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[关键词]锅炉 汽包 热应力 温差
中图分类号：TK223 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）48-0027-01
1 引言
汽包是锅炉的重要组件，在使用中如果操作或管理不当会使其上下壁、内外壁产生过大的温差和热应力。其机械应力和热应力的综合应力在局部区域的峰值可能接近或超过汽包材料的屈服强度，汽包壁容易形成裂纹，扩展到一定程度时汽包将被破坏。
汽包承受的应力主要有压力引起的机械应力和温度变化引起的热应力，其中机械应力与其工作压力成正比，在设计中通过强度计算来确定汽包的壁厚、直径和选材等，运行中只要控制不超压运行，机械应力的最大值是稳定的。本文仅就因汽包壁温度变化引起的热应力进行讨论，分析汽包壁温差大的原因，并提出控制方法。
2 汽包热应力分析
2.1 汽包壁温差产生的机理
锅炉在启停炉过程中，受工质传热的影响，汽包温度场发生变化，相应的温差也不断改变。当锅炉正常运行后，汽包各部分温度场趋于稳定，温差也逐渐减小。
2.1.1 锅炉上水时，汽包产生的温差
锅炉上水时，给水进入汽包后，先与汽包下壁接触，使汽包水位以下壁温首先上升，而上部未能与给水接触换热，壁温上升较慢，造成汽包下部壁温高于上部壁温，产生上下壁温差。同时，一定温度的给水进入汽包后，内壁温度随之升高，因汽包壁较厚，外部与环境接触，外表面温升速度较内壁温升慢，从而形成了内外壁温差。
2.1.2锅炉升压过程中汽包产生的温差
锅炉点火后，升压初期投入炉内的燃料量很少，火焰在炉内的充满程度差，水冷壁受热不均，工质吸热量少，且在压力低时，工质的汽化潜热大，这时产生的蒸汽量很少，蒸发区内的自然循环尚不正常，汽包内的水流动缓慢或局部停滞，对汽包下壁的放热系数很小，所以汽包下壁温升小。而汽包上壁与饱和蒸汽接触，当压力升高时，饱和蒸汽遇到较冷的汽包壁便发生凝结放热，由于蒸汽凝结时的放热系数要比汽包下半部水的放热系数大3-4倍，上壁温度很快达到对应压力下的饱和温度，使汽包上壁温度大于下壁温度，出现温差，且汽包升压速度越快，饱和温度升高也越快，产生的温差就越大。同时，汽包内壁与工质接触，吸收热量，温度上升较快，由于汽包壁较厚，传热过程中存在热阻，使汽包外壁温度上升较慢，出现内外壁温差。
2.1.3 在停炉冷却过程中汽包产生的温差
在停炉过程中，锅炉进入降压和冷却阶段，汽包主要由内部工质进行冷却，由于汽包内炉水压力及对应的饱和温度逐渐下降，汽包下壁对炉水放热，使汽包下壁很快冷却，而汽包上壁与蒸汽接触，在降压过程中放热系数较低，金属冷却缓慢，出现上部壁温大于下部壁温，造成温差。且降压速度越快，则温差越大。同时，汽包内壁受到工质冷却，温度降低，而外壁由于有保温材料包裹，处于绝热状态，温度下降较慢，出现外壁温度高于内壁温度，产生内外壁温差。
2.1.4 在事故状态下汽包产生的温差
在事故状态下，如机组甩负荷、四管爆漏紧急停炉时，大量的蒸汽排出，水位很快下降，为了维持汽包水位补入温度较低的给水，使得上下壁、内外壁受到冷却产生很大的温差。
2.2 上下壁温差产生的热应力
汽包热应力计算表明，汽包上下壁温差引起的热应力主要是轴向应力，切向和径向应力与之相比约低一个数量级，故可忽略不计。汽包上部壁温高，金属膨胀量大 ；下部壁温低，金属膨胀量相对较小。这样就造成上部金属膨胀受到限制，上部产生压缩应力，下部产生拉伸应力。热应力与温差成正比，汽包上下壁温差越大，产生的热应力越大 。
2.3 内外壁温差产生的热应力
汽包内外壁温差的形成主要是在升温过程，介质不断地对汽包内壁加热，内壁温升快 ，外壁温升慢，造成内外壁存在温差，使内壁产生压缩应力，外壁产生拉伸应力。应力计算表明，内外壁温差产生的热应力主要是轴向和切向热应力，而且轴向与切向热应力大小相当，控制汽包内外壁热应力的关键是控制升温速度。
3 控制措施
锅炉在启停过程中，由于温差的出现，使汽包产生热压力。如果控制不当，长期出现较大的热应力，会使汽包产生疲劳裂纹甚至出现拱背和弯曲变形，对汽包造成损害。因此，锅炉在运行中应从以下几方面严格控制：
a）在升、停炉过程中，严格控制升温或降温速度，一般升（降）温速度不大于1.5℃/min。但在锅炉启动初期应采用更小的升温速度，因为升压初期汽水饱和温度随压力的变化较大，此期间更容易产生较大的壁温差。在升压或降压过程中，若发现汽包上下壁温差超过规定值（40℃），应减慢升（降）压速度。
b）升炉时，加强水冷壁下联箱的放水，通过适当放水，用热水替换受热较少的水冷壁及不受热的联箱等部件内的冷水，促使各部位温升均匀，有利于建立正常的水循环，减小汽包壁温差。
c）维持燃烧稳定和均匀。采用对称投油枪定期切换，或采用多油枪少油量等方法使炉膛热负荷均匀，确保水循环正常。
d）尽量维持较高的给水温度。因为温度低的给水进入汽包，会使下壁温度低，造成上下壁温差大。
e）向汽包补给水时须严密关闭省煤器再循环门，否则，水短路进入汽包造成上下壁温差增大。
f）停炉后要避免大量排汽造成降压速度太快，应使汽包缓慢均匀冷却，同时尽量保持汽包高水位。
g）降压后期及停炉后要特别注意控制好汽包水位，尽量避免大量放水、补水使汽包下壁急剧冷却，汽包上下壁温差增大。
h）在处理“四管”爆漏事故中，尽可能稳定地控制补水量。水冷壁、省煤器爆漏，水位难维持时宜尽快停炉，停炉后可不再向汽包进水。同时停炉后要避免长时间开启烟道挡板造成炉内急剧冷却。
i）提高设备的检修质量，确保阀门严密。
4 结束语
汽包在长期运行中受交变应力的作用是必然的，在运行中应力对汽包的损害也必然存在。因此，除做好应力控制措施外，还必须在检修期认真做好检查工作，及时消除缺陷。
参考文献
[1] 陈陶锴，孟晓曦.火电机组启停过程中氧腐蚀的控制对策[J].东北电力学院学报，2001，（03）.
