防火墙技术现状与展望

2024-07-07

防火墙技术现状与展望（精选10篇）

防火墙技术现状与展望第1篇

计算机网络安全是指利用网络管理控制和技术措施, 保证在一个网络环境里, 数据的保密性、完整性及可使用性受到保护。但是由于计算机网络具有开放性、共享性、国际性的特点, 使其比较脆弱。为了解决这个问题, 国内外很多研究机构主要针对数据加密技术、身份认证、防火墙、管理等方面进行了研究。为了更好的防范黑客, 维护计算机网络安全, 入侵检测技术已经成为日前计算机网络安全的热点。目前, 国外许多公司开发了多种入侵检测工具, 其功能比较完善且有较强的实用性。在国内, 入侵检测技术方面的研究还刚刚起步, 处于跟踪国外技术阶段, 系统功能还比较简单。由于计算机网络安全与防护技术涉及许多敏感技术, 国内外技术交流受到很多阻碍。另外一个很重要的技术就是密码技术, 密码技术发展至今, 己经出现了很多高强度的密码算法和密钥管理技术。数据安全技术由重保密性转移到了保密性、真实性和可控性相结合, 并发展了身份认证和数字签名技术。数据加密技术是解决网络上信息传输安全的主要方法, 而加密算法是核心, 加密方法可以分传统密钥体制和公开密钥体制。还有就是漏洞扫描, 漏洞扫描正是自动检测安全脆弱点的技术, 漏洞扫描技术源于攻击者在入侵网络系统时采用的工具, 通过查找漏洞、拒绝攻击者的攻击。配备安全扫描系统, 通过范围宽广的穿透测试检测潜在的网络漏洞, 评估系统安全配置, 以提前主动地控制安全危险, 漏洞扫描已成为整个安全系统不可缺少的组成部分。

目前构筑防火墙是保护计算机网络安全最主要的手段之一, 是一种计算机硬件和软件相结合的技术, 该技术通过监测、限制、更改跨越防火墙的数据流, 尽可能地对外部屏蔽网络内部的信息、结构和运行状况, 以此来实现网络的安全保护。防火墙主要应用有下面几种, 第一个是包过滤型防火墙, 基于单个包实施网络控制, 将其与用户预定的访问控制表进行比较, 决定数据包的转发或丢弃。优点是简单方便, 但缺乏用户日志和审计信息, 缺乏用户认证机制, 不能进行审核管理, 且过滤规则的完备性难以得到检验, 安全性较差;还有代理服务器型防火墙, 其核心是运行于防火墙主机上的代理服务器进程, 代理网络用户完成TCP/IP功能。代理服务可以实现用户认证、数据加密等功能, 能完全控制网络信息的交换, 具有灵活性和安全性, 但对用户不透明。并对每一种服务器都要设计代理模块, 建立对应网关层, 实现比较复杂、困难。当前的防火墙己不再是单一型防火墙, 而是将各种安全技术结合起来的复合型防火墙。其一般采用动态包过滤、用户认证机制、内部信息隐藏、防火墙的交互操作性等技术。随着新的网络攻击的出现, 出现了新一代的防火墙, 即智能防火墙。智能防火墙的关键技术主要包括防攻击、防扫描、防欺骗、入侵防御等技术, 智能防火墙对准许放行的数据进行入侵检测, 并提供入侵防御保护, 有效地检测新出现的攻击, 智能防火墙代表着防火墙的主流发展方向。第二个是嵌入式防火墙技术, 弥补并改善各类安全能力不足的企业边缘防火墙、防病毒程序, 防范入侵的安全特性能独立于主机操作系统运行, 帮助企业确保网络最薄弱和未保护领域的安全, 并实现了跨企业边缘防火墙的可靠网络连接。另外, 专家针对传统边界防火墙的欠缺, 提出分布式防火墙。该墙是一种新的防火墙体系结构, 包含网络防火墙、主机防火墙、中心管理等方面, 每个防火墙可据安全性不同要求布置位置, 但总体安全策略统一管理, 中心管理是分布式防火墙体系系统的核心。该墙有效地保护着主机, 适应了新的计算机网络应用的需要。新一代防火墙技术也有一些新的发展趋势。在防火墙的体系结构方面, 随着网络应用的加强, 防火墙要能够以非常高的速率处理数据。从防火墙包过滤技术发展趋势来看, 使防火墙具有病毒防护功能和多级过滤技术都为将来的防火墙技术发展打下了基础。

总之, 计算机网络安全是一个综合性的课题, 涉及计算机科学、网络技术、管理等多方面。提高计算机网络安全技术水平, 改善其安全现状, 成为当务之急, 因此本文对计算机网络安全技术发展的初步探讨和对防火墙技术的阐述, 对于计算机网络安全具有一定参考意义。

摘要：随着计算机网络技术的迅速发展, 计算机网络安全日益突显, 本文对计算机网络安全技术发展现状、防火墙技术进行了探讨与分析。

关键词：网络安全,防火墙,信息

参考文献

[1]程连生.计算机网络安全技术探讨[J].科技创新导报.

[2]汪磊.计算机网络安全研究[J].信息网络安全.

[3]张世永.网络安全原理与应用[M].科学出版社.

辅助生殖技术现状与展望第2篇

1978年7月25日，随着世界首例试管婴儿Louise Brown的诞生，揭开了人类辅助生殖技术(ART)研究的序幕，此后，体外受精(IVF)技术不断成功用于多种不孕症的治疗。目前，世界上已有超过400万的婴儿通过该技术出生，IVF技术发明人Robert Edwards博士也因此获得了2010诺贝尔生理学或医学奖。ART对于人类的重要意义得到了充分的肯定。在中国生殖医学工作者的共同努力下，中国ART在近30年里也飞速发展。

一、中国ART的发展现状

中国内地首例试管婴儿于1988年3月在北京大学(原北京医科大学)第三医院诞生。随后首例赠胚试管婴儿于1988年6月在中南大学湘雅医学院(原湖南医科大学)诞生。1995年2月，中国首例冻融胚胎试管婴儿诞生。目前，中国内地已经有百余个生殖医学中心能够开展常规体外受精一胚胎移植(IVF．ET)技术，且能保持稳定的成功率。中国ART衍生技术的应用范围和技术水平已接近国际先进水平。

1992年，在比利时诞生了人类首例卵母细胞胞质内单精子注射(ICSI)的试管婴儿。1996年4月，中国首例ICSI试管婴儿在中山大学附属第一医院诞生。目前，无论是来自自然射精的精液，还是取自附睾、睾丸、逆行射精膀胱内的精子行ICSI，甚至是精细胞ICSI，都获得了成功。然而，ICSI技术避开了人类生殖的自然选择过程，有可能会增加后代出生缺陷的发生率。已有研究表明，Y染色体长臂基因或基因簇微缺失与无精或严重少弱精有关。此外，严重少精子症、弱精子症患者染色体异常包括嵌合体比例较正常人群高。因此，ICSI手术应严格掌握适应证，并重视术前的遗传学咨询及检查。1989年，英国学者Handyside成功地采用PCR技术分析卵裂球的性别构成，完成了世界首例植人前遗传学诊断(PGD)，开创了产前诊断的新纪元。中国首例PGD于1999年在中山大学附属第一医院完成。随着荧光原位杂交(FISH)技术在植入前诊断染色体非整倍体及胚胎性别获得成功后，多重PER、荧光PCR和多色FISH等技术，特别是1999年以来开展的间期核转换、全基因组扩增和比较基因组杂交技术相继用于PGD，促进了PGD技术的应用。目前中国有2O余家PGD中心能够进行相应的研究和临床应用，技术水平达到国际先进水平。冷冻技术在中国生殖医学领域的应用发展始于20世纪80年代。1981年，中国首个人类精子库在中南大学湘雅医学院(原湖南医科大学)创立，并于2004年向社会开放自存精子服务。随着女性生育年龄的推迟、癌症患者的增加，女性生育能力保留的需求也日益增加。卵母细胞及卵巢组织冷冻技术逐步应用于临床。2006年1月，我国首例、国际上第2例“三冻(冻卵、冻精、冻胚胎，再解冻移植入母体子宫内)”试管婴儿在北京大学第三医院诞生。目前，国内开展卵母细胞冷冻的中心有30余家，尽管2011年应用卵母细胞冷冻技术治疗的患者仅有300余例，但临床妊娠率也达到了30％的较高水平。

但是，在取得这些成绩的同时，也存在着多胎妊娠率高，促排卵药物的过度使用，配子捐赠在临床应用时伦理规范和法律制度不够健全等相关问题。

二、中国ART的管理现状

自2001年，卫生部制定和颁布了一系列法规，如2001年卫生部第l4号部长令发布《人类辅助生殖技术管理办法》，2003年颁布《卫生部人类辅助生殖技术与人类精子库技术规范、基本标准和伦理原则》、《卫生部人类辅助生殖技术与人类精子库评审、审核和审批管理程序》，2007年颁布《卫生部关于加强人类辅助生殖技术和人类精子库设置规划和监督管理的通知》，并公布北京大学第三医院等12家医疗机构成为人类ART及人类精子库培训基地。截至2011年，中华医学会生殖医学分会调查的数据显示，中国内地31个省、自治区和直辖市共有178家ART治疗中心，覆盖除西藏外的3O个省级行政区域，年开展ART治疗超过18万个周期，临床妊娠率近5年来稳定在40％左右。这些法规的颁布和实施，对严防ART商业化，引导中国ART沿着健康、实用的轨道发展起了重要作用。特别是《人类辅助生殖技术规范》中，明确规定每周期移植胚胎总数不得超过3个，其中35岁以下妇女第1次助孕周期移植胚胎数不得超过2个，在一定程度上有效控制了多胎妊娠的发生。但是，进一步减少ART的合并症，还有待于技术水平的提高和法律法规的完善。

近年来，虽然国家行政管理部门加大管理和执法力度，但是仍有一些未经批准的单位违规开展人类ART和人类精子库技术工作。已被批准的单位，有的未严格执行技术规范、技术标准和伦理原则的规定，违反《人类辅助生殖技术规范》中“对于多胎妊娠必须实施减胎术，避免双胎，严禁三胎和三胎以上妊娠分娩”的规定；有的超出批准范围开展业务。这些导致ART在一定层面的滥用，多胎妊娠等并发症的增加，给家庭和社会增加了经济负担。2013年2月5日，卫生部、总后勤部卫生部联合启动了人类ART管理专项整治行动，重点查处医疗机构未经批准擅自开展ART和运行人类精子库的行为；医疗机构超出批准范围开展ART的行为；非法买卖配子、合子、胚胎的行为；实施代孕技术的行为；违规采供精、使用不具有“人类精子库批准证书”机构提供的精子的行为；在开展人类ART过程中擅自进行性别选择的行为；医疗机构工作人员参与非法ART的行为；非法销售、滥用促排卵药物的行为；其他违反《人类辅助生殖技术管理办法》、《人类精子库管理办法》、《军队医疗机构开展人类辅助生殖技术管理办法》及相关规定的行为。并针对薄弱环节和突出问题进行重点治理，加快修订和完善相关法律法规、技术规范。随着活动的开展和深入将有效地促进我国ART管理水平，促进ART质量控制与评估标准的制定、ART管理信息系统的建立、国家级质量控制中心的设立、ART质控与评估的开展。

