǐng)域,珠鋼對(duì)應(yīng)生產(chǎn)的ZJ330、ZJ400、ZJ470等系列鋼種的普遍特點(diǎn)是在塑性不降低且更優(yōu)的情況下、強(qiáng)度均高于類似國標(biāo)鋼種,創(chuàng)造出一種低成本生產(chǎn)高強(qiáng)度鋼的生產(chǎn)工藝流程,低碳高強(qiáng)度鋼(High Strength Low Carbon)已成為珠鋼產(chǎn)品的一個(gè)鮮明特色。在珠鋼工藝條件下生產(chǎn)的熱軋高強(qiáng)度鋼板有別于HSLA鋼,最明顯的差別是低碳、合金含量低、成分設(shè)計(jì)中沒有添加任何微合金元素等,目前,珠鋼開發(fā)的汽車用熱軋鋼板,最高強(qiáng)度等級(jí)已經(jīng)達(dá)到600MPa。將珠鋼生產(chǎn)的這類高強(qiáng)度鋼統(tǒng)一命名為低碳高強(qiáng)度鋼,簡(jiǎn)稱HSLC鋼。
3.1 珠鋼熱軋板的成分與性能特點(diǎn)
珠鋼HSLC板性能特點(diǎn)如下:
(1)方向異性?。ㄈ鐖D3所示);
(2)伸長(zhǎng)率高。珠鋼目前所有品種均達(dá)到國標(biāo)或JIS標(biāo)準(zhǔn)對(duì)伸長(zhǎng)率要求,大部分品種均有20%以上的富余量,圖4為珠鋼ZJ330伸長(zhǎng)率生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果;
(3)焊接性能好。在珠鋼投產(chǎn)以來,未發(fā)生因?yàn)楹附有阅懿缓蠈?dǎo)致的客戶投訴;
(4)組織均勻,晶粒細(xì)?。ㄈ鐖D5、6所示,略);
3.2 珠鋼生產(chǎn)工藝特點(diǎn)
(1)珠鋼主要設(shè)備配置
煉鋼系統(tǒng):電弧爐/t 150×2、精煉爐/t 150×2、真空爐/t 150×1、 冶煉周期/min 60
原料 :廢鋼、海綿鐵、生鐵
CSP鑄機(jī):類型 立彎式、流數(shù)1+1、坯厚度/mm 50、坯寬度/mm 1000-1350、中包容量/t 28、結(jié)晶器長(zhǎng)度/mm 1100、拉坯速度/m·min-1 2.8-6、出坯溫度/℃ 1050
輥底爐:長(zhǎng)度/m 192、加熱方式 燃油擺動(dòng)式輥底爐、緩沖時(shí)間/min 20
CSP 精軋機(jī):事故剪 液壓定剪、除鱗 高壓除鱗、軋機(jī) 6機(jī)架、帶卷厚度/mm 1.2-12.7、帶卷寬度/mm 1000-1350、卷重/t 23(最大)、工作輥直徑/mm 720-800(F1-F3)540-600(F4-F6)、軋制力/t 3000、帶卷冷卻方式 層流冷卻、卷取機(jī) 1、卷取類型 地下,踏步控制
珠鋼在成分設(shè)計(jì)上不采取高合金化思路,仍能夠保證生產(chǎn)出高強(qiáng)度鋼的主要?dú)w因于珠鋼先進(jìn)的工藝控制手段,這包括潔凈鋼生產(chǎn)技術(shù)、CSP薄板坯連鑄高拉速控制技術(shù)、溫度控制技術(shù)以及控軋控冷技術(shù)等。
(2)潔凈多生產(chǎn)技術(shù)
現(xiàn)代鋼質(zhì)量研究表明,提高鋼水純凈度對(duì)于改善鋼材綜合性能具有非常重要的意義,薄板坯連鑄機(jī)的生產(chǎn)實(shí)踐也對(duì)鋼水質(zhì)量(成分和溫度)提出嚴(yán)格的要求。
珠鋼在采用廢鋼為原料、短流程工藝、無真空處理手段等不利條件下,通過優(yōu)化配料、電爐全程泡沫渣控制、電爐終點(diǎn)控制技術(shù)、無渣出鋼、優(yōu)化的精煉造渣制度和吹氬控制技術(shù)以及鈣處理工藝等一系列手段使珠鋼精煉結(jié)束的鋼水純凈度達(dá)到一個(gè)較高的水平,其中:
a[o]
(3)CSP薄板坯連鑄高拉速控制技術(shù)
珠鋼CSP薄板坯連鑄機(jī)設(shè)計(jì)拉速為:4-6m/min,拉速的控制受到鋼種、過熱度、鋼水溫度等因素的限制,拉速本身同時(shí)又對(duì)鑄坯組織性能及最終板卷性能產(chǎn)生影響,一般來說,拉速越高越有利于鑄坯晶粒細(xì)化,但同時(shí)也導(dǎo)致鑄坯表面質(zhì)量惡化,同時(shí)增加了連鑄漏鋼的幾率。因此,必須優(yōu)化連鑄配套的工藝條件,珠鋼在連鑄保護(hù)渣的研究、鋼水上臺(tái)溫度和成分控制范圍、SEN的使用等方面做了大量工作,針對(duì)不同的鋼種和規(guī)格,摸索出最佳的拉速控制范圍,目前,低碳鋼平均的拉速水平達(dá)到5.3m/min,最高達(dá)到6m/min。
