电推进应用技术发展动态研究
潘海林、沈岩、毛威、丁凤林
（中国空间技术研究院控制与推进事业部）
摘要本文介绍了国外电推进应用技术发展动态，尤其是美国、俄罗斯、欧洲、日本等主要航天强国在电推进技术空间应用方面的成功范例，以及国外在电推进应用过程中遇到的问题和应对策略，通过对国外典型电推进平台的情报研究和分析，可以发现电推进应用的关键技术及我院目前亟需解决的核心技术问题，为我们今后电推进应用与发展研究提供参考，加速电推进的研究与应用步伐，少走弯路。
关键词电推进离子推力器霍尔推力器应用技术地面验证
1 前言
电推进作为一种先进的推进技术，由于其高比冲的优势，在先进国家的卫星平台上已经得到日渐广泛的应用。降低系统质量、提高寿命、增加有效载荷，已经成为衡量一颗卫星先进性的重要指标。除了应用在长寿命通讯卫星上以提高卫星平台性能外，电推进更可以完成常规推进系统无法完成的任务，如深空探测、星际旅行等需要大ΔV的任务以及需要精确姿态控制的卫星、微小卫星、卫星星座组网控制等任务。因此，电推进系统的工程应用，不仅可以节约推进剂、提高寿命，对于未来的深空探测任务以及电推进技术的发展也具有重要的意义。
我国进行电推进的研究已经有三十多年的历史，先后有中国航天科技集团公司五院510所、八院801所、五院502所、中科院空间中心、国防科技大学、哈尔滨工业大学、清华大学、北京航空航天大学等科研院所和高校参与了电推进的研究。其中五院510所和八院801所近年来开展了工程样机的研制，已经取得了一定进展，目前主要性能指标已经接近或达到国际先进水平，具备了进行工程应用的基本条件。
而电推进系统要投入工程应用，除了需要开展电推力器或电推进系统本身的研究以外，还需要对电推进的应用技术开展研究，主要是对应用电推进系统以后，对整星的布局、控制方案、能源、结构、热控、可靠性等各方面带来的影响以及应对方案，从而为我国下一步电推进系统的工程应用工作提供参考。
2电推进的研究和应用情况
2.1电推进的基本概念
电推进系统利用太阳电池帆板或核反应堆发电产生的电能给推进剂提供能量，使推进剂可以产生远高于普通化学推力器产生的喷气速度。电推进系统由推力器、供配电子系统（PPU）、推进剂供给子系统（PFS）以及数字接口与控制子系统（DCIU）四部分组成。推力器是实现推进原理、产生推力的装置。推进剂供给子系统主要包括贮箱、阀门、管路等部件，完成对推进剂的流量和纯度控制。供配电子系统在卫星平台的电源总线和推力器之间提
供功率转换，需要考虑各个组件之间的协调工作、可靠性、寿命、转换效率以及减轻质量等问题。数字接口和控制子系统（DCIU）由微处理器、接口电路等及相应的程序组成，其任务是接收来自地面的控制信号以及PPU、PFS和推力器的反馈信号，然后进行综合判断，发出控制PPU、PFS、推力器的信号，DCIU要求可靠性高，具有智能化、故障自我排除能力。
表1 电推进及其主要技术指标[1,2,3,4,5]
有多种电推进系统应用于卫星和各种空间探测器。现在仍然有新型的电推进概念不断涌现出来。总的来说，电推进可以大体分为三大类：
a.电热式，与化学推进系统类似，但利用电能加热推进剂、增加其焓值，从而达到较
高的比冲；
b.静电式，选用电离势较低的推进剂，经电离后在静电场中加速，其比冲是电推进系
统中最高的；
c.电磁式，电击穿推进剂产生等离子体，等离子体在电场力和磁场力的综合作用下加
速，通常比冲高于电热推力器而低于静电推力器。
目前我国在离子推进系统和霍尔推进系统方面已经进行了工程化的工作，其中离子推进系统已经有30多年的研究历史，完成了工程样机的研制，因此本文主要介绍离子推进系统和霍尔推进系统的应用技术。
2.2美国离子推进系统的发展历程
离子推进系统的概念在1960年代初提出。经过数年的研究，在60年代中期，一些学者就认为这种技术已经可以投入实际应用，并计划在1970年初NASA发射的SERTII任务进行最后的验证。这是离子推进系统首次在轨进行长时间测试。但是接下来的工作并不顺利，1974年NASA在ATS-6上携带的两个铯离子推力器测试失败，使人们意识到这项工作的难度，70年代后期美国逐渐取消了对这项研究的资助。80年代以后，减小发射重量的要求愈加强烈，NASA开始恢复了对离子推进系统的研究，但在整个80年代进展甚微，直到1992年7月才在Eureca卫星上得到飞行验证。
大致可以把美国离子式电推进的发展分为如下几个阶段[6,7,8,9]。
a.第一代离子推力器研制和试验阶段。分别成功研制和试验了第一代铯接触式离子推
力器和第一代汞电子轰击式推力器，多孔栅极替代金属线栅极和使用空心阴极延长
了推力器工作寿命。
b.改进和扩展离子推力器性能阶段。70年代开展的工作主要是改进和扩展离子推力器
性能，主要的进展包括高开孔率压盘形栅极的研制开发、放电室飞溅沉积物的控制
方法和技术研究和推力器功率可调节能力实现等。汞推力器直径由5cm扩展到
150cm，推力器磨损试验从4000h延伸到15000h，同时试验结果使人们大大降低了
铯接触推力器研制的积极性。
c.氙离子推力器研制阶段。80年代用氙推进剂替代汞推进剂，80到90年代，环尖场
放电室替代了发散场，后者的极靴、阴极周围离子剥蚀非常严重。环尖场不需要阴
极处的极靴，磁场边界也降低了离子损失，长寿命的氙空心阴极技术通过专项计划
(空间站等离子体接触器)进行了可靠性工艺、操作、试验等工作而解决，13cm和
30cm的推力器可靠工作试验时间达到8000h。
d.氙离子推力器的初步应用阶段。从1993～1998年之间，先后按照飞行应用规范鉴
定了XIPS-13、XIPS-25、NSTAR-30离子式电推进系统，1997年以后这些电推进系
统相继在Com-sat卫星(XIPS-13)、H-702平台卫星(XIPS-25)和深空一号航天器
(NSTAR-30)上获得应用并取得成功。
e.氙离子推力器的高速发展阶段。自1998年至今，已经有许多卫星应用XIPS-13和
XIPS-25推进系统。将来几年内，NASA将研制和发展更高推力密度的30cm推力
器及亚千瓦级小型推力器。设计和制造技术将主要集中于进一步减少推力器和电源
处理器的质量和成本。
由于与离子推进系统相关的工作及参与单位非常多，这里无法对所有的工作一一介绍，我们针对美国离子推进系统的历次飞行试验和主要的系统级地面验证工作进行了收集和整理。
2.2.1 飞行试验情况
美国在离子推进系统工程应用前，共进行了十次、十五台离子推力器的飞行试验。
（1）661A计划，试验A
1961年11月，美国空军授予Electro-Optical Systems（光电系统公司）一项合同，为三个亚轨道飞行试验开发一种采用铯作为推进剂、推力为8.9mN的接触式离子推进系统。这项电推进空间试验代号为661A计划，由位于洛杉基的空军空间系统司令部负责。
这台铯离子推力器与一个由84个多孔钨片构成的离子发生器阵列集成在一起，功率、推力、比冲分别为0.77kW，8.9mN、7400s，粒子束引出的直径为7cm。中和器是一根金属丝，置于粒子束之外。电能由56V的电池组提供。最长地面测试时间为1230h。
第一次亚轨道飞行试验于1962年12月18日发射。在高压电源第一次点火时就发生了间歇性的高压击穿现象，电源随即失效。试验后的检查表明高压击穿可能是由于飞行器的电池组中释放的气体改变了PPU的压力引起的。PPU的高电压部分没有设计合适的排气口，以把附近的压力降到足够低。这次试验未能完成推力器的推力验证。
（2）SERT I
SERT I飞行器于1964年7月20日发射。这次飞行试验包括一套10cm汞离子推进系统和一套8厘米铯离子推进系统，是第一次成功的离子推进系统的飞行试验。铯离子推进系统设计参数为功率0.6kW、推力5.6mN、比冲8050s。铯的流量由蒸气发生器和多孔钨离子发生器电极控制。汞的流量由蒸气发生器和多孔不锈钢电极控制。用灼热钽丝作为放电阴极。加速电源的电压分别为2500V和2000V，推力器功率1.4kw，推力28mN，比冲4900s。用一根灼热的钽丝进行离子束的中和。
飞行试验首先尝试进行铯离子推进系统的测试。但由于高压电气短路，铯离子推进系统
无法启动。在飞行14分钟后，启动了汞离子推进系统。汞离子推进系统运行了31分钟，在PPU的故障保护系统控制下经历了53次高压循环，每次高压循环只有几秒钟。这次试验是首次离子推进系统的成功的在轨测试。试验中离子束可以被有效的中和，没有发现离子推进系统与其它分系统的电磁干扰现象，并有效的进行了电击穿的防护。由三个独立的测量系统分别测试了推力，其中空间和地面测试的性能没有显著的差别。
（3）661A计划，试验B
试验B是光电系统公司8.9mN铯离子推进系统三次亚轨道试验中的第二次。1964年8月29日进行了发射。此次发射计划在370km高度上提供30分钟时间。飞行7分钟后，推力器进行了离子束的引出。10分钟后达到了离子束满电流94mA。在推力器工作过程中，由一个电场强度计来测量载荷相对空间环境的浮动电位。在大多数推力器中和器工作期间，航天器电位为-1000V。载荷电位的绝对值是预期值的十倍，因此怀疑离子束流没有被充分中和。离子推进系统工作了19分钟，直到飞行器重新进入大气层。
除了经受住空间飞行中严格的环境条件外，试验还验证了离子推进系统与其它航天器分系统的电磁相容性，推力也可以调节和控制到期望值。
（4）661A计划，试验C