论文关键词：锅炉，水垢，成因，措施
一、概述案例
我市某轮胎厂一台DZL4-1.25-AII的蒸汽锅炉，内部检验时发现结水垢约3-5mm，水管局部过热蠕变，发生泄露事故。由于清洗、维修工作，致使大批订单延误，经济损失十余万元；某工贸公司额定蒸发量为2t/h的蒸汽锅炉，无水处理操作人员且自动软水器损坏后，管理人员麻痹大意，维修不及时造成水冷壁管鼓包。锅炉运行中形成水垢，单除垢和维修费用就2.5万元；某个食品加工厂在用的LHC1-0.69-AII锅炉，在未申请检验的情况下一直使用生水，造成了爆管事故，见下图一。
腐蚀并堵满水垢的水汽管（图一）
二、水垢引起的危害及成因
综上几个案例，我们不难看出水垢是造成事故的直接原因。据有关资料表明，每年的事故统计中， 因水质不合格，水处理不当结生水垢引起的事故超过事故数的20%，在造成事故和耽误生产的同时，浪费燃料上千万吨。
我们知道钢板的导热系数为48w/m?℃锅炉，而水垢的导热系数比钢板小数十倍到数百倍，这样不仅出现爆管事故，而且浪费燃料，降低锅炉热效率，也大大危及到锅炉的安全经济运行，因此水垢可谓“百害之源”。就三年来我市检验情况统计可知，40%以上锅炉使用单位用水水质难以满足GB1576-2008的要求。殊不知，这些单位业主的盲目性和疏忽性却导致了燃料的大量浪费。当水垢约1mm时，就多消耗5%的燃料;当水垢约4mm时，就多耗12%；7mm时增加到30%；按照我市300台工业锅炉计算，每年因水垢问题所浪费的燃煤约800多吨，按900元/吨计算，就浪费了72万余元。
对于水垢的成因，有以下几点分析：
首先，我市近年来降雨量减少，对于可溶性矿物盐类随着蒸发量增加而增加，地下水的硬度也随之增大。长期使用超标的给水是结生水垢的根本原因，另外与锅炉结构、设计、安装等因素也有直接关系。水垢的形成是一个复杂的物理化学变化过程，水中含有较高含量的Ca2+、Mg2+、SiO2和其它重金属离子，对锅炉危害较大的阴离子主要是HCO3-和SO42-。HCO3-进入锅炉后，吸收高温烟气传导的热量便会发生分解和水解反应：
2HCO3--->CO32- + CO2↑+H2OCO32- +H2O-->2OH-+ CO2↑
Ca2++CO32-=CaCO3↓ Mg2++SO42-= MgSO4↓ Mg2++2OH-= Mg (OH)2↓
当炉水不断蒸发浓缩到一定程度，难溶物便会生成固体沉淀物附着在受热较高的金属内壁上，这些固体沉淀物便是水垢。然而如果是锅内水处理时，水垢多又粘再加上司炉工排污不及时一些污泥、藻类及灰尘之混合物也很容易转化为泥渣。
其次，现在约有80%以上的使用单位用的是锅外自动钠离子交换器。对于钠离子交换器主要依靠交换树脂进行软化，它包括软化过程和再生过程论文格式模板。如果钠离子交换树脂已经失效，那么为了恢复其再交换能力，就需要对此树脂进行再生。部分业主认为自动交换器就可以完全产出合格的软化水，不需配备水处理操作和化验人员。树脂失效后不能及时发现和再生，更有甚者连再生剂也不购买添加，任其运行。还有部分企业的水处理设备在运行正常中，交换器出水水质合格，但到达软水池后，由于水池内壁处理不好造成反渗，密封性不好造成水质污染，所以进入锅炉内的水质也不合格。例如一些水泥制品厂，外加剂厂，建筑材料厂等这些单位就存在这些问题。
最后，管理制度极不健全。管理人员责任心不强锅炉，操作人员水平低、意识淡薄，设备损坏后不能及时报告修复。
二、预防措施
要保证锅炉不结垢或薄垢运行，针对以上分析，对水垢的预防我们可采用以下对策：
一、学习有关的法规标准，强化责任意识。使用单位要切实认识到水处理工作的必要性。如果有水处理设备而不用或者利用不当，就等于没有进行水处理。所以，这就需要各使用单位树立起防患于未然的思想，
二、强化企业内部的管理，建立健全各项规章制度。按规定配备水处理操作人员和化验人员并持证上岗，按照GB1576-2008水质标准执行，加强水质监测力度，并及时指导司炉人员的排污作业，及时除去泥渣。
三、定期对水处理设备进行维护保养，及时检修。做好“三要一必须”；操作压力要控制好，工业盐要调配好，多路阀要定期检查，软化树脂必须定时清洗。
加强锅炉水处理工作，不仅节省了人力、物力、财力等成本费用，而且又对锅炉的安全经济运行起到了保障作用。因此，本文对水垢作简要介绍，这几个案例作为警示，以引起使用单位的重视。
参考文献：
[1]张辉工业锅炉水处理技术2004
[2]王立明锅炉水质与运行安全2001(1)
[3]李兵浅谈锅炉的水处理2005(2)
论文关键词:烟气;SO2;控制
论文摘要:我国的能源以燃煤为主，燃烧过程中产生严重污染。本文分析了锅炉烟气SO2污染的产生;提出了控制燃煤SO2污染的三种途径;讨论了烟气脱硫技术。
我国的能源以燃煤为主。占煤炭产量75%的原煤用于直接燃烧，燃烧过程中产生严重污染，如烟气中的CO2产生温室效应，SOX 导致形成酸雨，NOX引起酸雨、破坏臭氧层以及产生化学烟雾。1995年国家颁布了新的《大气污染防治法》，并划定了SO2 污染控制区及酸雨控制区，各地对SO2 的排放控制越来越严格，并且开始实行SO2 排放收费制度。随着人们环境意识的逐渐增强，减少污染源，净化大气，保护人类生存环境的问题，正在被亿万人们所关心和重视。寻求解决这一污染源的措施，已成为当代科技研究的重要课题之一。因此，治理锅炉烟气具有十分重要的意义。
1 锅炉烟气的污染
1.1 锅炉内煤的燃烧过程
在煤的燃烧过程中，当煤块受热后温度达100 ℃，煤中水分就逐渐被烘干。当煤块温度继续升温时，在煤尚未与空气作用的条件下，煤开始干熘出碳氧化合物及少量的氢和一氧化碳，这些气体的混合物叫挥发物(着火250～700℃)。当温度不断升高，挥发物逸出的量不断增多，煤粒周围的挥发物在一定的温度条件下，遇到空气中的氧就开始着火燃烧，在煤粒外层形成黄色明亮的火焰。煤中的挥发物全部逸出后，所剩下的固态物质就是焦炭。当煤块周围的挥发物燃烧时，放出大量的热将焦炭加热到红热状态，为焦炭的燃烧创造了条件。焦炭是煤的主要可燃物，它的燃烧是固体与气体间进行的化学反应，它比挥发物难燃烧，如何创造焦炭燃烬的条件，关系到煤块燃烧程度。综上所述，固体燃料的燃烧都包括加热干燥、干熘析出挥发物，形成焦炭燃烧和燃烬形成灰渣等4个阶段。
1.2 煤在燃烧过程中SO2 的生成
煤中的全硫分包括无机硫和有机硫。在高硫分煤中，硫主要以硫铁矿的形式存在。有机硫、游离状态的硫和硫铁矿中的硫皆为可燃性硫。硫燃烧生成SO2 、SO3 和H2O 生成H2SO3 。硫酸盐中的硫难于分解出来，为不可燃烧硫，进入灰分中。但在高温下有些金属的硫酸盐是可以分解的。煤在燃烧过程中产生的SO2 在锅炉和烟道内要发生一系列复杂的物理变化和化学反应:SO2的氧化反应主要是在金属氧化物、金属盐类和其它粉尘的接触催化作用下转化为SO3进而转化为H2SO4或硫酸盐。在硫的转化过程中，湿度对SO2 的转化率有重要的影响。相对湿度低于40 %转化速度缓慢，相对湿度高于70%，转化速度明显提高。
2、燃煤锅炉烟气脱硫技术及控制
烟气脱硫方法可分为抛弃法和回收法两大类。抛弃法是将吸收剂与SO2 结合，形成废渣，其中包括烟灰、CaSO4、CaSO3 和部分水，没有再生步骤、废渣抛弃或作填充处理，其最大问题是污染问题未得到彻底解诀，只是将空气污染变成固体污染;回收法是将吸收剂吸附SO2 ，然后再生或循环使用，烟气中的SO2 被回收，转化成可出售的副产品如硫磺、硫酸或浓SO2 气体，回收效果较好，但成本较高、一般按使用的吸收剂或吸收剂的形态和处理过程的不同，将回收法分为干法烟气脱硫、半干法烟气脱硫和湿法烟气脱硫三类。
