环保机械设备设计PPT完整版全套教学课件

1环保机械设备设计第1章

绪论第2章

环保机械设备的材料及防腐第3章

环保机械设备技术经济分析第4章大气污染治理机械的设计第5章污水处理机械设备的设计第6章固体废物处理及处置机械设备的设计第7章噪声与振动控制设备的设计全套PPT课件2

绪论环保机械设备的材料及防腐环保机械设备技术经济分析大气污染治理机械的设计污水处理机械设备的设计固体废物处理及处置机械设备的设计噪声与振动控制设备的设计环保机械设备设计3

环保机械设备的定义、分类及特点

国内外环保机械的发展现状

环保机械业面临的发展机遇第一章绪论4

1.环保机械设备的定义、分类及特点

随着我国国民经济的高速发展，环境污染与发展的矛盾日益突出。第一章绪论5

第一章绪论1.环保机械设备的定义、分类及特点

随着我国国民经济的高速发展，环境污染与发展的矛盾日益突出。6

第一章绪论20世纪中叶国外八大公害事件

1）马斯河谷烟雾事件，发生于1930年比利时马斯河谷工业区，由于二氧化硫的粉尘，一周内近60人死亡，千人呼吸系统疾病。

2）多诺拉烟雾事件，发生于1948年美国宾夕法尼亚州多诺拉镇，二氧化硫及其氧化作用的产物与大气中尘粒结合是致害因素，有5900多人患病，17人死亡。

3）伦敦烟雾事件，发生于1952年英国伦敦，由于烟尘和二氧化硫在浓雾中积聚不散，先后死亡1万多人。

4）洛杉矶光化学烟雾事件，发生于1943年美国洛杉矶，由于大量汽车尾气在紫外线照射下产生光化学烟雾，大量居民出现眼睛红肿、流泪等症状。7

第一章绪论20世纪中叶国外八大公害事件

5）

水俣病事件，发生于1953～1956年日本熊本县水俣市，人们食用被汞污染的鱼、贝等水生生物，造成大量居民中枢神经中毒，60多人死亡。

6）富山痛痛病事件，发生于1955～1972年日本富山县，人们食用用含镉废水污染的河水和稻米而中毒，死亡一百多人。7）四日市事件，发生于1961年日本四日市，由于废气严重污染大气，许多居民患上哮喘病，多人死亡。8）爱知米糠油事件，发生于1968年九州爱知县一带，人们食用含多氯联苯的米糠油后造成中毒，患者超过1万人，16人死亡。8

1.环保机械设备的定义、分类及特点

中国作为一个负责任的发展中大国，把环境保护定为一项基本国策。我国工业持续发展要建立在资源的可持续利用和良好生态环境基础上，而控制环境污染、进行废物处理与资源回收，都离不开环保装备。第一章绪论“可持续发展”，挪威首相布伦特兰定义：“既满足当代人的需求又不危及后代人满足其需求的发展”。9

1.1环保机械设备的定义

环保产业是当今世界产业发展的热点和重点。它为环境保护提供主要物质基础和技术支撑，是国民经济中愈来愈重要的组成部分。环保产业要依靠环保机械的支撑，没有先进的环保机械这个物质基础，环保产业就没有根基。

环保机械制造业是环保产业的主体组成部分。环保机械是指防治污染的专用设备、环境监测仪器、环保专用材料和资源综合利用装备，主要包括大气污染治理机械设备、水污染治理机械设备、固体废弃物处理处置机械设备、噪声与振动控制装置、环境监测分析仪器等。第一章绪论10

1.环保机械设备的定义

按照机械设备的使用目的和功能，可将其分为若干大类，如冶炼机械设备、纺织机械设备、酿造机械设备、印刷机械设备、轻工机械设备、造纸机械设备、建筑机械设备、农业机械设备、化工机械设备、炼油机械设备、运输机械设备等，环境保护机械设备是其中的一大类。环境保护设备是以控制环境污染为主要目的的机械设备，也称环保机械设备。

环保机械设备不但包括环境污染的治理机械设备，还包括输送含污染物的动力机械，如水泵、风机、输送机等，同时还包括保证污染防治设施正常运行的检测控制仪器仪表，如监测仪器、压力表、流量检测装置等。

第一章绪论11

1.1环保机械设备的定义

按照机械设备的使用目的和功能，可将其分为若干大类，如冶炼机械设备、纺织机械设备、酿造机械设备、印刷机械设备、轻工机械设备、造纸机械设备、建筑机械设备、农业机械设备、化工机械设备、炼油机械设备、运输机械设备等，环境保护机械设备是其中的一大类。环境保护设备是以控制环境污染为主要目的的机械设备，也称环保机械设备。

环保机械设备不但包括环境污染的治理机械设备，还包括输送含污染物的动力机械，如水泵、风机、输送机等，同时还包括保证污染防治设施正常运行的检测控制仪器仪表，如监测仪器、压力表、流量检测装置等。

第一章绪论12

1.2环保机械设备的分类

1.2.1按环保机械设备的功能分类

按中华人民共和国环境保护行业标准《环境保护设备分类与命名(HJ/T11—1996)》中的规定，环境保护设备是水污染治理机械设备、空气污染治理机械设备、固体废物处理处置机械设备、噪声与振动控制机械设备、放射性与电磁波污染防护机械设备的总称，环保机械设备按其功能以照类别、亚类别、组别和型别四个层次分类。

(1)类别

按所控制的污染对象分类，环保机械设备可分为水污染治理机械设备、空气污染治理机械设备、固体废物处理处置机械设备、噪声与振动控制机械设备、放射性与电磁波污染防护机械设备5个类别。

第一章绪论13

1.2环保机械设备的分类

1.2.1按环保机械设备的功能分类

(2)亚类别

按环保机械设备的原理和用途划分。如水污染治理机械设备可划分为物理法处理设备、化学法处理设备、物理化学法处理设备、生物法处理设备、组合式水处理设备等。(3)组别

按环保机械设备的功能原理划分。如水污染治理机械设备中的物理法处理设备亚类，又可进一步划分为沉淀装置、澄清装置、上浮分离装置、气浮分离装置、离心分离装置、磁分离装置、筛分装置、过滤装置、微孔过滤装置、压滤与吸滤装置、蒸发装置等。

第一章绪论14

1.2环保机械设备的分类

1.2.1按环保机械设备的功能分类

第一章绪论(4)型别

按环保机械设备的结构特征与工作方式划分。如气浮分离装置还可以划分为溶气气浮装置、真空气浮装置、分散空气气浮装置、电解气浮装置、泡沫分离器等型别。而在固体废物处理处置机械设备类别中，其焚烧机械设备亚类别中的焚烧炉，则可分为固定床式焚烧炉、流化床式焚烧炉、回转床式焚烧炉和移动床式焚烧炉等型别。环保机械设备的每一个型别，还可以分为许多具体的型号和规格，这些型号和规格，有的是由行业管理部门或国家统一规定的，有的则是由设计单位或生产厂家自行确定的。15

1.2环保机械设备的分类

第一章绪论16

1.2环保机械设备的分类

第一章绪论17

1.2环保机械设备的分类

第一章绪论18

1.2环保机械设备的分类

第一章绪论19

1.2环保机械设备的分类

第一章绪论20

按环保机械设备的构成可分为单体设备、成套设备和生产线。

(1)单体设备

环保机械设备大多是由若干单体机械设备组成的，单体设备按其工作性质可分为机械类设备和容器类设备；按其适用范围可分为通用设备和专用设备。单体设备指独立设置且具有一种或多种功能的主体设备，如各种除尘器、污水处理机械、输送机、破碎机、筛分机、吸声器等。单体设备可以是机械设备，也可以是混凝土或其他材料建造的构筑物。