661A计划的第三次、也是最后一次试验的离子推进系统载荷在1964年12月21日发射。这次测试中，采用了一个附加的中和器置于离子束流中，以更好的进行中和。但是直到再入大气层时，推力器的推力只达到满推力的20％。发射火箭的第三级工作时间过短导致了此次测试的时间也较短。当飞行7分钟、高度为490km时，启动了推力器。4分钟后，当高度仅80km时，关闭了推力器。
（5）SNAPSHOT
1965年4月3日，一套铯离子推进系统作为二级载荷与SNAP 10A核电源系统一起被发射到1300公里的轨道上。离子束流电源的工作点为4500V、80mA，推力为8.5mN。中和器为表面涂有氧化钡的金属丝。离子推进系统首先由电池供电工作1h左右，然后由SNAP 核电源0.5kW总功率中的0.1kW对电池充电15h左右。SNAP的电源系统成功的工作了43天，但是离子推进系统在被永久的停机前只工作了不到1个h。通过对飞行数据的分析，发现很多地方发生了高压击穿，而且这些高压击穿显然产生了足以引发错误信号的电磁干扰，该错误信号会使卫星产生严重的姿态扰动。地面测试表明电弧放电时产生的传导和辐射电磁干扰显著高于设计水平。最终认为是由于低于1MHz的低频传导电磁干扰导致了卫星姿态的偏转。
（6）ATS-4
1968年8月10日，两台接触式铯离子推力器搭载在ATS-4航天器上发射。飞行试验的目的是测量推力和检测其与星上其它分系统的相容性。这种5cm直径的离子推力器设计功率为0.02kW，推力89μN，比冲6700s。推力器可以在18μN至89μN之间的5个设定工作点上工作。推力器用于航天器的东西位保。发射前，对一台5cm铯离子推力器在67μN的工作点上进行了2245h的寿命试验。
在发射中，半人马座火箭第二级点火没有成功，航天器与火箭没有分离，运行在218km 至760km的轨道上。在这些高度上的压力估计为1×10-6Pa至1×10-9Pa。每台离子推力器都至少在两种工况下进行了工作。在55天内两台推力器共工作了大约10个h。该航天器于1968年10月17日返回大气层。
ATS-4是离子推进系统首次成功的在轨测试。没有发现离子推进系统与星上其它分系统之间存在电磁干扰。测量发现中和器的发射电流远低于离子束流的电流，表明射流没有被充分中和。航天器的电势为-132V，与原来期望的-40V相差很大。
（7）ATS-5
1969年8月12日，在ATS-5上发射了一个与ATS-4上相同的离子推进系统的飞行样机。本次飞行的目的是验证静止轨道卫星的南北位保任务。进入静止轨道后，卫星没有按计划实现反自旋，因此无法实现卫星的重力梯度稳定。卫星的自旋速度大约为每分钟76圈，这导致铯离子供给系统的重力加速度大约为4g。供给系统上这样高的重力加速度负荷使放电室内的流量失控，推力器无法进行正常的离子束流引出。没有高压的离子引出，离子推进系统只是作为一个中性的等离子体源与中和器配合，检验航天器的放电效应。同时中和器也进行了单独试验，提供电子射流，进行航天器的放电试验。
（8）SERT II
SERT II研制计划开始于1966年，包括两次分别为6742h和5169h的地面测试。一台离子推力器对SERT II的试验星进行了2400h的地面测试。航天器于1970年2月3日发射到1000km的极地轨道。除了诊断设备和相关的离子推进系统的硬件外，该航天器携带了两个相同的15cm直径的汞离子推力器和两个PPU。飞行的目标为在轨运行6个月，测量推力，以及验证电磁相容性。推力器的最大功率为0.85kW，该功率下比冲4200s，推力28mN。从1970年到1981年，用一台推力器间歇性的按以下三种模式之一工作：高压离子引出模式，仅放电室工作和仅中和器工作，获得了飞行试验的数据。
主要试验结果是两台汞推力器分别工作（产生推力）了3781h和2011h，测试的时间主要受离子光学系统的缺陷限制。空间的推力测量值与地面测量值相比，在测量不确定度的范围内。推力器启动次数超过了300次。任务期间，其中一台PPU累积工作时间接近17900h。此外，离子推进系统与其它所有的分系统电磁兼容。
（9）ATS-6
ATS-6飞行试验的目的是用两台铯离子推力器演示静止轨道卫星的南北位保任务。推力器的研发过程中进行了2614h、471次启动的寿命试验。推力器输入功率0.15kW，推力4.5mN，比冲2500s。ATS-6于1974年5月30日发射。两台离子推力器中，一台工作了1h，另一台工作了92h。由于放电室铯的流量溢出，两台推力器再次启动时都不能再产生推力。供给系统的流量失控（flooding）导致了放电室和高压电源的过载。这种失效机理通过一系列的地面试验进行了验证。
这次试验表明离子推进系统的运行不会对其它分系统造成任何影响，验证了推力器工作时对航天器电势的预测，演示了推力器与航天器在轨道上的相容性，发现离子推力器或仅仅是中和器也可以随时释放大量的航天器的负电势。此外，试验表明，中和器在点模式工作时，可减少微分放电（differential charging）现象。当离子推力器运行时，可以消除微分放电现象。
（10）SCATHA，P78-2
在SCATHA航天器上携带了两个带电粒子发射系统，其中一个是卫星正离子束系统（SPIBS）。这是一个氙离子源，其中包括了用于推力器的一些技术，但放电室并没有像离子推力器那样对性能进行优化。其最大功率为0.045kW，可以产生0.14mN的推力，比冲为350s。离子以1eV到2eV的能量引出，并由一根钛丝完成中和。由于没有进行推进剂的优化，比冲较低。SPIBS系统进行了600h的地面试验。SCA THA飞行器于1979年1月30日发射，进入近同步轨道。在247天内，间断的进行了离子束的操作。
SCATHA飞行演示了，“一个带电的航天器及其电介质表面，可以通过发射一种很低能量（50eV）的中性等离子体安全的放电，从而在达到危险的放电等级之间降低航天器对环境等离子体的电位”。当SCATHA的电位为-3000V时，SPIBS离子源用仅6μA的离子束电流对其进行了放电。
为了便于比较，表2a和表2b中给出了历次离子推进系统飞行试验的主要参数的对比。
表2a. 离子推进系统的飞行试验
表2b. 离子推进系统的飞行试验
2.2.2离子推进系统的主要地面演示验证
（1）SEPST
JPL的“太阳电推进系统技术”计划的目标是演示一种可用于星际航行的航天器的离子推进系统的完整的模样。该计划的主要焦点是推力器性能的改进、PPU和控制技术、以及电源的匹配和切换技术，主要工作在1960年代末至1970年代初进行。该计划的20cm汞离子推力器开始时采用了氧化物热阴极，稍后采用了空心阴极。推力器最大功率为2.5kW，推力为88mN，比冲3600s。演示了三个基本的伺服回路，在概念上与SERT II上两个伺服回路的技术类似。伺服回路包括一个离子束流与主蒸气发生器的回路，一个击穿电压与阴极蒸发器的回路，以及一个中和器电压与中和器蒸发器的回路。这个封闭的回路提供了初步控制，维持了推力、推进剂效率以及中和器与试验设备或航天器接地之间的浮动电位。
PPU的研制集中在束流电源上。束流电源包括8个转换器，母线电压53V至80V的范围内，效率为89％～90％。PPU与推力器集成为一体，实现了闭环控制下2：1的功率调节范围，并开发高电压循环的算法。开始时，PPU的效率为84％～86％，接下来的试验中，PPU的效率为88％～90％。PPU的试验模样总功率为2.5kW，功率密度为5.4kg/kW。在70年代，该计划后期的工作并入到SEPS计划中，目标为研制30cm的汞离子推进系统，具体情况在SEPS中叙述。
（2）SIT-5
SIT-5，是一种5cm汞离子推力器，大约在1970年开始研制，用于静止轨道卫星的姿态控制和南北位保。推力器的输入功率为0.072kW，推力为2.1mN，比冲3000s。安装在矢量
调节能力为10°的静电推力矢量栅格上。推力器通过了19.9g总均方根加速度的随机振动试验。推力器和汞的贮供系统总重量为2.2kg。该系统携带6.8kg汞，可在全功率下供推力器运行30000h。封装后长31cm，直径12cm。SIT-5研制计划重点是推力器和供给系统的研制，该计划中没有进行PPU技术的研究。
空心阴极组件经过了2800次任务循环的测试。SIT-5推力器还单独完成了9715h的寿命试验，其束流电压1300V、推力1.8mN、比冲2500s。在开始的2023h中，推力器采用转换屏栅推力矢量控制系统，在其后的试验中，采用静电推力矢量控制系统。静电束流矢量栅格在5°方向角下工作了120h，在2°和4°方向角下各工作了1770h。试验中栅格出现了一些故障，但通过施加200～400V电压及6mA～70mA电流，清除了这些故障。这些试验对后来的IAPS、XIPS和NSTAR推力器中的栅格清除电路的确定很有帮助。
SIT-5汞推进剂供给系统成功通过了5400h的独立测试。
（3）SEPS
“太阳电推进时代（Solar Electric Propulsion Stage）”计划于1970年代早期开始，目标是开发一种主推进级离子推进系统，能够在一个固定功率下满足地球轨道的应用需求，并可扩展到更宽的功率范围，以适应星际探测任务的要求。其中一个潜在的星际探测任务就是与Enke彗星的交会。SEPS计划包括研制25kW太阳电池、PPU、热控系统、万向支架、可调长寿命30cm离子推力器，以及汞推进剂的贮存和供给系统。这项多中心、多承担单位的任务进行了十年，NASA为此投入了3千万美元。由于经费限制，没有执行星际飞行计划，但在地面进行了技术的演示验证。
