洁净煤技术1

洁净煤技术参考书：洁净煤技术，郑楚光主编，华中理工大学出版社，1996年中国洁净煤技术，曹征彦主编，中国物资出版社，1998年煤的洁净燃烧,毛健雄,毛健全,赵树民编著,科学出版社,1998年蒸汽——燃气联合循环发电，钟史明编，水力电力出版社，1995年烧煤的燃气-蒸汽联合循环装置，焦树建著，清华大学出版社，1994年增压流化床联合循环发电技术，章名耀等著，东南大学出版社，1999年第一节能源与环境《世界自然资源保护大纲》1980年3月“地球是宇宙中唯一已知可以维持生命的星球。”“人类寻求经济发展及享用自然界丰富的资源，必须符合资源有限的事实及生态系统的支持能力，还必须考虑到子孙后代的需要。”“我们的时代有两个显著的特点。第一个特点是：人类的几乎是无限的建设和创造能力是相等于同样巨大的破坏与毁灭力量；第二个特点是：所有的行动都具有全球性的相互关系，及全球为之承担责任的结果。”§1.1能源的现状．能源分类能源一次能源常规能源可再生能源：水力不可再生能源：煤炭，石油，天然气新能源可再生能源：太阳能，生物能，风能，地热能，海洋能不可再生能源：核燃料二次能源：电力，焦炭，煤气，沼气，蒸汽，汽油，柴油，氢，激光．世界能源资源统计《能源资源调查》汇编，世界能源大会1995年版（一次能源产量最大的国家：1998年，1250Mt)煤炭：可采储量1031.6Gt,1993年产量4.474Gt,储采比230年(原煤产量最大的国家，中国，1250Mt)石油：可采储量140.7Gt,1993年产量3.197Gt,储采比44年（原油产量最大的国家，沙特阿拉伯，1998年，443.2Mt,占世界总产量的12.6%）天然气：可采储量14.1Tm3,1993年产量0.21765Tm3,储采比57年（产量最大的国家，俄罗斯，1998年，5513亿m3)．世界能源资源统计（续）《能源资源调查》汇编，世界能源大会1995年版核能：可采储量2.23Mt,1993年产量23171t，核电装机容量358GW,发电量2.17×1012kWh（美国是核电最多的国家，1998年，714.1TWh)水能：理论水能蕴藏量3.5×1013kWh/y技术可开发水能资源1.46×1013kWh/y经济可开发水能资源0.9×1013kWh/y1993年水电装机容量7.2×108kWh/y发电量2.38×1012kWh/y(水力发电最多的国家，加拿大，1998年，332。6TWh,占12.6)(技术可开发水能资源最多的国家，中国，1998年，378GW)．世界能源资源统计（续）《能源资源调查》汇编，世界能源大会1995年版薪柴、泥煤及沼气：可采林地3.249×109ha薪柴年产量1.36Gt,折合油当量0.475Gt,供世界总能源的5%泥炭地4.14×108ha,探明可采储量31.8Gt,1993年产量17.94Mt废弃物可回收能源23284×1015J/y沼气可供能源约2%(1998年，生物质能消费最多的国家，中国，222Mtce户用沼气最多的国家，688.8万户生物质及垃圾发电最多的国家，美国，63.2TWh)世界能源资源统计（续）《能源资源调查》汇编，世界能源大会1995年版太阳能美国、日本、欧洲等1994年太阳能电池产量60MW(1998年，光伏电池产量最多的国家，美国，54MW)地热1993年共有地热电站9980MW,年发电量4.17×1010kWh直接利用地热8780MW,年供热能3.58×1010kWh(1998年，地热电站装机容量最多的国家，2850MW)风能1993年共有3520MW,预计2002年将达到10000MW(1998年，风力发电装机容量最多的国家，德国，2874mW，占28.3%)潮汐能已有装机容量260MW,年发电量6×108kWh3.