2.1干法脱硫干法烟气脱硫是用固体吸收剂(或吸附剂) 吸收(或吸附) 烟气中SOX的方法，具有系统简单、占地小、同时具有脱氮功能等优点，缺点是钙利用率低，脱硫剂再生、更换费用高。一般钙硫比为2 时，脱硫效率可以达到70 % ，干法脱硫又有活性炭法、活性氧化锰法、接触氧化法和还原法之分。如活性炭法就是利用活性炭的活性和较大的比表面积使烟气中的SO2在活性炭表面上与水蒸汽反应生成硫酸的方法。
2.2半干法烟气脱硫半干法烟气脱硫介于湿法和干法之间，脱硫剂以溶液的形式被喷入烟气中，SOX 与脱硫剂发生反应的同时，溶液的水分全部蒸发。一般钙硫比为1.6 时，脱硫效率可以达到80 %。半干法烟气脱硫要求的控制水平较高，以使喷水量能全部蒸发。
2.3湿法烟气脱硫湿法烟气脱硫是用水或钙盐溶液作吸收剂吸收烟气SOX 的方法，一般钙硫比为1 时，脱硫效率可以达到90 % ，缺点是须建立水循环系统，防腐、烟气脱水问题突出。湿法中由于所使用的吸收剂不同，湿法脱硫又有石灰石- 石膏法、钠法、氧化镁法、氨和催化氧化法之分。如氨法就是用氨(NH3?H2O) 为吸收剂吸收烟气中的SO2 ，其湿灰(中间产物) 为亚硫酸铵(NH4 ) 2SO3 和亚硫酸氢铵NH4HSO3。采用不同方法处理湿灰，还可回收亚硫酸铵(NH4)2SO3、石膏CaSO4?2H2O和单体硫S等副产物。由于回收系统工艺复杂、投资高等因素80%湿灰采用经济的抛弃法。
3结论
3.1目前我国燃煤锅炉众多，锅炉烟气脱硫治理难度大、存在问题多及造成污染严重，成为我国当今令人关注的热点之一。
3.2实现烟气脱硫低成本的“经济化”目标是烟气脱硫技术发展的大趋势。
参考文献
[1] 刘志全1 关于燃煤二氧化硫排放污染防治技术政策的探讨[J ]， 环境保护，2001 ， (2) :8 - 101
[2] 安恩科1 湿法脱硫问题的探讨[J ]1 环境工程，2001 ，19(2) :25 - 261
【关键字】燃煤技术沥青混凝土搅拌设备应用
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
一、煤燃烧的基本原理
1、煤的成分
煤作为能源燃烧的煤炭是一种复杂的多物质集合，按化学成分划分由碳(C)、氢(H)、氧(o)、氮(N)、水(H20)和灰组成，按工业分析成分划分由发热量(Q)、固定碳(FC)、挥发份(V)、水分(M)和灰分(A)组成。这些组成成分质量分数的变化直接决定了煤的种类和品质的优劣，在现实的燃烧过程中无法保证用煤品质的统一，加之燃烧器与燃烧条件的限制直接影响到燃烧效率。
2、煤的燃烧
煤的燃烧是指煤中的可燃有机质在一定温度下与空气中的氧发生剧烈的燃烧。是发光发热的化学反应过程，最终形成不可燃的烟气和灰渣。经济效益，寻求对沥青搅拌设备主燃料的替换成燃煤。不论煤粒的大小、燃烧的方式都要经历四个阶段，做到完全燃烧还需要四个条件的特性。煤的燃烧过程：首先是加热和干燥阶段，其次是挥发份析出、着火燃烧和形成焦炭阶段，接着是焦炭猛烈燃烧阶段，最后进入灰渣生成的燃烬阶段。在锅炉中进行的四个过程实际上是各阶段相互交叉或者与某些阶段同步进行。煤充分燃烧必须同时满足以下四个条件：必须维持燃料的温度在着火点温度以上；足够的空气量和空间；燃料和空气的充分接触；足够的燃烧时间。
二、设备的相关介绍
1、设备的性能要求
（1）燃烧炉的发热量要与搅拌机生产能力及沥青混合料出料温度相匹配；
（2）火力调节简便，出料温度均匀，一般应控制在±5℃；
（3）充分燃烧不冒黑烟，灰尘少，满足环保要求；
（4）自动化程度高，操作简便；
（5）燃烧热效率要高、节能；
（6）炉头、引火口、炉膛寿命长，叶角耐磨性高，整机可靠性要高。
2、设备的基本配置及参数
(1)通过技术改造后的拌合设备，燃烧器将变频器控制进煤量。燃烧炉使用寿命可达8-10万吨料。
（2）120t煤粉机1台；
（3）40t煤粉机1台；
（4）燃烧炉膛及支架1台；
（5）燃油引火系统2套；
（6）送煤金属软管1根；
（7）控制柜台；
（8）配备品、喷火口总成" 套，引火口总成1套，煤油配用连接法兰" 套。总功率96.5KW。
3、设备的安装调试
（1）将燃油喷燃器从烘干筒的前端头卸下，封存。割制一个与引火口直径1.6m相同的圆口，将引火口总成用螺栓连接牢固，将割下来的圆形铁板焊接在和引火口法兰直径相同的另一法兰上，以备安装燃油燃烧器用，做到燃油燃煤装置互换方便，煤、油两用。因西安筑机2000型搅拌机采用前端头出料，端头内侧有接料板，端头外侧有出料通道，占据一定位置，致使引火口安装偏离前端板中心8cm（实践证明，对使用效果不产生影响）；
（2）固定燃烧炉膛支架，四个支腿的地基要求坚实；
（3）在将炉膛吊装于轨道上支架，是炉膛中心高度与倾斜角度和烘干筒一致；
（4）固定磨煤机喷粉机的位置，安装前，将基础夯实，放置于炉膛的斜前方，注意煤粉机与喷粉管的角度，越平缓越好，以利煤粉完全输进与燃烧路的距离尽可能短一些；
（5）将点火装置于燃烧器旁，以油枪能伸入点火管为准，油箱内注满柴油；
（6）将配电控制柜安置于操作室内，便于操作控制调整，并按电路图接线，接好后将电线置于电缆沟内。安装调试完毕，一次点火成功，烧干料测定2/min，温度170℃，符合要求。
三、经济分析
1．导热油燃油加热装置分析
(1)O﹡柴油到工地单价为：9200元/吨
(2)每拌料工作天加热导热油需要柴油1．5吨；
(3)耗电量每小时29．4KW(含沥青锅加热用鼓风机的功率)；
(4)沥青锅熔化沥青的人工工资每人每天100元
2、导热油锅炉加热装置分析
(1)大煤到工地单价为： 720元/吨
(2)每天锅炉加热需要燃煤2．5吨；
(3)耗电量每小时18．7KW；
(4)人工工资100元
(5)导热油锅炉加热装置整套价格为90000．00元。
3、电费为0.8元/KW.H
4、对比分析：每小时生产成品料80吨，每天生产10小时，总的生产量为3万吨成品料，拌料工作天数为38天，生产期为60天。
(1)导热油燃油加热装置分析
a.耗油：1．5吨/工作天×38工作天×9200．00元/吨=524400．00元；
b.耗电：29．4KW×10h／天×38天×0．80 Yr,／KW．h=8937．60元；
c.人工工资：1人×100．00元／天．人×38天=3800．00元；
d.总成本为：537137．60元。
(2)导热油锅炉加热装置分析
a.耗煤：2．5吨／天×60天×720．00/吨=224640．00元；
b.耗电：16．5KW×60天×24h／天×0．80 Yr_,／KW．h=19008．00元：
c.人工工资：1人×60天x100．00/天．人=6000．00元；
d.导热油锅炉加热装置以一年摊入成本9万元；
⑤总成本为：249648．00元。
(3)相对比，改造后总生产成本节约为：537137．60元一249648．00元=287489．60元。
总结
在沥青混凝土搅拌设备中将一定含水率的湿冷骨料烘干、加热是由燃烧炉来完成的，骨料的烘干、加热需要消耗大量的热能。由于柴油具有发热值高，杂物含量少、易于点燃及燃烧稳定等优点，在沥青混凝土搅拌设备中得到了广泛的应用。与柴油相比较，煤的热值较低，杂物含鼍高、不易点燃等问题，其在沥青混凝土搅拌设备中未得到广泛的应用。