推进分系统为双模块结构，包括两个推力器、两个PPU、一套推进剂供给系统、一个方向调节系统、热控装置以及安装结构。30cm的推力器设计功率为2.6kW，推力128mN，比冲3000s。推力器和PPU的功率能够调节至1.1kW。
早期研制的一个推力器工程样机在输入功率0.8～2.4kW区间进行了10000h的测试。这些30cm推力器的寿命测试证实：需要对放电室内溅射沉积涂层的破裂进行控制，以及对低溅射涂层材料的需求。与在空间环境中相比，其它的测试表明真空设备中含有少量氮时，可以显著降低屏栅上游表面材料的消耗。
在这些推力器的工程样机测试后，共有7台改进的工程样机分段进行了测试，包括3940h 和5070h的测试，总测试时间为14541h。上述测试中，95％采用了串联谐振逆变设计的模样或试样PPU。
（4）IAPS
在1974至1983年期间，进行了离子辅助推进系统（Ion Auxiliary Propulsion System）项目以及一些其它准备进行飞行的项目。飞行试验的目标是验证在空间环境下的推力器寿命、循环寿命，以及用两台推力器进行位保、制动、改变位置、姿态控制的运行方式。这意味着需进行7000h、2500次开关机的验证。采用的8cm汞离子推力器输入功率为0.13kW，推力为5.1mN，比冲为2500s。推力器/万向机构/羽流屏蔽组件、PPU和数字控制器的质量分别为3.77kg、6.85kg和4.31kg。系统携带8.63kg汞，推进贮供系统干重1.56kg。IAPS成功的完成了所有的飞行前的验证试验并已经安装在空军技术试验卫星上。但由于缺少经费支持，美国空军后来取消了Teal Ruby航天器的飞行。
在技术开发和飞行准备阶段，进行了一些寿命试验。一台实验室模型在0.14kW功率下完成了15040h和460次开关机的寿命试验。一台IAPS推力器和PPU的试验样机完成了9489h和652次开关机的寿命试验。在测试过程中推力器和PPU放置在同一个真空室内。在另一项试验中，推力器的工程样机完成了7112h和2571次开关机的寿命试验没有发现推力器性能有显著的变化，也没有观察到会限制推力器寿命的衰减。用一台PPU进行了两次试验，工作了14000h，没有发现故障。
（5）XIPS-25（1.3kW）
由休斯研究实验室执行的XIPS-25计划为2500kg级通讯卫星的南北位保任务研制推力器、PPU和推进剂供给系统。这种直径25cm、3个栅格的氙离子推力器输入功率为1.3kW，推力63mN，比冲2800s。该计划共研制了三个推力器，分别称为实验室样机、高级开发样机和工程样机。性能测试表明样机性能实际上是相同的。在SEPS的基础上，大幅减少零件数量，研制并测试了PPU组件。总的PPU质量为原来的90％，按飞行件组装后功率密度为8kg/kW。用实验室样机、PPU和飞行级压力调节装置进行了15个月的寿命试验。这些硬件成功的完成了4350h和3850次启动的寿命测试，相当于10年的南北位保任务工作量。休斯公司接下来开始研制XIP-13（0.44kW）和XIPS-25（4.2kW）系统以替代1.3kW的XIPS-25系统，用来执行南北位保和入轨任务。
（6）XIPS-25（4.2kW）
休斯空间通讯公司为其H-702平台研制了用于南北位保、东西位保、姿态控制、动量轮卸载的25cm氙离子推进系统。该离子推进系统执行位保任务每年只消耗5kg推进剂。此外，该推力器还能把卫星从近地点14500km的初始椭圆轨道送到地球静止轨道。相比化学推进系统可节约450kg推进剂。计划在H-702平台上安装4台推力器和两个PPU。其中位置保持和动量轮卸载只需用到两个推力器。该平台在15年寿命末期太阳电池帆板能够提供15kW功率。
每台推力器输入功率4.2kW，推力165mN，比冲3800s。氙离子推进系统在休斯－托兰斯基地的直径6.1m、长12.2m真空室内进行了试验验证。
为了便于比较，表3中给出了一些重要的离子推进系统地面试验验证，表4中给出了一些离子推进系统地面验证的主要参数。
表3一些重要的离子推力器地面试验验证
表4 一些离子推力器地面验证的主要参数
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2.2.3工程应用情况
在1997、1998年，随着0.44kW离子推进系统在一颗通讯卫星上得到应用和2.3kW离子推进系统在深空探测任务中得到应用，航天器的离子推进进入到一个新的时代。
（1）PAS-5，Galaxy VIII-i，ASTRA-2A，SATMEX 5，PAS B
休斯空间通讯公司发射了5颗投入运营的通讯卫星，每颗卫星都携带了4台0.44kW氙离子推力器用于南北位保任务。相比化学推进系统，离子推进系统降低推进剂质量300kg 到400kg，从而可以在卫星上携带更多的通讯设备或降低发射质量和成本。离子推进系统包括2套完全冗余的结构，每套由两个推力器和一个PPU构成。南北位保任务要求离子推进系统每天点火两次，各5h。该卫星典型的寿命为15年。
推力器和PPU的质量大约为5kg和6.8kg。离子推进系统在卫星上总的干重为68kg。PPU包括7个功率模块：束流、加速器、放电、两个触持极放电以及两个加热器。PPU的总效率为88％。
PanAmSat在PAS-5卫星上应用了XIP-13推进系统，是休斯公司离子推进系统的第一个用户，也是离子推进系统首次成功的工程应用，并于1997年8月27日从Kazakhtan用俄罗斯的质子火箭发射。自此，XIPS-13陆续在Galaxy VIII-I，ASTRA-2A，SATMEX 5和PAS 6B 等卫星上得到应用。
（2）深空探测1号（DS1）
NSTAR计划为深空探测1号航天器提供了一台做为主推进的离子推进系统。这台30cm 离子推力器功率范围0.5kW～2.3kW，推力范围19mN～92mN。功率0.5kW时比冲1900s，2.3kW时比冲3100s。推力器和PPU的设计要求是通过大约50次开发阶段的测试和一系列的寿命测试确定的，其中寿命试验包括在NASA的LeRC和JPL用工程样机进行的2000h、1000h和8193h试验。推力器、PPU和DCIU（数字和控制接口）的飞行组件重量分别为8.2kg、14.77kg和2.51kg。为了满足DS1对微流星体防护的要求，在PPU顶部的面板上增加了1.7kg 质量。推力器和PPU之间的电缆由两部分组成，并通过一个接头连接。推力器段电缆的质量为0.95kg，PPU段电缆的质量为0.77kg。Xe贮存供给系统的干重约为20.5kg。共携带82kgXe。推力器和PPU由休斯公司制造，DCIU由Spectrum Astro公司制造。推进剂供给系统由JPL和Moog公司联合研制。
到1999年4月27日，NSTAR推进系统完成了航天器与小行星1992KD交会（encounter）的主推进任务，到四月底推力器工作时间为1764h，输入功率在0.48kW至1.94kW之间，共消耗了11.6kgXe。从表4可以看到，与SERTII消耗9kg汞相比，NSTAR的推力器已经消耗了更推进剂。推进剂消耗量反映了推进系统提供冲量的能力。在DS1的整个寿命期间可能消耗近70kg的Xe。DS1计划在1999年7月掠过1992KD小行星，最近距离仅10km。如果寿命允许，DS1将在2001年与彗星Wilson-Harrington和Borrelly相遇。
表5 离子推进系统初期的应用情况
目前应用离子推进系统的平台，包括Boeing公司的H-601HP和H-702HP平台（在轨工作情况如表6所示）、Astrium公司应用UK-10和RIT-10离子推进系统的Eurostar-3000和Eurostar-3000GM平台。
表6 Boeing公司的XIPS在轨工作情况
H-702
XIPS――氙离子推进系统
BOL――远地点变轨后卫星重量
NSSK――南北位置保持
尽管离子推进系统已经得到了商业应用，但是目前仍存在着一些问题，最突出的就是可靠性问题。由上表可见，采用XIPS的卫星平台故障率较高，在24个飞行器中，直接XIPS 系统本身失效的有4个，其它电池、太阳电池帆板及控制器等与XIPS系统有关的设备失效的有9个，而且这些卫星平台大部分还处在其寿命的初期。美国1998年12月22日发射的泛美卫星-6B卫星于2003年7月9日、2000年4月19日发射的银河-4R卫星于2003年6月，先后由于备用氙离子推进系统损坏而寿命缩短[35]。同时，离子推进系统的故障模式相对集中，如太阳电池帆板功率下降，而且后续航天器经过改进后并未出现类似故障。因此，经过改进的离子推力器能够完成航天器任务。
2.3其它国家离子推进系统的研制历程
2.3.1 日本
日本的离子式电推进研究虽然起步较晚。但取得了举世公认的研究进展和成果[10,11,12,13]。
早在1982年，日本就在工程试验卫星3号(ETS-III)上成功飞行试验了2mN推力汞离子推进系统，根据这次试验结果以及对未来电推进应用任务需求的研究，NASDA确定了选择发展12cm、23mN氙离子推力器用于卫星位保的电推进发展计划。
从1983年起，Mitsubish电子公司(MEC)在国家航天实验室(NAL)的支持下为NASDA 研制12cm Kaufman类型发散磁场结构氙离子推力器，计划用于2000kg重量、10年寿命的工程试验卫星6号(ETS—VI)的南北位保。从1986年3月开始了目标为9500 h的寿命试验，实际测试的性能为推力24.8mN，比冲3281s，离子产生功耗239 W/A，推进剂利用率84％。1994年日本发射了用12cm离子式电推进系统进行南北位保的工程试验卫星EST-VI，1998年又发射了载有同样离子式电推进系统进行南北位保的通信广播工程试验卫星，但不幸的是两颗卫星均未能进入预定的同步轨道。
