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技術文章
定型機廢氣余熱回收及廢氣凈化處理技術
點擊次數(shù)：716 發(fā)布時間：2012-6-19
摘要：我國是紡織品生產(chǎn)大國，已多年位居世界*位，然而，其中的印染行業(yè)能耗大，污染重，已成為社會的負擔。我國“十二五”規(guī)劃提出，紡織行業(yè)要做好節(jié)能降耗、減排增效及清潔生產(chǎn)的工作，大力發(fā)展綠色低碳、生態(tài)環(huán)境友好及可持續(xù)發(fā)展的循環(huán)經(jīng)濟。定型機的廢氣排放能源浪費大，對環(huán)境污染大，因此對定型機的余執(zhí)回收及凈化處理非常重要。
關鍵詞：節(jié)能降耗；減排增效；清潔生產(chǎn)；綠色低碳；生態(tài)環(huán)境；可持續(xù)發(fā)展；余熱回收；廢氣凈化；廢氣處理；廢氣治理
我國是紡織品生產(chǎn)大國，已多年位居世界*位，然而，其中的印染行業(yè)能耗大，污染重，已成為社會的負擔。我國“十二五”規(guī)劃提出，紡織行業(yè)要做好節(jié)能降耗、減排增效及清潔生產(chǎn)的工作，大力發(fā)展綠色低碳、生態(tài)環(huán)境友好及可持續(xù)發(fā)展的循環(huán)經(jīng)濟。
持續(xù)性發(fā)展（SustainableDevelopment）的核心原則是3個Re：Reducd減少、Reuse回收、Recycling再生，就是要將能耗減少，將能源回收、再生成新的資源。清潔生產(chǎn)就是利用清潔的能源、原材料，采用清潔的生產(chǎn)和工藝技術，生產(chǎn)出清潔的產(chǎn)品。而清潔生產(chǎn)主要是通過技術改造來達到清潔生產(chǎn)的目的。
印染行業(yè)加工1噸針織布，約需煤1.5噸，其中定型機約占了40%，而定型機工作中織物消耗的熱能僅占29%，機體熱能的消耗占10%，廢氣散發(fā)的熱能達到了61%。定型機加工化纖產(chǎn)品的廢氣排放溫度是160-170℃，加工棉產(chǎn)品的廢氣排放溫度是100-110℃，存大巨大的能源浪費。
我國的印染行業(yè)在20世紀80年代已開始進行印染廢水的處理建設，但一直不太重視對廢氣的處理。根據(jù)國家*的信息，我國共有定型機10000多條，而定型機工作時都有油霧揮發(fā)出來，經(jīng)不*的統(tǒng)計10000多條定型機廢氣排放達40萬噸，對生態(tài)環(huán)境造成巨大的污染。
綜上所述，應做好定型機廢氣的余熱回收和凈化處理工作。
一、定型機廢氣的余熱回收
1．定型機廢氣余熱回收形式的種類及原理
定型機的廢氣余熱回收可分為：鋁翅片超導熱管分體式、集中式及組合式。
1.1、鋁翅片超導熱管分體式
鋁翅片超導熱管分體式是在定型機的每節(jié)安裝一個鋁翅片超導熱管分體式熱交換器。鋁翅片超導熱管是的傳熱元件，采用的是“封閉兩相傳熱技術”。是將超導熱管抽成真空，管內(nèi)充裝一定比例的液體工作介質(zhì)，超導熱管兩側(cè)焊有鋁翅片，以強化傳熱。
鋁翅片超導熱管兩端分別在定型機的排氣口及進氣口，在高溫廢氣排放口的叫熱端，在低溫新鮮空氣進口的叫冷端。在加工化纖面料的定型機有170-180℃，加工棉面料的也有130-140℃。廢氣的熱量傳到鋁翅片超導熱管熱端的介質(zhì)，介質(zhì)會蒸發(fā)，蒸汽攜帶熱量流到鋁翅片超導熱管的冷端，熱量會傳遞給新鮮的冷空氣，從而凝結(jié)成液體，在重力的作用下，再回到鋁翅片超導熱管的熱端，再次吸收熱量蒸發(fā)。周而復始，把熱量傳遞給新鮮的冷空氣。