燃料消耗是沥青搅拌设备运行中成本消耗的最主要的成分，特别是近年来燃油价格的持续上涨，再加上国家征收燃油税，燃料成本在沥青混凝土设备中的比霞进一步加大。而我国目前的筑、养路资金有限，把燃煤技术应用到沥青混凝土搅拌设备中，可以大大降低燃料成本。如今，燃煤技术已经广泛应用到我厂生产的沥青混凝土搅拌设备上，得到了许多用户的认可和肯定，取得良好的社会效益。现在，我们正在积极努力完善配套应用项目的除尘收灰技术，一个绿色环保的燃煤技术将在沥青混凝土搅拌设备上得到广泛应用。
【参考文献】
[1] 陈伟 多层住宅太阳能热水系统应用研究[期刊论文]-浙江建筑2005,22(1)
[2] 李丙奇 燃煤锅炉供热存在问题及节能技术应用[期刊论文]-建筑•建材•装饰2010,11(6)
[3] 沈志彤 哈尔滨市太平区集中供热工程可行性研究[学位论文]2004
关键词：变频器，风机，应用
一、概 述
通常工业锅炉上的鼓风、引风机，给水泵都是电机以定速运转，再通过改变风机入口的档板开度来调节风量；通过改变水泵出口管路上的调节阀开度来调节给水量。而风机和水泵的最大特点是负载转矩与转速的平方成正比，而轴功率与转速的立方成正比，因此如将电机的定速运转改为根据需要的流量来调节电机的转速就可节约大量的电能。
在发电厂、制糖厂、中央空调、炼钢厂、水泥制造、化纤等行业中都用到风机。在没有调速控制之前，一般采用降压起动，并且正常运行后，电动机全速运行，而风量的大小则通过风门来调节。一般情况下，风门的开度为50%～80%，电机只能是满负荷运行，电动机的工作效率很低，造成很大浪费。
二、变频器调速的特点及节能分析
怎样能根据工况而直接控制风量的大小而满足工况的要求呢？变频器的出现很好的解决了这个问题。变频器是无级调速的，用变频器改造风机，具有以下特点：
1. 起动停止平衡，无级调速，调速范围大。
2. 工作可靠，能长期稳定运行。
3. 操作简便，维护量小。
4. 输出特性可满足风机性能要求。
5. 节能效果显著。
根据离心泵的特性，风机的流量变化与转速成正比，压力变化与转速成正比，而功率变化与转速变化立方成正比。因此，当风机转速降低时，风量减少。电机功率成立方比下降。
三、改造方案
从以上运行情况分析：要提高电动机的工作效率、节约电能，可在风机电动机上装上调速装置。根据工作的情况调节调速器装置的速度可以满足工作状况的要求。另外，用变频器对风机进行改造不必对原系统进行大改动。因此，变频器在风机改造方面得到广泛的应用，在变频改造的过程中，当我们需要时，让电动机高速运行以达到我们的要求。当不在工作时、低负荷运行时，使电动机低速运转节约电能。同时，可根据我们的需要而调节变频器，以满足我们的工作要求。
其中，鼓风机、引风机、炉排机变频器受燃烧控制系统的控制，给水泵变频器受汽包水位的控制。控制器的输出信号将控制相关的变频器输出频率，以达到稳定工况及提高锅炉热效率和节能之目的。对于给水泵变频器加减速时间的设定，应在保证供水的前提下，尽量设定长一点，这样对工艺管道有利，因为这可以克服水泵加速过快的“水锤效应”和减速过快时的“空化现象”。
通过对变频器在工业锅炉上的应用进行总结，具有以下优点：
1、节电降耗效果显着，操作简便，调节平衡，尤其与微机控制相联更体现了优越性，深受司炉工的欢迎。
2、平滑启动及转机转速下降，机械磨损减小，故障率下降，减少了停机、停炉对生产的影响。
3、档板和调节阀的机械磨损、卡死等故障不复存在了。
四、变频器在使用中遇到问题及防范措施
为防患于未然，事先要对经常发生的故障原因进行认真分析。首先要提高变频器自身的抗干扰能力，但由于受装置成本限制，在外部采取噪声抑制措施，消除干扰源显得更合理、更必要。另外安装环境, 电源异常, 雷击、感应雷电, 电源高次谐波对变频器的正常运行也有很大影响。
1、安装环境
变频器属于电子器件装置，在其规格书中有详细安装使用环境的要求。在特殊情况下，若确实无法满足这些要求，必须尽量采用相应抑制措施：
①振动是对电子器件造成机械损伤的主要原因，对于振动冲击较大的场合应采用橡胶等避振措施。
②潮湿、腐蚀性气体及尘埃等将造成电子器件生锈、 接触不良、绝缘降低而形成短路。作为防范措施，应对控制板进行防腐防尘处理，并采用封闭式结构。
③温度是影响电子器件寿命及可靠性的重要因素。特别是半导体器件，应根据装置要求的环境条件安装空调或避免日光直射。
除上述三点外，定期检查变频器的空气滤清器及冷却风扇也是非常必要的。对于特殊的高寒场合，为防止微处理器因温度过低不能正常工作，应采取设置空间加热器等必要措施。
2、 电源异常
常表现为各种形式，但大致分以下三种，即缺相、低电压、停电，有时也出现它们的混和形式。测速电机的检测来防止在加速中的过电流；对于要求必须量需运行的设备，要对变频器加装自动切换不停电电源装置。
3、 雷击、感应雷电
雷击或感应雷击形成的冲击电压有时也能造成变频器的损坏。为防止因冲击电压造成过电压损坏，通常需要在变频器的输入端加压敏电阻等吸收器件，保证输入电压不高于变频器主回路期间所允许的最大电压。当使用真空断路器时，应尽量采用冲击形成追加RC浪涌吸收器。若变压器一次侧有真空断路器，因在控制时序上保证真空断路器动作前先将变频器断开。
4、电源高次谐波
由于目前的变频器几乎都采用PWM控制方式，这样的脉冲调制形式使得变频器运行时在电源侧产生高次谐波电流，并造成电压波形畸变，对电源系统产生严重影响，通常采用以下处理措施：采用专用变压器对变频器供电，与其它供电系统分离；在变频器输入侧加装滤波电抗器或多种整流桥回路，降低高次谐波分量，对于有进相电容器的场合因高次谐波电流将电容电流增加造成发热严重，必须在电容前串接电抗器，以减小谐波分量，对电抗器的电感应合理分析计算，避免形成LC振荡。
5、振动、噪声
振动通常是由于电机的脉动转矩及机械系统的共振引起的，特别是当脉动转矩与机械共振电恰好一致时更为严重。噪声通常分为变频装置噪声和电动机噪声，对于不同的安装场所应采取不同的处理措施：变频器在调试过程中，在保证控制精度的前提下，应尽量减小脉冲转矩成分；调试确认机械共振点，利用变频器的频率屏蔽功能，使这些共振点排除在运行范围之外；由于变频器噪声主要有冷却风扇机电抗器产生，因选用低噪声器件；在电动机与变频器之间合理设置交流电抗器，减小因PWM调制方式造成的高次谐波。
6、高频开关形成尖峰电压对电机绝缘不利
在变频器的输出电压中，含有高频尖峰浪用电压。这些高次谐波冲击电压将会降低电动机绕组的绝缘强度，尤其以PWM控制型变频器更为明显，应采取以下措施：尽量缩短变频器到电机的配线距离；采用阻断二极管的浪涌电压吸收装置，对变频器输出电压进行处理。
四、改造效果
1、160KW为例
改造前实测平均数据
U=380V I=290A cosΦ=0.79
P=1.732UIcosΦ
=1.732×380×290×0.79
=150.7KW
改造前每年耗电量（全年运行300天计）
150.7KW×24×300=1085040度
2、改造后实测平均数据
U=380V I=200A cosΦ=1
P=1.732×380×200×1=131.6KW
改造后每年耗电量（全年运行300天计）
131.6KW×24×300=947520度
3、每年节省的电量：
1085040-947520=137520度
节电率：137520÷1085040=12.6%
每年节约电费（按0.5元/度计）：
137520×0.5=68760元
五、总结
对风机改造表明：
1. 采用交流变频器对风机进行节能改造具有结构简单、改造方便、节能效果明显、投资回收期短的特点。
2. 使用变频器后，风机可软起软停、减少设备机械冲击、延长设备使用寿命、降低设备的维修费用。
3. 变频调速技术先进、成熟，提高了设备的技术含量。
本文针对供热锅炉中的脱硝技术的应用，阐述一些关于如何减少氮氧化物对大气环境污染的方法。