随着80年代用环尖场磁结构替代发散场以降低离子产生功耗研究的兴起，日本也积极开展了环尖场离子推力器的研制，东芝研发中心(TRDC)和NAL研制了13cm环尖场氙离子推力器试验室模型，并进行了性能优化试验，优化后得到了90％推进剂利用率和36V放电电压下离子产生功耗240W/A、推力20mN、比冲3800s的较好结果。在此基础上通过环尖场放电室内等离子损失机理研究，又研制了14cm环尖场氙离子推力器，额定比冲3500s，推力25mN，于1990年完成了1000h的试验，试验中出现了恒定推力下放电电压升高的问题。对放电室进行局部改进后，针对2号卫星位保需要的工作寿命和相关次数进行了613
次推力器开关循环试验，束流引出总时间为1859h，基本上保证了放电电压低于35V、效率90％的要求。通过放电电压和推进剂利用率数据曲线可见，在33.5～36V范围内，可保证利用率达到90％，离子产生功耗的基本水平为173～185 w/A，磁环温度稳定且低于180℃。试验后的推力器放电室发现有碎片沉积物但明显少于1000 h试验情况，主要得益于放电电压控制在低水平。
日本于1987年开始了建立将来应用于轨道转移或其它大速度增量机动的150mN离子推力器研制开发计划。推力器设计沿用了14cm环尖场推力器的经验，通过相似放大以增加推力，额定推力和比冲的确定基于推力器轨道转移需求，推力器性能目标值为推力150mN，比冲3500s，推进剂利用率90％，离子产生功耗小于150w/A，磁环温度低于200℃。1990年完成了第一个30cm试验室推力器模型LM-1的研制，存在的主要问题包括推进剂利用率过低、磁环温度过高等。针对这些问题进行技术改进后，于93年研制出了第二个试验室推力器模型LM-2，实际性能与目标值的差距包括离子产生功耗和磁环温度仍然高和加速极电流过大。在试验室模型研制基础上，1995年研制了第一个试验模板模型BBM-1，主要改进了可靠性和耐久性。通过加大束流直径到35cm使推力上限可达180mN，试验1000h没有出现问题，得到的性能试验结果为推力150mN，比冲3518s，放电电压28.8V，推进剂效率90％，离子产生功耗134w/A，磁环最高温度172℃。表7列出了日本20年来研制的各种规格离子式电推进的主要性能。
表7日本研制的离子推力器主要性能
2.3.2英国
英国在电推进的研究始于二十世纪60年代，范围虽然扩展到许多电推进类型装置，但英国最终的研究重点还是集中到了电子轰击类型的推力器。70年代中期，由皇家空军军事组织(RAE)牵头研制10cm直径、10mN推力、汞离子发散场推力器，其中Culham试验室在了解和优化推力器的等离子体及束流物理方面作出了重要贡献，包括著名的缩比定量公式，顺利研制和试验了满足飞行标准的推力器系统T5，和德国的RTI-10推力器一起作为ESA 的H-Sat卫星(后来改为L-Sat及Olympus卫星)的电推进系统承担南北位保任务，但后来由于资金不足被迫于1997年放弃[14]。
到了1985年英国重新启动了氙推进剂离子式电推进T5的研究，开始的研究工作在Culham试验室进行，用氙推进剂取代汞推进剂后，既使原来的10cm汞推力器不作任何修改，推力可扩展到70mN。推力器的一个显著的特点是利用可变磁场去调节阳极电压从而调节推进剂利用率，最终达到大范围推力的控制调节[14,15]。额定推力18mN下的推力器性能为：比冲3466s，推进剂利用率80％，放电电压38V，功率推力比25W/mN，总效率64％。1993～1995年之间用T5MK3模型推力器进行了推力器性能验证、寿命评价、推力器与航天器互作用检验、离子束流特性测量等方面的试验。实验的主要目的就是获得充分的数据说明推力器能够满足Artemis卫星需求，实验中模拟了南北位保的循环操作，推力器、阴极和中和器的试验时间分别达到500、1500和1000 h而没有出现问题，根据这次试验取得的数据并结合其它试验数据预测出推力器和部件寿命完全满足任务需求，电磁干扰噪声主要来自中和器，而主放电和束流的影响很小，推力矢量偏离在±0.5°范围，束流发散角在12°左右。
港口实施岸电改造技术方案分析 船舶接用岸电作为一项可以有效减少港口污染物排放的技术，越来越受到重视。截 止2010年底，国外有20 多个港口实施了岸电技术。洛杉矶港在2011年将有15个码头应用船用岸电技术；长滩港计划所有集装箱码头在2014年应用船用岸电技术，2014年50%的靠港集装箱船舶使用岸电，2020年80%的靠港集装箱船舶使用岸电。 我国港口岸电技术还处在研究起步阶段，但上海港、连云港港、招商局国际蛇口 集装箱码头、青岛港招商局码头等港口或码头已对集装箱船、散货船应用岸电技术进行 了研发和试用，节能减排效果显著。 交通运输部对于岸电技术的推广较为重视。2010 年交通运输部启动了上海港、连云港港、蛇口集装箱码头共7 个泊位船舶靠港使用岸电改造的示范工作；2011年交通运输 部在《交通运输行业节能减排工作要点》中提出“继续推广应用靠港船舶使用岸电技术”；同时在《公路水路交通运输节能减排“十二五”规划》中也提出“推广靠港船舶使用岸电”。 1 港口岸电改造 1.1 船舶接岸电技术 船舶接岸电技术是指船舶在靠泊期间停止使用船舶上的发电机，改用陆地电源供电，从而减少废气的排放量的船舶供电方式。 岸电系统是为实现船舶接岸电技术而设置的一系列组件，大体可分为岸上供电系统、电缆连接设备和船舶受电系统3 个部分。岸电系统设计中需要解决的技术问题主要有容量和频率、电压。此外还要考虑电制、电气连接接口、相序校正及缺相保护及电缆安全等。在2006/339/EC法案文本附件中就给出了靠泊船舶岸电联接装置典型布置图。 1.2 港口岸电改造港口实施船舶接岸电技术需要进行的改造包括码头供电系统的增
电渗析脱盐技术应用简述 电渗析是电场驱动的水溶液离子脱除/浓缩的分离技术，电渗析器的核心部件是由多张阴离子交换膜、淡化室隔板、阳离子交换膜和浓缩室隔板交替排列组成的膜堆。在电场的作用下可实现淡化室水溶液盐分的脱除和浓缩室水溶液盐分的富集。 电渗析膜和电渗析器，可用于脱除水溶液的盐分（淡化）或者浓缩水溶液的盐分（制盐），具体的应用包括各种化工/食品/医药生产过程中的物料脱盐（比如乳清蛋白脱盐、甘露醇脱盐、大豆低聚糖脱盐、氨基酸脱盐等）、苦咸水淡化、天然水纯化、工业废水净化、小规模海水淡化、海水或卤水制盐等。在这些应用中，均相膜电渗析法具有其它方法不可比拟的优势。（a）对于生产过程中的物料脱盐，现有的方法是采用离子交换树脂进行离子交换。由于离子交换树脂对于物料不可避免的吸附，导致物料收率低，并且离子交换树脂再生过程中产生大量含盐废水，不易处理。均相膜电渗析法的优势是物料收率高，产生的含盐废水少。（b）对于苦咸水淡化，同世界的很多其它地区相似，我国西北干旱内陆地区由于降水稀少，蒸发强烈，水资源天然匮乏，作为主要供水水源的地下水普遍含盐含氟，成为苦咸水，水质低劣，不符合饮用水标准。在山东，苦咸水分布面积达1.09万平方公里，主要分布在鲁西北及潍坊市“三北”地区；山东省黄泛平原和滨海平原区，由于受地下水径流条件和古沉积环境的影响，在内陆和滨海区形成了各种类型的盐水。与反渗透法相比，电渗析法苦咸水淡化的优势在于膜抗有机污染、水收率高以及较低运行费用。（c）
对于小规模海水淡化，电渗析技术适用于在海岛、酒店、渔船、舰艇和潜艇等生产饮用水。与反渗透法相比，电渗析法的优势在于低操作压力和预处理简单，系统易操作、易维护、安全、无噪音。（d）反渗透法已经广泛应用于海水淡化和苦咸水淡化，一个普遍的问题是浓水的处理。浓水可以排入海水，但需要非常谨慎以避免对环境造成冲击。电渗析膜较反渗透膜，更耐有机污染和无机结垢，因此可通过电渗析器处理浓水，进一步生产出淡水，提高水收率，同时可将盐水中氯化钠浓度提高到18%以上，再通过多效蒸发等方式制备工业盐或食用盐。因此均相膜电渗析技术与反渗透技术结合，可突破膜法海水淡化的技术瓶颈，实现海水的综合利用。 目前国内市场的离子交换膜90%以上为异相离子交换膜，异相膜由离子交换树脂与聚乙烯粉共混挤出制备，电阻很高，选择性不足，寿命短；异相膜电渗析用于脱盐制备纯水运行能耗过高，用于生产过程的物料脱盐物料损失率高、设备使用寿命短。相比于异相膜，均相离子交换膜具有非常明显的优势，电阻低，选择性高，使用寿命长；在美国、日本及欧洲地区，大多数应用中异相膜已经被均相膜取代。目前，国际上规模化的均相电渗析膜生产厂家仅限美国GE 公司、日本ASTOM 公司、日本Asahi Glass 公司和德国FuMA-Tech 公司，而国内也仅有中国科学技术大学、山东天维膜技术有限公司等数家高校、企业从事开发研究。