鋁翅片超導熱管導熱系數(shù)高，銀的導熱系數(shù)是415W/M.K，鋁翅片超導熱管的導熱系數(shù)可達到銀的幾百倍到上千倍。使用鋁翅片超導熱管分體式熱交換器，無需加裝風機，被加熱的新鮮空氣，由定型機內(nèi)的負壓吸入到定型機內(nèi)，不會改變定型機內(nèi)的氣流。如單從熱能回收的角度看，鋁翅片超導熱管分體式是*的選擇。
鋁翅片超導熱管分體式的缺點是，經(jīng)余熱回收后的廢氣溫度還是比較高，達120-130℃，如需要做廢氣的凈化，會帶來一定的困難。
1.2、集中式及組合式
集中式及組合式熱交換器的原理及效果都是差不多的，集中式的體積比較大，比較集中，而組合式的形狀比較長。集中式及組合式都是熱交換器內(nèi)焊接有鋁管或紫銅管，紫銅管的的導熱系數(shù)要高些，但成本高；鋁管的導熱系數(shù)也非常高，性價比高。高溫的廢氣經(jīng)過鋁管外的通道，新鮮的空氣經(jīng)過鋁管內(nèi)的通道，兩個通道*隔離。高溫廢氣經(jīng)熱交換后到工業(yè)靜電除油煙裝置及噴淋式除油煙裝置，進行凈化處理。
由于熱交換器內(nèi)排列大量的鋁管，所以風阻會比較大，需要加裝風機。新鮮空氣經(jīng)風機吸到熱交換器進行熱交換，可加熱到與高溫廢氣相差30-40℃左右，溫度比較高，但風速也比較大。如全部回補給定型機，定型機可能消耗不了那么多的加熱了的新鮮空氣，另外也會引起定型機內(nèi)氣流的變化，要視不同的定型機及生產(chǎn)工藝決定新鮮空氣的使用。如工廠里有炮筒烘干機，將加熱后的新鮮空氣，用到炮筒烘干機上將是的選擇。
2．熱交換器容易堵塞及難清洗的問題
市場上的定型機廢氣余熱回收熱交換器一般存在容易堵塞，難于清洗，用了一段時間后失效的問題。解決堵塞的問題，鋁翅片超導熱管分體式的熱交換器，鋁翅片超導熱管應做成每根可單獨拆卸式，以便于熱交換器的清洗、維護及更換；集中式及組合式熱交換器內(nèi)部管道的排列要科學，應要有蒸汽清洗裝置，不需人工清洗，每隔一段時間清洗一次就可以了。
3．定型機廢氣中廢油的回收
定型機廢氣中含有大量的油霧，廢氣經(jīng)過循環(huán)過濾網(wǎng)、集中式組合式熱交換器、靜電除油煙裝置及噴淋除油煙裝置，都可以回收廢油，以每天定型機工作20小時算，可回收廢油50-200KG（視加工不同的面料及工藝）。
4．可減輕定型機導熱油爐的負荷
由于供給定型機的新鮮空氣，是經(jīng)過熱交換器的空氣，所以會減少定型機導熱油爐的負荷，導熱油流量的減少，可使導熱油泵耗電量減少30%以上。
5．生產(chǎn)速度及面料手感的提高
由于供給定型機的新鮮空氣是經(jīng)熱交換器加熱過的空氣，可提高定型機內(nèi)的工作溫度，可提高生產(chǎn)速度2-3%，而面料的手感也可進一步提高。
二、定型機廢氣的凈化處理
定型機排放的廢氣，是高溫的，含大量的纖維、粉塵、聚本類有機物、染料及助劑的殘留揮發(fā)物，常帶有刺激難嗅的氣味。不能用單一的方法來去除，需要用多種方法綜合凈化處理。
1．定型機廢氣的降溫
定型機排放的廢氣是高溫的廢氣，達到170℃，體積大，而工業(yè)用高壓靜電除油煙裝置的*工況是60-70℃，如直接將定型機的高溫廢氣送到靜電除油煙裝置進行凈化處理，效果非常不理想，且易造成除油煙器中的蜂巢電極的損壞。
對于定型機廢氣的降溫，鋁翅片超導熱管分體式熱交換器，由于是用負壓將新鮮空氣吸到定型機內(nèi)，新鮮空氣風量不會很大，對定型機廢氣的降溫是不夠的。通常，經(jīng)鋁翅片超導熱管分體式熱交換器后的定型機廢氣溫度還會有120-130℃，凈化的效果也是不理想的。