(4)溫度控制技術(shù)
提高連鑄連澆率是所有鋼廠共的目標(biāo),對(duì)于薄板坯連鑄來說,雖然拉速較寬的可調(diào)范圍有利于連鑄對(duì)鋼水的適應(yīng)性,但是,由于SEN壽命的限制,特別是由于性能穩(wěn)定性的要求,多爐連澆是以穩(wěn)定性為前提條件,主要是拉速的穩(wěn)定,只有這樣,才能保證穩(wěn)定的鑄坯組織和入爐溫度,而拉速的穩(wěn)定是以爐次見的成分和溫度穩(wěn)定為前提。珠鋼目前已能夠?qū)崿F(xiàn)10爐(澆注時(shí)間 10 h)以上的穩(wěn)定連澆。
另一方面,通過控制拉速和二冷水,保證出矯直機(jī)進(jìn)均熱爐的鑄坯溫度達(dá)到1000℃以上,并且鑄坯表面和內(nèi)部溫度偏差較小,沒有發(fā)生αγ的相轉(zhuǎn)變。
3.3 珠鋼低碳熱軋板高強(qiáng)度化的成因初析
珠鋼短流程CSP生產(chǎn)線生產(chǎn)的低碳鋼板與普通厚板坯連鑄軋制線生產(chǎn)的熱軋板在組織形態(tài)和力學(xué)性能特征等方面表現(xiàn)出明顯的差異性,特別是較高的強(qiáng)度方面,值得注意的是,在珠鋼以前,對(duì)于這方面的研究工作國內(nèi)外均很少有報(bào)道,珠鋼投產(chǎn)以來陸續(xù)開展一些相關(guān)研究,初步取得一些進(jìn)展。
3.3.1 晶粒細(xì)化
研究表明:晶粒細(xì)化是珠鋼熱軋板高強(qiáng)度化最主要的因素。
盡管由于鑄坯薄、拉速快、冷卻速度高,鑄坯組織表現(xiàn)為:表面為細(xì)晶區(qū)、內(nèi)部為柱狀晶、基本看不到等軸晶的存在,但是,因?yàn)殍T坯在連鑄后的工始終保持在1000℃以上,F(xiàn)1~F2軋制中產(chǎn)生高溫大變形率,導(dǎo)致奧氏體發(fā)生再結(jié)晶,F(xiàn)3~F6雖然軋制溫度下降,奧氏體再結(jié)晶困難,但是由于變形量較小、道次間隔短,回復(fù)和再結(jié)晶進(jìn)行不充分,造成應(yīng)變不斷積累,晶界上成核速度和形核點(diǎn)大大增加,終軋后,經(jīng)過層流冷卻,由于軋材較薄,因此冷卻既較快,很快形成相變,鐵素體在奧氏體晶界和晶粒內(nèi)部大量形核,最終導(dǎo)致冷態(tài)組織明顯細(xì)化。
3.3.2 納米級(jí)粒子的析出
進(jìn)一步的研究表明,在冷態(tài)組織中發(fā)現(xiàn)大量細(xì)小、彌散的A2lO3、MnS二相粒子析出物,約30mm左右,以及 Al2O3/MnS復(fù)合析出物,約 100~200mm左右,如圖12(略)所示[4]。
初步分析表明:這些細(xì)小、彌散的析出物也是導(dǎo)致珠鋼低碳熱軋板強(qiáng)度提高的一個(gè)重要原因。
3.3.3 殘余元素的作用
由于珠鋼短流程的煉鋼特性,以廢鋼為主要原料生產(chǎn)的鋼水中不可避免的存在較高的[Cr]、[Ni]、[Cu]等合金元素,這些非刻意添加的合金元素特別是[Cr]、[Ni]等也客觀上造成板材強(qiáng)度提高,關(guān)于這一點(diǎn),在傳統(tǒng)理論上已有解釋。但其對(duì)強(qiáng)度的貢獻(xiàn)有多大,對(duì)塑性的弱化有多大?目前仍在進(jìn)一步研究中。
4 結(jié)論
(1)在珠鋼短流程CSP生產(chǎn)線一定的工藝條件下,普通低碳熱軋鋼板的強(qiáng)度可以提高2倍,達(dá)到400-600 MPa,并且,其他力學(xué)特性仍保持優(yōu)良水平。
(2)珠鋼低碳熱軋板高強(qiáng)度化的主要原因是:晶粒細(xì)化、納米級(jí)粒子的析出以及殘余元素的作用綜合結(jié)果。
(3)珠鋼低碳高強(qiáng)度鋼(HSLC)由于不以合金化或微合金化為主要強(qiáng)化手段,因此,與HSLA鋼相比,在成本上具有明顯優(yōu)勢(shì)。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】建筑設(shè)計(jì);低碳環(huán)保;綠色節(jié)能