MMC岸电技术方案 发表时间：2019-07-16T14:06:57.263Z 来源：《电力设备》2019年第6期作者：周治国 [导读] (广东明阳龙源电力电子有限公司 528437) 第一章项目背景和意义 船舶停靠码头时，通常包括两种使用工况，即：船舶装卸货工况和船舶停泊工况，任一工况下船舶负载所需电源皆来自于船上配置的主发电机组。船舶停泊工况时，多为生活用电，船上所需用电负荷相对偏小，一般运行1台发电机即可。船舶装卸货工况时，一般情况下仍可用1台发电机，但运行压载泵或其它较大负荷操作时，为确保主电源的连续性，满足CCS规范要求，必须至少运行2台柴油发电机，才能满足全船最大负荷需求。 船舶岸电是指船舶靠港期间，通过岸上设施向船舶供电。船舶建造时一般均会配置一个较小容量(一般不超过400安培)的岸电箱，可接入码头岸电，但仅能满足船舶厨房、照明、通讯等日常生活设施用电或船舶厂修时的基本用电。为了降低排放，减少污染，船舶靠泊后国际上目前也有采用低硫燃油的方式解决排放问题。但目前国内港口还没有低硫燃油提供，国际上除了欧盟和美国加州，其它国家也不是强制执行，同时能提供低硫燃油的供应商很少，采购成本较高。对于营运船舶，还需要对相应设备进行改造才能使用。从上面分析中可以看出，船舶装卸货作业工况时，采用原船上的岸电箱接入岸电不能满足船舶用电所需。所以需要对船舶进行岸电技术改造或建设，以满足船舶作业时的用电需求。如果岸电改建使用成功，就能在船舶停靠码头时停用船舶发电机组，杜绝其使用燃油燃烧排放的废气，有效改善港口环境。并且，在目前全球能源日益紧张、燃油价格持续走高的形势下，采取合适措施改建的船舶岸电，在实际应用中还可能产生一定的经济效益。 有统计数据显示，从2000年至今，美国、比利时、加拿大、德国、瑞典、芬兰、荷兰及中国等国已有约24个港口使用了岸电电源系统，采用岸电技术的船舶达到了100 余艘。不仅如此，随着欧美各国有关船舶在靠港期间废气排放的法规日趋严格，靠港船舶使用岸电系统将成为航运业的一大发展趋势。 全国沿海主要规模以上港口拥有万吨级及以上泊位1600个以上，那么就会需要大约1600台平均容量为2~4MV A高压变频器。按目前市场上1泊位的岸电建设价格平均是1000万人民币（包括基建，高/低压变压器，高压变频器电源，高/低压开关柜，高/低压电缆，高/低压快速接线箱）。如果有20%万吨级泊位需要配置安装岸电装置，那么市场容量是32亿人民币（包括基建，高压变压器，高压变频器，高压开关柜，高压电缆、高压快速接线箱）。 第二章设计方案 系统要求 以中船长兴基地为例分析MMC变流器用于岸电电源可行性。中船长兴基地有两个港口高压箱，需要两套10 kV/2800KV A岸电电源装置，现在根据码头实际情况采用节能型电源方案。 系统性能要求： 额定电压：10KV 电压变化范围：±5% 频率变化范围：±1% 10KV母线短路电流：40KA（估算短路容量700MV A） 变频电源输出参数： 额定输出电压：440~470V（可调） 额定输出频率：60Hz±0.5Hz 额定输出容量：2800KV A 额定功率因数：>=0.9 按照10KV母线短路电流40KA估算港口大致需要无功补偿容量10MVar ~ 15MVar。 系统要求岸电电源在船舶靠港期间向船舶供电的大容量岸电供电设备，该电源系统对输入电源有完善的过压、欠压、过流、短路、缺相、逆变器和变压器过热等保护功能（保护值可设定）。在控制逻辑上，通过对输出电压以及电流的实时判断，可实现两种模式的供电：独立供电和并船网供电，两种模式实现智能自动切换。 独立供电模式 在岸电电源设备前期调试或船体电源提前断电的情况下，可使用变频电源的独立供电模式，此时需要变频器输入手动上电，设定好输出的电压幅值以及频率参数后，启动变频电源实现独立供电，供电过程中可通过更改设定值进行电压幅值的调整，电压根据设定值实时调整输出电压的幅值。 并船网供电模式（具备无扰切换功能） 并船网供电模式类似于发电机的并网发电，在船靠岸动力与控制线接入岸电电源系统后，船体发电机继续供电，岸电系统检测到来船接入后进入就绪状态，等待船体控制信号发出并网命令，岸电系统在接收到并船舶电网命令后进行并网同步供电，并网完毕后向船上发出并网完成指示，此时船上发电机可停止工作，船上发电机停止工作后，岸电系统通过检测电压信号后实时切换至独立供电模式，达到靠岸船只供电的无扰切换。 技术方案 下面按照两套2800KV A高压箱泊位岸电电源，同时提供5M动态补偿容量的技术要求设计技术方案。
11．投标物资技术规格书 1材料技术性能的详细描述 1.1水泥采用标号4 2.5R的普通硅酸盐水泥,其性能符合GB175—1999《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》的规定。 1.2砂采用硬质中砂，细度模数Mx为 2.5，其含泥量小于2%，符合GB/T14684《建筑用砂》的规定。 1.3石子粒径为5—20mm，含泥量、针片状颗粒含量等符合GB/T14685《建筑用卵石、碎石》的规定。 2.供货范围 公司砼电杆产品被广泛用于电力、通讯、有线电视、铁路输电线路等国家重点建设工程和城市、农村电网改造工程。产品不仅销往本省西安、宝鸡、延安、商洛、汉中、安康、铜川、咸阳等地市县，而且远销山西、河南、甘肃、江苏等外省市地区。砼排水管已用于西安市长安科技园、绕城高速公路等重点排水工程。本公司为用户所提供的产品，均以质量可靠，供货及时，服务优良为前提，深得广大用户的好评和信赖。1998年陕西省技术监督局授予“先进单位”称号，西安市灞桥区授予“重合同，守信用单位”称号。 本厂可提供各种规格、型号的钢筋砼电杆、环形预应力电杆产品。 3.技术标准 3.1产品标准GB/T4623—2006 环形混凝土电杆 GB/T2287—2005 环形等径预应力钢筋混凝土接网支柱 3.2引用标准GB175—2007 通用硅酸盐水泥 GB/T343—1994 一般用途低碳钢丝 GB/T700—1998 碳素结构钢 GB/T701—1997 低碳热轧圆盘条 GB/T13013—1991 钢筋混凝土热轧光圆钢筋 GB/T1499—1998 钢筋混凝土用热轧带肋钢筋 GB/T5223—1995 预应力混凝土用钢丝 GB50204—2002 混凝土结构工程质量验收规范 BJ107—1987 混凝土强度检验评定标准 JGJ63—1989 混凝土拌合用水标准 GB/T14684—2001 建筑用砂
电渗析水处理技术的优点和不足 1、能量消耗少： 电渗析器在运行中，不发生相的变化，只是用电能来迁移水中已解离的离子。它耗用的电能一般是与水中含盐量成正比的。大多数人认为，对含盐量4000～5000mg/L以下的苦咸水的变化，电渗析技术是耗能少的较经济的技术。 2、药剂耗量少，环境污染小： 离子交换技术在树脂交换失效后要用大量酸、碱进行再生，水洗时有大量废酸、碱排放，而电渗析系统仅酸洗时需要少量酸。 3、设备简单，操作方便： 电渗析器是用塑料隔板与离子交换膜剂电极板组装而成的，它的主体配套设备都比较简单，而且膜和隔板都是高分子材料制成，因此，抗化学污染和抗腐蚀性能均较好。在运行时通电即可得淡水，不需要用酸碱进行繁复的再生处理。 4、设备规模和除盐浓度适应性大： 电渗析水处理设备可以从每日几吨的小型生活饮用水淡化水站到几千吨的大、中型淡化水站。 5、用电较易解决、运行成本较低：电渗析技术也存在以下不足：
1、对离解度小的盐类及不离解的物质难以去除，例如，对水中的硅酸和不离解的有机物就不能去除掉，对碳酸根的迁移率就小一些。 2、电渗析器是由几到几百张较薄的隔板和膜组成。部件多，组装要求较高，组装不好，会影响配水均匀。 3、电渗析设备是使水流在电场中流过，当施加一定电压后，靠近膜面的滞留层中电解质的盐类含量较少。此时，水的离解度增大，易产生极化结垢和中性扰乱现象，这是电渗析水处理技术中较难掌握又必须重视的问题。 4、电渗析器本身耗水量还是较大的。虽然采取极水全部回收，浓水部分回收或降低浓水进水比例等措施，但本身的耗水量仍达20%～40%。因此，缺水地区，应用电渗析水处理技术会受到一定限制。 5、电渗析水处理对原水净化处理要求较高，需增加精密过滤设备。
码头岸电技术规格书-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
码头岸电招标技术规格书 1、项目背景 船舶靠港期间，主要是利用船上辅机发电机发电来满足船舶用电需求，船舶辅机发电机一般是燃烧重油或柴油，在消耗燃油获得动力的同时，船舶向大气排放大量的污染性气体，其主要成分含二氧化碳（CO2)、氮氧化物（NO X）、硫氧化物（SO X）、有机挥发物VOC和可吸入颗粒物PM2.5等有害污染物，破坏港区周围的生态环境。据统计，港口城市由于停靠的船舶燃烧重油或柴油产生的废气排放比其它城市平均多25％，这些污染性气体对人类健康和环境安全构成极大威胁，据不完全统计，港口周边地区居民患呼吸系统疾病的比例要比内地城市高近10％。 建设“资源节约型、环境友好型”的绿色生态港口得到国家和港口企业高度重视，船舶停靠港口后停用船上发电机改用岸电供电这一减排节能的重大改措目前正在我国港口码头行业逐步展开。 为了更好地推进岸电技术的应用，交通运输部政策法规司于2011年颁布了“关于印发《建设低碳交通运输体系指导意见》和《建设低碳交通运输体系试点工作方案》的通知”（交政法【2011】53号），明确提出：“积极推进靠港船舶使用岸电。力争新建码头和船舶配套建设靠港船舶使用岸电的设备设施，在国际邮轮码头、主要客运码头、内河主要港口以及30％大型集装箱码头和散货码头实现靠港船舶使用岸电”。 2015年8月31日，交通运输部印发《船舶与港口污染防治专项行动实施方案(2015-2020年)》，明确了船舶与港口污染防治专项行动工作目标，其中包括，到2020年，主要港口90%的港作船舶、公务船舶靠泊使用岸电，50%的集装箱、客滚和邮轮专业化码头具备向船舶供应岸电的能力。大力推动靠港船舶使用岸电，努力实现我国水运绿色、循环、低碳、可持续发展。 2016年7月10日交通运输节能减排项目管理中心出台了《靠港船舶使用岸电项目专项资金支持政策解读》经国务院批准，中央财政拟对靠港船舶使用岸电项目进行奖励支持。明确奖励资金采取“以奖代补”的方式，对2016年完成项目奖励额度不超过项目设备购置费投资总额的60%；对2017-2018年完成