三、中国ART的科学研究现状

2010年，经教育部批准北京大学第三医院、山东大学省立医院和浙江大学医学院附属妇产科医院分别筹建了辅助生殖、生殖内分泌、生殖遗传3个教育部重点实验室，这是我国生殖医学研究发展史上一件尤为重要的事情。围绕当前国际及国内重大的生殖医学问题，这些重点实验室组织全国各地生殖中心与科研院所承担了“雌性生育力维持调节机制研究及生殖资源库建立”、“排卵障碍相关疾病发生机制研究”、“辅助生殖诱发胚胎源性疾病的风险评估和机制研究”等重大研究项目，紧密追踪辅助生殖相关研究的前沿方向，以创新ART、提高辅助生殖的效率、明确辅助生殖的风险与安全性为主攻研究方向，采用临床与基础相结合的研究手段，推动我国生殖医学研究快速、稳定、健康的发展。通过这些全国性大型的合作研究项目的开展，有利于解决女性生殖健康相关疾病的发生机制、提出女性生育能力保护的策略、进一步完善ART风险评估及各项临床标准的建立、促进分子与细胞遗传学诊断方法的改善与相关评价体系的建立。

四、中国ART的展望

回顾过去的30年，控制性超促排卵、冷冻保存、ICSI、改良的胚胎培养技术、经阴道取卵技术、配子捐赠等技术的发展成就了生殖医学的今天。展望未来，我们必须进一步加深对ART的安全性研究，ART的改进及人文关怀研究，重视生育能力保留问题，发展PGD技术，开展干细胞在ART及再生医学中的应用研究，体外培养的研究，加强对辅助生殖机构的监管，推进ART规范化培训，建立我国健康、安全、高效的ART平台。

1．ART的安全性研究：辅助生殖本身非生理性的特征，引发了相应的“生殖安全性问题”。其可能与高流产率、早产、先天性畸形、低出生体质量、遗传性疾病、染色体异常、表观遗传学修饰异常、神经系统发育异常等成年期疾病发生有联系。为解决此问题有必要建立长期随访和报告制度。同时，提高胚胎培养水平、胚胎筛选能力、囊胚培养能力，提倡单胚胎移植，减少多胎妊娠也将是未来几年内ART管理的重要环节。

2．ART的改进及人文关怀问题：常规IVF治疗过程需要一定的刺激时间，多次的注射，频繁就诊及监测，造成患者压力和焦虑情绪增加，迫使一些患者退出治疗。有必要开发性价比更适合我国目前发展中国家国情的ART。郎景和院士多次强调，医师要加强人文修养，给予患者的首先是关爱、帮助、慰藉，要充分考虑心理因素和社会因素对患者健康和疾病的影响。对于接受ART治疗的患者更应该给予更多的人文关怀。

3．生育能力保留问题：随着生育年龄后延及妇科恶性肿瘤的治疗，女性保留生育能力受到越来越多的重视，人卵母细胞冷冻、卵巢组织冷冻为她们带来了希望，也成为生殖医学重要的研究方向。加强生育能力保留相关基础机制的研究，才能使我国的生殖医学研究处于国际领先行列。

4．遗传性疾病PGD的研究和应用：随着高龄、反复自然流产、反复IVF失败女性的增多，使需要应用PGD的患者也在增加。同时，随着与疾病有关基因的研究的深入及数据的积累使得植入前基因诊断成为现实。如BRCA1、2基因与乳腺癌和(或)卵巢上皮性癌的发生相关，对于有乳腺癌和(或)卵巢上皮性癌家族史的个体，上述两种基因的植入前筛查将有助于排除携带这两种基因的后代。目前对于某些隐性遗传病，我们通常采用产前诊断。现在的技术完全可以做到在一张芯片上同时检测500个基因，如果某一隐性基因纯合子与一种严重的疾病有关联，我们可以用该方法在胚胎植入前进行筛选、排除。多基因诊断芯片的开发与应用有望成为PGD研究的一个重要方向。但是我们同时也要明确，PGD是一把双刃剑，目前虽然对PGD儿童进行的流行病学调查未提示胚胎活检影响生长发育，但模型动物的结果给我们敲响了警钟。随着囊胚玻璃化冷冻技术的成熟，囊胚期活检可能取代卵裂期胚胎活检成为今后的发展方向。

5．干细胞在ART及再生医学中的应用：克隆羊多利的诞生开创了体细胞生殖的先河。多利羊只具有单亲的遗传物质，它的出现是生殖医学发展史上的一大飞跃，克服了诱导基因组融合并保证胚胎的正常发育等一系列科学难题。如今这种研究思路已被用于各种哺乳动物模型中。如果我们能实现体细胞生殖，那么我们就不会像现在这样依赖于精卵捐赠，与之伴随的社会和法律争议也可迎刃而解。2012年10月，13本京都大学研究团队在Science发表论文，成功从小鼠的人工诱导性多能干细胞(iPS细胞)中培育出卵母细胞，并使其体外受精后产下健康后代。该研究团队2012年成功从小鼠的iPS细胞中制造出具有生殖功能的精子。这两项研究成果如果能用于人类，则可通过人体的皮肤细胞制造出iPS细胞，再用iPS细胞制造出的精子和卵母细胞进行体外受精，使无法产生精子或卵母细胞的夫妻获得继承自身遗传基因的后代。

人类胚胎干细胞是目前再生医学研究中的关键问题之一，优化多种成体干细胞分离纯化和体外培养技术，改进干细胞定向诱导分化的条件，建立骨髓等来源的成体干细胞定向诱导分化技术，并对诱导细胞的免疫表型、分化调控、生物学特征、体内外功能、临床应用安全性评估等进行了系统研究，已为干细胞治疗的临床应用奠定了基础。积极推动干细胞临床标准的制定和干细胞研究相关人员的培训应成为干细胞技术研究良性发展的必要元素之一。6．在体外受精并培养胚胎至成熟技术的研究：英国作家Aldous Huxley在其1932年出版的《美丽新世界》小说中将体外受精视为科幻，如今体外受精技术已成为现实。他当时还描述了另外一个概念—— 体外培养，即在体外受精并培养胚胎至成熟。自从该书出版后，世界各地学者开展了一系列体外培养的尝试，20世纪50年代13本的研究者曾成功地在体外培育出一只发展至妊娠中期的羊胚；二战后，Johns Hopkins大学也有学者在体外尝试培养啮齿目动物胚胎并取得了一定成就，但随着主要研究人员的退休，该项目也中断了。根据目前一些国家法律的规定，在实验室中培育人类胚胎的时限是两个星期，也导致该技术进展缓慢。一旦这种技术实现，对代孕的需求以及与代孕技术有关的争议会逐渐退出历史舞台。但也应该认识到这项技术的伦理争议，比如参与克隆技术研究的科学家可以不用代孕母亲而完成他们的实验；还将对劳动女性的劳动保障及健康保险产生冲击，意味着女性不再需要产假；父母的职责也会因此发生变化；父母与子女的联系可能因此削弱。

对地质钻探现状分析与技术展望第3篇

关键词：地质钻探；钻探设备；地质工程

前言：我国的地质钻探技术一直以来都处于一种较为落后的状态，虽然近年来已经开始逐渐研究新的技术和方式，但整体上并没有形成规模，因此主要在进行钻探的过程中还要依靠进口方式。随着我国的经济社会快速发展，我国的地质钻探工程也一定要积极的进行创新，以便于适应社会的发展。下面将对地质钻探现状与技术展望进行详细的分析和讨论。

一、地质钻探技术应用现状

我国在上个世纪八十年代的时候，地质勘探行业的岩心钻探技术发展是处于一定优势地位的，在当时阶段也取得了比较不错的成绩，迎来了鼎盛时期。一直到九十年代初期，我国的地质勘探查行业才开始逐渐的调整产业结构，很多的专业钻探人员开始陆续的转行。也正是在这样的环境背景下我国的地质勘查行业才逐渐的展露出来人员结构上的问题，导致整体的行业技术水平发展受到了限制和不良的影响。当时的一些优秀的工艺都没能得到传承，最终造成了我国的钻探技术出现倒退现象。因此，在当前阶段我国一定要积极的对地质钻探技术进行研究，促使我国的地质钻探工作能得到进一步的发展。

二、地质钻探技术的发展机遇

随着我国近年来经济的快速发展，在矿产资源的开采上也逐渐明显。但由于长时间的开采导致我国的矿产资源在当前已经展露出了一定的不足问题，开始限制着我国的经济建设以及国家发展。面对这样的问题我国的领导层面开始逐渐对此加以重视。因此在我国的《国务院关于加强地质工作的决定》中明确的规定将“突出能源矿产勘查”和“加强非能源重要矿产勘查”两项内容作为了地质工作当中的两项重点任务。同时，为了能给予我国矿产勘查工作更好的支持，我国对此也投入了大量的资源，并设立了相应的专项基金，以便于能为矿产资源的开发提供有益的帮助。近年来地质钻探行业中“科钻一井”的顺利完成，可以说为我国的地质钻芯钻探技术的进一步发展起到了推动性的作用。

三、地质钻探技术未来展望

我国的大陆科学钻探科钻一井的完成，对我国的钻探工程技术水平的进一步提升做出了巨大的贡献，尤其是在深孔以及硬岩钻探技术上的发展，更是已经达到了国际上的领先水平，对未来的钻探行业发展奠定了稳定的基础。我国的未来钻探技术发展将主要呈现出以下几点：

①地质岩心钻探设备更新。随着技术性的不断提升，为了能更好的满足实际钻探需求，作为钻探的基础设备将得到不断的更新换代吲。我国当前阶段普遍使用的是液压立轴钻机，那么在未来发展中将会逐渐的被全液压动力钻头钻机所取代，在经过一定时间发展后，全液压动力钻头钻机也将被新的设备所取代，逐渐的得到提升。

②复杂地层钻孔护壁堵漏技术以及地下取芯技术等在当前的使用中存在着一定的难题，在未来发展中这些难题将逐渐的被解决，并为地质钻探技术的发展提供重要的基础保障。

③随着时代的进步和科学技术的发展，金刚石绳索取芯钻探技术将能更好的满足钻孔的深入需求，并且在使用的寿命上也将得到一定的提升。在进行硬岩的钻进工程中将对普遍的采取更为先进的液压钻孔技术，并在使用的性能和年限上都得到全面的提升。

④在未来发展中将会全面的推进多工艺空气钻进技术，通过这种先进的钻进技术将促使工程的钻进质量和效率得到明显的提升。

面对我国当前矿山资源枯竭的危机，继续深入内部进行钻探将是未来发展的主要方式。因此作为施工队伍只有不断的强化施工技术和工艺才能更好的满足其施工要求，对此还需要不断的采取措施进行改进。