如單是考慮對定型機廢氣的油煙的處理，集中式及組合式熱交換器，對廢氣的降溫效果比較好，廢氣的溫度可降到60℃，廢氣的體積也會大大的縮小。
2．不銹鋼循環(huán)過濾網(wǎng)
定型機廢氣一般應先經(jīng)過不銹鋼循環(huán)過濾網(wǎng)，再到熱交換器，定型機廢氣中的纖維和大滴的油霧，經(jīng)過循環(huán)過濾網(wǎng)，會吸附在過濾網(wǎng)上，起到一部分凈化的效果，使大的纖維及油霧不會進入熱交換器，堵塞熱交換器，循環(huán)過濾網(wǎng)可拆下來清洗，再次使用。
3．工業(yè)用高壓靜電除油煙裝置
定型機排放的廢氣中微小的油霧經(jīng)過工業(yè)用高壓靜電除油煙裝置的高壓電場會被電離、吸附，形成較大的油霧粒子，在電場中受到庫侖力的作用而被吸附到金屬板上，流到集油盤，收到去除油煙、氣味及回收廢油的作用。
4．噴淋式除油煙裝置
經(jīng)過高壓靜電除油煙裝置處理的廢氣，仍帶有部分纖維和油霧，廢氣在噴淋式除油煙裝置內(nèi)經(jīng)過導流和擴散，與高壓水霧接觸，水霧可凝結(jié)各種纖維、油霧粒子，附有纖維、油霧的微細水滴，由水滴分離器分離出來，再經(jīng)油水分離器分離。
5．活性碳除味裝置
有些定型機由于染料和助劑的原因，會帶有刺激難嗅的氣味，高壓靜電除油煙裝置有一定的去除氣味的功能，但是如果氣味比較大的話，可加裝活性碳除味裝置，以去除廢氣中的氣味，不影響附近的居民生活。
三、運作成本和節(jié)能效益的綜合計算：
1．節(jié)煤效益
以加工化纖產(chǎn)品的定型機計算，烘箱工作溫度200℃，廢氣排放量為14000-16000立方/小時，溫度170℃左右。視不同的定型機及環(huán)境情況，經(jīng)熱交換器加熱的新鮮空氣，與廢氣的溫差為30-50℃，即新鮮空氣可加熱達120-140℃，風量為9000-12000立方/小時。
按平均溫差40℃，即新鮮空氣加熱后130℃，風量以zui保守9000立方/小時，煤發(fā)熱量5000Kcal/kg，定型機每天工作20小時，每年工作300天計算：
熱能回收量為：Q=VCp（t1-t2）=9000立方/小時×1.3×（130℃-30℃）=1170000KJ/h=279435Kcal/h
每年節(jié)約煤：279435Kcal/h÷5000Kcal/h×20小時×300天=335322kg
每噸煤按800元計算，節(jié)煤效益為335噸×800元=268000元
2．回收廢油效益
定型機每天工作20小時，可回收廢油50-200kg，按平均每天回收130kg，每噸廢油2000元計算：
130kg×300天×2000元=78000元
3．導熱油泵節(jié)電效益
安裝了定型機廢氣余熱回收系統(tǒng)，導熱油泵耗電量可減少30%以上，以油泵功率22kw，電費1.2元計算：
22kw×30%×20小時×300天×1.2元=47520元
4．增加產(chǎn)能的效益
安裝了定型機廢氣余熱回收系統(tǒng)，可提高定型機生產(chǎn)速度2-3%，按平均2.5%，車速平均15米/min，每米加工費0.5元計算：
2.5%×15米/min×60min×20小時×300天×0.5元=67500元
5．運作的成本
定型機廢氣余熱回收凈化處理系統(tǒng)的總裝機容量為22kw，停用的定型機原兩臺風機4kw×2=8kw。
增加的電耗為（22kw-8kw）×20小時×300天×1.2元=100800元，噴淋裝置用水的水費2000元，增加的人工開支1000元。
運作成本為：100800+2000+1000=103800元
總的節(jié)能效益為：268000+78000+47520+67500-103800=357220元