(2)成套设备

成套设备是指由单体设备和各种附属设备（如风机、电动机等）组成的整体。

(3)生产线

生产线是指由一台或多台单体机械设备与各种附属设备、管线所构成的整体，如固体废弃物处理处置生产线、污水处理生产线等。

1.2环保机械设备的分类

1.2.2按环保机械设备的构成分类

第一章绪论21

(1)环保主体设备

环保主体设备是指各种用于治理控制环境污染和改善环境质量的主要机械产品。如各种形式的除尘器、吸收塔、吸附塔、分离沉降设备、各种形式的除雾器、各种离心分离器、气浮分离装置、磁分离装置、各种过滤和吸滤装置、筛滤装置、反应器、塔罐、各种沉降池、反应池、消声器、吸声器、各种隔振与减振器等。

(2)环保辅助设备

环保辅助设备包括用于配合环保主体设备正常运转的各种输送设备，如用于气体的设备有送风机、鼓风机、压缩机，用于输送液体的设备有泵，用于输送固体污染物料的设备有皮带输送机、螺旋输送机、斗式提升机等。环保辅助设备还包括保证环境污染治理系统正常运行的检测监控仪器仪表，如光学分析仪、色谱分析仪、电化学分析仪等各种分析仪器和用于监控压力、温度、流量、浓度等参数的仪器仪表等，还包括连接用的管道、管配件（如各种阀门、弯头、法兰等）。

1.2环保机械设备的分类

1.2.3按环保机械设备的角色分类

第一章绪论22

(1)产品体系庞大

由于环境污染物形态和种类的多样性，为了适应治理各种污水、废气、固体废物、噪声、有害振动和辐射污染的需要，环保机械设备已形成了庞大的产品体系，拥有几千个品种和几万种型号规格。大多数产品之间结构差异很大，专用性强，标准化难度大，很难形成批量生产的规模。

(2)环保设备与治理工艺之间的配套性强

由于污染源不同，污染物的成分、状态及排放量等都存在较大差异，因此必须结合现场实际数据进行专门的工艺设计，采用最经济合理的工艺方法和选用相应的机械设备，否则难以达到预期的目的，所以环保机械设备与污染治理工艺之间配套一定要强。

1.3环保机械设备的特点

第一章绪论23

(3)环保设备工作条件差异较大

由于不同污染源的具体情况不同，环保设备在污染源中的工作条件有较大的差异。多数的机械设备是在室外和潮湿的条件下运行，这就要求设备应具有良好的工作稳定性和可靠的控制系统，又有些机械设备长期在高温、强腐蚀、重磨损、大载荷条件下运行，这就要求设备应具有耐高温、耐腐蚀、抗磨损和高强度等技术性能，如大型垃圾焚烧炉、大型除尘设备、大型除硫脱氮装置等大型成套设备，系统庞大，结构复杂，某一个环节出问题就会影响整个系统的正常运行，所以对系统的综合技术水平要求较高。

(4)某些环保设备具有兼用性

有些环保设备与其它行业的机械设备机构类似，具有相互兼用性，即环保设备可用于其它行业，其他行业的有关机械设备也可用于环境污染治理，这类设备成为通用设备，如矿山、石油、轻工、化工等行业中用的浓缩机、水力旋流器、转鼓离心机、磁选机、压滤机、真空过滤机、蒸发塔、各种形式的除尘器、塔罐、破碎机、筛分机和分选机等，都可以与环保机械设备中的同类设备兼用。1.3环保机械设备的特点

第一章绪论24

1992年6月巴西环境和发展大会后，国际环保市场呈现出空前的兴旺，发达国家竞相把环保机械列为最优先发展的产品，世界年产值将由90年代初的2000亿美元剧增到本世纪末的3000亿美元。目前国际环保企业都是向着综合性、大型化、集团化方向发展。

美国、日本等发达国家的环保工业起步较早，特别是经过近20年的发展，环保工业已发展成为门类相当齐全的热门行业。在国际市场上，1992年全球环保市场规模为2500亿美元，1994年为4000亿美元，目前己达到5000亿美元的规模，到2010年达到18000亿美元。在发达国家，环保产业已发展到一个相对成熟的阶段，预计年平均增长率在10％以下。据美国商务部门估计，国际间环保设备间的贸易额已超过110亿美元，这种贸易将继续存在，在今后的十几年将呈不断扩大的趋势。国内外环保机械的发展现状2.1国外环保机械的发展现状

第一章绪论252.1国外环保机械的发展现状2.1.1国外空气污染治理设备发展现状在空气污染治理设备方面，美国已研究开发出高效的旋风除尘器，以提高细小尘粒的捕集率，达到低排放、保护透平的目的，在实际生产过程中得到广泛的应用。瑞典SF公司生产的斜面多管旋风除尘器，处理烟气量可达60000m3/h，在燃煤锅炉上应用得到了较好的效果；丹麦生产的10~35t/h抛煤机倒转链条炉排锅炉，采用多管旋风除尘器后的烟尘排放浓度可小于300mg／m3。

为了减少对环境的污染，国外许多大城市都在努力实现集中供热，从而使中小型锅炉的烟气除尘效果很好的旋风防尘器的发展受到了一定的限制。由于旋风除尘器的除尘效率及对除尘粒径的局限性，目前国外大部分国家只用于初级除尘和生产中的气固两相分离。

第一章绪论262.1国外环保机械的发展现状2.1.1国外空气污染治理设备发展现状

在美国、瑞士、挪威、法国、德国、英国等国家的电业及冶炼、水泥等行业中，大型袋式除尘器得到了广泛的应用。近年来美国还成功地开发出了使用袋滤器的干法烟道气脱硫技术，从而进一步扩大了袋滤器的使用范围。由此可见，它的应用已不再限于除尘，而是进入气态污染物控制领域。

如德国英吞西芙(Intensive)、美国空气过滤器公司(AAF)和乔埃制造公司等生产的反吹风清灰袋式除尘器，被广泛应用到钢铁、有色冶炼、化工、水泥、铁合金行业中。此后布鲁纳埃丝里德(Brunnerlstand)电站、科罗拉多州的阿拉巴哈(Arapahoh)电站的袋滤器使用结果表明，处理低硫煤烟道气能使袋滤器压降降低50%~60%，处理高硫煤烟道气能使袋滤器压降降低20%~30%。

第一章绪论272.1国外环保机械的发展现状2.1.1国外空气污染治理设备发展现状

近年来国外在不断改进袋滤器主体的同时，还十分注重研究与之配套的清灰自动化控制仪器，目前最常用的有①开环控制，即定时式；②闭环控制，即定压差式。显然，后者较前者先进得多，它使除尘器运行更加经济、合理。美国、瑞典等国家现已对除尘器的清灰系统采用微机进行程序控制，从而使除尘器的运行更加科学化。

日本住友金属矿山公司的DLM箱式脉冲袋式除尘器，法国维莱尔工业气体净化公司的蜂窝状袋式除尘器均采用扁袋。美国目前扁袋除尘器占其总量的30％，欧洲对扁袋更为欣赏，使用的普及率也很高。袋式除尘器除尘效率高，运行可靠，特别是能高效地捕集粒径0.5m以下的颗粒。西欧、美国和日本多采用耐高温合成纤维滤料，大部分是针刺毡。近几年，美国(Gore-tex)公司推出微孔薄膜复合滤料作为新一代的滤料，受到市场青睐。在清灰技术上，美国空气过滤器公司生产的顺气流脉冲喷吹除尘器不仅可使除尘器工作和清灰同时连续进行，而且还可大大增加过滤风速，缩小除尘器体积。第一章绪论282.1国外环保机械的发展现状2.1.1国外空气污染治理设备发展现状