四、地质钻探设备的发展趋势分析

对于地质钻探设备的发展来说，要遵循现代化以及国产化，要向着高端化、高新化以及高质化方向发展。并且要利用现代化的信息技术来不断促进设备领域的发展与进步，以此来不断提升其发展的趋势。要坚持低成本低消耗之路，促进其发展与进步。对于装备方面来看，首先要实现全液压化、智能化以及模块化轻便化趋势发展，同时也要提升以金刚石绳索取心技术为主体的新型钻探方法以及效率等。以此来有效解决我国一些特殊景观区的资源调查状况，提升地质勘查与钻探的效率。要发展直升机搬迁以及易拆装的钻探设备以及相关的技术方式。其次就是要充分发展深部资源勘探的有关技术，并且解决相关的空间安全、高效以及精确等问题。再者就是要研究出一些新型的能源勘探技术以及装备。其中有低热、天然气水合物、煤层气以及油页岩等新能源的勘探。并且要研发一些先进的快速的千层取样钻机以及能够覆盖区镇图取样的钻进技术，将其有效应用到基础地质系列的图件，并且对矿产资源系列图件以及地质环境评价等内容进行编制。最后要推广—些新方法自己新技术，其中有金刚石绳索取心钻进技术、液动冲击回转钻进技术、受控定向钻进技术等技术。另外也要研制大型地下水资源勘探技术以及抢险救援快速成孔钻探技术装备。要利用科学技术不断完善勘探设备及其相关钻探技术。

结语：我国的资源枯竭问题已经是社会发展中的必然趋势，在这样的环境下首先我们要做的就是保护环境资源，然后就是不断的深入研究新的技术手段来进行地质钻探，以便于为社会发展提供基础保障。因此，在未来发展中还需要针对地质钻探技术的发展进一步深入研究，从而找到最为科学的技术，为我国的地质工作开展做出贡献。

充填采煤技术现状与展望第4篇

我国在充填采煤技术方面已经取得一定的进展, 但是该技术的使用需要在特定的环境中进行, 因此, 该技术推广起来困难。目前, 我们进行充填采煤技术推广面临的主要困难为:我国充填能力与采煤能力不均衡, 充填采煤所需要的材料供应不足, 充填技术成本高却带来的效益相对较低。

充填能力不能实现与采煤能力平衡问题主要表现在采煤施工过程中, 采煤和充填两个环节处于相互制约和影响的关系中。如果两个环节不能均衡, 不利于采煤工作的开展。因此, 我们必须采取措施, 使我国充填采煤技术在充填和采煤环节上达到平衡, 提高采煤工作效率, 增加采煤工作产量。充填采煤所需要的材料供应不足, 我们可以利用一些废弃的石子等充当充填采煤所需的材料, 由于采煤产生的废弃料比较少, 因此, 我们使用充填采煤技术面临着充填所需材料不足的问题, 需要购置大量成本较低的废弃材料进行填充使用。填充采煤技术对环境造成破坏极少, 属于绿色开采技术。但是使用该项技术需要的成本很高, 需要权衡该项技术的成本是否可以带来预期的收益。充填采煤技术各个技术环节把握起来有一定的难度, 尤其是在控制填充时间与空间上, 需要严格按照控制要求进行, 实现填充与开采环节的协调, 保证填充开采的顺利进行。

2 目前我国主要填充采煤技术

我们根据填充开采技术所使用填充材料的类型及填充材料运输状态进行填充材料的划分。填充开采技术可以划分为四种, 即使用水砂混合料作为填充材料的充填开采技术、使用膏体进行填充开采技术、利用矸石进行充填开采技术及采用高水材料进行填充开采技术。

根据运输填充材料使用动力, 可以把填充技术划分为利用填充料自身重力进行充填技术、借助风力进行的填充材料填充技术、借助水力进行的填充料填充技术及使用自然力外的人工助力进行填充料的填充技术。自身自身重力进行充填技术主要是不需要施加外来作用力, 充填材料输送至管道后利用自身重力运动进入采空区;利用风力充填技术指的利用风的作用力把充填材料运送至采空区;使用机械把充填材料投掷到采空区。使用这三种充填技术需要利用固体填充物进行填充, 区别于水力填充需要使用填充浆。水力填充又可以根据填充材料浆的浓度情况及是否可以胶结情况进行进一步的划分。

根据充填位置不同, 可以把充填采煤技术划分为:采空区充填技术;冒落区充填技术;离层区充填技术。在采空区进行充填的时候, 填充材料需要使用高浓度浆类材料, 离层和冒落区进行充填, 使用低浓度浆类填充材料进行填充。

根据填充作业在开采出的煤层中所占比例大小, 填充采煤技术被分为:全部充填技术和部分充填技术。全部充填技术是在所有的采空区进行材料的填充, 一般有多少煤层被开采出, 就会使用相应的填充料在开采区进行有效的填充。部分填充技术不同于全部填充技术, 它仅仅是选择采煤区的部分区域进行材料填充。

3 充填采煤技术现状

文章已经对我国目前几种主要的充填采煤技术做了重点介绍, 下面我们就从几种不同充填采煤技术特点进行充填采煤技术现状的介绍。

3.1 利用膏体物质作为填充材料的采煤技术

煤矿周围的一些可以获取的大量可做填充的物质, 如砂石、城市固体废弃物等, 利用几乎不需要成本的投入, 我们只需要对这些废弃物进行加工, 制作为膏状物质被加压输送到矿井, 进行充填采煤作业的一种技术手段。

煤矿利用膏体物质进行充填不同于金属矿利用膏体物质进行充填, 它进行填充和开采的工作空间属于同一个空间, 并且需要构建专门的隔离支架。利用膏体物质作为填充材料具有一些优点:填充材料有很强的流动性, 而且膏体物质密度和强度都较高, 填充过程比较容易控制, 但是利用膏体物质进行填充成本相对较高。

3.2 利用矸石作为填充材料的采煤技术

利用矸石作为填充材料的采煤技术在填充材料输送上需要借助重力或风力、机械推力等外力。一般在充填采煤技术中很少使用人工矸石充填技术, 该项技术生产投入劳动多, 但是收到成效少, 适应填充采煤工艺有较大难度。在利用矸石作为填充材料进行采煤施工作业, 需要有专门的抛掷机械, 能够把填充所需要的材料抛掷到采空区, 该项技术只需要专门的抛掷机械即可, 操作起来比较简便, 而且该项技术不需要过高的资金投入。

3.3 利用高水材料进行填充的开采技术

高水材料具有很强的固水能力, 悬浮性和流动性比较好, 还具有很强的凝固能力, 可以改变水的性能, 转化为有一定承载力的固体物质。我们进行填充采煤, 一般使用的填充材料是一定的。因此, 采用高水材料进行填充开采技术进行采煤作业施工, 由于施工过程用大量的水, 使用的固体材料就会相对减少很大量, 有效地解决煤炭固体填充材料供应不足的问题。该项技术不需要大量的固体填充料进行填充作业, 固体填充所用的设施就会减少, 减少了相应资金投入, 而且高水料流动性能好, 输送管道维护比较简便。但是高水材料属于易风化且不易抵御高温, 因此稳定性不好。

3.4 部分充填采煤技术

全部充填采煤技术在采空区进行材料填充, 填充位置为采煤区所有部分。全部充填利用采空区的充填材料支撑上部压力;部分填充在进行填充的时候只是对采煤区部分进行填充。部分填充支撑上部压力利用充填体的同时, 还会利用一些构筑体。采取部分填充技术可以使用更少的材料进行填充, 使得填充开采的资金投入减少, 有利于增加煤炭开采的收益。

根据利用部分填充时填充的位置和时间控制不同, 可以把部分充填采煤技术又细分为:在采空区域进行条带式填充、在冒落区进行注浆填充及在离层区域进行注浆填充等。

采空区条带填充, 时间控制在煤层开采技术后、冒落之前的这段时期, 填充主要使用胶凝材料。建设构筑结合的填充条带, 这项技术即利用构筑条带和填充材料共同支撑上部压力, 抵御地面沉陷问题。冒落区注浆充填支撑为冒落和填充材料。

4 充填采煤技术展望

煤矿开采后会留下很大的采空区, 采空区的存在极易造成岩层的运动。为了控制岩层活动, 保证采煤区安全, 我们需要对采空区进行充填。我们需要观察煤炭开采过程中岩层的移动规律, 并总结解决煤炭开采过程中问题的措施, 形成系统理论。

目前我国煤炭开采技术还存在一些问题, 我们需要在实践中总结经验, 提高采煤的能力水平, 充分地利用好各项资源, 进行技术改进。针对煤炭开采中出现的问题进行侧重研究, 使得提高充填采煤技术水平, 实现充填与采煤的平衡, 以保证充填采煤施工作业顺利进行。在选取填充技术的时候, 应该尽量选取所需充填材料比较少的部分充填技术, 这样可以减少填充的成本投入;我们还需要对填充所需材料进行改进, 并进行新型填充材料的探索。

5 结语

文章介绍了我国目前主要使用的充填采煤技术及其各自的特点, 分析我国充填采煤技术现状, 以现状为基础对我国采煤技术进行展望, 通过不断对充填采煤技术的改革, 提高充填采煤技术的生产效率及扩大适用范围, 促进充填采煤技术在我国推广、发展。

摘要：介绍了我国目前采用的主要充填采煤技术, 分析几种采煤技术的特点及现状问题。通过对充填采煤技术现状的分析、研究, 提出了相应的解决措施。重点提高我国充填采煤技术的能力, 深入对充填采煤过程分析, 把握充填采煤技术规律, 总结充填采煤技术理论。

关键词：充填采煤技术,现状,展望

参考文献

[1]范天升.充填采煤技术现状与展望[J].科技创新与应用, 2014, 10 (9) :123-124.

[2]许家林.充填采煤技术现状与展望[J].采矿技术, 2011, 8 (3) :108-109.

公安应急通信技术现状与展望第5篇

改革开放30多年来，我国经济突飞猛进、高速发展，步入世界经济大国行列。而社会治安形势却日趋严峻，因此，快速及时地处置重大突发事件是各级政府职能部门面临的重大课题。公安部门在预防、监测和应急处置突发事件以及事后救援工作过程中担负着重大的责任和义务，因此有效地解决公安部门在全面应对突发事件活动中所遇到的技术保障难题，显得更加突出和迫切。

公安应急通信作为警务保障工作的重要内容，一直得到公安部通信主管部门的高度重视和支持。各级公安部门已经充分认识到信息化改造的重要性，不断提高行业自身的信息化水平，以加快警务保障和处置突发事件的响应速度，提高工作效率，这必然对公安应急通信提出更高的要求，也预示着发展公安应急数字集群通信系统将面临新的业务需求的挑战。

一、公安应急通信发展历史和现状

公安应急通信的发展历史可追溯到上世纪八十年代初。当时，公安部门开始使用150兆常规移动通信。公安部及各地公安部门先后使用过南斯拉夫5音调选呼系统、日本常规终端。进入九十年代初期，公安部开始用350兆频段，最初是具有警用功能的常规系统。1992年北京市公安局引进了第一套具有警用功能800兆摩托罗拉模拟集群系统。1995年公安部颁布了CPS-X模拟集群系统标准，同年，第一套350兆MPT1327系统在武汉建成；2004年颁布了公安TETRA数字集群系统标准；2005年开始采用IP联网技术的模拟集群系统。2006年公安部制订了模拟集群系统间的互联标准。2007年第一套350兆TETRA集群系统在北京建成；2008年8月4号，公安部开始制定自己新的数字集群标准。截止到2009年底，全国共有无线通