綜合以上，定型機的廢氣余熱回收，可產(chǎn)生巨大的節(jié)能經(jīng)濟效益，一套定型機廢氣余熱回收凈化處理系統(tǒng)價格大約是二十幾萬，一年即可收回成本并創(chuàng)造效益10萬元。另外，廢氣的凈化處理，也讓定型機的廢氣能夠達到國家*門的要求排放，保護了生態(tài)環(huán)境，為人類造了福！
關鍵詞：節(jié)能降耗；減排增效；清潔生產(chǎn)；綠色低碳；生態(tài)環(huán)境；可持續(xù)發(fā)展；余熱回收；廢氣凈化；廢氣處理；廢氣治理
我國是紡織品生產(chǎn)大國，已多年位居世界*位，然而，其中的印染行業(yè)能耗大，污染重，已成為社會的負擔。我國“十二五”規(guī)劃提出，紡織行業(yè)要做好節(jié)能降耗、減排增效及清潔生產(chǎn)的工作，大力發(fā)展綠色低碳、生態(tài)環(huán)境友好及可持續(xù)發(fā)展的循環(huán)經(jīng)濟。
持續(xù)性發(fā)展（SustainableDevelopment）的核心原則是3個Re：Reducd減少、Reuse回收、Recycling再生，就是要將能耗減少，將能源回收、再生成新的資源。清潔生產(chǎn)就是利用清潔的能源、原材料，采用清潔的生產(chǎn)和工藝技術，生產(chǎn)出清潔的產(chǎn)品。而清潔生產(chǎn)主要是通過技術改造來達到清潔生產(chǎn)的目的。
印染行業(yè)加工1噸針織布，約需煤1.5噸，其中定型機約占了40%，而定型機工作中織物消耗的熱能僅占29%，機體熱能的消耗占10%，廢氣散發(fā)的熱能達到了61%。定型機加工化纖產(chǎn)品的廢氣排放溫度是160-170℃，加工棉產(chǎn)品的廢氣排放溫度是100-110℃，存大巨大的能源浪費。
我國的印染行業(yè)在20世紀80年代已開始進行印染廢水的處理建設，但一直不太重視對廢氣的處理。根據(jù)國家*的信息，我國共有定型機10000多條，而定型機工作時都有油霧揮發(fā)出來，經(jīng)不*的統(tǒng)計10000多條定型機廢氣排放達40萬噸，對生態(tài)環(huán)境造成巨大的污染。
綜上所述，應做好定型機廢氣的余熱回收和凈化處理工作。
一、定型機廢氣的余熱回收
1．定型機廢氣余熱回收形式的種類及原理
定型機的廢氣余熱回收可分為：鋁翅片超導熱管分體式、集中式及組合式。
1.1、鋁翅片超導熱管分體式
鋁翅片超導熱管分體式是在定型機的每節(jié)安裝一個鋁翅片超導熱管分體式熱交換器。鋁翅片超導熱管是的傳熱元件，采用的是“封閉兩相傳熱技術”。是將超導熱管抽成真空，管內(nèi)充裝一定比例的液體工作介質(zhì)，超導熱管兩側(cè)焊有鋁翅片，以強化傳熱。
鋁翅片超導熱管兩端分別在定型機的排氣口及進氣口，在高溫廢氣排放口的叫熱端，在低溫新鮮空氣進口的叫冷端。在加工化纖面料的定型機有170-180℃，加工棉面料的也有130-140℃。廢氣的熱量傳到鋁翅片超導熱管熱端的介質(zhì)，介質(zhì)會蒸發(fā)，蒸汽攜帶熱量流到鋁翅片超導熱管的冷端，熱量會傳遞給新鮮的冷空氣，從而凝結(jié)成液體，在重力的作用下，再回到鋁翅片超導熱管的熱端，再次吸收熱量蒸發(fā)。周而復始，把熱量傳遞給新鮮的冷空氣。
鋁翅片超導熱管導熱系數(shù)高，銀的導熱系數(shù)是415W/M.K，鋁翅片超導熱管的導熱系數(shù)可達到銀的幾百倍到上千倍。使用鋁翅片超導熱管分體式熱交換器，無需加裝風機，被加熱的新鮮空氣，由定型機內(nèi)的負壓吸入到定型機內(nèi)，不會改變定型機內(nèi)的氣流。如單從熱能回收的角度看，鋁翅片超導熱管分體式是*的選擇。