英国AM-LEGG公司的PHR型低压头、大风量脉冲清灰全玻纤针刺毡袋滤器与国内反吹风袋滤器性能比较见表1-1：第一章绪论292.1国外环保机械的发展现状2.1.1国外空气污染治理设备发展现状

湿式除尘器是一种高效除尘装置，主要用于采矿及水泥行业，利用液体的液滴、液膜或液帘去除烟气中的尘粒，它具有结构简单，操作简便、造价低，净化效率高、可净化有害气体，不产生粉尘扬散，管道易腐蚀和堵塞等特点。

最近20多年来，国外十分重视新型湿式除尘器的研究，已在降低能耗，提高湿式除尘器性能方面做了大量工作，研制出一些新产品，例如美国的湿润床湿式除尘器，旋转床湿式除尘器，湿刷式除尘器等。其中多数是集数种除尘器机理于一体的除尘设备，旨在强化湿式除尘器的性能。近几年，又把静电除尘技术移植到湿式除尘器上，发展了一种湿式静电除尘器，使粉尘捕集率大大提高，与文丘里高能洗涤器相比毫不逊色，而且能耗不高，还可捕集高比电阻粉尘，除尘效率比干式除尘高。第一章绪论302.1国外环保机械的发展现状2.1.1国外空气污染治理设备发展现状

湿式除尘器是一种高效除尘装置，主要用于采矿及水泥行业，利用液体的液滴、液膜或液帘去除烟气中的尘粒，它具有结构简单，操作简便、造价低，净化效率高、可净化有害气体，不产生粉尘扬散，管道易腐蚀和堵塞等特点。

最近20多年来，国外十分重视新型湿式除尘器的研究，已在降低能耗，提高湿式除尘器性能方面做了大量工作，研制出一些新产品，例如美国的湿润床湿式除尘器，旋转床湿式除尘器，湿刷式除尘器等。其中多数是集数种除尘器机理于一体的除尘设备，旨在强化湿式除尘器的性能。近几年，又把静电除尘技术移植到湿式除尘器上，发展了一种湿式静电除尘器，使粉尘捕集率大大提高，与文丘里高能洗涤器相比毫不逊色，而且能耗不高，还可捕集高比电阻粉尘，除尘效率比干式除尘高。第一章绪论312.1国外环保机械的发展现状2.1.1国外空气污染治理设备发展现状

电除尘器以其动力消耗少，除尘效率不因设备的长期运行而降低等特点，被广泛地运用在冶金、水泥、化工、造纸、工业锅炉等行业。日本在处理燃烧烟尘污染中，主要采用电除尘器，目前常用的电除尘器有低温静电除尘器、高温静电除尘器和温式静电除尘器等。第一章绪论在电除尘器领域，欧洲有代表性的公司是原联邦德国的鲁奇公司和瑞士的ELEx公司。为适应市场需要，美国进一步改进电除尘器结构，开发了新技术，例如美国RC公司的高可靠性电吸尘器的本体部分，采用了高可靠沉淀和刚性电晕板，电场内可以维修。加上微机控制电源的使用，使整机性能和能处理腐蚀性烟气，可在不超过450℃烟气条件下正常运行除尘效率进一步提高。今后电除尘器主要发展方向是采用脉冲充电、电子束射线电离、高强度电离等手段增高粉尘粒子荷电，以提高除尘效率，改进电除尘器结构形式，提高高比电阻粉尘捕集率，实现除尘、脱硫脱氮一体化。

322.1国外环保机械的发展现状2.1.1国外空气污染治理设备发展现状

汽车尾气控制技术方面，发达国家和许多发展中国家普遍采用机外净化装置，这种方法是通过催化转换器将有害气体转化为无害物质的有效方法，能有效地将汽车尾气中一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物转化为水、二氧化碳和氮气，所用的贵金属三效催化剂(TWC)具有机械强度高、比表面积大、阻力小、贵金属含量低、活性高等优点，能在高速下、300~700℃范围内行车5万km而不明显失活，对三种污染物的转化率均在80％以上。使用这种催化剂必须在一定空燃比的条件下操作，为此，美国、日本等发达国家普遍装备了排气管中有氧探头的燃料喷射电子控制系统，控制空燃比。第一章绪论332.1国外环保机械的发展现状2.1.1国外水污染治理设备发展现状

近20年发展起来的设备简单、操作方便、快速节能、可回收有用物质、经济效益突出的膜分离技术，已由实验研究走向实际运用，其中，反渗透和超滤用于BOD、COD成分高的废水处理设备，已由美、日、英、法、德等国的各大公司向市场提供。

美国目前大约有10个反渗透和超滤系统在核工厂运行，超滤比反渗透更节省能源。日本大王造纸公司已建成世界上最大的超滤废水处理装置，反渗透和超滤用于放射性废水的处理效果很好。美国目前大约有10个反渗透和超滤系统在核工厂运行。生物工程技术用于废水处理领域，主要有固定有机物分解菌、硝化菌、脱气菌等高浓度生物反应器的研究。第一章绪论342.1国外环保机械的发展现状2.1.1国外水污染治理设备发展现状

水污染处理设备较其它环保设备发展历史要长，发达国家也较早的实现普及化，城市污水和工业废水处理设备已实现标难化、定型化、系列化和成套化，已构成门类齐全商品化程度高的水处理设备工业。水处理的单元设备，如沉淀、过滤、脱水、萃取、吸附、微滤、电渗析等已形成专业化规模生产，品种规格质量相对稳定，性能参数可靠，十分方便于用户的选择采用。

城市污水成套设备向大型化发展，工业废水处理设备随着治理工艺的成熟定型而趋于专门化、成套化。与水处理相配套的风机、水泵、阀门等通用设备已逐步实现专门化设计。污水的回用、水体富营养化的严重和饮用水的安全必将导致废水深度处理装备和消毒设备的发展。第一章绪论352.1国外环保机械的发展现状2.1.1国外水污染治理设备发展现状

进入20世纪90年代以来，发达国家在水污染防治方面重点放在清洁生产技术的推广、工业用水的生物回收、降低水净化的能耗比、实现水的资源化和无害化上，全面推动水污染防治设备、水污染监测仪器和自控网络系统的发展，如英国SAM公司生产的SAH系列曝气设备是氧化沟污水处理系统中最主要的机械设备，是影响氧化沟处理效率、能耗及运行稳定性的关键之一。第一章绪论362.1国外环保机械的发展现状2.1.1国外水污染治理设备发展现状

丹麦的克虏伯公司的曝气产品在全球范围内具有极大的权威性。日本KuriTA公司生产的PA型带式压榨过滤机污泥处理设备(见表1-3)，柴山工业株式会社生产的PF型筒式脱水设备(见表1-4)，日本栗田工业株式会社生产的RO型系列反渗透设备，主要用于海水谈化和废液脱盐的处理，日本金田理化工业所生产的SEPACLOSE分离装置，是典型的反渗透浓缩装置，用于电镀排水处理、海水的谈化和有关医疗与食品等方面。

英国埃德集团生产的重金属回收设备、海水谈化设备、消毒设备等，都在污水处理过程中发挥着重要作用。瑞典是北欧四国中环保设备发展最好的国家，其主要产品有自洁式滤网、脱水输送带式压滤机以及用于工程的污水处理小型设备，已经在欧洲和美国有500套设备。污水处理设备在德国的环保设备市场已经度过了高峰时期，但每年仍有大约5亿德国马克的销售量。第一章绪论372.1国外环保机械的发展现状2.1.1国外水污染治理设备发展现状