关键词：烟气脱硝技术；SCR工艺技术；尿素热解制氨技术
中图分类号：TU995文献标识码： A 文章编号：
探讨治理集中供热排放烟气中氮氧化物的意义
集中供热系统在我国已经成为城市基础设施的一种部分，集中供热主要是通过分析热负荷特点来建设区域性的锅炉房，一方面能够有效地减少分散采暖的各类污染物的排放数量，提高采暖热效率，另一方面降低了区域内燃料消耗和建设投资，由于这些相对明显的优越性，集中供热已经成为我国北方主要地区优先考虑的供暖方式。
集中供热锅炉的烟气脱硝技术的应用是以适应我国大气污染的减排力度为要求的，将大型燃煤电厂的选择性催化还原脱硝的技术和工艺应用在集中供热领域当中。结合集中供热自身的特点，在集中供热锅炉的烟气脱硝的实施过程当中，必须解决SCR脱硝技术如何适应炉温变化及持续稳定运行等一系列问题。
锅炉本体二次设计在烟气脱硝中的运用
改造锅炉本体是有效实施集中供热锅炉烟气脱硝技术的前提。锅炉改造的主要方式是改进锅炉的结构和锅炉的受热面的布置以保证SCR装置系统的入口烟气的温度得以达到具体工作情况的需求，从而进一步实现SCR装置的连续高效运行。
对于锅炉本体结构的调整，在实施时必须重新对炉体受热进行详细的研究和计算，对锅炉的低负荷进行明确说明，并且要把锅炉的低负荷作为基本的标准，以保证SCR装置在这种低负荷水平达标的范围之内的烟气的温度达到正常的水平，所谓正常的水平就是是脱硝入口的排除烟气温度处在脱硝温度的标准区间之间，这样做的目的是保证脱硝工作的正常运行并且保证锅炉出力和锅炉的热效率。
对集中供热锅炉烟气脱硝技术中的SCR工艺技术进行优化
为保证SCR脱硝技术能够适应集中供热的特性，我们就一定要优化SCR工艺装置，这样才能保证SCR脱硝技术在集中供热锅炉当中发挥有效作用，从而实现烟气脱硝的目的。
（一）SCR工艺技术的原理探讨
SCR工艺作为目前应用范围最广泛并且效果最明显的烟气脱硝技术，主要采用的原理还是选择性催化还原的化学方式进行脱硝作业的。在具体操作过程和反应过程当中，集中供热锅炉烟气中含有的氮氧化物在催化剂的作用之下，自身作为还原剂，在进行离子交换的氧化还原反应之后产生不会污染大气的氮气和水。在这个反应的过程当中，作为还原剂的氮氧化物会有选择性的和烟气当中残留的部分氧气发生反应。根据上诉反应原理， SCR脱硝工艺又被称作选择性催化还原反应法。
在SCR脱硝工艺当中，对催化剂的适当选择也是很关键的一个步骤，如果选择的催化剂比较适当，这就能把烟气脱硝反应的外部环境控制在一定的范围内，而温度对集中供热锅炉的烟气脱硝效果也会产生很重要的影响。
（二）物料平衡在SCR脱硝工艺中作用
SCR工艺系统当中的物料平衡是作为SCR工艺技术的设计优化的一种可靠依据的，这也要求模拟和研究集中供热锅炉的整个脱硝的过程，在维持物质平衡，能量平衡以及化学平衡的虚构的工程模型的平台基础上，按照基本的设立条件和规定，计算装置在不一样的负荷以及工作状况之下的消耗状况以及系统物料平衡情况。
（三）优化SCR装置以及进行SCR装置的数值模拟
氮氧化物以及还原剂必须掺拌良好并且保持匀速进入供热锅炉才能保证集中供热锅炉烟气脱硝的效果和效率，这种匀速混合也有利于保证催化剂体积的适量以及合理的选择。保持烟气中氮氧化物和还原剂的混合的本质就是要对各种符合条件下的烟气流通速度以及氨的分布变化情况进行有效分析。要让设定的目标在任何工作环境下都得以实现，就需要计算变负荷条件下的流畅数值可以促进烟道以及导流叶片的布置优化。
一般集中供热锅炉的SCR脱硝装置都安装在锅炉尾部后，根据SCR工艺技术装置的本身特点和影响，加上供热锅炉中过高的烟气温度，要实现高效率的脱硝，对整个脱硝过程中的速度、烟气的氮氧化物与还原剂的混合，飞灰的负载分布等各个重要工艺步骤的要求都十分严格。因而要适应这种严格的环境，就要对SCR技术装置进行优化，而要对SCR技术装置进行优化，就必须改变传统，改造出新的设计方法。
在工艺上，在继承SCR反应器和与锅炉连接烟道试验调试的基础之上，结合现场的测试结果，验算以及修改一些计算的数值，从而建立出一套合理科学的SCR装置的设计理论以及方法：
首先要运用有限体积法计算出 数值的模拟SCR反应器和链接烟道，从而采取一些改进烟道的布置、形状，以及增设导流叶片的措施。
再者是要计算出数值，以获得喷氨格栅上的每一个位置上的开孔喷出来的氨的流动轨迹和迁徙规律，然后对装置进行开孔位置和大小的优化设计。
在一些符合标准不同的基础之上，必须分析在不同工作环境下，过滤的烟气的速度分布和氨扩散规律。
在分析飞灰在SCR装置运动规律的时候，理论上可以确定可能发生积灰现象的位置，确定位置之后，可以有针对性地采取一些方法，例如振打装置法，声波吹灰法，增设灰斗等等一系列有效措施。
四、液体吸收法在集中供热锅炉烟气脱硝中的应用
液体吸收法这种脱硝工艺中经常用的吸收剂主要有水、碱溶液、稀硝酸、浓硫酸等。按吸收剂的种类和净化原理可将液体吸收法分为水吸收法、酸吸收法、碱吸收法、氧化-吸收法、吸收-还原法及液相配合法等。由于NO难溶于水和碱液，因而常采用氧化、还原或配合吸收的办法以提高NO的净化效率。工业上应用较多的是碱吸收法和氧化-吸收法。液体吸收法作为集中供热锅炉烟气脱硝的后处理，也有一定的作用，不过购买化学吸收制剂的价格比较高，很难完全普及。
五、低温等离子脱硝法在集中供热锅炉烟气脱硝技术中的应用
根据电子束法的特点，提出用几万伏以上的脉冲电源代替电子加速器来产
生低温等离子体，这就是脉冲电晕低温等离子体法。低温等离子体脱硝法作为继干法、半干法、湿法等经典脱硝方法之后的一个全新的高科技脱硝( 脱硫) 方法，以其投资少、占地面积小、运行费用低、工艺过程为干式、没有设备腐蚀、没有二次污染等诸多特点，已经成为国际上公认的具有极大市场潜力和良好应用前景的烟气脱硝( 脱硫) 新工艺。但是这种新工艺设备费用比较昂贵，前期的支出比较大，我国政府也没有给供热部门作出应有的指示和支持，因此还难以得到推广。
因此可见，在我国目前最有潜力发展并推广成为锅炉烟气脱硝技术的普及技术的是SCR脱硝工艺技术，这种技术既能降低投资和运行的成本，也能提高脱硝效率。因此，国家和相关部门企业应该大力支持对脱硝技术的研究，推动我国烟气脱硝技术的发展，让我国的环境保护政策得到更有效地实施。
参考文献：
［1］国家环境保护部． 火电厂烟气脱硝工程技术规范 － 选择性催化还原法，HJ562 －2010，2010． 02．
［2］国家环境保护部． 火电厂烟气脱硝工程技术规范 － 选择性非催化还原法，HJ563 －2010，2010． 02．
［3］胡亚才，石玲，范利武，俞自涛． 煤的低 NOx燃烧技术及其发展［A］，可再生能源规模化发展国际研讨会暨第三届泛长三角能源科技论坛论文集［C］; 2006．
Abstract: Today, more attention has paied on the circular economy and low carbon economy. The development route of circular economy is considered from four aspects, including, constructing city circular economy indurstry chain, creating circular economy enterprise, constructing circular indurstrial park, creating circular society.