鋁翅片超導熱管分體式的缺點是，經(jīng)余熱回收后的廢氣溫度還是比較高，達120-130℃，如需要做廢氣的凈化，會帶來一定的困難。
1.2、集中式及組合式
集中式及組合式熱交換器的原理及效果都是差不多的，集中式的體積比較大，比較集中，而組合式的形狀比較長。集中式及組合式都是熱交換器內(nèi)焊接有鋁管或紫銅管，紫銅管的的導熱系數(shù)要高些，但成本高；鋁管的導熱系數(shù)也非常高，性價比高。高溫的廢氣經(jīng)過鋁管外的通道，新鮮的空氣經(jīng)過鋁管內(nèi)的通道，兩個通道*隔離。高溫廢氣經(jīng)熱交換后到工業(yè)靜電除油煙裝置及噴淋式除油煙裝置，進行凈化處理。
由于熱交換器內(nèi)排列大量的鋁管，所以風阻會比較大，需要加裝風機。新鮮空氣經(jīng)風機吸到熱交換器進行熱交換，可加熱到與高溫廢氣相差30-40℃左右，溫度比較高，但風速也比較大。如全部回補給定型機，定型機可能消耗不了那么多的加熱了的新鮮空氣，另外也會引起定型機內(nèi)氣流的變化，要視不同的定型機及生產(chǎn)工藝決定新鮮空氣的使用。如工廠里有炮筒烘干機，將加熱后的新鮮空氣，用到炮筒烘干機上將是的選擇。
2．熱交換器容易堵塞及難清洗的問題
市場上的定型機廢氣余熱回收熱交換器一般存在容易堵塞，難于清洗，用了一段時間后失效的問題。解決堵塞的問題，鋁翅片超導熱管分體式的熱交換器，鋁翅片超導熱管應做成每根可單獨拆卸式，以便于熱交換器的清洗、維護及更換；集中式及組合式熱交換器內(nèi)部管道的排列要科學，應要有蒸汽清洗裝置，不需人工清洗，每隔一段時間清洗一次就可以了。
3．定型機廢氣中廢油的回收
定型機廢氣中含有大量的油霧，廢氣經(jīng)過循環(huán)過濾網(wǎng)、集中式組合式熱交換器、靜電除油煙裝置及噴淋除油煙裝置，都可以回收廢油，以每天定型機工作20小時算，可回收廢油50-200KG（視加工不同的面料及工藝）。
4．可減輕定型機導熱油爐的負荷
由于供給定型機的新鮮空氣，是經(jīng)過熱交換器的空氣，所以會減少定型機導熱油爐的負荷，導熱油流量的減少，可使導熱油泵耗電量減少30%以上。
5．生產(chǎn)速度及面料手感的提高
由于供給定型機的新鮮空氣是經(jīng)熱交換器加熱過的空氣，可提高定型機內(nèi)的工作溫度，可提高生產(chǎn)速度2-3%，而面料的手感也可進一步提高。
二、定型機廢氣的凈化處理
定型機排放的廢氣，是高溫的，含大量的纖維、粉塵、聚本類有機物、染料及助劑的殘留揮發(fā)物，常帶有刺激難嗅的氣味。不能用單一的方法來去除，需要用多種方法綜合凈化處理。
1．定型機廢氣的降溫
定型機排放的廢氣是高溫的廢氣，達到170℃，體積大，而工業(yè)用高壓靜電除油煙裝置的*工況是60-70℃，如直接將定型機的高溫廢氣送到靜電除油煙裝置進行凈化處理，效果非常不理想，且易造成除油煙器中的蜂巢電極的損壞。
對于定型機廢氣的降溫，鋁翅片超導熱管分體式熱交換器，由于是用負壓將新鮮空氣吸到定型機內(nèi)，新鮮空氣風量不會很大，對定型機廢氣的降溫是不夠的。通常，經(jīng)鋁翅片超導熱管分體式熱交換器后的定型機廢氣溫度還會有120-130℃，凈化的效果也是不理想的。
如單是考慮對定型機廢氣的油煙的處理，集中式及組合式熱交換器，對廢氣的降溫效果比較好，廢氣的溫度可降到60℃，廢氣的體積也會大大的縮小。
2．不銹鋼循環(huán)過濾網(wǎng)
定型機廢氣一般應先經(jīng)過不銹鋼循環(huán)過濾網(wǎng)，再到熱交換器，定型機廢氣中的纖維和大滴的油霧，經(jīng)過循環(huán)過濾網(wǎng)，會吸附在過濾網(wǎng)上，起到一部分凈化的效果，使大的纖維及油霧不會進入熱交換器，堵塞熱交換器，循環(huán)過濾網(wǎng)可拆下來清洗，再次使用。