第一章绪论382.1国外环保机械的发展现状2.1.1国外水污染治理设备发展现状

第一章绪论392.1国外环保机械的发展现状2.1.1国外固体废弃物处理处置设备发展现状

第一章绪论

发达国家居于领先水平。垃圾机械化高速堆肥厂、垃圾焚烧成套设备技术已经相当成熟，焚烧炉余热回收基本上采用发电和供热方式，堆肥技术已经逐步向综合利用方向发展，如制作液体肥料和固体肥料等，并推出了相应的成套设备。国外在工业有毒有害废弃物的处理方面，已采用安全填埋、焚烧处理的综合技术和成套处理设备对危险废物进行处理，以保证达到安全的处置效果。国外自20世纪70年代开始着手研究用可燃性废料作为替代燃料应用于水泥生产，大量的研究与实践表明，水泥回转窑是得天独厚处理危险废物的焚烧炉。水泥回转窑燃烧温度高，物料在窑内停留时间长，又处在负压状态下运行，工况稳定。对各种有毒性、易燃性、腐蚀性、反应性的危险废弃物具有很好的降解作用，不向外排放废渣，焚烧物中的残渣和绝大部分重金属都被固定在水泥熟料中，不会产生对环境的二次污染，同时，这种处置过程是与水泥生产过程同步进行，处置成本低，因此被国外专家认为是一种合理的处置方式。

402.1国外环保机械的发展现状2.1.1国外固体废弃物处理处置设备发展现状

第一章绪论

国外已经能够提供成熟的30万t/年粉煤灰综合利用处理的砌块成套生产线设备，其工艺技术已经达到利用90％粉煤灰并且免烧的水平。以废旧塑料回收处理为例，德国开发的分离器技术可以将废塑料中的99％的聚丙烯与聚氯乙烯分离，再生造粒后提高塑料的品质和应用价值。日本的废玻璃回收技术已做到可将不同颜色的玻璃分类后制成玻璃纤维和玻璃粉后，进行回用的水平，大大减少了回收成本和提高了利用价值。

欧盟在2000年对欧盟国家在废弃物焚烧方面提出技术要求，其中专门列出了用于在水泥厂回转窑混烧废弃物的特殊条款，用以促进可燃性废料在水泥工业处置和利用的发展。法国的垃圾处理业在欧洲是最完善的国家之一，因此市场竞争力很强，特别是对危险废物的处理还有其独到之处，每年有价值几亿美元设备的销售额。德国垃圾处理设备一直保持着上升的趋势，每年保持几亿德国马克的销售量，新型的公用焚烧炉已从200~300座增加到2000多座。英国垃圾处理设备近几年也飞速的发展，每年有记载可查的设备成交额在50亿英镑以上。新加坡环保设备生产厂较少，只有约十几个，外购的价值几亿美元的两套焚烧炉成套设备承担着全国70%的垃圾处理。412.1国外环保机械的发展现状2.1.1国外固体废弃物处理处置设备发展现状

第一章绪论

工业固体废弃物中40％是建筑业排出的，废弃混凝土是建筑业排出量最大的废弃物。一些国家在建筑废弃物利用方面的研究和实践已卓有成效。废弃混凝土用于回填或路基材料是极其有限的。作为再生集料用于制造混凝土、实现混凝土材料的自我循环利用是混凝土废弃物回收利用的发展方向。将废弃混凝土破碎作为再生集料既能解决天然集料资源紧张问题，利于集料产地环境保护，又能减少城市废弃物的堆放、占地和环境污染问题，实现混凝土生产的物质循环闭路化，保证建筑业的长久的可持续发展。

很多国家都建立了以处理混凝土废弃物为主的加工厂，生产再生水泥和再生骨料。日本1991年制定了《资源重新利用促进法》，规定建筑施工过程中产生的渣土、沥青混凝土块、木材、金属等建筑垃圾，须送往“再资源化设施”进行处理。日本已成功开发利用下水道污泥焚烧灰生产陶瓷透水砖的技术。陶瓷透水砖的焚烧灰用量占总量的44％，作为骨料的废瓷砖用量占总用量的48.5％，该砖上层所用结合剂也是废釉，所以废弃物的总用量达95％。该陶瓷透水砖内部形成许多微细连续气孔，强度较高，透水性能优良。日本还开发了利用下水道污泥焚烧灰为原料制造建筑红砖的技术。422.1国外环保机械的发展现状2.1.1国外噪声与振动控制设备发展现状

第一章绪论

发达国家凭借其先进技术和制造水平的优势，在环境监测仪器领域取得了长足的进步。一大批具有信息采集、数据存储处理、显示、打印并可根据监测对象状态自动改变量程的新环境监测仪器产品不断推向市场。通过产品结构调整，采用集成线路微电子技术，快速、便携、多功能的采样系统和环境监测仪器的产品比重有明显提高。激光、光纤技术的应用使烟气监测实现了非接触测量，并可达到多点连续自动监测的要求。遥测遥感技术的发展为大范围的污染监测、环境数据采集分析预测评价等创造了更为便利的条件。

随着环境监测分析方法国际标准化工作的进展，使环境监测仪器的定型化、标准化程度有所提高，从而为国际间环境监测数据的可比性提供了可靠的科学技术基础。生物传感器、陶瓷传感器、声敏传感器的研制开发为新一代生物测量及其他物化测量仪器奠定了基础。以BOD快速测定仪为代表的生物污染监测仪器的发展，将使生物技术在环境工程方面应用领域进一步拓宽。432.1国外环保机械的发展现状2.1.1国外噪声与振动控制设备发展现状

第一章绪论

噪声控制设备可分为消声、隔声、吸声、阻尼及个人防护等几大类型。工业发达国家非常重视对噪声与振动的控制，例如美国有声波衰减装置(专利号4540063)、发动机排气系统的噪声与振动衰减装置(专利号4540064)、新型消声器(专利号4538701)等各种获得专利的消声设备。英国非常注意对噪声的控制，上百家噪声控制设备制造厂每年向市场提供几十亿英磅的产品。

英国还具有很发达的声学材料工业，吸声材料主要有玻璃纤维、矿棉岩棉和泡沫塑料等，除此以外还十分重视吸声结构和吸声预制单元的设计生产，声衰减有限公司在英国的噪声控制业中是很有影响的公司，该公司不仅能生产高质量的吸声、消声等多品种的系列产品，还具有完善的试验设备和各专业的设计、科研人员。在构件加工、声学调试中，都广泛地使用计算机技术，并不断地取得新成果。德国噪声控制设备同样以每年2亿5干万德国马克的销售量不断地发展。442.2国内环保机械的发展现状

第一章绪论

我国700多座城市中，目前城市污水处理率仅为20％；每年7000多万t的城市固体垃圾，经无害化处理的仅为10%。截至2005年6月底，全国还有297座城市没有建成污水处理厂。2004年，我国火力发电厂消耗原煤约9亿t，二氧化硫排放量居世界第一，其中50%以上的二氧化硫由燃煤火电厂排放。

要达到全国城市污水处理率不低于70%、生活垃圾无害化处理率不低于60%的目标，就需加快污水处理厂和垃圾处理场建设及相关设备的制造。加强大气污染的防治，加大城市烟尘、粉尘、颗粒物和汽车尾气的治理力度，二氧化硫、烟尘及粉尘、化学需氧量、氨氮、工业固体废物等主要污染物的排放量应逐年减少；加强固体废弃物的污染防治与资源化处理，城市生活垃圾无害化处理率不应低于60%，主要污染物排放总量减少10%，单位GDP能耗降低20%左右；城市污水处理率不低于70%，工业废水中重金属、氢化物、石油类等污染物得到有效控制。452.2国内环保机械的发展现状