信系统350兆及其它频段的基站6000余个、移动终端约100万余部。

公安专用350兆系统虽然经过多年的建设，但发展却很不平衡，有些地区还在用常规系统，有些地方建立了全省联网模拟系统。在一些比较发达的地区已经开始建设数字集群系统。目前，公安专用无线通信系统，已经由传统的语音为主的对讲系统逐步发展到语音、图象、数据三大应用齐头并进。

公安应急通信装备历经警用基本级、功能级、自动级三个阶段，发展到如今的集群通信系统，MPT-1327警用模拟集群系统仍是当前的主流装备，已经自上至下覆盖到大多数的县级城市，而作为数字集群代表的TETRA系统也在多个直辖市、省会城市及沿海发达城市建成使用或正在规划建设中。从整个公安应急通信技术的发展来看，从模拟到数字的转移是必然趋势。

TETRA系统本身是成功的，它达到了数字移动通信专网对话音指挥调度通信的要求。但TETRA网相对小区制的电波覆盖特性和高技术复杂度、高昂的设备制造成本，使它并不适合在全国公安系统内大范围铺设。TETRA系统的核心技术（如安全加密技术等等）仅掌握在少数国外厂商手中，不会向中国开放，也是影响TETRA系统在公安行业推广的重要因素。

总之，现有的公安应急通信系统在承担应急通信指挥保障工作时，尚存在多个方面的问题，如跨行业间及公安系统内部门之间互联互通没能很好实现，不利于部门联动和协调统一指挥；通信指挥业务分布在多个承载平台上，应急处置时需要调动的资源很多，往往不能快速建立，部分业务使用公共网络，容易受到损坏和破坏；现有的应急通信技术体制并未统一，没有明确的设备和承载业务规范，缺少快速建立和自主组网的能力；语音、数据业务不具备加密功能，信息安全受限于现有技术体制，不能完全解决，制约了公安应急通信指挥系统的发展。

二、公安应急通信系统与其它系统的区别

公安应急通信系统是指在应对突发事件时的通信指挥系统，它和日常通信系统是有区别的。突发事件具有时间不确定、地点不确定、范围不确定、环境不确定、通信要求容量也不确定等一些特点，要求应急通信网要支持语音调度及宽带多媒体接入一体化、要有高度的机动性和灵活性，能适合恶劣环境、抗水能力强。这就形成了应急通信系统与日常通信系统之间的4个主要的不同：

一是组网能力不同。应急系统：自组网、自动路由选择、系统参数无线下载等。日常系统：固定网络拓扑。

二是频率的使用不同。应急通信：很难确定，应具有频率感知能力。日常系统：提前规划，不经常更换。

三是基站链路不同。应急通信：无线为主。日常系统：有线为主，无线备份。

四是供电方式不同：应急通信：移动电源为主。日常系统：市电为主、电池备份。

应急通信网的主要业务包括：现场图象采集、数据采集查询、GPS定位、保密通讯、多媒体的数据转播。人们通

常把应急通信系统比作一块云，称作应急云系统。云的特点是形状、大小不固定，另外可以随时地飘动。托起云的有

两个能力：一个是快速组网能力，一个是强大的互联能力。云要承载的业务，就是宽窄带应急无线多媒体的通信系统。

应急通信快速组网能力表现在它要使用全机动的平台，快速建立覆盖整个突发事件区域的无线网络；另外自己宽带自组网、自动路由选择及快速系统参数配置；采用频谱感知技术，自己频谱捕捉。

应急通信系统要做到互联互通，包括不同体制的无线系统、模拟数字常规和与无线公网的互联；应急通信和有线电话网、IP电话网以及卫星系统的互联（包括VSAT专网、海事电话、北斗系统）；应急通信和公安专网之间的互联；应急通信与互联网之间的互联；不同加密体制系统的关联；宽带系统与窄带系统之间的互联等。

此外，对应急通信系统还有一些特殊的要求。比如在屏蔽干扰，甚至屏蔽干扰的通信。为什么做屏蔽干扰呢？在一些突发事件，特别是跟炸弹有关的事件处理，首先就要把屏蔽干扰仪放在现场。在现场还要跟警员之间通信，这些通信都是要在应急通信系统考虑的。

三、公安应急集群通信系统面临的挑战

归纳应急集群通信系统面对的挑战主要有以下3个方面：一是没有一个网络能覆盖公安应急通信的所有业务需求；二是应急通信需要解决系统的数字化升级、跨部门应急联动及互联互通、多媒体一体化通信能力、快速灵活的组网能力、无线通信安全保障能力等5个问题。三是数字集群标准也存在数据速率低、频谱利用率提高的有限、加密和知识产权等问题。因此，需要从以下5个方面提升。

首先，数字化通信能力需要全面提升。集群系统在以指挥调度为主的公安应急通信中有着不可替代的地位。模拟集群在公安系统得到广泛使用，其优点是技术复杂度低、成本相对低廉、易于普及，但也存在业务种类受限、数据业务能力低、频率利用率低、保密性差和抗干扰能力弱等诸多问题。数字集群通信系统带来的好处显而易见，话音质量改善、频谱利用率显著提升、安全保密性增强及有一定的数据通信能力等。全面提升集群系统的数字化通信能力更显著的特点在于：可与先进的宽带无线接入网异构连接，便于接入计算机通信网络，从而整合不同技术构建统一的综合指挥调度平台。

其次，多媒体通信能力需要全面提升。现行的集群系统以语音调度功能为主，数据传输能力有限，但是在处置突发事件的过程中，不仅要“听得到”，更要“看得见”、“看得清”。虽然数据及图像传输业务可以通过其他网络实现，但是通过应急通信系统实现数据及图像功能无疑是最机动灵活、安全可靠的方式，在统一的调度平台上实现多媒体一体化的通信指挥能力。新一代公安应急通信系统需要提供语音调度、数据调度、高速数据查询、图像实时采集、现场视频监控等多种业务协同的融合调度能力。通过数据业务和视频业务弥补语音业务在准确性、可记录性方面的缺陷，从而实现全数字化的、多媒体一体化的、可记录及可追溯的、事件驱动的指挥调度和协同作业流程。

再次，安全防护能力需要全面提升。目前的应急通信系统，尤其是无线语音调度系统，基本没有采用通信加密，在警务保障和处置突发事件时，公安部门的指挥调度通信很容易被人窃听。TETRA数字集群系统由于外国不开放加密接口，到现在为止也无法使用国产加密算法，所有的公安应急通信对国外的专业机构完全是透明的，这给国家安全带来了很大的隐患。新一代公安应急通信系统需要设计具有多个安全等级的分级服务机制，提供包括机密性、鉴权、身份认证、审计、过滤等安全功能。使用安全认证、密钥协商及管理、空中接口加密及数据完整性保护、端到端信息内容加密、无线链路数据加密等安全机制，全面提升应急通信系统的安全防护能力。

此外，快速组网能力需要全面提升。处置突发事件的应急保障具有时间的不确定、地点的不确定、范围的不确定、容量的不确定和环境的不确定的特点，因此对应急通信系统的要求也非常高，必须具备全机动运输方式所要求的条件（自行或者便于装卸、运输、部署和开通）；系统具有自主组网和快速配置功能，系统的节点应能灵活设置，覆盖范围可大可小；针对不同类型的突发事件可以配置不同的业务功能。目前公安系统使用的通信车、指挥车及应急通信系统都缺乏组网能力，通常只能解决小范围的覆盖。

最后，互联互通能力需要全面提升。在重大突发事件发生时，往往需要政府多个部门以及包括公安、武警、消防等多警种的协同作战。很多部门都有专用通信系统，使用的频段也各不相同，在紧急情况下如何保证各系统之间的互联互通以及有效协调和统一指挥调度，是应急通信系统亟需解决的问题。因此，新一代应急通信系统在数字化、一体化的发展趋势下还需要整合连接各种通信系统资源，架构统一的运行应用平台，实现不同系统间的互联互通。

四、公安应急通信技术标准

长期以来，公安无线集群通信系统都采用模拟制式，存在着频率资源紧张、系统容量不足、安全性能较差等诸多问题，难以满足信息化条件下公安机关日益增长的实战需要。

为了加快推动应急通信从模拟向数字的转移，公安部从行业标准开始做起，早在2008年就着手制订适合中国国情的警用数字集群（PDT）通信系统系列标准。在公安部科技信息化局的主持下，部分在公安移动通信市场有影响力的厂家和技术专家，成立了“中国公安无线通信数字化改造咨询委员会”和“PDT产业技术创新战略联盟”，积极推动警用移动通信的新技术体制警用数字集群（PDT）通信系统的技术研究和标准编制工作，PDT系统标准的制定一方面参考相关的国际标准，另一方面根据我国公安业务的实际需求设计，成为行业通用标准。

工信部[2009]666号文件规定：2015年年底模拟对讲机的型号核准不再进行延期办理。这意味着2016年公安机关实现无线通信系统数字化势在必行。2011年10月，公安部正式制定下发了《警用数字集群(PDT)通信系统总体技术范》，该技术规范的数字集群通信标准，具有大区制、广覆盖、可从模拟向数字平滑过渡、采用国产密码算法加密、拥有自主知识产权等特点和优势，而且具有较高的性价比，符合公安机关的工作特点和实际。PDT系统在实现全部MPT-1327模拟集群功能的基础上，吸收了TETRA、P25数字集群系统的长处，并根据公安集群通信多年的应用经验加入自己的特色功能和应用模式，有充分的创新空间。PDT标准满足建设全国性网络的要求，联网标准针对公安的实际需求量身定制，可以适应公安行政管理的要求，也可以使不同厂家的系统能够无缝互联。PDT系统支持国家范围内各省间的多基站、多交换节点网络互联；支持多基站自动漫游（支持移动台通话过程中自动漫游），完全兼容MPT-1327模拟集群系统，支持模拟集群系统向PDT系统的平滑过渡和升级。

PDT系统制定了完善的安全加密解决方案，完成了相关安全设备的研制。使用国产加密算法支持用户鉴权和端到端语音加密功能。使警用数字集群（PDT）系统具有如下鲜明的行业特点：数字语音，指挥调度功能为主；大区覆盖，全网自动漫游；中心设备采用IP数字交换技术；向下兼容模拟集群，确保平滑过渡到数字集群；使用国产加密算法，自主安全加密技术。

具体而言，警用数字集群（PDT）系统标准由如下几部分组成：空中接口物理层及数据链路层；空中接口呼叫控制层；移动终端；安全条款；互联技术规范；兼容性测试等。

当然，PDT系统每载波的最大数据传输速率仅为9.6kbps，对数据业务的支持能力有限，尤其是系统不能满足用户对高速数据查询、高清图片传输和实时视频监控等多媒体业务的需求。

但是，与传统模拟集群相比，数字集群的优势就在于通过软件应用，提高实战效能。在创造性地建设开发了语音边界平台、解决安全接入的基础上，着力实现数字集群系统与指挥调度系统、PGIS警务指挥系统、勤务管理系统的互通互联与无缝融合，打造出以350兆数字集群系统为核心，集实战指挥、勤务管理、警情研判为一体的勤务模式，提升了指挥和管理效能。