0 前言
低碳環(huán)保建筑是指在建筑材料與設(shè)備制造、施工建造和建筑物使用的整個(gè)生命周期內(nèi),減少化石能源的使用,提高能效,降低二氧化碳排放量。具體來說有包括四個(gè)方面:一是房屋建材的總量減少與類別選擇實(shí)現(xiàn)減少碳排量;二是水的節(jié)約循環(huán)利用,提倡節(jié)約和循環(huán)用水;三是盡量減少交通工具的使用所產(chǎn)生的溫室氣體。目前,在我國,建筑的相關(guān)能耗已經(jīng)超過工業(yè)成為了社會(huì)第一大能耗行業(yè),已占到總能耗的46.7%,而在住宅使用中產(chǎn)生的能耗與發(fā)達(dá)國家相比,在同等技術(shù)條件下,是發(fā)達(dá)國家的2~3倍,同時(shí),在二氧化碳排放總量中,建筑幾乎占到50%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于運(yùn)輸與工業(yè)領(lǐng)域,在發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的道路中,建筑的“低碳”和“節(jié)能”必將成為建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì),它在減碳上潛力巨大,更加切合全球“節(jié)能減排”的發(fā)展潮流。
1 我國低碳環(huán)保技術(shù)在建筑上的應(yīng)用現(xiàn)狀
我國低碳住宅建筑技術(shù)從20世紀(jì)80年代開始發(fā)展,至今各類新材料、新技術(shù)、新工藝不斷涌現(xiàn),低碳住宅技術(shù)科研成果顯著,其中包括節(jié)能建筑體系、新型節(jié)能墻體和屋面保溫材料、封閉節(jié)能保溫門窗、供熱采暖排風(fēng)系統(tǒng)等許多方面,獲國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)10多項(xiàng),獲國家建設(shè)部科技進(jìn)步獎(jiǎng)69項(xiàng),包括建筑住宅適用技術(shù)研究與帶飾面聚苯板內(nèi)保溫、供熱管網(wǎng)水力平衡技術(shù)、塊墻體采暖居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)原則與方法、加氣混凝土墻體房屋等。同時(shí)部分節(jié)能產(chǎn)品在產(chǎn)業(yè)規(guī)模上也有了長(zhǎng)足的發(fā)展。
隨著低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展成為我國經(jīng)濟(jì)的主流趨勢(shì),我國低碳住宅建筑技術(shù)今后發(fā)展?jié)摿薮?。我國現(xiàn)有建筑共430億m2,另外每年的新增建筑約16~20億m2。在每年新建建筑中,99%以上則是高能耗建筑;而在既有的430億m2建筑中,只有約4%采取了節(jié)能效率措施。據(jù)悉,到2020年,中國用于住宅建筑節(jié)能項(xiàng)目的投資將至少達(dá)到約1.5萬億元,然而,當(dāng)前我國住宅低碳建筑技術(shù)仍存在著很多不足:①低碳技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)品轉(zhuǎn)化存在一定困難。當(dāng)前我國住宅低碳技術(shù)存在諸多問題,例如研究起步較晚、經(jīng)費(fèi)投入不足、技術(shù)不成熟、推廣宣傳力度不夠、市場(chǎng)前景不確定等,造成轉(zhuǎn)化的成功率較低,產(chǎn)學(xué)研無法有機(jī)結(jié)合。②低碳建筑應(yīng)用產(chǎn)品良莠不齊。③節(jié)能產(chǎn)品成本過高,不利于低碳住宅建筑技術(shù)的普及。目前我國居民建筑節(jié)能意識(shí)仍較為薄弱,間接造成了開發(fā)商對(duì)低碳住宅的漠視,低碳住宅推廣困難。
2 中外低碳環(huán)保建筑技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例