第一章绪论

随着环境治理的深入，国家加大了对环保产业的投入，我国“九五”期间环保总投资达3460亿元人民币，占GDP的0.93%。“十五”期间国家安排环保项目1200个，总投资达2000亿元人民币，而同期全国环保投资需求则高达7000亿元。2005年环保产值已由720亿元增加到1400亿元，约占当年GDP的1.4%，其中环保设备产品产值约550亿元。我国“十一五”环境保护投资占GDP的比例将达到1.4%~1.5%左右，投资总额大约在1.3万亿元，巨大的环保投资将为环保机械制造业构筑巨大的市场。据规划，2010年我国环保产业总产值达到8800亿元，约占同年GDP的3.4%。在8800亿元总产值中，资源综合利用产值为6600亿元，占75%；环保装备产值为1200亿元，占13.6%；环境服务产值为1000亿元，占11.4%。从以上数据不难看出，环保机械行业已经成为有巨大发展潜力的“朝阳产业”，有着巨大的生命力。462.2国内环保机械的发展现状

第一章绪论

环保机械制造业是环保产业的主体组成部分。主要包括大气污染治理设备、水污染治理设备、固体废弃物处理处置设备、噪声与振动控制装置、环境监测分析仪器。环保机械作为机械工业中富有活力的新兴行业，不仅是机械工业实现振兴的新增长点，也是机械工业优化产业结构调整中重点发展的领域，得到了国家产业政策的扶持。经过十多年的发展，我国机械行业的产品结构、性能和质量得到了显著的改善，国产环保机械设备已趋成熟。

环保机械行业以年均15%左右的速度递增，2005年全国环保机械行业的产值达到600亿元以上，其中机械系统归口的400多家企业年产值210亿元。环保机械在不断增长，电除尘器、袋式除尘器、燃煤烟气脱硫设备、新型工业锅炉、城市污水处理设备、固体垃圾处理设备、噪声及振动治理设备等，一直是当前环保市场的热销产品，由此看来，环保机械有很大的发展空间。472.2国内环保机械的发展现状

第一章绪论

我国是煤炭产销大国，煤炭在全国一次能源生产和消费中占70％以上，每年向大气中排放大量的S02，严重地污染了空气，并导致巨额的经济损失。为降低污染、改善空气质量，我国环保产业“十五”规划中确定的首要发展领域就是烟气脱硫，政府提出2005年S02排放量要比2003年减少20％。据预测，我国每年大约需要60亿元对工业锅炉进行脱硫改造，大型脱硫设备几乎占大气污染治理设备市场的50％，这一市场前景十分诱人。

我国的脱硫除尘行业还需加快技术设备的改进以满足燃煤电厂对脱硫除尘设备的需求，研究开发适用于我国燃煤电厂锅炉、工业锅炉等设备的经济、可靠的脱硫工艺技术和成套设备，成为当前环保设备发展的一大方向。粉尘污染控制设备也将成为一个大市场，很多领域引进国外先进设备成本太高，但在我国机械制造产业中却还是空白，这其中都蕴含着巨大的商机。482.2国内环保机械的发展现状

第一章绪论

我国大气污染防治设备主要以防治煤烟型污染设备为主。目前，燃煤电站锅炉烟气脱硫技术及装备发展水平与国外技术与装备发展水平相比差距较大。通过自行开发和对国外技术的消化移植而国产化，其总体水平有较大幅度的提高，电除尘设备、袋式除尘器产品的门类基本齐全，产品及其性能基本能满足国内环境污染治理的需要，电除尘和袋式除尘技术已位居世界先进水平行列。

袋式除尘器产品有五个小类180多个品种，制定了有关袋式除尘器的国家标准20多个，在技术原理、结构形式、清灰技术、控制系统以及滤料和滤袋等方面均取得了可喜的进步，多数品种已达到国外20世纪80年代水平。旋风除尘器大多数用于燃煤工业锅炉除尘系统，其中，以多管旋风除尘器的除尘效率最高，除尘效率稳定达到85％以上，烟气出口浓度达到200mg/L以下。492.2国内环保机械的发展现状

第一章绪论

我国研制出DMBFC系列袋滤器，其性能参数见表1-5，全部采用国产原料。全玻纤针刺毡也用国产材料制成，但部分性能低于进口产品。502.2国内环保机械的发展现状

第一章绪论

国内生产的湿式除尘器主要有：冲击式除尘器、旋风式水膜除尘器、泡沫除尘器、文丘里除尘器以及以石料如麻石、花岗岩等为原料的各种石料除尘器，另外还有少量的填料式除尘器和填充式除尘器。这些产品由于存在着水的二次污染，所以只在必须采用或有条件的情况下才予以选用。我国静电除尘器大致可分为立管式和板式静电除尘器两类。通过引进技术和消化吸收，我国产品的水平和国际先进水平的距离已大大缩短，如：配套于300MW和600MW燃煤锅炉的SF、F型系列静电除尘器；用于水泥工业的干预热窑层、熟料冷却机、水泥磨机和煤磨的BS780系列静电除尘器；专用于大型火电厂燃煤锅炉的KFH静电除尘器；适用于冶金、电子、化工、铸造、水泥、电子等行业的GD、GTD型电除尘器；用于大型烧结机主排风系统的ESCS型超高压宽极距电除尘器以及GP系列电除尘器等。有毒有害气体净化设备主要有气体净化塔、气体吸附净化装置、有机废气直接燃烧净化或催化燃烧装置等40余种产品。其中有的催化燃烧净化装置产品还配备微机控制系统。512.2国内环保机械的发展现状

第一章绪论目前我国水的供需矛盾尖锐，水资源利用效率低下且城市污水处理率不足30％。今后5年，我国将投资10000亿元，用于城市供水、节水与水污染防治等基础设施建设。所有的城市必须建设污水处理设施，城市污水处理率将达到45％，重点发展日处理能力20万t以上城市污水处理技术和成套设备。其中，中央和地方政府大约投入2000亿~3000亿元，其余资金需要通过外资、贷款、市场融资等方式筹集解决，这为我国从事污水处理设施建设和运营的企业提供了更好的发展前景和广阔的市场空间。根据我国“十一五”环境建设的重点内容，水污染防治设备发展重点是城市污水处理设备和工业废水处理设备开发制造。以日处理20万吨城市污水处理设备为市场的主导产品，在格栅、曝气、刮泥吸泥、污泥提升及脱水、污泥沼气发电等设备制造上达到国外2000年初水平，重点解决成套性、防腐性能、仪表自控系统、节能指标、钢耗等方面存在的不足。同时要发展居民小区的污水处理设备、氧化沟和氧化塘处理清污机械、强化曝气设备、污泥处理设备。发展多功能组合水处理设备、高浓度有机废水处理设备、冶金废水处理设备、废水深度处理净化消毒设备、中水处理利用成套设备、含油废水处理设备、微滤净化处理设备等研发制造。522.2国内环保机械的发展现状