五、公安应急通信技术展望

近几年来，各地公安机关加大了投资，部署启动350兆PDT数字集群系统建设，打造基于融合技术宽窄带兼容的系统，提升日常警务勤务，应急通信及大型安保无线通讯信息化水平。

从对国外的技术跟踪分析，高速分组数据、高清图片和实时视频的传输同样是国外警察部门迫切需要在警察通信系统中解决的问题，面对相同的业务需求，宽带无线接入技术成为提供技术解决方案的首选。美国警察通信语音调度业务通过多模式终端，在应用层整合多媒体业务，以提供良好的用户体验；我国则提出融合数字集群技术和宽带无线接入技术，打造全新的专业移动通信网技术标准——宽带无线多媒体集群系统技术标准。

国家对新一代专业移动通信网的发展给予了大力支持。“十二五”期间国家科技重大专项“新一代宽带无线移动通信网”中设立了多个与“宽带无线多媒体集群系统”相关的课题，从技术验证到标准化研究，涵盖了对新一代专业移动通信在系统架构、宽带无线接入、音视频编解码、安全、终端及芯片等方面的深入研究。今后，国家将对新一代专业移动通信网的应用示范和产业化给予进一步支持。宽带多媒体集群系统是基于宽带无线通信技术，采用多媒体业务形式，以指挥调度功能为主的专用无线通信系统。宽带多媒体集群系统着重解决以下几个方面的能力需求：高效的指挥控制能力；实时的系统响应能力；高度的安全防护能力；灵活的机动重组能力；按需的资源共享能力；多种业务应用能力；多场景的适应能力；模块化的配置能力；架构的可扩展能力等。这个系统由四个部分组成，包括：终端、接入子系统、交换控制平台、调度应用平台。

宽带多媒体集群系统在同一个系统平台上面向最终用户提供广泛的无线语音调度和多媒体（数据、图像传输和互联网接入）业务，特别针对警用移动通信指挥平台，合理配置系统资源，统一规范业务内容，规范接口协议，提供语音终端（单模终端）和多媒体业务终端（多模终端）。

宽带多媒体集群系统通过异构网络技术将具有不同网络结构特点（如工作频率，传输速率，覆盖范围，系统容量和服务质量等）的移动网络（接入子系统）连接在一起，充分利用这些网络的特点，向用户提供一个完整的业务能力和服务水平。

宽带多媒体集群系统为用户提供高质量的多媒体业务，通过中低速接入子系统（如PDT基站），兼容公安部门仍然大量使用的窄带无线通信设备，在同一个系统平台上既满足用户对于高标准多媒体业务的需求，又平滑地实现宽窄带无线通信技术的融合。

宽带多媒体集群系统提供自组网能力。自组网相对常规通信网络而言，最大的区别就是在任何时刻，任何地点不需要现有信息基础网络设施（包括有线和无线网络）的支持，快速构建起一个移动通信网络。自组网能力特点满足应急通信指挥系统组网方式的要求。

宽带多媒体集群系统交换控制平台（SCC）采用基于IP软交换的全能力交换控制技术。一方面，系统本身既包括窄带移动通信系统设备，又包括宽带无线通信系统设备，可同时支持多任务的数字语音和高性能的多媒体业务；另一方面，系统和现有的模拟或数字移动通信系统、公安信息网、卫星通信网，甚至是国家公众移动通信网互连互通，采用基于IP软交换的网络协议控制技术成为技术实现的关键所在。

宽带多媒体集群系统调度应用平台是宽带多媒体集群系统的调度控制中心，负责整个集群系统的协调调度和呼叫控制，并提供用户操作界面。调度应用平台的主要网元包括多媒体调度控制器、调度台、用户数据服务器、安全服务器和各种应用服务器等。宽带多媒体集群系统支持符合公安系统行业规范的信息安全加密技术，采用国产加密算法。宽带多媒体集群技术标准描绘了在“一个统一平台、多种接入融合”的体系架构下，实现包括语音、图像、视频以及分组数据在内的一体化多媒体业务的系统蓝图，在“新一代宽带无线移动通信网”国家科技重大专项的支持下，通过实施公安行业应用示范项目，必将更加贴近和符合公安一线业务需求，成为发展公安应急通信技术的基石，为新一代公安应急通信技术标准的制定导航。

总之，公安应急通信未来终端应采用多模模式。包括窄带技术，甚至4G技术，能够做到同一个终端上，以便于

充填采煤技术现状与展望第6篇

1 充填采煤技术简介

尽管充填技术自引进我国至今已经实现了快速的发展, 但是在这过程中也必然会由于各种各样的原因而存在一些问题, 例如充填能力和采煤能力没有得到协调以及充填技术的投入与产出比例失调等。首先, 对于第一个问题。众所周知, 对煤矿开采工作来说, 充填方式与之有着紧密的联系, 即两者之间存在互相制约的关系[1]。而采煤任务目标的完成必须要以这两个环节协调的基础上才能够实现, 然而现阶段充填能力并没有和采煤能力达到协调标准。不仅如此, 充填技术减少了采煤工作对环境的污染, 提高了采煤安全性, 但是充填采煤技术的应用成本, 包括相关设备的投入、维护以及维修等费用都是比较高的, 这与最终的产出量差距较大。

2 充填采煤技术发展现状

充填采煤技术的分类标准不同, 其种类也就有所不同。本文以充填材料为标准介绍了充填采煤技术的发展现状。

1) 高水充填采煤技术。高水实际上就是高水材料, 其构成通常包括石灰膏、解凝剂、水泥、凝固剂、等多种材料混合而成的凝胶材料[2]。现阶段, 这一技术主要应用在井下或地面两个方面。施工过程中, 把和B两种单浆液注入到缓冲池内, 注入量达到相关要求之后, 打开闸门, 使液体运输到工作面。将两种液体进行充分的搅拌之后再将其注入到采空区。高水充填的优势主要表现在:a.固体材料的需求量比较低;b.对岩层造成的负面影响比较小;c.经济性比较明显;d.施工质量都比较高;e.有效弥补了充填稳定性缺失的不足。2) 膏体充填采煤技术。通常情况下, 膏体充填的材料主要包括河砂、固体垃圾与炉渣等多种物质。把上述所需材料进行混合, 无需脱水, 制作成膏状物体, 最后再把这些物体传送到相应的位置[3]。膏体充填采煤技术系统的构成部分通常包括制浆系统、充填工作面以及运输系统。工作原理图如下图1所示。

膏体充填采煤技术的优势主要在于其自身的浆体特性, 主要表现为:

a.流动性强;

b.密度和强度都比较高;

c.易于控制。然而这一技术同样也存在一定的缺点, 那就是经济成本投入比较高。

3 充填采煤技术未来展望

煤矿开采工作中对采空区进行充填的最重要目的就是控制岩层运动, 并把采矿对地壳运动所产生的负面作用减少到最小。因此, 在未来的发展时间里, 充填技术的研究工作重心将放在煤矿开采层岩层运动规律和地面可能发生的沉陷现象上[5]。

现今, 充填采煤技术在应用过程中往往会受到多方面的影响, 其中充填能力和采煤能力两者之间的不协调是最为关键的一方面。这一问题造成了充填技术难以适应煤矿工作高产高效的生产模式, 对此, 应从多个方面来解决这一问题, 包括:

1) 充填技术的合理性。寻求最为科学的充填工艺, 并以达到和采煤能力的协调为最终目标;

2) 对合理降低充填材料使用量进行研究, 并着重分析通过局部充填方法来实现;

3) 改进充填材料。这一内容主要包括两点, 即对材料性能与充填材料。

4 结束语

本文分析了现今我国充填采煤技术的发展现状, 还以充填材料为标准作了分类, 并阐述了其优势与劣势。最后, 本文还对填采煤技术的未来发展进行了展望以此来加快我国充填技术的发展速度。

参考文献

[1]李兴尚, 许家林, 朱卫兵等.从采充均衡论煤矿部分充填开采模式的选择[J].辽宁工程技术大学学报, 2008.

[2]赵连友, 刘阳军, 马军.太平煤矿充填支架综采工作面设备配套与工艺[J].煤矿开采.2008.

[3]瞿群迪, 周华强, 侯朝炯等.煤矿膏体充填开采工艺的探讨[J].煤炭科学技术, 2004.

[4]李贻久, 江新兵.综采膏体充填工艺在太平煤矿的应用[J].煤矿开采, 2009.

我国大型风电技术现状与展望第7篇

关键词：新能源,可再生能源,风力发电,风力机,综述

1 引言

随着全球社会经济的不断发展,化石能源紧缺与环境保护问题日益突出,新能源开发得到了各国政府的重视。目前,风能是最适合大规模开发利用的可再生能源,风电不排放任何有害物质,也不存在移民问题,不仅能够减少温室气体排放、保护生态环境安全,也是改善电力能源结构、实现社会经济可持续发展的必由之路。经过一个多世纪的不断改进,人类在风电机组设计、材料与结构、发电效率、系统安全与可靠性、系统控制、风电场选址等方面积累了丰富的经验与成果,为不断降低风电成本和扩大可经济利用的风能资源奠定了基础。目前,国外商业化风电机组的可利用率达到了98%,风电占电网容量的比例可以达到20%,风力发电成本从十几年前的每千瓦时10.9美分下降到4美分,2010年可望降到每千瓦时2.11美分,已经接近或优于常规化石能源发电,成为电力工业中增长速度最快的电源[1]。

进入21世纪,我国逐步将风电作为电力工业的重要组成部分,加快了规模化产业的发展。本文综述了国内外并网型风电技术发展现状,分析了大型风电设备制造、风轮叶片与传动机构设计等几个关键技术问题,展望了未来的发展方向,为进一步开展风电技术研究提供参考。

2 国外风电技术现状

2.1 全球风电机组装机总量

19世纪末,丹麦建成了人类第一座风力发电站。一个世纪以来,世界各国研制了各种类型的风力发电设备,风电技术受到国际社会的普遍重视。尤其过去的10年,全球风电市场高速发展,总装机容量10年增长12倍,新增装机容量和总装机容量的年均增长率都在28%以上,如表1所示[2,3]。截至2007年底,全球风电总装机容量达到了94G W,年发电量超过200TW h,约占全球总发电量的1.3%。根据世界风能协会的统计结果,2008年全球风电新增装机容量约27G W,总装机容量达到了121G W。2008年,美国与中国是全球新增风电装机容量最多的2个国家,美国新增风电装机835.8M W,占全球新增总量的30.9%;中国新增风电装机624.6M W,占全球新增总量的23.3%。

从全球风电装机的总体分布情况看[4],欧洲、北美和亚洲仍然是世界风电发展的三大主力市场,分别占全球累计风电装机总容量的54.6%、22.8%和20.2%。全球累计风电装机总量前十强国家,其装机总容量占全球的86.2%,而位居世界风电装机前3位的美国、德国和西班牙的累计装机总容量占全球总量的54.5%,中国的累计风电装机总容量在全球总量中的份额达到了10.1%。2008年,美国列全球风电累计装机容量的第1位,而中国上升为第4位。