关键词： 城市；循环经济；发展
Key words: city；circular economy；development
中图分类号：F293.1文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）22-0014-02
0引言
循环经济就是将清洁生产和废弃物的综合利用融为一体的经济，它是按照生态规律利用自然资源和环境容量实现经济活动的生态化转向。可持续发展是城市循环经济发展的本质。①发展循环经济遵循3R原则，即减量化（Reducing）、再利用（Reusing）和再循环（Recycling）原则，从而解决资源稀缺、环境污染等问题，缓解由此带来的社会矛盾，促进社会和谐。循环经济的概念有很多层次，其中包括：第一，资源、废弃物的回收利用；第二，生产过程中的低能耗、低排放、高利用；第三，是从经济发展方式和经济形态的角度，认为循环经济是一种新的经济增长点。本研究中的循环经济概念立足于城市可持续发展，遵循3R原则，即在资源利用上做到减量、回收再利用。在经济的增长方式上追求低碳、环保，减少污染物、废弃物的排放，使城市中的人处于空气新鲜、绿色环保的生活中。
1构建城市循环经济产业链
城市循环经济产业链主要从生态农业、工业和第三产业三个方面来构建。生态农业以动植物生产加工废弃物综合利用为核心，以动植物产品加工为纽带，连接种植业与加工业、养殖业与加工业，如种植或养殖中产生的废弃物或粪便通过沼气工程变成有机肥，又回到种养殖业中，形成循环。或在农场的基础上发展生态旅游业，形成低碳农业。发展城市循环经济产业链，重点在工业。要针对电力、石化、建材等高能耗企业设计循环经济发展路线。如电力：成电力行业――工业锅炉、窑炉生产运行――余热余压利用――能效发电、制冷――等效能源的循环产业链。石化：形成石化行业――石油冶炼――油品、工业原料（乙烯等）――化工工业产品――废旧化工产品回收利用――化工工业产品的循环产业链。建材行业建环产业链，要以工业固体废渣、建筑废物回收利用为核心，循环利用大量的工业固体废渣、建筑废物、生活污泥与垃圾，形成工业固体废渣、建筑废物。另外，家电、汽车、电子信息产业，主要以回收利用旧家电、旧汽车、报废电子信息产品等，加强对家电配件、汽车配件的再利用。第三产业主要包括发展绿色旅游循环经济产业链和绿色物流循环产业链。绿色旅游循环经济产业链主要包括一方面珍惜绿色旅游的宝贵生态资源；另一方面加大对景区的环保工作。绿色物流循环产业链主要是形成绿色物流――废旧物品（生产、生活垃圾）――清洁运输――废旧物品回收利用的循环产业链。
构建城市循环经济产业链还要从产业之间、产业内部不同类型企业之间、园区之间、区域之间形成多元化的循环经济产业链入手。如农业生产出来的产品提供给食品加工企业，如甘蔗制糖厂生产出来的虑泥可以用在水泥厂，废二氧化碳可以用在轻钙厂，蔗渣可以用在制浆厂，还可以把废糖蜜用在酒精生产车间。产业内部循环经济产业链的构建最重要的是需要先进科技的引领。如通过运用高新技术，加强对污泥的利用，可以运用在建筑、化工等企业上。只有突破了技术难关，才能更好加强循环经济之间的产业配合。
2创建循环型企业
循环经济发展最重要的主体就是企业。企业是资源消耗的重要场所，要利用循环经济理念构建企业，运用高科技环保技术加强企业的清洁生产和资源综合利用，创建循环型企业。
创建循环型企业，要严格把控企业产品设计、原材料采购、生产运营、售后服务以及废料的回收利用等环节，达到资源利用的最大化。要鼓励企业自愿实施清洁生产，对污染物排放超标超总量的污染严重企业、使用或排放有毒有害物质的企业，严格依法实施强制性清洁生产审核。1989年，联合国环境规划署提出了清洁生产的概念，即将整体预防的环境战略应用于生产过程、产品和服务中，增加生态效率。清洁生产包括清洁的能源、清洁的生产过程、清洁的产品和服务。
城市创建循环型企业主要在于工业领域。对电力、钢铁、有色金属、石化、建材、印染、皮革、陶瓷等行业进行清洁生产审核。对污染大的企业，要求其做好水、气、废渣废料的污染处理工作，如企业自建水处理工厂，将生产过程中产生的污水在排放前进行处理。做好对企业产品的设计，设计出易回收、易降解的产品。企业建立节能、节水等研发机构，发展清洁能源和可再生能源，扭转传统高污染企业对城市环境污染的不利局面。
建立循环经济示范企业。企业在设计、生产、销售、回收利用环节，做到运用循环经济理念发展的，对这样的企业予以大力的扶持，并建立示范企业。如在建筑领域，推行《民用建筑节能条例》，推广建筑生态设计和使用绿色建材，推动建筑施工单位对建筑废物进行综合利用。中国目前的房地产也发展非常迅速，如果能在房地产、建筑行业率先开展循环经济示范企业活动，将有利于扩大影响，推动社会对循环经济示范企业的关注。
3创建循环型工业园
循环型工业园是依据循环经济理念和工业生态学原理而设计成的一种新型工业组织形态，是循环经济在园区层次的具体体现。循环型工业园通过将园区中一个工厂生产的产品作为另一个工厂的原材料，通过废物交换、循环利用，建立起企业之间的共生。如在工业园区内，企业之间不是各自为政，而是在生产、研发等方面有密切的联系，形成上下游的生产关系。多年来的实践和经验表明，循环型工业园建设是落实科学发展观的成功探索，是新型工业化发展的有效模式，对于解决结构性污染和区域性污染，调整产业结构和工业布局，实现节能减排，建设资源节约型、环境友好型社会具有十分重要的意义。
在循环型工业园内，由于下游企业利用上游企业的“废料”作为生产的原料实现了对副产品的综合利用。在传统工业园区内企业的生产中，许多副产品往往被作为废物处理，而在循环型工业园内，由于企业之间的合作形成了“联合式的大企业”就可以对这些副产品进行再利用，而且是较低价格甚至免费的。这样，可以使企业节省材料的购买成本。在循环型工业园中，各企业不是孤立的，而是通过物质流、能量流和信息流互相关联的，促进资源利用一体化，增强园区内企业抗击风险的能力。如发电厂生产的煤电灰可以用于水泥厂，产生的蒸汽，可以供应给居民区或者生物工程公司，生物公司产生的污泥可以供应给农业区。
创建城市循环型工业园具有良好的社会效益和环境效益。在循环型工业园中，由于模拟自然生态系统建立了产业系统中“生产者一消费者一分解者”的循环途径，实现了物质闭路循环、能量多级利用，减少废物排放造成的环境污染，同时也提高了资源利用效率，减少对自然资源的需求，间接地降低了原生资源开发可能带来的生态环境影响，这样真正实现经济、环境和区域社会的可持续发展。
4创建循环型社会
构建循环型社会，最重要的就是构建循环型的城市体系。循环型城市包括产业循环体系、基础设施体系和生态保障体系。产业循环体系包括循环型工业、农业和第三产业；基础设施体系包括水、能源、固体废物；生态保障体系包括绿色建筑、人居环境和生态保护。循环型城市建立在“资源――产品――再生资源”的循环经济形态下，而不是单向的线性发展形态。
构建循环型社会，就是要将循环经济的理念在日常生活中体现，涉及生活的所有领域。主要包括，倡导绿色消费，开办绿色学校、商场、医院、社区等等。崇尚环保的生活方式，减少消费过程中的废弃物，增加多次利用率。提倡绿色生活，采用公共交通工具、自行车出行。减少生活垃圾，对垃圾进行分类处理，对垃圾进行无害化处理。加强对废弃物的回收和利用，在社区建立回收站，加强宣传，使社区成为宣传循环社会建设的重要基地。发挥政府导向和示范作用，在政府采购计划中明确政府优先采购和强制采购的节能产品类别，指导政府采购节能产品。
构建循环型社会的基础是立法。如日本2000年制定了《促进循环社会形成基本法》，确立了废弃物循环再利用的准则。日本在循环经济立法方面在各国中均占领先地位，仅2001年就有多项循环经济法律实施，如何《环境基本法》、《促进循环社会形成基本法》、《废弃物处理法》、《促进资源有效利用法》、《容器与包装分类回收法》、《家用电器回收法》、《建筑及材料回收法》等。
构建循环型社会，要从构建循环型街道、循环型社区抓起。选择有一定条件的社区建设循环型社区和街道，以绿色建筑、绿色环境、绿色管理为主要特色，建设城市循环型社区和循环型街道。
注释：
①史宝娟.城市循环经济系统构建及评价方法研究，天津大学，博士论文，2006.