第一章绪论532.2国内环保机械的发展现状

第一章绪论目前，我国城市固体垃圾的处理能力还很有限，资源化程度比较低。虽然现在已经开发出很多新技术用以垃圾的无害化、资源化处理，但处理量一般比较小，远远低于垃圾的产生量。所以，城市垃圾治理要以实现减量化、资源化和无害化为目标，强调综合治理，注重源头减量和综合利用，提倡分类收集和分类处理，鼓励废弃物回收和有机物的生物处理和固体废物处理和资源综合利用装备是我国环保机械行业中起步较晚的一个分支。该类设备近年来发展较快，目前已拥有35个系列250种产品。产品总体水平大致相当于先进国家20世纪60年代末、70年代初水平，部分产品相当于国外80年代中期水平，少量设备接近国际先进水平。我国城市的建筑废弃物日益增多，一些城建单位对建筑废弃物的回收利用做了有益的尝试，成功地将部分建筑垃圾用于细集料、砌筑砂浆、内墙和顶棚抹灰、混凝土垫层等。一些研究单位也开展了用城市垃圾制取烧结砖和混凝土砌块技术，并且达到了推广应用的水平，虽然针对垃圾总量来看，利用率还很低，但毕竟有了较好的开端，为促进垃圾处理产业化，弥补建材工业大量消耗的自然资源，积累了经验。542.2国内环保机械的发展现状

第一章绪论

噪声分为工业噪声、交通噪声、建筑施工噪声和社会生活噪声。这些噪声对人的危害极大，除听觉外，会影响人的睡眠引起神经衰弱、失眠、多梦、记忆力减退、全身乏力影响工作，使人神经紧张易引起心脏病和高血压病，噪声还会引起内分泌失调、功能减退，引起消化系统功能紊乱、食欲下降、溃疡症上升，等等。因此，我国政府建立了相应的法律法规要求，《中华人民共和国噪声污染防治法》第14条第1款要求：建设项目的环境噪声污染防治设施必须与主体工程同时设计、同时施工、同时投产使用。第15条第1款要求：产生环境噪声污染的单位，必须保持防治环境噪声污染防治的设施正常使用。第18条要求：国家对环境噪声污染严重的落后设备实行淘汰制度。禁止生产、禁止销售、禁止进口环境噪声严重的设备。

我国在噪声振动基础理论研究方面有一定优势，部分成果在国际上处于领先地位。噪声与振动控制行业的发展，必须依靠科学技术，采用新技术、新工艺、新材料，制造质量好、能耗低、价格合理的适应市场需求的产品，是噪声与振动控制行业追求的目标。当前，噪声与振动控制行业在产品的标准化、系列化和通用化方面，还有许多工作要做好，只有这样才能使噪声与振动控制行业的整体水平得以提高。552.2国内环保机械的发展现状

第一章绪论

环境监测仪器仪表是环保机械行业中的一个重要分支。按主要产品，环境监测仪器仪表可分为5大类11个小类76个系列，现有产品品种630个，其中大气污染监测仪器占48％，水质污染监测仪器占38％，噪声测量仪器占5％，污染源监测仪器占9％。这些仪器大多数是国际上20世纪90年代的水平。而我国污水处理厂需要的仪器仪表基本上仍是靠进口。2010年，我国环境监测仪器品种由2000年的720种增至1000余种。

环境监测仪器仪表的发展重点是提高现有产品档次，提高水平，提高可靠性和智能化及精密度，并根据环境管理污染源总量控制的要求，把新一代环境监测仪器及自动采样、数据采集处理系统等新技术产品推向市场。开发生产污水流量测量及比例采样、COD、BOD、总悬浮物酸度、总磷、总氮、氰化物、氨、挥发酚、矿物油以及烟尘烟气等在线自动监测仪器系统；大气环境及水源地水中典型污染物的连续自动监测仪器及系统；规模化生产污染事故应急监测以及报警器、便携式现场快速直接读型测量仪等。562.3环保机械业面临的发展机遇2.3.1市场需求给环保机械业带来发展商机

第一章绪论

我国环保产业产值只占全球的1％左右。近年来，我国环保机械行业以年均15%左右的速度递增，2005年全国环保机械行业的产值达到600亿元以上，其中机械系统归口的400多家企业年产值210亿元。环保机械市场需求量还在不断增长，电除尘器、带式除尘器、火电厂燃煤烟气脱硫设备、城市污水处理设备、城市生活垃圾处理设备等一直是当前环保市场的热销产品，受到市场的青睐。全国环保机械市场需求总量将会有很大发展空间。

全国需要安装烟气脱硫装置的装机容量为2670万kW，就需要相应的环保技术与环保机械设备，若全部利用国外技术和产品，需投资267亿~320亿元，若全部采用国产化机械设备，仅需要投资178亿元，国产环保机械面临难得的发展机遇。环保机械的市场需求领域不断拓展：污染防治重点工程；基础设施、基础工业支柱产业重点建设中的环境保护设施建设；重点企业、老工业基地技术改造；资源综合利用；国际市场；绿色技术与产品开发；中外环保企业合作。572.3环保机械业面临的发展机遇2.3.2我国具有发展环保机械业的经济基础

第一章绪论

我国环保机械所面临的政策环境是前所未有的。我国“十一五”环境保护投资1.4万亿元，约占同期GDP的1.6%。其中，城市环境基础设施投资约6600亿元，工业污染源治理投资约2100亿元，新建项目“三同时”环保投资约3500亿元，生态环境保护投资约1150亿元，核安全和辐射环境安全投资约100亿元，环保监督管理能力建设投资约300亿元。这巨大的环保投资为环保机械制造业构筑巨大的市场，也为环保业带来了良好的商机。

要治理环境就要上污水治理工程、垃圾无害化处理工程、燃煤电厂脱硫工程、危险废物处理工程、重要生态功能保护区和自然保护区建设工程、农村小康环保行动工程和环境能力建设等工程，就需要环境技术和环保机械设备，这就为我国的环保装备和机械制造提出了需求，同时也就给出了发展机遇。当污染治理投资为13000亿元时，环保设备需求为4500亿元。这样巨大的环保机械设备投资，为环保技术和环保设备的发展创造了良好的政策条件，确保环保工作的有效实施。582.3环保机械业面临的发展机遇2.3.3环保法规为环保机械业发展提供保障

第一章绪论

1973年制定了中国第一个环保文件《关于保护和改善环境的若干规定(试行)》，文中规定，要努力改革工艺，开展综合利用，并明确规定：“一切新建设、扩建和改建企业，防止污染项目，必须和主体工程同时设计、同时施工、同时投产。”的环保政策。同年颁布了中国第一个环境标准《工业“三废”排放试行标准》(GBJ4-73)，这是浓度控制标准。在80年代，把环境保护定为一项基本国策，反映了我国对环境保护的重视程度。从90年代起，为了有效的治理污染和控制生态破坏，使部分城市和地区的环境质量有所改善，我国政府先后颁布了《中国21世纪议程》、《中国环境与发展十大对策》、《中国环境保护白皮书》、《环境保护法》、《水污染防治法》、《大气污染防治法》、《固体废物污染环境防治法》、《主要污染物排放总量控制计划》、《中国跨世纪绿色工程计划》和《关于环境保护若干问题的决定》等一系列法律、法规及相关文件，所有这些为环保机械产业的发展提供了法律依据和资金保证。592.3环保机械业面临的发展机遇2.3.4科研与技术创新为环保机械业的发展提供技术支撑

第一章绪论

根据环境保护的市场需求，研究和开发环保产业所需的环保技术与环保机械，加速科研成果的产业化进程，为治理环境污染提供高质量的环保机械产品；重视现有成果的集成、推广和应用，使科技成果转化为现实的生产力；开展科研机构、高等院校与企业的联合攻关，形成以企业为主体的技术创新体系，加强企业在消化、吸收基础上的集成创新能力，为提高企业的国际竞争力提供了雄厚的技术基础。