2.1 我國低碳環(huán)保住宅建筑技術(shù)的成功應(yīng)用――朗詩國際街區(qū)
朗詩國際街區(qū)位于杭州市經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū),基地南鄰正在建的夢(mèng)琴灣住宅小區(qū),北側(cè)為城市綠地,項(xiàng)目規(guī)劃建設(shè)為7幢高層住宅總建筑面積約21萬m2,朗詩置業(yè)所倡導(dǎo)的恒溫、恒濕、恒氧節(jié)能及低碳建筑技術(shù)在這一建筑中得到了很好的應(yīng)用。其中包括:地源熱泵系統(tǒng)擺脫了空調(diào)束縛;通過輻射效應(yīng),來調(diào)節(jié)室溫,室內(nèi)也沒有機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)的噪音,更能減少熱脹冷縮對(duì)樓板的損害;“絕緣”外墻系統(tǒng)充當(dāng)了建筑的保溫衣;女兒墻、屋頂及地下保溫系統(tǒng)使居民感覺住在“生態(tài)控溫艙”中,從樓基到樓頂,能形成嚴(yán)密的隔熱保溫體系;“嚴(yán)密”外窗系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雙向隔熱,隔出新天地,材料上采用隔熱保溫窗,窗框和窗洞的結(jié)合空隙則采取阻熱設(shè)計(jì),隔絕熱傳導(dǎo)。玻璃為5+15A+5(mm)中空玻璃,并鍍有LOW-E涂層,內(nèi)充惰性氣體能有效降低熱能量的傳遞;24h持續(xù)置換新風(fēng)系統(tǒng),使室內(nèi)換風(fēng)無痕,清新常在。
2.2 國外低碳住宅建筑技術(shù)的應(yīng)用――英國貝丁頓
BedZED是世界上第一個(gè)零碳社區(qū),是英國最大的環(huán)保生態(tài)小區(qū)。自2002年居民入住以來,蜚聲世界,是國際公認(rèn)最重要的低碳建筑的范例。
英國為高緯度島國,冬季寒冷漫長(zhǎng),所以有半年時(shí)間都是采暖期。為了減少建筑能耗,設(shè)計(jì)者特意探索出了一種零采暖模式:生態(tài)村的所有住宅均朝南,每家每戶都裝有一個(gè)玻璃陽光房。屋面、外墻和樓板均選用了約300mm厚的絕熱材料,窗戶則選用內(nèi)充氬氣的三層玻璃,而窗框選用木材以達(dá)到減少傳熱。
該區(qū)自然通風(fēng)系統(tǒng)得到了精心的設(shè)計(jì),BedZED屋頂上矗立著一排排熱壓“風(fēng)帽”,可以源源不斷地將新鮮空氣送入房間。這種被動(dòng)式通風(fēng)裝置則完全由風(fēng)力驅(qū)動(dòng),可隨風(fēng)向的改變而自由轉(zhuǎn)動(dòng),利用自然風(fēng)壓給建筑內(nèi)部提供新鮮空氣,同時(shí)排出室內(nèi)的污濁空氣。除此之外,其內(nèi)部設(shè)有熱交換器,能回收所排出廢氣中的50~70%的熱量,預(yù)熱室外寒冷的新鮮空氣。
3 低碳環(huán)保建筑的解決措施
3.1 加大低碳環(huán)保住宅政策的扶持
借鑒發(fā)達(dá)國家發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)方面的成功經(jīng)驗(yàn),抓住低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展契機(jī),在發(fā)展初期,在土地政策、稅收政策、產(chǎn)業(yè)政策方面向低碳住宅建筑進(jìn)行改革和傾斜,鼓勵(lì)綠色低碳建筑順利開展,建議鼓勵(lì)建立綠色低碳房地產(chǎn)信托投資基金,同時(shí)建立房地產(chǎn)碳信用積分機(jī)制,對(duì)低碳住宅消費(fèi)者提供綠色信貸、減稅等優(yōu)惠政策。在達(dá)到逐步發(fā)展和成熟階段,可借鑒發(fā)達(dá)國家采用的低碳政策工具,如政府管制、、財(cái)政補(bǔ)貼、碳排放交易、生態(tài)工業(yè)園規(guī)劃、能源合同管理等,以加大低碳政策力度。
3.2 制定并完善低碳環(huán)保建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