2.2 风电设备制造技术

在风电装机容量快速增长同时,风电技术也取得了长足进步。特别是风电机组本身,由20世纪90年代的定桨距、恒速技术,发展到今天被广泛应用的变桨距、变速技术,单机容量不断刷新记录[2]。据2006年世界风电市场统计报告,1997年以前兆瓦级风电机组的市场份额还不及10%,2001年则超过一半,2003年已达到70.5%,2006年高达76%,兆瓦级风力发电机组已成为风电市场中的主流机型。

随着风电机组单机容量的不断增大,为了便于运输和吊装,各风电机制造商都在结构设计的紧凑、柔性、轻盈化方面做了大量工作,风电设备制造技术呈现几个新的发展特点[2]:(1)风电机机组单机容量大型化,兆瓦级产品已经商业化,陆上单机容量达2M W,近海单机容量已达5M W;(2)风电机组型式多样化,由恒速运行向变速运行发展,具有发电量大、对风电场风速变化适应性好、降低噪音、提高风轮效率和精确地控制功率因数等优点;(3)风电机组由定桨距向变桨距方向发展,具有结构轻巧良好的变风速性能和运输起吊难度小等优点;(4)采用柔性叶片和柔性塔架,以降低材料消耗和最大限度吸收振动、减轻动载荷,主流机组已普遍采用轻质高性能玻璃纤维叶片,更大的5~10M W叶片则开始尝试应用碳纤维材料[1]。

2.3 海上风电技术

目前,国外海上风电技术逐渐成熟,装机容量已经超过1G W。欧洲风能协会(EW EA)预测,2020年全球海上风电机组装机容量将达到50G W[5]。海上风速大且稳定,年发电量可比陆上高出50%;海上运输与施工方便,超过1500t的浮吊已经普及应用巨型风力机的桨叶长度达到了60~70m[3]。

3 中国风电技术现状

3.1 中国风电装机总量

我国风能资源丰富,适合大规模开发。自1986年山东荣成建成国内第一个示范风电场以来,经过20多年的努力,风电场装机容量不断扩大。据中国风能协会公布的数据,截止到2005年底,全国风能资源丰富的15个省、市、自治区及特别行政区(除台湾省外)已建成风电场62个,累计运行风电机组1864台,总装机容量1.26G W,仅2005年就建成了500 M W。2008年,中国累计风电装机总量已超过12.1G W,占全球份额的10.1%,名列世界第4位[3]。表2列出了2000~2008年全国新增风电装机及累计装机状况[3,4]。

我国修订的《可再生能源中长期发展规划目标》提出,到2010年新增风电装机容量10G W,到2020年达到30G W,约占国内发电总装机10亿K W容量的2%~3%,总发电量的1%~1.5%,预计这一目标将会提前达到并超额实现。据2006、2007和2008三年统计数据[3],全国并网风力发电容量分别达到年增长率105.3%、127.3%和105.8%,实现飞跃性的发展。2008年,全国新增风电装机容量达到6246M W,占当年全国新增发电装机容量的8.0%,全国风电装机比重从2005年的0.25%提高到2008年的1.53%。

2008年列全国风电装机容量前10位的省(市、自治区)及其份额如表3所示[3]。其中,内蒙古、辽宁、河北、吉林及黑龙江列全国风电装机容量前5位,这5个省(区)合计占全国风电总容量的份额从2007年的60.8%进一步提高到2008年的65.8%,列前10位的省(区)合计占全国风电装机总容量的89.1%。

3.2 中国风电产业技术特点

我国的风电产业起步于上世纪80年代初,国家将风力发电列为农村电气化的措施,推动了1K W以下小型充电用风电机发展,形成了几万台的年生产能力。截至2007年,国内风电机组制造商达到40家,其中,国有和国有控股公司17家,民营制造企业12家,合资企业7家,外商独资企业4家[6]。据2006年累计风电设备市场份额统计,国产企业已占22.7%。目前,国内主要风电机组600K W和750K W定桨距失速机型已经通过了市场验证与考核,国产化率达90%,相当于国际上二十世纪90年代中期的水平。国内自主研发的1200K W直驱式永磁风力发电机组于2005年4月完成吊装投入试运行,国内具有完全自主知识产权的1500K W直驱风电机组于2008年10月并网成功,标志着国产兆瓦级变桨变速技术取得重大进展。在国家风电设备国产化政策的有力推动下,风电设备零部件制造水平也有了较大提高,具备了齿轮箱、叶片、电机等关键零部件制造能力。

我国制造的风电机组大致分为三类[6]:(1)双馈式变桨变速机型,技术已成熟,属风电行业主流的先进技术,如通用电气、歌美飒、维斯塔斯、苏司兰、华锐、东汽、上海电气、北重、沈阳华创等公司。(2)直驱永磁式变桨变速机型,业已成熟,代表风电技术的发展方向,如金风科技、湘电风能、上海万德、广西银河、常州新誉等公司。(3)失速型定桨定速机型,不是目前市场的主流技术,但技术成熟,运行维护经验相对丰富,设备性能和产能比较稳定,如金风科技和浙江运达的600K W、750K W机组等。

3.3 山东省风电技术现状

山东是东部沿海的风能丰富区,风能密度大于200W/m 2(相当风速为6.9m/s)。为加快发展,山东省规划“十二五”末风电总装机容量达到4G W。此外,山东海上风电项目开始启动,我国第一个海上风电项目———长岛海上风力发电场一期庙岛南部海域50 M W风电场示范工程已经进入开发阶段,中国海洋石油总公司计划在威海海域建设总装机容量1.1G W的全球最大海上风电项目,并于2008年10月开始一期工程建设。

4 中国风电技术发展展望

我国是最早利用风能的国家,但是与国外经济发达国家比较技术上仍存在一定差距,预计在以下几个方面会有大的突破:

(1)风轮叶片设计与制造技术

风轮叶片是风力机的主要动力部件,叶片设计与制造技术涉及叶片材料、叶片结构与气动性能。传统的叶片大多采用玻璃钢制造,主要考虑玻璃钢的比强度和比刚度高、重量轻、耐腐蚀、抗疲劳性能好、易成型等优点。现代大型风力机的发展趋势是采用高强度轻质大容量叶片,主流机组已普遍采用玻璃纤维增强复合材料(G R P),优点是可根据风力机叶片的受力特点设计强度与刚度,翼型容易成型,可达到最大气动效率。对更大的5~10M W风力机来说,由于强度与刚度要求更高、自重更大,叶片设计适宜采用价格昂贵的碳纤维材料[7]。

(2)传动机构设计与制造技术

风力机传动机构包括齿轮机构、轴承、润滑系统、状态监测系统等。统计数据表明,风电机组齿轮箱故障约50%与轴承选型、制造、润滑和工作状态有关[8]。目前,国内兆瓦级以上机组的核心部件如电机、齿轮箱、叶片、电控设备和偏航系统等仍然依靠进口,对基础配件齿轮箱轴承、偏航轴承、变桨轴承及主轴轴承等研究不够。齿轮箱作为风电机组的重要组成部分,其振动形态直接影响风力机的运行性能,状态检测极为重要,国内还处于探索阶段。

(3)磁悬浮技术

目前,国内外有多个关于磁悬浮技术应用于风力机的专利技术报道,特点是降低轴承摩擦阻力,提高了风电效率与使用寿命。磁悬浮风电机组可在微风下运行,工作风速为1.5~36.9m/s(即1~12级风),风轮转动抗湍流能力强,展示了一个全新的发展方向。

(4)海上风电场技术

21世纪是世界风电产业由陆地转向海洋的世纪[2,5]。中国东部沿海水深2m~15m的海域面积辽阔,可利用的风能资源约是陆上的3倍,而且距离电力负荷中心很近,随着海上风电场技术的发展成熟,必然成为未来的可持续能源。

参考文献

[1]赵永强,李俊峰.风力发电技术发展状况与趋势分析[J].中国科技产业,2006,(中国能源科技专辑):69～71.

[2]施跃文,高辉,陈钟.国外特大型风力发电机组技术综述[J].电网技术,2008,32(18):87-91.

[3]蒋莉萍.2008年国内外风电发展情况综述[J].电力技术经济,2009,21(2):12-15.

[4]周燕莉.风力发电的现状与发展趋势[J].甘肃科技,2008,24(3):9-11.

[5]宋础,刘汉中.海上风力发电场开发现状及趋势[J].电力勘测设计,2006,(2):55-58.

[6]祁和生.我国风力发电机组总装企业现状[J].中国科技投资,2008,(1):61-64.

[7]陈绍杰,申振华,徐鹤山.复合材料与风力机叶片[J].可再生能源,2008,26(2):90-92.

蓄能技术的现状与展望第8篇

蓄能是指通过介质或设备把能量存储起来, 在需要时再释放的过程, 通常蓄能主要指电力蓄能。

蓄能技术的市场或经济价值可在电力供应链中的四个主要方面得到体现:发电、输电配电、供能服务和可再生能源储存。美国发电输电和配电系统已规划的一个超过15 a的工程可以带来1 000×108多美元的经济价值[1]。

1 蓄能技术的现状

按照能量储存方式, 蓄能可分为物理蓄能、化学蓄能、电磁蓄能三类, 其中物理蓄能主要包括抽水蓄能、压缩空气蓄能、飞轮蓄能等, 化学蓄能主要包括铅酸电池、锂离子电池、钠硫电池、液流电池等, 电磁蓄能主要包括超级电容器蓄能、超导蓄能。

目前储能技术中最成熟的是抽水蓄能, 它主要用于电力系统削峰、填谷、调频、紧急事故备用等;化学蓄能是目前技术进步最快的蓄能技术, 其中钠硫、液流及锂离子电池技术在安全性、能源转换效率和经济性等方面取得重大突破, 产业化条件日趋成熟, 在电动汽车等领域广泛应用;近年来超导蓄能、超级电容器技术也取得了很大进步。

1.1 现有蓄能技术简介

a) 压缩空气蓄能是基于燃气轮机技术的储能系统, 在电力负荷低谷期将电能用于压空气, 将空气高压密封在报废矿井、沉降的海底蓄气罐、山洞、过期油气井或新建储气井中, 在电力负荷高峰期释放压缩空气推动燃气轮机发电的蓄能方式。