坚持以科学发展观和循环经济的理念，指导“十一五”环保装备制造业发展；继续推进产业结构调整，建立适应社会主义市场经济体制要求的行业发展机制，保持市场需求稳定增长；进一步培育规范市场，建立统一开放、竞争有序的环保装备市场运行机制，为企业公平竞争创造良好的市场环境；推进管理创新，提高企业国际化经营水平。推动企业技术创新体系的形成，从机制上为技术创新提供保证；发挥比较优势，参与国际技术经济合作和竞争；实施行业发展人才战略；完善行业宏观调控体系。602.3环保机械业面临的发展机遇2.3.5公众环保意识的提高利于环保机械业的发展

第一章绪论公众的环保意识是促进环保产业发展的重要因素，环保机械设备业作为环保产业的基础子行业，在产业发展中处于重要地位。

近年来，我国通过新闻媒体广泛开展对公众的可持续发展的宣传教育，提高广大群众的可持续发展意识；通过对乱砍乱伐、污水乱排、垃圾乱扔乱堆等破坏生态环境事件的曝光，不仅促进了当事者意识的提高，也使广大群众受到教育；通过引导和影响公众的社会行为，将可出持续发展的原则体现在广大人民群众每一天的日常生活中，如日常消费要有利于节约资源和保护环境，杜绝脱离生产能力发展水平、浪费资源的高消费和讲究排场的消费；减少“一次性”产品的使用量。

由于公众环保意识的提高会促使政府提高环境标准，完善环保法规，也会促使企业承担更多的环保责任，促进人们改进生产方式和消费方式。这样对于环保产业的发展形成了良好的氛围。61

绪论

环保机械设备的材料及防腐环保机械设备技术经济分析大气污染治理机械的设计污水处理机械设备的设计固体废物处理及处置机械设备的设计噪声与振动控制设备的设计环保机械设备设计62

机械设备材料的性能常用的金属材料金属材料的腐蚀与防护非金属材料的腐蚀与防护金属腐蚀的评定方法环保机械设备材料选择第二章环保机械设备的材料及防腐63

第二章环保机械设备的材料及防腐

任何环保机械或设备都是由各种材料制造的，合理的选择材料可决定设备的综合性能。随着环保业的发展，环保机械设备也多种多样，不同功能的设备对材料的要求也不同，如对温度的要求、对机械性能的要求、对耐腐蚀性的要求、对表面性能的要求等。

环保设备设计选用的材料在整个设备寿命期限内要满足处理工艺的各种要求，既要满足使用功能，又要具有良好使用性能(使用有效性、测控性诊断性、操作宜人性)、结构性能(耐用性、安全可靠性、紧凑性)、制造性能(工艺性、时间性、维修性)、经济性(设计经济性、使用经济性、制造经济性)和社会性(造型艺术性、环境无害性、报废回收性)，还要具有良好的耐腐蚀性。64

第二章环保机械设备的材料及防腐2.1机械设备材料的性能

机械或设备材料的性能包括材料的机械(力学)性能、物理性能、化学性能和加工性能。这些性能一般都与其化学成分和生产工艺有关。2.1.1机械(力学)性能

材料的机械性能亦称力学性能，是指材料在外力作用下(或外加能量)抵抗变形或破坏的能力，如强度、硬度、塑性、韧性等。这些性能是环保机械设备设计中材料选择及计算时决定许用应力的依据。2.1.1.1强度材料的强度是指材料在外载荷作用下抵抗塑性变形或断裂的能力。根据载荷不同，可分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度、抗扭强度等。65

第二章环保机械设备的材料及防腐2.1机械设备材料的性能2.1.1机械(力学)性能2.1.1.2硬度

硬度是反映材料软硬程度的一种性能指标，是材料表面抵抗比它更硬的物体压入时所引起的塑性变形的能力。硬度值的物理意义随着实验方法的不同而改变，一般情况下，硬度高的材料强度高，耐磨性能较好，但切削加工性能较差。2.1.1.3塑性

塑性是指材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力，即材料断裂前塑性变形的能力。工程上用延伸率和断面收缩率作为材料的塑性指标。材料的延伸率与断面收缩率值愈大，材料塑性愈好。塑性指标在环保机械设计中具有重要意义，有良好的塑性才能进行成型加工，良好的塑性性能可使机械在使用中产生塑性变形而避免发生突然的断裂事故。过高的塑性往往会导致强度减低，所以制作承受静载荷的容器或零件的材料都应具有一定的塑性，一般要求10%~20%。66

第二章环保机械设备的材料及防腐2.1机械设备材料的性能2.1.1机械(力学)性能2.1.1.4冲击韧性

对于承受有波动或冲击性载荷的零件及在低温条件下使用的设备，其材料性能仅考虑以上指标是不够的，还必须考虑抗冲击性能。冲击韧性是衡量材料韧性的一个指标，表示材料抗冲击载荷能力的大小，以单位横断面积所消耗的能量表示。材料的韧性是指材料在外加动载荷突然袭击时的一种及时并迅速塑性变形的能力。韧性高的材料一般都具有较高的塑性指标，但塑性指标较高的材料，却不一定具有较高的韧性。因此，冲击载荷值的高低，决定于材料有无迅速塑性变形的能力。67

第二章环保机械设备的材料及防腐2.1机械设备材料的性能2.1.2物理性能

材料的物理性能包括它的密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、磁性等。密度是指单位体积物体的质量，是计算设备质量的常数。熔点是指物质从固态向液态转变时的温度，熔点低的金属和合金，其铸造和焊接加工都较容易，工程上常用于制造熔断器、防火安全阀等；熔点高的合金可用于制造要求耐高温的零件。导热性通常用导热率来衡量，导热率越大，导热性越好。传导电流的能力称为导电性，导电性用电阻率来衡量，电阻率越小导电性越好。材料随温度变化而膨胀收缩的特性称为热膨胀性，金属与合金受热时，通常都有不同程度的体积膨胀，因此双金属材料的焊接，要考虑它们的线膨胀系数是否接近，否则会因膨胀量不等而使容器、零件变形或损坏，所以设备的衬里及组合件，其膨胀系数应与设备材料相同。68

第二章环保机械设备的材料及防腐2.1机械设备材料的性能2.1.3化学性能

材料的化学性能是指材料所处介质中的化学稳定性。材料的化学性能指标主要包括抗氧化性和耐腐蚀性等。抗氧化性

抗氧化性是指材料在加热、光照时抵抗氧化作用的能力。有的机械设备在高温下工作，如处理烧结矿的热矿筛、垃圾焚烧炉等。高温下，钢铁与自由氧发生氧化腐蚀，使其表面形成结构疏松容易剥落的氧化皮；还会与水、二氧化碳等气体产生高温氧化与脱碳作用，使钢的机械性能下降，尤其是降低材料的表面硬度和抗疲劳强度。所以，设计制造高温下工作的机械设备时，应选用耐热材料。(2)耐腐蚀性

耐腐蚀性是指材料在使用工艺条件下抵抗氧、水蒸汽及其他腐蚀性介质侵蚀破坏作用的能力。环保机械设备所接触到的物质常会有腐蚀性，若制造环保机械的材料，耐腐蚀性不强，必然会影响机械设备的使用寿命。一般情况是金属材料在酸性介质中的耐腐蚀性较差，而有机非金属材料耐腐蚀性较强。69