参考文献：
[1]牛桂敏.城市循环经济发展模式[J].城市环境与城市生态，2006，（02）.
[2]樊江串.城市循环经济发展运行机制研究[J].价值工程，2006，（09）.
关键词:资源环境; 新型城镇化; 带状城市; 集约; 卫星城市。
一、引 言.
1979 年 美 国 地 理 学 家 诺 瑟 姆 ( Ray MNortham) 发现各国城市化发展过程所经历的轨迹大致都可以概括成为一条被拉平的 S 形曲线，他将城市化发展分为初期缓慢发展阶段、中期加速发展阶段和后期饱和阶段［1］。此后 S 型阶段模式在世界许多国家被证明存在并被我国的许多学者和政府决策者所探讨和运用论证。
《中国城市发展报告》2012 卷的资料显示，截至 2012 年年底，我国城镇化率已达 52． 57%。在此数据上依据诺瑟姆曲线判断，我国已经处于城市化发展的加速阶段，大量来自乡村和小镇的人们纷纷涌入城市。
诺贝尔经济学奖获得者美国经济学家库兹涅茨( 1955) 曾提出“库兹涅茨曲线”，说的是经济增长与收入分配之间的关系，即收入分配不均等程度随着经济增长呈先加大后减小的倒 U 形［2］。
美国普林斯顿大学的格罗斯曼和克鲁格( 1995)等经济学家把库兹涅茨曲线的思想应用到环境质量与经济增长关系的分析当中，于1995 年提出了“环境库兹涅茨曲线”假说。根据这一假说，一方面，经济增长意味着更大规模的经济活动，既需要更多的资源投入，又带来更多的污染排放，因而对环境质量产生负的规模效应; 另一方面，经济增长通过清洁能源以及新技术的使用、产业结构的优化升级等，对环境质量产生正的技术进步效应和结构效应。一般说来，在大规模工业化阶段，规模效应超过技术效应和结构效应，环境质量随着经济增长不断恶化; 在后工业化阶段，技术效应和结构效应超过规模效应，环境质量随着经济增长逐步改善［3］。归结起来，这三类效应共同决定了环境质量与经济增长之间的倒 U 形曲线关系: 环境质量随着经济增长呈先恶化后改善的趋势［4］( 见图 1) 。
在新型城镇化的大讨论中我国许多学者提出了自己的见解，国家行政学院决策咨询部研究员王小广( 2013) 认为，我们的城镇化就是走一条以资源节约、效率优先、见房见人、以人为中心的新型城镇化道路。李强( 2012) 等人对中国城镇化“推进模式”进行了深入研究，发现中国的城镇化主要是政府主导的城镇化，在城镇化的过程中政府居于核心的地位。李京文、周毅( 2009) 认为我国属于滞后城市化国家。未来的城市化发展将表现为多元化、国际化、集群化、网络化、生态化和逆城市化趋势。沈悦( 2004) 通过对日本的城市化过程进行研究对我国的城市定位、土地、交通和城市内的二元问题进行了策略分析。更多的学者对我国的城市化进行了不同层次的研究，但是这些研究多是从产业结构、人口迁移等角度进行剖析，基于客观的资源环境约束的城市化道路选择并不多见，本文试图从资源环境的角度出发，探讨我国新型城镇化的顶层设计方案。
二、我国的资源环境基础与新型城镇化.
据有关部门的资料显示，我国已经探明的矿产资源总量较大，约占世界的 12%，仅次于美国和俄罗斯，居世界第 3 位; 但中国人均资源占有量不足，仅为世界人均占有量的 58%，居世界第53 位［5］。从总体上说，人口和自然资源条件并不构成中国城镇化发展的绝对障碍，而且在许多方面中国的资源条件( 特别是在总量规模和品种的丰富性上) 具有一定的优势。但是，我国人口众多、人均资源相对不足是一个基本国情。因此，主要依赖自然资源来推动城市的长期增长并不是中国城镇化的可行道路。
实际上，我国对能源的开发利用已达到相当高的强度。与能源高强度开发和大规模消费相对应的则是能源利用效率的低下。我国能源消费强度远高于发达国家和世界平均水平，约为美国的3 倍，日本的7 倍; 单位产值能耗是世界上最高的国家之一，每公斤标准煤创造的 GDP 仅为0． 36 美元，而日本为 5． 58 美元，约是我国的 15倍，世界均值为 1． 86 美元; 工业锅炉能耗效率为60% ，低于发达国家 20 个百分点; 主要产品单位能耗平均比国际水平高 40%，单位建筑面积采暖能耗相当于气候条件相近的发达国家的 3 倍; 每年工业部门多消耗 2 至 3 亿吨标准煤，约占全国总消费量的 1/5［6］。现在，中国已经成为世界第二大能源消费国。当前中国依靠大量消费能源，推动了中国经济的高速增长，但也使中国经济增长越来越接近资源和环境条件的约束边界。
三、我国城镇化过程中的资源环境约束与困境.
改革开放以来，我国城镇化得到快速发展，特别是 1996 年城镇化水平达到 30% 以后，城镇化率得到快速提升。当前普遍认为，我国城镇化处在快速发展阶段，并且这种快速发展趋势还将保持较长一段时间。但是，由于我国城镇化的复杂性和艰巨性，我国城镇化发展仍呈现出城镇化滞后于工业化、非农化，城镇化的区域差异较为明显，大城市的中心地位愈加突出，中小城市发展迟滞，城乡环境堪忧，资源短缺加剧等一系列问题。
1． 大城市中心地位不断加强，资源环境压力愈加突出.
伴随着我国城镇化的发展，我国的特大城市、省会级城市规模不断扩张，人口持续聚集［7］。根据对河南不同地区农民工的 994 份随机调查问卷显示( 见图 2) ，即便是经济基础相对较差的农民工也对特大城市( 首都等) 、区域中心城市( 省会等) 有强烈的迁入欲望。来自中小城镇的城市居民更是对大城市偏爱有加。由于该种迁移偏好的盛行，导致我国中心城市规模在近几年框架不断拉大，人口数量激增，最终导致环境恶化，交通拥挤，城市生活质量显著下降。在城市结构设计上不断增加的环状结构进一步加剧了城市治理的难度和环境恶化的速度。
2． 城市运营粗放与低效率十分常见.
正如低效率的投资支撑我国经济粗放型的经济增长一样，在我国的城市建设中缺乏规划或者没有规划的城市扩张十分常见［8］。部分城市的扩张完全以私人部门经济利益的最大化为导向，忽略城市发展的资源环境基础，为以后的城市运营留下很多病根。
在我国不仅存在城乡的二元结构，城市内部也普遍存在二元结构。城市现代化的区域附近，可能就存在脏乱差的城中村。城市内部的不和谐也并不鲜见。有的区域植物郁郁葱葱，有的区域找一棵树都很困难。现代节能技术、环保技术在城市的不同区域应用情况差距也十分巨大。
面对如此复杂的情况，城市的管理者却往往采取比较省事的粗放型管理方式，如此一来，城市的资源环境压力进一步增加。
3． 有待商榷的城镇建设用地政策.