压缩空气蓄能的一大缺陷在于效率较低。据悉, 德国的压缩空气储能工厂, 效率只有42%。储能效率低的原因在于空气受到压缩时温度会升高, 空气释放膨胀的过程中温度会降低。现有的压缩空气蓄能系统在压缩空气过程中一部分能量以热能的形式散失, 在膨胀之前就必须要重新加热。通常以天然气作为加热空气的热源。这就导致蓄能效率降低, 温室气体排放量增加[2];

b) 抽水蓄能技术是指在电力负荷低谷期将水从下水库抽到上水库, 将电能转化成水势能储存起来, 在电力负荷高峰期, 释放上水库中的水发电。抽水蓄能电站是目前最常用的大规模储能技术, 主要用于电力系统削峰填谷、调频调相和紧急事故备用等。抽水蓄能电站具有技术成熟、效率高、容量大、储能周期不受限制等优点。但抽水蓄能电站需要合适的地理条件建造水库和水坝, 建设周期长、初期投资巨大等缺点。通常抽水蓄能电站按照有无天然径流分为两类: (a) 纯抽水蓄能电站, 上水库没有或只有很少的天然径流, 水体上、下水库间循环使用, 主要承担调峰填谷、事故备用等任务, 而不承担常规发电等任务; (b) 混合式抽水蓄能电站, 上水库有天然径流, 既利用天然径流承担常规发电和水能综合利用等任务, 又承担调峰填谷、事故备用等任务;

c) 超级电容器, 也称电化学电容器, 是介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置, 其结构和电池的结构类似, 主要包括双电极、电解质、集流体和隔离物四个部分, 具有功率密度高、循环寿命长、低温性能好、安全、可靠和环境友好等优点。但由于电介质耐压低, 存在漏电流, 储存能量和保持时间受到限制。目前, 超级电容器主要是基于多孔炭电极/电解液界面的双电层电容, 或金属氧化物或导电聚合物产生的准电容来实现能量的储存。超级电容器可广泛应用于电动汽车、不间断电源、通讯和航空航天等领域。其优越的性能和广阔的应用前景引起了世界各国的关注, 一些国家还建立了专门的国家管理机构, 如美国的USABC、日本的SUN、俄罗斯的REVA等。目前, 进一步提高超级电容的能量密度和功率密度, 是超级电容技术的主要发展趋势;

d) 超导蓄能是一种无需经过能量转换而直接储存电能的方式, 它将电流导入电感线圈, 由于线圈由超导体制成, 理论上电流可以无损失地不断循环, 直到导出。目前, 超导线圈采用的材料主要有铌钛 (Nb T) i和铌三锡 (Nb3Sn) 超导材料、铋系和钇钡铜氧 (YBCO) 高温超导材料等, 这些材料的共同特点是需要运行在液氦或液氮的低温条件下才能保持超导特性。因此, 目前一个典型的超导磁蓄能装置包括超导磁体单元、低温恒温以及电源转换系统等。超导磁蓄能具有能量转换效率高 (可达95%) 、毫秒级响应速度、大功率和大容量系统、寿命长等特点, 但与其它技术相比, 超导蓄能系统的超导材料及维持低温的费用较高。未来要实现超导磁蓄能的大规模应用, 仍需在发展适合液氮温区运行的MJ级系统的超导体, 解决高场磁体绕组力学支撑问题, 与柔性输电技术结合, 进一步降低投资和运行成本, 分布式超导磁储能及其有效控制和保护策略等方面开展研究。

1.2 现有各蓄能技术优缺点比较

现有各蓄能技术优缺点比较见表1。

2 蓄能技术的展望

由于现有蓄能技术无论是物理蓄能还是化学蓄能或电磁蓄能都还存在这样或那样的缺点, 或成本高或容量小, 或适应场合有限。因此在应用上有很大的局限性。致力于能源科学研究的机构除了着力研究如何改进完善现有蓄能技术, 也在不断地探求新的蓄能技术。开辟新途径。

近年, 在物理蓄能家族中, 又添一值得关注的新成员———油压蓄能发电机组, 这是由广州南洋理工职业学院能源设备研究所已获得的实用新型专利。它克服了现有蓄能发电系统的一些缺点, 弥补了某些不足。现将此实用新型简单介绍如下:

油压蓄能发电机组, 它不仅是能将电能储存并发电, 而且可将其它能量如化学能, 畜力转化为电能 (但加压系统不同) 。这里只介绍其蓄能功能。作为蓄能用途的油压蓄能发电机组其结构、工作原理及其特点大致如下。

2.1 结构与原理

此实用新型由三大部分组成:a) 加压系统 (由高压油泵及回油池等组成) ;b) 蓄能系统 (由蓄能缸与重力活塞等组成) ;c) 发电系统 (由油马达和发电机等组成) (见图1) 。只要重力活塞处于由高压油托起的状态, 蓄油缸里的油压始终恒定, 因此输出的电压恒定。

蓄能缸和回油池均采用钢筋混凝土结构, 圆形或矩形或其它形状, 两者有一定的落差即可。重力活塞采用灌铅圆钢柱, 其上可另加载重物, 以增大蓄能密度减小蓄能缸占地面积。1个蓄能缸上可安装多个重力活塞。活塞与缸之间以静密封代替动密封, 完全杜绝漏油现象。蓄能介质只需部分为压力油其余为水, 全部为水也无妨。

由加压系统蓄能系统将电能转化为势能并储存, 然后由发电系统将势能转化为电能。

2.2 特点

a) 油压蓄能发电机组虽然与抽水蓄能发电系统类似, 但它克服了抽水蓄能发电系统依赖水源、介质蒸发损耗大、需要高落差的地理位置且占地面积大等缺点。油压蓄能发电机组可以建造大型蓄能发电站, 也可以在城区附近建造分布式小型蓄能发电站作为应急电源。可减少输电输送成本和电能的损耗;b) 与压缩空气蓄能发电系统相比, 它克服了压缩空气蓄能发电系统因压缩空气产生高热能、能量释放发电时有衰减、电压不恒定、系统维护困难等缺点。油压蓄能发电机组的能量转换损失小, 效率高, 输出电压恒定;c) 与化学蓄能、电磁蓄能装置相比, 它克服了容量小, 运行成本高等缺点。油压蓄能发电机组的蓄能容量几近抽水蓄能, 可超过压缩空气蓄能容量, 然而它的运行成本比压缩空气蓄能低。

1.发电机;2.油马达;3.阀门;4.蓄能缸;5.重力活塞 (灌铅) ;6.单向阀;7.泵油管;8.高压油泵;9.回油池;10.回油活塞;11.电磁阀;12.回油管;13.高压油管

其缺点与抽水蓄能系统一样, 一次性投入成本较高。

2.3 应用

油压蓄能发电机组除了可用于常规的电力系统削峰、填谷或作为应急电源之外, 还特别适合风电蓄能、潮汐发电蓄能。因为此蓄能系统发电输出的电压绝对稳定, 无论风能、潮汐能的波幅再大也能削平。油压蓄能发电站可大可小, 且不受地域限制, 可望成为新一代最具商业开发价值的储能发电系统。

3 结语

蓄能技术在中国应用范围还很小, 原因之一是对蓄能技术的认识不够, 其二是多数现有蓄能技术的商业价值不高, 因此, 蓄能技术的开发和应用对于中国来说潜力巨大。展望未来, 可移动的分布式电源、应急电源寄希望于化学蓄能和电磁蓄能, 而大容量分布式电源寄希望于物理蓄能。应用于储存风能、潮汐能和太阳能的储能发电系统的开发及可移动电源提高容量和降低成本的研究将成为研究机构的主攻方向。

参考文献

[1]施惠聪, 张炯.压缩空气蓄能及其他蓄能技术在美国的应用[J].华东电力, 2009 (37) :291-294.

含油污泥处理技术现状与展望第9篇

1 含油污泥的处理技术现状

1.1 浓缩干化技术[2,3,4]

污泥浓缩的方法主要有重力、气浮及离心浓缩法。目前常用的是重力浓缩技术,即靠水重于油沉到下层将部分水脱出。重力浓缩又分自然浓缩和加药浓缩,加药浓缩可减少脱水时间。含油污泥浓缩脱水后含水率由原来的99%降至90%左右,体积减少为原来的1/10。含油污泥浓缩调整后仍为液状物,需进一步脱水使之成为固态,我国多采用自然脱水法,主要设备为干化床或污泥池。

美国塔尔萨的威廉姆斯公司处理管道系统和罐底含油污泥的处理工艺流程见图1所示。

污泥处理工艺关键步骤是浓缩、除去油及有害杂质和脱水干燥。该工艺的优点是基建投资和运转费用少,操作简单。

1.2 高温处理技术

高温处理技术[3、5-6]是将乳液和污泥加热到100℃以上,然后在分离塔进行闪蒸,蒸汽和烃类物质从分离塔析出。重组分烃和无机物作为底泥除去,轻烃和水经过冷凝后回收,重组分烃经固液分离从底泥中回收。

由于高温处理设备与其它工艺的生产设备类似,可利用现有的部分生产设备,经过改造就可以满足要求;而高温处理工艺可通过冷凝对烃蒸汽加以回收;高温处理工艺是在密闭的环境下进行,减少了外围设施受污染的机率,占地面积相对较少[7]。

1.3 溶剂萃取分离技术[8,9,10]

萃取分离是指利用化学溶剂萃取法分离回收污泥中的原油。主要工艺过程为污泥在化油池中经初步分离后,油水等液态流体进入萃取装置,将其中的油分离出来,作为燃料用油。提取原油后的污泥和水进入离心脱水装置进行脱水,分离出的污泥用作型煤的燃料。其优点是油、水、泥都能得到有效利用,且用于萃取的溶剂化学性质稳定,可循环利用。缺点是:流程长,工艺复杂,只适用于含大量难以降解的有机物石油污泥。

目前超临界液态CO2萃取剂及超临界流体萃取(SPE)技术的开发是含油污泥的溶剂萃取新的研究方向。

1.4 生物处理技术[11,12]

生物处理主要原理是微生物利用石油烃类作为碳源进行同化降解,使其最终完全矿化,转变为无害的无机物质CO2和H2O的过程。生物处理技术主要有地耕法、堆肥处理法、污泥生物反应器法等。

我国含油污泥的生物处理技术尚处于起步阶段,工程应用较少。生物处理是一种有效的含油污泥处理技术,也是今后发展的方向之一。

2 含油污泥无害化、减量化处理技术

2.1 落地原油的油土分离技术

落地原油[1],又称含油土壤,是指油井中产生的未进入集输管线而散落在地面的原油,主要来源于以下几个方面:(1)油井投产前,地面集输管网尚未建成,试喷时进入土油池的原油;探井试油、试采时进入土油池的原油;(2)井下作业过程中散落在井场的原油;(3)原油生产过程中,产生的滴漏原油;(4)井喷、管线断裂等生产事故造成的落地原油。

辽河油田锦州采油厂[13]利用热水、蒸汽处理油泥并回收原油工艺流程见图2所示。该工艺包括前处理、上料、油泥分离、浮油、排泥、生物降解等过程。油土分离试验的结果表明:在碳酰胺浓度达到3%条件下,落地油泥经1~1.5 h的洗涤后,泥土中的含油量可达到2%以下,基本达到出油率≥88%和油土分离后泥土中含油量≤2%的设计要求。

目前,落地原油的处理包括物理、物化、生物等处理方法[14,15]。在生物处理技术中,发达国家已开发出消除污染能力更强的超级微生物。

2.1 含油污泥固化处理技术

目前固化处理油田污泥的方法,大多是在油田污泥中加入一定组分的固化剂,使其发生一定的物化反应,固化污泥中的水分和部分有毒物质,使其具有一定的强度,以便于堆放或存储[16]。污泥的固化处理具有处理效率高、处理后污泥可进行资源化利用的优势[17]。

中原油田[18]在综合分析和测定污泥化学成分和物理性质的基础上,以水泥为固化主剂,进行了大量污泥固化试验结果表明,浸出液毒性全部达到排放标准。固化产物不具有腐蚀性,耐水性强,体积增容小,达到足够的强度,可以进行地质填埋处置或堆放,避免了二次污染。