电渗析技术的发展及应用 08食科汪强 20080808132 摘要：电渗析技术属于膜分离技术, 广泛应用于食品、化工、废水处理等行业的分离纯化的生产过程中, 有效率高、清洁卫生及经济节能等优点。本文简述了电渗析技术的类型, 重点论述了电渗析技术的原理, 介绍了电渗析技术在食品行业以及在废水处理中应用研究, 并对其发展前景进行了展望。 关键词:电渗析;膜;应用 电渗析是在外加直流电场的作用下, 利用离子交换膜的选择透过性, 使离子从一部分水中迁移到另一部分水中的物理化学过程。电渗析器, 就是利用多层隔室中的电渗析过程达到除盐的目的。电渗析器由隔板、离子交换膜、电极、夹紧装置等主要部件组成。离子交换膜对不同电荷的离子具有选择透过性。阳膜只允许通过阳离子, 阻止阴离子通过, 阴膜只允许通过阴离子, 阻止阳离子通过。在外加直流电场的作用下, 水中离子作定向迁移。由于电渗析器是由多层隔室组成, 故淡室中阴阳离子迁移到相邻的浓室中去, 从而使含盐水淡化。在食品及医药工业, 电渗析可用于从有机溶液中去除电解质离子, 在乳清脱盐、糖类脱盐和氨基酸精制中应用得都比较成功[ 1] 。电渗析作为一种新兴的膜法分离技术, 在天然水淡化, 海水浓缩制盐, 废水处理等[ 2] 方面起着重要的作用, 已成为一种较为成熟的水处理方法。 1 .电渗析技术的类型 1.1倒极电渗析( EDR) 倒极电渗析就是根据ED 原理,每隔一定时间(一般为15～20 min) ,正负电极极性相互倒换,能自动清洗离子交换膜和电极表面形成的污垢,以确保离子交换膜工作效率的长期稳定及淡水的水质水量。 1.2液膜电渗析( EDLM) 液膜电渗析是用具有相同功能的液态膜代替固态离子交换膜[3 ] ,其实验模型就是用半透玻璃纸将液膜溶液包制成薄层状的隔板,然后装入电渗析器中运行。利用萃取剂作液膜电渗析的液态膜,可能为浓缩和提取贵金属、重金属、稀有金属等找到高效的分离方法,因为寻找对某种形式离子具有特殊选择性的膜与提高电渗析的提取效率有关。提高电渗析的分离效率,直接与液膜结合起来是很有发展前途的。 1.3填充床电渗析( EDI) 填充床电渗析( EDI) 是将电渗析与离子交换法结合起来的一种新型水处理方法,它的最
浅谈内河船舶岸电技术的应用 发表时间：2020-01-09T10:09:51.670Z 来源：《工程管理前沿》2019年第23期作者：刘炜 [导读] 现阶段，我国对节能减排及环保的重视程度越来越高 摘要：现阶段，我国对节能减排及环保的重视程度越来越高。而作为解决我国内河港口环境污染问题的全新尝试，岸上电源系统已有成功的案例，同时在部分内河港口进行试点工作。基于此，文章主要对内河港口船舶岸电技术进行了概述，然后分析了内河港口船舶岸电技术的应用目的，最后研究了内河港口船舶岸电技术的具体应用以及提出了其应用发展建议。 关键词：内河；船舶岸电技术；具体应用 前言：最近几年，我国经济的发展速度非常快，内河港口建设步伐也在不断加快，码头停靠船舶的数量也逐年递增。船舶靠港过程中，通过船舶燃油辅机发电满足船舶各种用电需求，如船舶机动用电需求等，但会产生各种废气，如排放大量SO2、SO3且较高能耗的废气等，进而严重污染着内河港口周边环境。假设在船舶靠港过程中，船上的燃油发电机由码头提供的岸电系统来替代，可对上述污染问题进行有效解决，岸电技术是顺应内河港口繁忙营运、提升码头竞争力以及创建绿色内河港口的关键举措，其社会及环境效益巨大。 1内河港口船舶岸电技术概述 船舶靠港过程中，由内河港区码头上的岸电通过电缆对船舶上设备的供电，来替代停止使用船舶上的发电机电源供电，即船舶岸电技术。船舶岸电系统主要涵盖以下三个部分： 1.1岸上供电系统 电源由国境港区变电所供电，输入电源经变压器和变频转换为满足船舶要求的电源，并向靠近船舶的连接点供电。 1.2船岸连接设备 连接船上受电装置及岸上连接点间的设备与电缆。电缆连接设备须符合快速存储及连接的要求，不用时需存放在船上、驳船上或岸上。 1.3船舶受电系统 将受电系统固定安装在船上，可能涵盖电缆绞车、船上变压器以及相关电气管理系统。 2内河港口船舶岸电技术的应用目的阐述 进入内河港区的船舶在靠港过程中须保持发动机运行，以满足各种设施用电需求，如集装箱装卸作业用电需求、通信用电需求及照明用电需求等。在此过程中，船用燃油燃烧排放的各种废气会严重影响到内河港口所在地的空气质量。假设采用岸电，可遏制废气的排放，进而有效避免污染内河港口所在地空气的现象。 例如，某内河港口完成的船舶岸电技术改造的两个集装箱，依据靠泊量150艘/年、靠泊发电耗油3.6t/艘来计算，船舶辅机发电由岸电来代替，可大概减排1100t/年的CO2，31t/年的氮氧化物以及35t/年的SO2。如果能在全国内河港口推广及应用船舶岸电技术，可减排12.6万t/年的SO2和19.5万t/年的氮氧化物，具有非常显著的节能减排效果。 此外，我国交通运输部于2017年印发《港口岸电布局方案》，一定程度上有利于促进我国水运供给侧结构性改革，同时有益于推动我国内河港口岸电设施有序建设，最重要的是标志着我国针对内河港口岸电设施建设的顶层设计文件问世。紧接着，《天津市船舶排放控制区实施方案》出台，并提出船舶在靠港过程中优先使用岸电，要求港口新建码头同时配备岸电设施，建成后的码头制定港口电力设施建设方案，船舶岸电设施按要求补充建设，上述文件的实施，将为港口船舶岸电技术的应用和发展创造良好的政策环境。 3内河港口船舶岸电技术具体应用分析 3.1科学地选取岸电模式 3.1.1由6.6kV/（6）kV、60Hz/50Hz高压电源替代码头电网10kV、50Hz高压变频、变压，经替代后接入船上配备的船上变电设备变压后，供船上受电设备使用，即高压岸电模式的供电方式。 3.1.2由450V/（400）V、60Hz/50Hz低压电源替代码头电网10kV、50Hz高压变频、变压，经替代后与船上供受电设备直接接入并使用，即低压岸电模式的供电方式。 3.1.3码头配电变压器的380V三相低压电源经低压岸电综合桩输出380V或220V电源，接入船舶供受电设备使用，即低压小容量岸电模式的供电方式。 依据《码头船舶岸电设施施工技术规范》，码头前沿变电所设置一套岸电系统，1#总泊位设置一套高压岸电接线盒，2#总泊位设置一套高压和一套低压接线盒，800KW为单机容量，6.6kv/450v，60/50Hz为供电电压等级。 3.2详解岸电主回路设计 3.2.1输入限流柜 考量到岸电系统只在船舶接近港口时工作，船舶离开港口时，岸电系统停止运行，所以，岸电系统通常执行停电和送电工作，在输电过程中，由于岸电的变频电源是电压源设备，同时又有一个移相变压器设置在变频器前端，所以，在输电过程中冲击电流会出现。输入限流柜能对输电过程中出现的励磁电流以及瞬时冲击电流进行有效控制。对设备使用寿命具有延长作用，降低对电网的影响程度。岸电变频电源实现了由50Hz交流电向60Hz交流电的转化。 3.2.2输出并网电抗器 在并网期间会出现冲击电流，输出并网电抗器能对其进行有效减少，具有缓冲的作用。 3.2.3输出隔离变压器 隔离岸上电源系统与船上电源系统是由输出隔离变压器实现的。 3.3全面控制岸船 此岸电系统的控制方式有两种,一种为船侧操作，另一种为岸侧操作。船舶上开关柜的分合控制、岸电电源的启动控制、岸电电源的停止控制以及岸侧开关柜的分合控制为控制对象。
反渗透、电渗析、电吸附技术比较 一、原理比较 1、反渗透（RO）除盐原理 当纯水和盐水被理想半透膜隔开，理想半透膜只允许水通过而阻止盐通过，此时膜纯水侧的水会自发地通过半透膜流入盐水一侧，这种现象称为渗透，若在膜的盐水侧施加压力，那么水的自发流动将受到抑制而减慢，当施加的压力达到某一数值时，水通过膜的净流量等于零，这个压力称为渗透压力，当施加在膜盐水侧的压力大于渗透压力时，水的流向就会逆转，此时，盐水中的水将流入纯水侧，上述现象就是水的反渗透处理的基本原理。 2、电渗析除盐原理 电渗析是膜分离技术的一种，是利用离子交换膜对阴、阳离子的选择透过性能，在外加直流电场力的作用下，使阴、阳离子定向迁移透过选择性离子交换膜，从而使电介质离子自溶液中分离出来的过程。 除盐原理如图所示，电渗析器中交替排列着许多阳膜和阴膜，分隔成小水室。当原水进入这些小室时，在直流电场的作用下，溶液中的离子就作定向迁移。阳膜只允许阳离子通过而把阴离子截留下来；阴膜只允许阴离子通过而把阳离子截留下来。结果这些小室的一部分变成含离子很少的淡水室，出水称为淡水。而与淡水室相邻的小室则变成聚集大量离子的浓水室，出水称为浓水。从而使离子得到了分离和浓缩，水便得到了净化。
二、反渗透、电渗析在污水回用领域的技术特点比较 序号项目电渗析反渗透RO(双膜法) 1 除盐原理利用离交换膜和直流电场，使 水中电解质的离子产生选择 性迁移，从而达到使水淡化的 装置。 以分子扩散膜为介质，以静 压差为推动力将溶剂从溶 液中取出 2 透过物溶质，盐溶剂，水 3 截留物溶剂，水溶质，盐 4 膜类型离子膜不对称膜，复合膜 5 除盐率60%－90%80%－95%（废水）6 处理污水膜通量与 处理净水膜通量比 10.5－0.7 7 经济回收率45%－70%60%－75% 8 工作温度大于5℃小于40℃大于4℃小于40℃ 9 随温度降低通量衰 减无 每降低1℃膜通量下降 2-3%