我国现在采取的是对城市建设用地严管严控、尽量少占少用的策略，期望以此保持更多的土地资源。但是，笔者通过对部分地区的调研发现，我们的这种策略不但没有节约土地，反倒是造成了更大的土地浪费。我们可以选择部分新生代农民工为调研对象，他们大多从有工作能力以来多数时间在城市务工，有了一定的资金积累，这些资金最终流向了土地丰富的农村，在那里他们可以以较低的价格建设数百平方米的大房子，占用土地数量自然也十分惊人。
由于城市建设土地的短缺，导致城市住房的短缺，进而导致住房价格快速上涨。再加上受传统观念的影响，本应在城市购房的人们被迫把资金带到了农村，同时也把粗放的土地利用方式带到了祖国的四面八方。
4． 缺乏城乡统筹，庞大的总住房面积与狭小的实际住房空间并存.
蜗居在中国大城镇的人们，并不一定没有住房，人房分离才是住房紧缺的根源。就住房总面积来看，随着近年来我国经济的快速发展，相当多的人在城市或乡村都有了自己的住房，但是与住房分布不一致的是，我们的工作岗位多在大中城市，这一分布直接导致的结果是由于工作的需要，很多人需要居住在其工作的城市，住房紧缺进一步放大。
根据刘少华、夏悦瑶( 2012) 的研究表明，目前我国的城镇化模式，过分地关注了土地和经济的城镇化，忽略人口城镇化。而这种模式在资源利用上比较粗放，资源过度消耗十分常见［9］。
5． 过于淡化城市规模扩张所需的资源环境基础.
伴随着技术进步，人们在规划城市建设的时候越来越不受区域原有的资源环境基础的约束。
事实上随着科技进步和人们观念的转变，资源环境的约束确实得到了很大的突破，人们调配自然资源和社会资源的能力也确实在不断增强。但是，我们似乎忽略了一个问题，就是通盘来看，我们虽然在某一地区可以冲破资源环境的制约，但是这种冲破往往需要较大成本，也就是说我们没有实现资源的最佳配置，浪费了不少财富。
6． 不尽如人意的中小城镇发展.
我国政府一直提倡大力发展中小城镇、卫星城镇，但事实是除了我国改革开放初期伴随乡镇企业的发展，众多小城镇昙花一现外，人口与资源一直在向大城市、特大城市集中，这与政府倡导的发展方向并不一致。
四、基于资源环境约束的我国新型城镇化道路选择.
1． 大力发展带状城市体，摒弃传统的环状扩张.
无论从世界城市的发展规律还是从笔者调研的情况来看，未来几十年我国人口仍然会持续不断地向大中城市聚集，即便国家鼓励中小城镇的发展，短期也无法改变微观个体对特大城市、大城市的向往。基于此，我们除了加快均衡大中小城市的公共产品供给外，更重要的是需要思考如何建设资源节约、环境友好、社会和谐的大城市。
就大城市的扩张，或者说中等城市向大城市的扩张而言，我们以往的扩张模式是摊大饼式的城市环状扩张。这种模式带来的是环境恶化、交通拥堵等一系列城市生态难题，也愈来愈导致城市发展的不和谐。鉴于此种情况，我们可以尝试新的城市扩张模式，就是发展带状的大城市、特大城市，进而取代城市的环状扩张，以此来增强城乡交融，缓解城市资源环境的压力。
2． 推进绿色城市、人文城市和科技城市的协调发展.
现代城市运营的粗放与低效率是加剧资源环境进一步恶化的重要原因之一。在现代城市建设和运营中如何才能摆脱粗放，走向集约，摆脱低效率，走向高效率成为现代城市建设和运营的一个重要课题。我们建设城市或者镇级居民点的目的很明确就是想通过集约的方式利用资源，让人们居住得更健康更舒心，同时也有利于人们在经济上获得发展。实现这一目标，需要大力推进绿色城市、人文城市和科技城市的协调发展［10］。
3． 加紧城市建设用地特别是住宅用地的供给，以节约有限的土地资源.
现行的户籍制度、城市住宅价格的快速攀升和非城镇居民有限的购买力及不顺畅的融资渠道导致大量期望居者有其屋的人们选择去成本较低的地区拥有自己的住房。如此一来，城市务工人员所得的相当一部分收入流向了广阔的农村，用于房屋建设［11］。相比较城市住宅对建设用地的使用效率，农村住宅建设对土地的利用是非常粗放的，并且城市工作农村建房的群体普遍对土地的稀缺性不重视，房屋建设也缺乏整体规划，导致土地浪费惊人。就这一点来看，我们严管的城市住宅用地供给，看似控制了城市建设用地的整体规模，但从城乡统筹的角度来看，实际上进一步加剧了我国土地资源的浪费。由此可见，增加城市建设用地特别是城市住宅用地的供给，同时对农村建设用地进行适度干预，才是我们节约有限土地资源的可取之路。
4． 切实地推进人的城镇化，减少人户分离，减少资源闲置和浪费.
我国针对房价过高、需求过旺等问题采取了抑制需求、平抑房价等方面的管控策略，以防止地产价格的过快上涨，危害经济的总体发展。笔者并不认为这是一个好策略，准确一点来说应该是我们的工作重心不应该放在抑制需求、控制价格上。既往的政策反馈结果也证明了这不是一个恰当的策略。
除了增加整体供给量以外，努力实现住房资源的城乡统筹，使得闲置的资源得以合理利用才是我们解决问题的突破口。鉴于此，加快推进人的城镇化，减少人户分离才是解决我国房屋闲置的根本途径。人城镇化了，他们的房屋自然不会大量地生长在城市以外，也不会占用大量的耕地资源。
5． 区域城市的规划要考虑资源承载的基础条件.
通常情况下，在区域城市的规模扩张中首要考虑的是本地区的经济发展和经济扩张，其次才考虑本地区的资源环境约束。张臻汉( 2012) 通过对全国 286 个地级市的人均水电气和公共交通等资源消耗数据的实证研究，分析出中国城市的资源集约最优规模区间为 100 万 ～ 280 万人。
研究结果表明目前我国仅 32． 1% 的城市处于资源集约的最优规模区间。由此可见我国的城镇化需要特别注意资源集约的问题，区域城市的规划必须考虑本地区资源环境的基础条件。
6． 加速卫星城市、中等城市的产业集聚，促进就业岗位向中小城市流动.
在我国大力发展新型城镇化的大背景下，相当多的地区提出了要大力发展中小城镇，特别是县级城市。最近几年快速上涨的中小城市住房价格集中反映了人们对国家大力发展县级城市的期待和认可。但是，中小城市地产业繁荣，并不代表我们的中小城市建设取得了多大成绩，更说不上是这种建设模式的成功。从笔者的调研来看，县级城市的新的购房者有很大一部分，工作不在其购房地，属于人房分离的状态，显然这是一种脆弱的城镇化［12］。鉴于此，我们需要加速卫星城市、中等城市的产业集聚，促进就业岗位向中小城市流动，用充足的就业岗位提升中小城镇的发展后劲。
参考文献:
［1］Northam R M． Urban Geography［M］． New York : JohnWiley ＆ Sons ，1975．
［2］Markus Pasche． Technical progress，structural change，and the environment Kuznets curv［J］． Ecological Eco-nomic，2002，42: 381 － 389．
［3］Ekins P． The Kuznets curve for the environment and eco-nomic growth: examing the evidence［J］． EnvironmentandPlanning． 1997，5: 805 － 830．
［4］相 东，王跃生．“环境库兹涅茨曲线”拐点到来了吗? ［EB/OL］． http: / /env． people． com． cn/n/2012/1018 / c1010 － 19302271． html．
［5］卢萍萍． 资源环境约束下四川可持续城镇化研究［D］． 西南财经大学硕士论文，2009．
［6］陆 田． 资源环境约束下长三角地区城镇化道路研究［D］． 苏州大学硕士论文，2008．
［7］王 德，彭雪辉． 走出高城市化的误区———日本地区城市化发展过程的启示［J］． 城市规划，2004，( 11) :29 － 34．
［8］张臻汉． 资源集约与城市化的最优规模［J］． 经济与管理研究，2012，( 6) :84 －87．
［9］刘少华，夏悦瑶． 新型城镇化背景下低碳经济的发展之路［J］． 湖南师范大学社会科学学报，2012，( 3) :84 － 87．
［10］谢文全，翟慧敏，等． 基于 ArcGIS 乡镇土地利用总体符号库的设计与实现［J］． 信阳师范学院学报( 自然科学版) ，2012，( 3) :374 －377．
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