Athanasios研究表明[19],由于水泥固化后结构的不同,不同类型的水泥对含油污泥固化后烷烃、苯、蒽、萘等物质的固化程度亦不相同。

3 含油污泥资源化利用新技术

3.1 含油污泥深度催化焦化技术[20,21]

由于含油污泥中含有一定数量的矿物油,其组成主要有烷烃、环烷烃、芳香烃、烯烃、胶质及沥青质等,以矿物油重质组分沉积居多。焦化法处理含油污泥实质就是对重质油的深度热处理,其反应是一个烃类物质的热转化过程,即重质油的高温热裂解和热缩合,反应过程见图3所示。

重质油中各组成的裂解和缩合能力依次为:正构烷烃>异构烷烃>环烷烃>芳香烃>环芳烃>多环芳烃。

焦化法处理含油污泥工艺流程见图4所示。该流程与目前其他含油污泥处理方法相比,具有设备操作简单,含油污泥处理彻底,矿物油由回收率高等优点,有利于推广应用。

大港油田在对西一联、官大站、枣大站等不同性质污泥进行焦化处理的结果表明,处理后残渣中污泥含油量为0.011%~0.11%,均达到GB4284-84规定的0.3%要求,液相回收率在73.9%~78.2%之间,残渣中锌、镍、铬、铜、铅、镉的含量远小于GB4284-84中规定的含量范围。对大港油田不同区块污泥,焦化处理后液相回收率均达到>70%,残渣中含油量<0.3%。

3.2 含油污泥调剖堵水技术

含油污泥调剖堵水技术是利用含油污泥与地层有良好配伍性的性质,将含油污泥直接与一定比例的乳化剂、稳定剂混合配制成悬浮液注入油气田地层,用于深度调剖堵水作业[22,23]。

该技术在我国多个油田都广泛试验和采用,技术优点是制备简单,容易实施;缺点是无法回收含油污泥中的含油组分,污泥中油含量较高时资源浪费现象明显。大庆油田[24]在对北1丁5-P136、中1-P48和中1-P50等3口井进行含油污泥调堵的现场试验表明,该工艺不仅改善了注入井吸水剖面,明显提高连通井组的产油量,降低了采出液含水率,实现了增油控水目标,而且为油田含油污泥的环保处理提供了切实可行的出路。青海油田[25]在尕斯区块进行含油污泥深部调驱先导试验后,整个区块综合含水明显下降,增油效果较显著,其中油井见效达34口,见效率为85%。中原油田[26]将该技术应用于濮城油田沙一、沙二上1和沙二上2+3油藏,使层间层内矛盾得到改善,波及系数大幅提高,通过与驱油段塞的组合,整个体系的驱油效率得到明显加强。

4 国内外含油污泥处理技术现状

目前,油田含油污泥的处理方法很多,处理工序一般是浓缩、调理、脱水、排放和综合利用。国外普遍采用生物技术、物理化学技术对含油污泥进行浓缩、调理、脱水、填埋、分散施耕、高温处理、微生物处理、化学固化处理、化学氧化降解、溶剂萃取等,其中生物技术的研究受到普遍关注。表1列举了部分处理技术的适用范围、处理成本和国内外发展的现状与优缺点。

5 结论与展望

(1)我国含油污泥处理起步晚,国外由于发展较早和环保政策的严格,在含油污泥处理技术和工艺方面较为成熟,具有比较丰富的设计和管理经验,值得我们借鉴。

(2)在含油污泥处置方面,国外一般是将经过处理后的污泥用于农林业和填埋等,并且大多由专业服务公司来承担含油污泥的无害化处理工作,国内可借鉴组建专业作业队伍,发展含油污泥处理的专业化服务产业。

(3)就国内的现状看,开发成本低、易操作,效果好的含油污泥处理技术和设备在各油田更受欢迎;从长远看,回收污油、实现污泥的综合利用是实现无害化和资源化的发展方向。

(4)如何研制和开发含油污泥处理系统,优化各种处理技术和工艺,走自动化、环保化、一体化之路,实现油田的可持续发展,是当前首要思考的问题。

总之,含油污泥处理技术和工艺应朝着低成本、工艺和流程简单、环保节能、效益高的方向发展,进而实现含油污泥的综合利用和油田的可持续发展。

摘要：随着油田开发进度的加快和环保要求的提高,如何处理和利用含油污泥已成为各大油田企业迫切需要解决的问题。综述了国内外油气田含油污泥各种处理工艺和技术现状,进行分析对比并对我国含油污泥的无害化、资源化处理和综合利用进行了展望。

输油管道防腐技术现状与展望第10篇

埋地后的钢制管道会受到自然环境的腐蚀和破坏, 为有效避免这一情况的发生, 通常采用外防腐层和阴极保护的方法对管道进行保护。埋地钢质管道外覆盖层 (外防腐层) 的作用是将钢质管道表面与周围环境隔离绝缘, 以达到抑制腐蚀的目的。阴极保护是通过降低腐蚀电位, 达到电化学保护的目的, 目前这两种技术并非单独应用, 而是相互结合, 互补优缺。

1 管道防腐现状

目前, 国内输油气管道大多采用防腐涂层和外加强制电流阴极保护技术, 其目的就是使管道与自然环境相隔离。

1.1 常用外防腐层

1) 沥青防腐层

沥青防腐层是将玻璃纤维布经石油沥青浸润后, 缠绕在输油管道外壁而形成的防腐层, 是我国70年代应用最广的防腐层材料其主要优点是技术成熟、原材料广泛、价格低廉, 缺点是耐温等级低、易吸水而引起破坏, 而且容易被深根植物破坏, 造成防腐层失效, 其最佳使用温度为-20℃～70℃, 使用寿命为10～20年。

2) 熔结环氧粉末涂层

熔结环氧粉末防腐涂层最早于1961年由美国开发成功并应用于管道防腐工程, 之后在许多国家得到进一步的开发和应用。由于熔结环氧粉末防腐涂层与钢管表面黏结力强、耐化学介质侵蚀性能、耐温性能等都比较好, 抗腐蚀性、耐阴极剥离性、耐老化性、耐土壤应力等性能也很好, 使用温度范围宽 (普通熔结环氧粉末为-30℃～100℃, 成为国内外管道内外防腐涂层技术的主要体系之一[1]。但由于涂层较薄 (0.3mm～0.5mm) , 抗尖锐物冲击力较差, 易被冲击损坏, 不适合于石方段, 适合于大部分土壤环境和定向钻穿越黏质土壤。

3) 聚乙烯胶带防腐层

聚乙烯胶带的主要优点是绝缘电阻高、抗杂散电流性好、施工方便, 主要缺点是螺旋形搭接缝长, 易在搭接处产生黏结失效而形成腐蚀介质渗入。

4) 3PE防腐层

3PE防腐层的全称为熔结环氧/挤塑聚乙烯结构防护层, 结构由以下三层组成:底层为熔结环氧 (60～80μm) ;中间层为胶粘剂 (170～250μm) ;面层为挤塑聚乙烯 (约2mm) 。防护层总厚度大于2.2～2.9mm。在三层结构中, 底层的主要作用是:形成涂膜并黏结在钢铁表面, 它具有很好的抗阴极剥离性能和抗化学腐蚀性能;中间层为共聚物黏结剂, 其主要成分是聚烯烃, 目前常用乙烯基共聚物胶粘剂, 其极性部分官能团会与底层的环氧底漆环氧基团发生化学反应, 从而紧固黏结中间层与底层;聚乙烯面层的主要作用是:机械保护与防腐。3PE防腐层综合了环氧涂层和挤压聚乙烯两种防腐层的优良性质, 将挤压聚乙烯防腐层的机械保护特性, 与环氧涂层的界面特性和耐化学特性等优点结合起来, 从而显著改善了各自的性能。因此作为埋地管线的外防护层是非常优越的。据有关资料介绍, 三层PE可使埋地管道的寿命达到50年, 目前, 在国际上被认为是最先进的管道外防腐技术。

5) 高性能复合涂层技术 (HPCC)

这种涂层, 国内尚无使用。但是逐渐会取代单层FBE或3LPE, 使用这种涂层, 残余应力小, 剥离减少。一般在焊接收缩与连接处易出现小孔, 容易产生涂层剥离。但是新型的涂层采用的是粉末, 无此顾虑。厚度只需1.5mm就可以达到传统防腐层3mm的效用。HPCC抗腐蚀性能增强, 在北美已经用于25个管道工程上, 最长的管线达到800公里[3]。

1.2 管道内防腐层

管道内壁防腐亦是管道防腐的重要组成部分, 目前国内采取的主要措施是采取管道内壁加设涂层的方法进行防腐。按管道的不同功能、介质的类型选择恰当的涂层, 对较少管道内壁粗糙度, 降低水力阻力起到了重要作用。

目前常用内涂层:

1) 环氧粉末涂层

所谓环氧粉末[4]是一种热固体粉末, 特点是适用温度广、化学稳定性好, 它的熔化温度为180℃, 特点是耐酸碱性能较强, 使用性能优越, 在流体温度小于100℃时, 其固化性与流体温度成正比例增长。其喷涂原理为:利用高压静电电场原理, 将环氧粉末喷涂在管道内壁上。此方法既能提高整条管线的防腐效果也是提高经济效益和优化施工方案的一项重要措施。

2) 聚氨酯聚合物涂层

该方法是近几年国内新兴的一种管道内壁防腐技术。以改性后的聚氨酯聚合物为防腐材料, 以石英粉作为填料, 将二者混合并加热至80℃～120℃后进行真空脱气处理。将管道内壁除锈后, 加热至上述同等温度, 之后, 将处理过的物料导入金属管道内, 两端封严, 以每分钟不超过100圈的速度旋转使物料均匀地涂在管道内壁上, 直至表面不流动为止, 然后固化1至12小时。

该方法的优点是可以控制防腐层厚度, 可以根据管道使用年限要求, 对防腐层厚度进行人工调节, 其计算方法为:每平方米浸1毫米厚, 需要聚氨酯聚合物1.15公斤, 按所需涂层厚度, 相应增加原料即可进行涂层厚度调节。

1.3 外加强制电流阴极保护

目前该方法在国内外得到了广泛的应用, 其原理是使管道阴极化, 避免管道本身失去电子而被腐蚀。其特点是保护距离长, 可控性强, 根据管道腐蚀情况可以调节电流输出大小。

该技术现已成型, 中国石油、中国石化大型国有企业多采用该技术进行管道防腐[5], 使用中须采用恒电位仪对输出电压进行调节, 从而改变管道上的保护电流, 其接线图如下:

2 防腐技术展望

综上所述, 输油管道防腐技术虽然有了长足的进步, 但是仍然存在一些弊端, 笔者认为在今后应加大以下几方面的研究:

1) 、加大新型防腐层的研究, 例如上述HPCC防腐材料的研究。

2) 、埋地管道防腐层修复技术, 须进一步完善防腐层修复材料、修复工艺、修复机具和修复标准。

3) 、在役管道防腐检测技术, 主要针对地面检测技术的研究。

4) 、针对劣质输送介质, 新型输送管材的研究。特别是近几年我国加大了原油的引进, 针对这方面的研究仍然较少。

参考文献

[1]王林平, 陆梅, 杨全安等.长庆油田油水井套管防腐技术综述[J].中国石油和化工, 2008