3．工業(yè)用高壓靜電除油煙裝置
定型機排放的廢氣中微小的油霧經(jīng)過工業(yè)用高壓靜電除油煙裝置的高壓電場會被電離、吸附，形成較大的油霧粒子，在電場中受到庫侖力的作用而被吸附到金屬板上，流到集油盤，收到去除油煙、氣味及回收廢油的作用。
4．噴淋式除油煙裝置
經(jīng)過高壓靜電除油煙裝置處理的廢氣，仍帶有部分纖維和油霧，廢氣在噴淋式除油煙裝置內(nèi)經(jīng)過導流和擴散，與高壓水霧接觸，水霧可凝結(jié)各種纖維、油霧粒子，附有纖維、油霧的微細水滴，由水滴分離器分離出來，再經(jīng)油水分離器分離。
5．活性碳除味裝置
有些定型機由于染料和助劑的原因，會帶有刺激難嗅的氣味，高壓靜電除油煙裝置有一定的去除氣味的功能，但是如果氣味比較大的話，可加裝活性碳除味裝置，以去除廢氣中的氣味，不影響附近的居民生活。
三、運作成本和節(jié)能效益的綜合計算：
1．節(jié)煤效益
以加工化纖產(chǎn)品的定型機計算，烘箱工作溫度200℃，廢氣排放量為14000-16000立方/小時，溫度170℃左右。視不同的定型機及環(huán)境情況，經(jīng)熱交換器加熱的新鮮空氣，與廢氣的溫差為30-50℃，即新鮮空氣可加熱達120-140℃，風量為9000-12000立方/小時。
按平均溫差40℃，即新鮮空氣加熱后130℃，風量以zui保守9000立方/小時，煤發(fā)熱量5000Kcal/kg，定型機每天工作20小時，每年工作300天計算：
熱能回收量為：Q=VCp（t1-t2）=9000立方/小時×1.3×（130℃-30℃）=1170000KJ/h=279435Kcal/h
每年節(jié)約煤：279435Kcal/h÷5000Kcal/h×20小時×300天=335322kg
每噸煤按800元計算，節(jié)煤效益為335噸×800元=268000元
2．回收廢油效益
定型機每天工作20小時，可回收廢油50-200kg，按平均每天回收130kg，每噸廢油2000元計算：
130kg×300天×2000元=78000元
3．導熱油泵節(jié)電效益
安裝了定型機廢氣余熱回收系統(tǒng)，導熱油泵耗電量可減少30%以上，以油泵功率22kw，電費1.2元計算：
22kw×30%×20小時×300天×1.2元=47520元
4．增加產(chǎn)能的效益
安裝了定型機廢氣余熱回收系統(tǒng)，可提高定型機生產(chǎn)速度2-3%，按平均2.5%，車速平均15米/min，每米加工費0.5元計算：
2.5%×15米/min×60min×20小時×300天×0.5元=67500元
5．運作的成本
定型機廢氣余熱回收凈化處理系統(tǒng)的總裝機容量為22kw，停用的定型機原兩臺風機4kw×2=8kw。
增加的電耗為（22kw-8kw）×20小時×300天×1.2元=100800元，噴淋裝置用水的水費2000元，增加的人工開支1000元。
運作成本為：100800+2000+1000=103800元
總的節(jié)能效益為：268000+78000+47520+67500-103800=357220元
綜合以上，定型機的廢氣余熱回收，可產(chǎn)生巨大的節(jié)能經(jīng)濟效益，一套定型機廢氣余熱回收凈化處理系統(tǒng)價格大約是二十幾萬，一年即可收回成本并創(chuàng)造效益10萬元。另外，廢氣的凈化處理，也讓定型機的廢氣能夠達到國家*門的要求排放，保護了生態(tài)環(huán)境，為人類造了福！