码头岸电招标技术规格书 1、项目背景 船舶靠港期间，主要是利用船上辅机发电机发电来满足船舶用电需求，船舶辅机发电机一般是燃烧重油或柴油，在消耗燃油获得动力的同时，船舶向大气排放大量的污染性气体， 其主要成分含二氧化碳（CO 2)、氮氧化物（NO X ）、硫氧化物（SO X 建设“资源节约型、环境友好型”的绿色生态港口得到国家和港口企业高度重视，船舶停靠港口后停用船上发电机改用岸电供电这一减排节能的重大改措目前正在我国港口码头行业逐步展开。 为了更好地推进岸电技术的应用，交通运输部政策法规司于2011年颁布了“关于印发《建设低碳交通运输体系指导意见》和《建设低碳交通运输体系试点工作方案》的通知”（交政法【2011】53号），明确提出：“积极推进靠港船舶使用岸电。力争新建码头和船舶配套建设靠港船舶使用岸电的设备设施，在国际邮轮码头、主要客运码头、内河主要港口以及30％大型集装箱码头和散货码头实现靠港船舶使用岸电”。 2015年8月31日，交通运输部印发《船舶与港口污染防治专项行动实施方案(2015-2020年)》，明确了船舶与港口污染防治专项行动工作目标，其中包括，到2020年，主要港口90%的港作船舶、公务船舶靠泊使用岸电，50%的集装箱、客滚和邮轮专业化码头具备向船舶供应岸电的能力。大力推动靠港船舶使用岸电，努力实现我国水运绿色、循环、低碳、可持续发展。 2016年7月10日交通运输节能减排项目管理中心出台了《靠港船舶使用岸电项目专项资金支持政策解读》经国务院批准，中央财政拟对靠港船舶使用岸电项目进行奖励支持。明确奖励资金采取“以奖代补”的方式，对2016年完成项目奖励额度不超过项目设备购置费投资总额的60%；对2017-2018年完成项目奖励额度将逐年递减；对2018-2019年度中央财政奖励资金支持靠港船舶使用岸电项目申请工作的通知将另行发布。 2017年初，交通运输部印发了《靠港船舶使用岸电2016-2018年度项目奖励资金申请指南》的通知（交规划函【2017】100号），与此同时，2月15日交通运输部办公厅发布了《港口岸电布局建设方案（征求意见稿）》，其中对锦州港集装箱码头岸电改造进行了规划。
技术规格书 1．总则 本招标范围为大连汽车码头工程（二期北侧堆场）。本工程承包商有责任使工程质量满足国家交通部现行技术规范和相关质量检验标准，同时使本工程的工期满足招标要求。凡列入本工程合同范围内的项目，承包商应对施工中涉及的工程质量、安全保卫、环境保护等全权负责。无论技术规格书有无规定，承包商都应提供满足本工程需要的足够的人员、材料及设备配置。 2．工程概况 2.1工程位置 大连港大窑湾港区位于辽东半岛南部，大连市金州区东南13km，濒临北黄海，与大连湾以大孤山半岛相隔。水路距大港区15n mile，陆路距大连市50km。地理坐标N38°59′，E121°53′。大连汽车码头工程（二期北侧堆场）位于大窑湾港区西侧。 2.2工程范围 2.2.1本工程主要内容： 本次招标主要内容为大窑湾汽车码头工程（二期北侧堆场）道路及堆场工程设计内容所包含的项目，主要包括级配碎石、水泥稳定碎石、沥青混凝土、边石施工等；沥青混凝土面层施工面积约67968平方米。（详见施工图） 2.2.2招标范围： 本次招标范围为汽车码头工程工程（二期北侧堆场）道路及堆场，业主有权根据工程实际情况对上述工程量进行调整，或对施工方案进行调整，上述风险含在投标人的报价中。 2.3工程的主要结构型式 道路及堆场均为沥青混凝土面层：面层采用５0mm中粒式沥青混凝土（AC-20I）、６0mm粗粒式沥青混凝土（AC-25I），基层采用450mm水泥稳定碎石（水泥含量６％），垫层为100mm级配碎石，面层与基层之间铺一层乳化沥青（0.3-0.6L/m2）；绿化带与场地之间安装250*250*900花岗岩边石等。 3．自然条件 3.1气象条件
电渗析技术说明 在外加直流电场的作用下利用阴离子膜和阳离子交换膜的选择透水性，使一部分离子透过离子交换膜迁移到另一部分水中，从而使一部分淡化使另一部分浓缩的过程。电渗析利用半透膜的选择透过性来分离不同的溶质粒子（如离子）。在电场作用下进行渗析时，溶液中的带电的溶质粒子（如离子）通过膜而迁移的现象称为电渗析。 电渗析与反渗透相比，它的价格便宜，但脱盐率低。当前国产离子交换膜质量亦很稳定，运行管理也很方便，自动控制频繁倒极电渗析（EDR），运行管理更加方便。原水利用率可达80%，一般原水回收率在45%～70%之间。电渗析主要用于水的初级脱盐，脱盐率在45%～80%之间。它广泛被用于海水与苦咸水淡化;制备纯水时的初级脱盐以及锅炉、动力设备给水的脱盐软化等。 基本性能∶操作压力0.5～3.0kg/em2;操作电压100～250V，电流1～3A;本体耗电量每吨淡水0.2～2.0kW·h。 电渗析法的特点为∶ a.可以同时对电解质水溶液起淡化、浓缩、分离、提纯作用; b.可以用于蔗糖等非电解质的提纯，以除去其中的电解质; c.在原理上，电渗析器是一个带有隔膜的电解池，可以利用电极 上的氧化还原，效率高。 在电渗析过程中也进行以下次要过程∶ a.同名离子的迁移，离子交换膜的选择透过性往往不可能是百分
之百的，因此总会有少量的相反离子透过交换膜; b.离子的浓差扩散，由于浓缩室和淡化室中的溶液中存在着浓度差，总会有少量的离子由浓缩室向淡化室扩散迁移，从而降低了渗析效率; c.水的渗透，尽管交换膜是不允许溶剂分子透过的，但是由于淡化室与浓缩室之间存在浓度差，就会使部分溶剂分子（水）向浓缩室渗透; d.水的电渗析，由于离子的水合作用和形成双电层，在直流电场作用下，水分子也可从淡化室向浓缩室迁移; e.水的极化电离，有时由于工作条件不良，会强迫水电离为氢离子和氢氧根离子，它们可透过交换膜进入浓缩室; f.水的压渗，由于浓缩室和淡化室之间存在流体压力的差别，迫使水分子由压力大的一侧向压力小的一侧渗透。显然，这些次要过程对电渗析是不利因素，但是它们都可以通过改变操作条件予以避免或控制。
岸电技术简介 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
岸电技术简介 港口以往停靠码头的船舶必须一天24小时采用船舶辅机发电，以满足船舶用电的需求，辅机在工作中燃烧大量的油料，排出大量的废气，同时24小时不间断地产生噪声污染。为了解决这一问题，经过调研和实地考察，采用船舶接岸电系统能够解决存在的问题，此项目可以使船舶在停靠码头期间不再依靠辅机，而是采用码头岸电系统来提供能源。 一、概述 对到港船舶实施岸电技术防治污染的可行性，已经被国内外的专家学者所论证，甚至已经被一些国家和地区先行使用。推广岸电技术，对节能减排、绿色经济和环境治理，有着重大社会效益和环境效益。 作为港口、航运交通运输行业中的大型企业领导，有着高度的社会责任感和使命感，对环境保护等重大问题高度关注。连云港港口集团有限公司总裁白力群，早在今年年初就开始组织部署，启动了船舶接用岸电技术课题研究工作。河北远洋集团董事局主席高彦明，在今年四月份向交通运输部提出了“关于在我国港口靠泊船舶使用岸电的建议”。
理解岸电技术的基本概念，解决岸电技术的关键问题，设计和规划岸电技术的实施方案，寻求实施岸电技术试点，继而在全国港口、航运交通运输行业中推广岸电技术是目前加快实现低碳交通、深化治理港口环境的重要工作。通过岸电技术的探索、运用和推广，进而促进国家相关法律法规和行业标准的制定，不仅具有可行性，同时具有紧迫性，对我国低碳交通的发展具有重大意义。 二、船舶接用岸电技术 船舶接用岸电技术，是指船舶靠港期间，停止使用船舶上的发电机，而改用陆地电源供电。 港口提供岸电的功率应能保证满足船舶停泊后所必需的全部电力设施用电需求，包括：生产设备（如：舱口盖驱动装置、压载水泵等）以及生活设施、安全设备和其它设备。 港口(提供岸电)和靠港船舶(接受岸电)各自都专门带有一套岸电系统。我们的项目——船舶接用岸电系统工程技术，就是从港口岸电系统和船舶岸电系统这两项工作开始的。 三、港口岸电系统
内河码头船舶岸电设施建设技术指南 1总则 (4) 1.1编制目的 (4) 1.2适用范围 (4) 2基本要求 (4) 2.1 一般要求 (4) 2.2电压和频率 (4) 2.3供电容量 (5) 2.4接地和安全保护 (5) 3内河码头岸电设施 (6) 3.1常规码头 (6) 3.2直立式大水位差码头 (7) 3.3有趸船的斜坡式大水位差码头 (8)
3.4无趸船的斜坡式大水位差码头 (9) 3.5内河水上服务区 (9) 4岸电设备与装置 (10) 4.1岸电接插件 (10) 4.2岸电接电箱 (11) 4.3供电电缆 (12) 4.4电缆管理装置 (13) 5检查和检测 (13) 附录A 主要船型发电机组功率和电压情况表 (15) 附录B 内河码头典型岸电方案 (17)