一次能源资源及消费表1994年末世界化石燃料探明可采储量煤炭/Gt石油/Gt天然气/Tm3世界总计1043.86世界总计137.3世界总计14.11前苏联241.01沙特25.71前苏联5.62美国240.562伊拉克13.42伊朗2.13中国114.53科威特13.33卡塔尔0.714澳大利亚90.944阿联酋12.74阿联酋0.535德国80.075伊朗12.25沙特0.536印度69.956委内瑞拉9.36美国0.467南非55.337前苏联7.87委内瑞拉0.378波兰42.18墨西哥7.38阿尔及利亚0.369美国3.89尼日利亚0.3410中国3.310伊拉克0.3111中国0.17表(1950-1993)年世界能源结构的变化Mt,(×100)195019601970198019901993煤炭供应量1009.7557.7%1329.446%1479.2530.5%1802.7128.3%2192.1927.3%2146.127.5%石油供应量542.531%1092.4237.8%2361.9548.7%3095.8248.6%3099.5838.6%3121.640%天然气供应量169.759.7%410.3814.2%902.118.6%1267.6319.9%1734.4821.6%1787.1222.9%水电供应量281.6%57.82%101.852.1%146.512.3%538.016.7%195.12.5%核电供应量00%00%4.850.1%57.330.9%465.745.8%554.0847.1%能源供应总量175028904850637080307804表1994年一次能源消费及构成消费结构/×100国家总消费量/×108t标准煤石油天然气煤炭核电水电美国前苏联俄罗斯中国日本德国法国加拿大英国意大利韩国南非波兰22.98014.3049.94912.27376.8364.769.33143.1793.1113.0342.1441.9263601.35139.826.324.38.61.023.149.321.04.52.124.550.419.03.82.315.71.975.005.656.211.317.114.11.340.618.328.911.70.539.011.96.140.03.035.728.511.212.512.137.728.223.210.60.331.87.457.30.62.861.527.28.502.763.15.619.711.20.319.8077.22.70.215.58.675.600.2世界总计113.17940.123.027.27.22.54．电力世界发电构成目前：煤电39.1%,油电11.4%,气电13.3%，核电17.5%，水电18.4%,其它0.3%2010年：煤电40.4%,油电6.9%，气电19.8%,核电13.2%,水电18.8%，其它0.9%表1992年世界主要国家的煤炭消费及构成中国前苏联波兰英国日本前西德美国消费量/Mt1140.8523.5125100.1116.880809.6发电/×10029．327．840．378．72758．287．6炼焦/×1009．922．815．2955．928．13．6工业/×1003425．630．24．815．111．88．3民用和其他/×10026．723．814．36．620．90．7总计100100100100100100100火电发展的主要趋势规模大型化燃料多样化规模燃料地址4800MW天然气俄罗斯苏尔古特第二电厂4400MW油日本鹿岛4320MW褐煤波兰巴尔哈托夫4116MW煤加拿大楠蒂柯克单机容量台数国家1300MW(双轴)9美国1200MW（单轴）1俄罗斯1150MW(双轴)1美国1000MW(单轴)29日本，美国§1.2世界的环境问题一、环境与环境科学三大环境问题：酸雨温室效应臭氧层破坏图环境科学与其它科学的关系环境问题的根源：第一类：原生环境问题由自然力所引起，地震、洪涝、干旱、滑坡、…第二类：次生环境问题由人类活动引起二、燃烧排放与酸雨污染酸雨pH5.6引起酸雨化的物质硫化物类氮化物类氯化物类其中，SO2、NOX占90%以上（二氧化硫排放最多的国家，1998年，中国，20.9Mt)1．