第二章环保机械设备的材料及防腐2.1机械设备材料的性能2.1.4加工工艺性能

金属材料的工艺性能是指铸造性能、压力加工性能、焊接性能和切削加工性能等。一个由金属材料制得的零件其加工过程是很复杂的，工艺性能直接影响设备和零件的制造工艺方法和质量，所以，加工工艺性能是设备选材时必须考虑的因素之一。金属材料的一般加工过程如图2-2所示。70

第二章环保机械设备的材料及防腐2.1机械设备材料的性能2.1.4加工工艺性能

(1)铸造性能

金属材料铸造成形获得优良铸件的能力称为铸造性能，用流动性、收缩性和偏析来衡量。流动性好的金属容易充满铸型，从而获得外形完整、尺寸精确、轮廓清晰的铸件，铸件中不易形成夹渣与气孔，且收缩小，不易出现缩孔、裂纹、变形等缺陷，偏析小，铸件各部位成分比较均匀。灰铸铁和锡青铜铸造性能较好。合金钢与高碳钢比低碳钢偏析倾向大，因此，铸造后需用热处理方法消除偏析。(2)压力加工性能

压力加工性能主要取决于金属材料的塑性和变形抗力。塑性越好，变形抗力越小，金属的压力加工性能越好。压力加工性能包括要有必需的固态活动性，对模具壁的摩擦阻力较低，抵抗氧化起皮及热裂的能力要强，冷作硬化及皱褶、开裂倾向要低等。铜合金和铝合金在室温状态下就有良好的压力加工性能。碳钢在加热状态下压力加工性能较好，其中，低碳钢最好，中碳钢次之，高碳钢较差。低合金钢的压力加工性能接近于中碳钢，高合金钢较差。铸铁属于脆性材料，不能承受压力加工。71

第二章环保机械设备的材料及防腐2.1机械设备材料的性能2.1.4加工工艺性能

(3)焊接性能

焊接性能包括对焊接加工的适应性和焊接后焊接构件的使用性能。常用碳当量和冷裂纹敏感系数这两个指标评估钢的焊接性。焊接性好的材料易于用一般焊接法与工艺进行焊接，不易形成裂纹、气孔、夹渣等缺陷，焊接接头强度与母材相当。低碳钢具有良好的焊接性，而铸铁、铜合金和铝合金等焊接性较差。(4)切削加工性能

切削加工性能亦称机加工性能，一般用切削后的表面粗糙度高低和刀具寿命来衡量。切削加工性好的材料，加工刀具寿命长，切削易于折断脱落，切削后表面光洁。灰铸铁(特别是HT150、HT200)、碳钢都具有较好的切削性。72

第二章环保机械设备的材料及防腐2.2常用的金属材料2.2.1碳钢

碳钢的含碳量一般介于0.02%~2%之间，普通碳素钢除含碳以外，还含有少量锰(Mn)、硅(Si)、硫(S)、磷(P)、氧(O)、氮(N)和氢(H)等元素。这些元素并非对改善钢材质量有意加入，而是由矿石及冶炼过程中带入的，故称为杂质元素。这些杂质元素对钢材性能有一定影响，为保证钢材的质量，国家标准中对各类钢的化学成分都做了严格规定，碳钢杂质元素的含量较铸铁低。根据工程应用需要，可将碳钢进行分类与编号。依据分类标准不同，钢的分类方法有多种。如按用途可分为建筑钢、结构钢、弹簧钢、轴承钢、工具钢和特殊性能的钢，如不锈钢与耐热钢等。按含碳量的不同又可分为低碳钢(含碳量小于0.25%)、中碳钢(含碳量为0.25%~0.6%)和高碳钢(含碳量大于0.6%)；按脱氧方式分镇静钢和沸腾钢；按冶炼质量等级分为普通碳素结构钢、优质碳素结构钢和高级优质碳素结构钢。73

第二章环保机械设备的材料及防腐2.2常用的金属材料2.2.2合金钢

随着科学技术和现代工业的发展，对机械设备零件的强度、硬度、韧性、塑性、耐磨性及物理、化学性能要求越来越高，碳钢已不能完全满足需要。合金钢是在碳钢的基础上，为了提高某些性能，有目的地加入一些合金元素而形成的钢材。合金钢中常用的合金元素有铬(Cr)、锰(Mn)、镍(Ni)、硅(Si)、硼(B)、钨(W)、钼(Mo)、钒(V)、钛(Ti)和稀土元素(Re)等。合金钢的种类较多，按含合金元素量的多少可分为低合金钢(含合金元素总量小于2.5%)、中合金钢(含合金元素总量2.5%~10%)和高合金钢(含合金元素总量大于10%)。如按用途可分为合金结构钢、合金工具钢、特殊性能钢。特殊性能钢，分为不锈钢耐酸与耐热钢等。我国国家标准规定，合金钢牌号的表示方法有两种，一种是用汉字牌号，如35铬钼；另一种是用国际化学符号，如35CrMo，其数字表示含碳量的万分之几，合金元素符号后面的数字表示合金元素含量的百分数。合金含量小于1.5%时，可不标含量。如35CrMo表示这种钢的含碳量平均为0.35%，含Cr、Mo在1%左右。30CrMnSiA合金钢，钢号后面的A字表示此合金钢为高级优质钢。74

第二章环保机械设备的材料及防腐2.2常用的金属材料2.2.3铸铁

铸铁是应用广泛的一种铁碳合金材料，其含碳量(质量分数)一般在2%以上，并含有S、P、Si、Mn等杂质。铸铁是脆性材料，抗拉强度较低，但具有良好的铸造性、耐磨性、减振性及切削加工性。在一些如浓硫酸、醋酸、盐溶液、有机溶剂等介质中，具有相当好的耐腐蚀性能。铸铁的生产成本低廉，因此在工业中得到普遍应用。铸铁可用来制造各种机器零件，如机床的床身、床头箱、鼓风机的泵体、机身及底座等。铸铁可分为灰铸铁、球墨铸铁、合金铸铁等。75

第二章环保机械设备的材料及防腐2.2常用的金属材料2.2.4有色金属及其合金

工业上一般将钢铁称为黑色金属，而将铁以外的金属称为非铁金属，或称有色金属。有色金属及其合金具有钢铁材料所没有的许多特殊的机械、物理和化学性能，如良好的导电性、导热性、密度小、熔点高，有低温韧性，在空气、海水以及一些酸、碱介质中耐腐蚀等。但有色金属价格比较昂贵。有色金属及其合金的种类很多，常用的有铝、铜、铅、钛、镍等。在环境工程中，由于腐蚀、低温、高温、高压等特殊工艺条件，许多设备及其零部件常采用有色金属及其合金。76

第二章环保机械设备的材料及防腐2.2常用的金属材料2.2.4有色金属及其合金2.2.4.1铝及铝合金

纯铝具有银白色金属光泽，密度为2720kg/m3，仅为铁的1/3，具有良好的导电性和导热性，其导电性仅次于银和铜。纯铝在空气中易氧化，表面形成一层能阻止内层金属继续被氧化的致密的氧化膜，因此具有良好的抗大气腐蚀性能。纯铝无磁性，有极好的塑性、较低的强度和良好的低温性能。纯铝具有优良的工艺性能，易于铸造、切削和冷、热压力加工，还有良好的焊接性能。纯铝的强度和硬度很低，不适宜作为工程材料使用。在铝中加入适量的硅、铜、镁、锌、锰等元素组成合金，可提高其强度和硬度等性能。铝及其合金在电气工程、航空及宇航工业、环保机械设备及一般机械工业均被广泛应用。铝及其合金最高使用温度为200℃。由于熔焊的铝材在低温下冲击韧性不下降，因此适合制作低温设备。铝不会产生火花，故常用于制作含易挥发性介质的容器，铝的