1总则 1.1编制目的 为进一步推进内河船舶使用岸电，规范岸电设施建设，统一船岸连接接口，作为现行国家和行业相关标准的补充，为港航企业、岸电建设主体提供技术参考，编制本指南。 1.2适用范围 本指南适用于内河集装箱、干散货、件杂货、滚装、客 运等码头和水上服务区的船舶岸电建设。油气化工码头不在本指南适用范围内。除符合本指南编写标准外，还应符合现行国家和行业标准规范。 2基本要求 2.1 一般要求 2.1.1 内河船舶岸电设施建设应保证岸电设施布局、供电连接方法合理，使用安全、便捷。 2.1.2 岸电设施建设方案应采用成熟的技术。 2.1.3 码头岸电设施建设按照码头水位变化特点可分为水位变化较小的常规码头和水位变化较大的大水位差码头，大水位差码头可分为直立式和斜坡式两种形式。 2.1.4 码头应配备便于船舶连接的供电设施，船舶按照有关规范配备相应的受电设施。 2.1.5 应在岸电设施输出侧设置独立计量装置。 2.2电压和频率
电渗析（ED）技术及操作简介 电渗析原理 电渗析器是在外加直流电场的作用下，当含盐分的水流经阴、阳离子交换膜和隔板组成的隔室时，水中的阴、阳离子开始定向运动，阴离子向阳极方向移动，阳离子向阴极方向移动，由于离子交换膜具有选择透过性，阳离子交换膜（简称阳膜）的固定交换基团带负电荷，因此允许水中阳离子通过而阻挡阴离子，阴离子交换膜（简称阴膜）的固定交换基团带正电荷，因此允许水中的阴离子通过而阻挡阳离子，致使淡水隔室中的离子迁移到浓水隔室中去，从而达到淡化的目的。电渗析器通电以后，电极表面发生电极反应，致使阳极水呈酸性，并产生初生态的氧O2和氧气Cl2。阴极水呈减性，当极节水中有Ca=+和Ng++时由生成CaCO3和Ng(OH)2水垢，结集在阴极上，阴极室有氧气H2排出。因此极水要畅通，不断排出电极反应产物，有利于电渗析器正常运行。 三、电渗析的结构 电渗析不论其规格怎样，形式如何，均由膜堆、电极、夹紧装臵三大部件组成。 1.膜堆 一张阳膜、一张隔膜、一张阴膜，再一张隔板组成一个膜对，一对电极之间所有的膜对之和称膜堆。它是电渗析器的心脏部件，也是电渗析器性能好、坏的关键部件。 在此简单介绍组成膜对零件的主要材料： （1）阴、阳离子交换膜：按膜中活性基团的均一程度可分为异相膜（非均质），均相膜与半均相膜。理论上讲均相膜优越，事实上由于各制膜厂技术水平不齐，生产经验不等，制出来的膜性能相关很大，即使同一家厂的产品由于批号不一样性能差别也不小。本所通过试制比较确定采用上海化工厂生产的异相膜，该膜性能相对比较稳定。 （2）隔板：本所电渗析器隔板流进均为无回路短流形式。其边框采用0.9毫米聚丙烯板冲压成型。内烫二聚丙烯丝编织网构成水流通道，有时根据用户需要选用0.5或1.2毫米聚丙烯板加工成型（一般说隔板愈薄脱盐效果越好，但对进水水质要求也愈高）。 2.电极 一般电渗析的电极采用石墨、铅、不锈钢材料，这些电极材料易得，造价低，制作方便；但电化学性能不好，寿命短。本所产品电极使用优质钛为基材、表面涂履镣、铱等稀土金属，具有电化学性能好，耐腐蚀、寿命长、形状如图四所示。 3.夹紧装臵
港口和船舶岸电管理办法 第一章总则 第一条为减少船舶靠港期间大气污染物排放，保障船舶靠港安全规范使用岸电，依据《中华人民共和国港口法》《中华人民共和国大气污染防治法》等法规的规定，制定本办法。 第二条中华人民共和国境内港口和船舶岸电建设、使用及有关活动，应当遵守本办法。 第三条交通运输部主管全国港口和船舶岸电建设、使用等工作。 县级以上地方人民政府交通运输（港口）主管部门按照职责负责辖区水路运输经营者船舶受电设施安装、码头岸电设施建设以及向靠港船舶提供岸电服务等活动的监督管理。 各级海事管理机构按照职责，负责船舶受电设施安装的监督管理。 第四条地方各级交通运输（港口）主管部门应当积极争取地方人民政府出台政策，支持码头岸电设施改造和船舶受电设施安装，鼓励船舶靠港使用岸电。 第二章建设和使用
第五条码头工程项目单位应当按照法律法规和强 制性标准等要求，对新建、改建、扩建码头工程（油气化工码头除外）同步设计、建设岸电设施。 第六条港口经营人应当按照法律法规、强制性标准和国家有关规定，对已建码头（油气化工码头除外）逐步实施岸电设施改造。 第七条码头岸电设施的供电能力应当与靠泊船舶 的用电需求相适应。 第八条为保障船舶靠港使用岸电安全，码头工程项目单位或者港口经营人在岸电设施投入使用前，应当按照相关强制性标准组织对岸电设施检测，其中高压岸电设施投入使用前，应当由具备相应能力的专业机构检测。 第九条新建和已建中国籍船舶受电设施安装应当 符合船舶法定检验技术规则，投入使用前需经船舶检验机构检验合格。 第十条在船舶大气污染排放控制区靠泊的中国籍 船舶，需要满足大气污染排放要求加装船舶受电设施的，相应水路运输经营者应当制定船舶受电设施安装计划并组织实施。 第十一条具备受电设施的船舶（液货船除外），在沿海港口具备岸电供应能力的泊位靠泊超过3小时，在
电渗析技术的简介 一、电渗析技术简介及其发展背景 电渗析(eletrodialysis,简称ED) 技术是膜分离技术的一种,它将阴、 阳离子交换膜交替排列于正负电极之间,并用特制的隔板将其隔开,组成除盐(淡化)和浓缩两个系统,在直流电场作用下,以电位差为动力,利用离子交换膜的选择透过性,把电解质从溶液中分离出来,从而实现溶液的浓缩、淡化、精制和提纯。 电渗析技术的研究始于德国,1903年,Morse和Pierce把2根电极分别置于透析袋内部和外部溶液中,发现带电杂质能迅速地从凝胶中除去;1924年,Pauli采用化工设计的原理,改进了Morse的实验装置,力图减轻极化,增加传质速率。但直到1950年Juda首次试制成功了具有高选择性的离子交换膜后,电渗析技术才进入了实用阶段,其中经历了三大革新: (1) 具有选择性离子交换膜的应用; (2) 设计出多隔室电渗析组件; (3) 采用频繁倒极操作模式。 现在离子交换膜各方面的性能及电渗析装置结构等不断革新和改进,电渗析技术进入了一个新的发展阶段,其应用前景也更加广阔。 电渗析器由隔板、离子交换膜、电极、夹紧装置等主要部件组成。离子交换膜对不同电荷的离子具有选择透过性。阳膜只允许通过阳离子,阻止阴离子通过,阴膜只允许通过阴离子,阻止阳离子通过。在外加直流电场的作
用下,水中离子作定向迁移。由于电渗析器是由多层隔室组成,故淡室中阴阳离子迁移到相邻的浓室中去,从而使含盐水淡化。在食品及医药工业,电渗析可用于从有机溶液中去除电解质离子, 在乳清脱盐、糖类脱盐和氨基酸精制中应用得都比较成功。 电渗析作为一种新兴的膜法分离技术,在天然水淡化,海水浓缩制盐,废水处理等方面起着重要的作用,已成为一种较为成熟的水处理方法。 二、几种电渗析技术 1 倒极电渗析( EDR) 倒极电渗析就是根据ED 原理,每隔一定时间(一般为15～20 min) ,正负电极极性相互倒换,能自动清洗离子交换膜和电极表面形成的污垢,以确保离子交换膜工作效率的长期稳定及淡水的水质水量。在20 世纪80 年代后期,倒极电渗析器的使用, 大大提高了电渗析操作电流和水回收率,延长了运行周期。EDR 在废水处理方面尤其有独到之处,其浓水循环、水回收率最高可达95 %。 2 液膜电渗析( EDLM) 液膜电渗析是用具有相同功能的液态膜代替固态离子交换膜,其实验模型就是用半透玻璃纸将液膜溶液包制成薄层状的隔板,然后装入电渗析器 中运行。利用萃取剂作液膜电渗析的液态膜,可能为浓缩和提取贵金属、重金属、稀有金属等找到高效的分离方法,因为寻找对某种形式离子具有特殊选择性的膜与提高电渗析的提取效率有关。提高电渗析的分离效率,直接与液膜结合起来是很有发展前途的。例如,固体离子交换膜对铂族金属
码头岸电技术规格书
码头岸电招标技术规格书 1、项目背景 船舶靠港期间，主要是利用船上辅机发电机发电来满足船舶用电需求，船舶辅机发电机一般是燃烧重油或柴油，在消耗燃油获得动力的同时，船舶向大 气排放大量的污染性气体，其主要成分含二氧化碳（CO 2)、氮氧化物（NO X ）、硫 氧化物（SO X ）、有机挥发物VOC和可吸入颗粒物PM2.5等有害污染物，破坏港区周围的生态环境。据统计，港口城市由于停靠的船舶燃烧重油或柴油产生的废气排放比其它城市平均多25％，这些污染性气体对人类健康和环境安全构成极大威胁，据不完全统计，港口周边地区居民患呼吸系统疾病的比例要比内地城市高近10％。 建设“资源节约型、环境友好型”的绿色生态港口得到国家和港口企业高度重视，船舶停靠港口后停用船上发电机改用岸电供电这一减排节能的重大改措目前正在我国港口码头行业逐步展开。 为了更好地推进岸电技术的应用，交通运输部政策法规司于2011年颁布了“关于印发《建设低碳交通运输体系指导意见》和《建设低碳交通运输体系试点工作方案》的通知”（交政法【2011】53号），明确提出：“积极推进靠港船舶使用岸电。力争新建码头和船舶配套建设靠港船舶使用岸电的设备设施，在国际邮轮码头、主要客运码头、内河主要港口以及30％大型集装箱码头和散货码头实现靠港船舶使用岸电”。 2015年8月31日，交通运输部印发《船舶与港口污染防治专项行动实施方案(2015-2020年)》，明确了船舶与港口污染防治专项行动工作目标，其中包括，到2020年，主要港口90%的港作船舶、公务船舶靠泊使用岸电，50%的集装箱、客滚和邮轮专业化码头具备向船舶供应岸电的能力。大力推动靠港船舶使用岸电，努力实现我国水运绿色、循环、低碳、可持续发展。 2016年7月10日交通运输节能减排项目管理中心出台了《靠港船舶使用岸电项目专项资金支持政策解读》经国务院批准，中央财政拟对靠港船舶使用岸电项目进行奖励支持。明确奖励资金采取“以奖代补”的方式，对2016年完成项目奖励额度不超过项目设备购置费投资总额的60%；对2017-2018年完成项目