大力發(fā)展低碳建筑要有一套適合我國國情的低碳評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),讓所有利益相關(guān)方都能形成共識(shí),通過合作把低碳進(jìn)行到底。低碳建筑標(biāo)準(zhǔn)主要應(yīng)圍繞低碳設(shè)計(jì)指導(dǎo)原則、低碳建筑技術(shù)規(guī)范、低碳等級(jí)認(rèn)定等方面進(jìn)行制定。制定確實(shí)可行的低碳等級(jí)認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn),從而構(gòu)建我國低碳建筑標(biāo)準(zhǔn)的第三方測(cè)評(píng)體系,并由第三方測(cè)評(píng)機(jī)構(gòu)對(duì)建筑的能耗進(jìn)行測(cè)評(píng),根據(jù)測(cè)評(píng)結(jié)果出具建筑物能耗等級(jí)的證明,并將此證明作為低碳建筑政策扶持對(duì)象的依據(jù)之一。
3.3 倡導(dǎo)低碳環(huán)保的住宅生活方式
低碳經(jīng)濟(jì)包括低碳生產(chǎn)與低碳消費(fèi)兩部分,低碳社會(huì)生產(chǎn)方式是前提,而低碳生活方式是最終實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵。首先,要整合低碳住宅價(jià)值體系的社會(huì)認(rèn)同感,達(dá)成低碳生活的共識(shí),形成發(fā)展低碳住宅的社會(huì)環(huán)境和輿論氛圍;其次,要調(diào)整住宅產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和發(fā)展模式,提高能源循環(huán)利用率,并倡導(dǎo)以TOD為主導(dǎo)的土地利用開發(fā)模式、緊湊的土地開發(fā)形態(tài),發(fā)展節(jié)能低碳的公共交通,鼓倡導(dǎo)低碳消費(fèi)模式和生活方式。
4 低碳環(huán)保建筑的發(fā)展趨勢(shì)
4.1 低碳住宅規(guī)劃設(shè)計(jì)將是未來發(fā)展重點(diǎn)
當(dāng)前我國的低碳住宅主要集中在新風(fēng)系統(tǒng)、節(jié)能墻體、地源熱泵、外遮陽、節(jié)能窗、節(jié)能屋頂?shù)炔牧稀⒃O(shè)備的應(yīng)用上,而建筑設(shè)計(jì)節(jié)能技術(shù)還相對(duì)落后。當(dāng)前一些發(fā)達(dá)國家利用計(jì)算機(jī)和自然環(huán)境進(jìn)行建筑節(jié)能方案優(yōu)化已有長(zhǎng)足的發(fā)展,例如日本在90年底提出了“與環(huán)境共生住宅”的低碳理念,強(qiáng)調(diào)建筑立面設(shè)計(jì)技術(shù)、水回收系統(tǒng)等設(shè)計(jì)與環(huán)境、氣候協(xié)調(diào)的建筑是低碳節(jié)能的重要方法。
4.2 加大低碳環(huán)保技術(shù)的研發(fā)投入
未來,建筑節(jié)能將成為我國住宅建設(shè)的一大重點(diǎn),低碳住宅技術(shù)市場(chǎng)巨大。而市場(chǎng)的擴(kuò)容也將導(dǎo)致吸引更多企業(yè)的進(jìn)入,致使競(jìng)爭(zhēng)加劇。因此,現(xiàn)有技術(shù)提供企業(yè)需加大低碳技術(shù)研發(fā)投入,開發(fā)更多的核心競(jìng)爭(zhēng)技術(shù),才能在激烈的市場(chǎng)中立于不敗之地。
4.3 開發(fā)企業(yè)需要緊抓市場(chǎng)機(jī)遇,引領(lǐng)低碳住宅的潮流
當(dāng)前,我國低碳住宅發(fā)展時(shí)間較短,數(shù)量較少,住宅開發(fā)企業(yè)對(duì)其重視仍然不足。據(jù)國外經(jīng)驗(yàn),低碳住宅將是我國未來住宅建筑的一大主流趨勢(shì),開發(fā)企業(yè)需抓住市場(chǎng)機(jī)遇,加大對(duì)低碳住宅的投入和開發(fā),盡早搶占市場(chǎng)份額,做低碳住宅的弄潮兒。
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