酸雨现象及形成图（1860-1980）年全球SO2的排放图（1960-2000）年中国排放SO2的趋势图硫化物在大气中的转化过程SO2+O2→SO3SO3+H2O→H2SO4图氮化合物在大气中的迁移过程2NO+O2→2NO22NO2+O2→2NO3NO2+NO3+M→N2O5+MN2O5+H2O→2HNO32、酸雨的危害湖泊变酸性，水生生物死亡大面积的森林死亡材料的腐蚀人体健康的损害三、全球气候变暖与能源工业1．温室效应和温室气体温室效应大气层透射短波辐射-太阳辐射吸收长波辐射-地表辐射温室气体二氧化碳、臭氧、甲烷、氟里昂、氧化亚氮等图温室气体的吸收带图全球地表温度年平均值的变化表各种气体对温室效应的贡献气体影响来源削减目标CO249%化石燃料燃烧、生物焚烧（80-95）%CH418%农业45%CFC11-1214%化学工业（75-100）%N2O6%肥料、生物焚烧、化石燃料燃烧（80-85）%其它（eg.O3）13%臭氧——2．二氧化碳温室效应工业革命到1959年CO2浓度从280×10-6容积浓度上升到316×10-6容积浓度，上升幅度为13%1958年到1993年CO2浓度从316×10-6容积浓度上升到357×10-6容积浓度，上升幅度为13%CO2增加的原因化石燃料的燃烧（约占CO2排放总量的70%）地球植被的破坏与化石燃料相关的产业（原煤开产、石油和天然气工业等）1992年全球二氧化碳排放总量约为21.5Gt由于燃煤引起的排放约为6Gt图1992年世界主要国家的化石燃料二氧化碳排放（美国1996年排放的CO2占世界总排放量的24.5%）3.国际社会的行动1992年里约热内卢“气候变化框架会议（FCCC）”最终目标：“将温室气体浓度稳定在一个不会对气候产生不良影响的水平，并且必须在一定的框架时间内调整自己的经济结构来适应气候的变化，以保证粮食生产不受影响，经济健康发展”具体协议：利用可比方法去估价和交流各国温室气体排放现象，发展和交流减少温室气体影响的计划和措施；技术工作：相关部门的温室气体排放状况、对气候变化的科学解释、温室效应的影响和对策；发达国家制订政策采取措施减少温室气体的排放并报告预期结果；为发达国家和其它与会国联合知道统一的相关政策和措施作好准备；经合组织成员国向发展中国家提供财政和技术支持。4.减少CO2排放是能源工业的方向对于电力行业：电力需求不断增长；由独立电厂构成。时间框架：2010年之前：成熟或接近成熟的、符合商业需要的科学技术；2010年以后：目前还处于开发阶段的科技。主要措施：电力消费的管理办法；发挥热电联产的潜力；开发先进的高效发电技术；发展商业性的非化石燃料的发电厂；支持制定电力设备的效率规范和能源标志。四、粉尘和其它污染物的排放．影响粉尘排放的主要因素：煤种；粒度分布；燃烧方式；磨煤机；分离器形式。表几种燃煤锅炉的粉尘特性炉型烟气中的含尘浓度/（g/Nm3）飞灰占总灰分的比例/×100粒径小于10um的含量/×100手烧炉（自然引风）0．6-215-205手烧炉（机械引风）1．5-515-205往复炉排炉0．5-215-20链条炉2-515-207振动炉排炉3-815-20抛煤机炉5-1320-4011煤粉炉10-3070-8525沸腾炉20-6040-6042．碳氢化合物烷烃，烯烃，芳烃-多环芳烃-苯——明显影响人体的心血管系统和神经系统-芘、蒽——强致癌物质3．含氮有机化合物过氧乙醛;氰化物；联苯等。§1.3大气污染的标准和法规联合国人类会议（Strockolm,1972.6）决议第21条“国家有责任保证其司法和控制行为不对其司法范围以外国家和地区的环境造成破坏。”一、法规1．简介表一个多世纪以来有关大气质量的某些记载地区时间污染物死亡人数英国伦敦1873，12，9-11SO265