1-绪论-NOx污染现状和生成机理XXXX

燃烧污染与控制陆胜勇[e-mail]13957137049(短号：537049)浙江大学热能工程研究所本课程主要内容1.NOx的生成机理和控制技术-NOx污染现状-NOx生成机理-低NOx燃烧技术2.微量重金属元素的控制理论及技术–燃料中痕量重金属的分布特征–燃烧过程中痕量重金属的分布和迁移–微量重金属元素的控制3.有机污染物的控制理论及技术–有机污染物的生成机理–多环芳烃的控制–二恶英的控制教材与参考书教材燃烧污染与控制，电子稿参考书燃烧理论与污染控制，岑可法等，机械工业出版社，2004燃烧与污染，曾汉才，华中理工大学出版社，1992煤的清洁燃烧，毛健雄等，科学出版社，1998持久性有机污染物－新的全球性环境问题，余刚等，科学出版社，2005第一章绪论产业革命与社会的发展～１８世纪末（第1次产业革命）１８世纪末：第１次产业革命（煤炭利用，制铁，铁路）１９世纪末：第２次产业革命（石油，电气化，汽车，家电制品）２０世纪末：第３次产业革命（近代产业社会、高度情报化社会、产业情报化，电子化）２１世纪中期：第４次产业革命（IT、BT、ET、ET、NT）地球有限性,新文明必要性：一方通行型人为的循环型●循环型技术系统●循环型产业系统●循环型经济系统●循环型社会系统自然的循环型C.Mayhew&R.Simmon(NASA/GSFC)•Energyisthelargesttradinggoodsbetweencountries•Steadilyincreasingenergyconsumption•83%basedonfossilfuel•Globalwarming影响中国和谐社会建设的潜在威胁来自内部的威胁（５大内患）政治腐败贫富差距民族问题生态破坏资源（粮食、水、能源）制约来自外部的威胁（２大外患）外来纷争大规模气候变动循环经济是实现可持续发展的必要条件，不是充分条件中国的发展、曾几时引发国际上３种不同的论调：「中国威胁论」、「中国崩溃论」和「中国世纪论」。我們必須保持清醒的头脑，探求一条适合中国的可持续发展之路。世界主要国家能源结构及利用效率比较(2011年)国家能源消耗总量(百万吨油当量)煤炭(%)石油(%)天然气(%)水电及核电(%)能源利用效率(%)中国2613.270.3917.674.506.7536.81美国2269.322.1236.7327.5911.5750.00日本477.624.6442.1719.8911.4552.51德国306.425.3336.3921.311.4450.22印度559.152.8729.039.846.6440.06俄罗斯685.613.2619.8455.7311.1654.08澳大利亚123.340.3937.2318.651.9546.21巴西266.913.2645.228.9937.7362.26世界平均12274.630.3433.0723.6711.3350.32注：1、一次能源结构数据来源于《世界能源数据提要》2012年，有些数据经推算得出。2、能源利用效率按照能源结构与不同能源品种的能源利用效率加权平均计算。中国经济发展中面临的能源问题和挑战3.能源消费总量大,但人均能源消费量低能源消费总量居世界第一,占世界能能源消费总量20%以上人均一次能源消费量为1.95吨标准油，达到世界平均水平，不足美国的30%。人均装机容量不到0.65Kw,人均电力消费3113.18Kw.h,城乡居民生活用电仅为380.45Kw.h燃烧产生的大气污染物种类燃料燃烧颗粒物质降尘重金属有机污染物常规气体污染物漂尘NOxSO2CO2砷、硼、镉、汞、钼、铅、硒多环芳烃二噁英CO2,NOx,SOx等常规无机污染物重金属（Hg，Pb,Cr,Cu,Zn,Ni等）HF痕量剧毒PCDD/Fs,PAHsHCl有刺激性气味，能腐蚀皮肤、粘膜燃料燃烧控制污染非常紧迫颗粒物质颗粒物质是除气体之外的所有包含在大气中的物质，包括各种各样的固体或固体气溶胶其中固体的灰尘、烟雾、烟尘，以及液体的云雾和雾滴，粒径的分布大至200mm，小至0.1mm甚至更小气溶胶是由固体颗粒、液体颗粒或固体及液体颗粒混合悬浮于气体介质中形成的，降落速度小，可长时间悬浮于空中大气中的颗粒物按粒径大小可分为降尘和飘尘两类降尘粒径10μm，在重力作用下降落下来飘尘粒径10μm，形成固液气混合的气溶胶，可长期地悬浮在颗粒中煤烟的粒径越小，进入呼吸道的部位越深，对人体健康的危害越大煤烟颗粒表面可吸附大量的有害气体和液体硫氧化物不同SO2浓度对人体健康的影响碳氧化物不同CO浓度对人体健康的影响氮氧化物不同NO2浓度对人体健康的影响重金属煤中含有许多有毒痕量元素，这些有毒痕量元素在煤中富集后，就会在煤加工利用过程中对自然环境造成严重污染需要重点关注的重金属包括砷、硼、镉、汞、钼、铅、硒等重金属元素及其化合物对环境的污染，主要包括对大气、水体以及土壤的污染，更为重要的是危害人类健康重金属的危害元素危害汞Hg损害人体细胞内的酶系统蛋白质的巯基，可引起中枢神经系统的障癌，汞属于蓄积性毒物，汞毒可分为金属汞、无机汞和有机汞三种，其中甲基汞毒性最大，破坏了肝脏细胞的解毒作用，中断了肝脏的解毒过程，损害了肝脏合成蛋白质的功能和其它功能导致细胞坏死，肾功能衰竭中枢神经中各处均可产生神经细胞变性，脱落，发生感觉障碍铅Pb以气溶胶即铅尘和铅烟形式存在，通过消化道、呼吸道或皮肤进入人体的造血系统，神经系统和肾脏造成心肌损伤。镉Cd镉的氧化物毒性较大，以肾脏损害最为明显，容易引起肺气肿，肾病和骨痛病。铬Cr六价铬毒性最大，吸入过多，会导致鼻出血、鼻膜炎。铜Cu引起肝硬化砷As砷与人体细胞酶系统的结合，抑制基酶的活性，引起代谢障碍；饮用含砷量高的水可引起皮肤角质化，皮肤癌、肝癌、肾癌、肺癌。锌Zn人体不可缺少的微量元素，如过量会导致刺激胃肠道，重者引起中毒硒Se破坏一系列酶系统，对肝、胃、骨髓和中枢神经系统有破坏作用。有机污染物多环芳烃是由两个以上的苯环连接在一起的一类芳香族化合物；从生物学和医学的角度看，芳香烃的毒性极大，含有使皮肤、肺产生肿瘤和癌症的物质，即有致癌性化合物二噁英是一类急性毒性物质，被称为“地球上毒性最强的毒物之一”。即使在微量情况下，长期摄取时便可引起癌、畸形等顽症。燃烧过程是环境中二噁英的主要生成源大气污染物对人体健康的影响•大气污染物通过以下三个途程侵入人体：－由呼吸而直接进入人体－附着在食物或溶解于水，随着水、食物而侵入人体－通过接触由皮肤进入到人体•大气污染物对人体的危害可以分为急性中毒、慢性中毒和致癌作用大气污染物对植物和森林的影响大气污染物通常都是经过叶背面的气孔进入植物体，然后逐渐扩散到海绵组织、栅栏组织，破坏叶绿素，使组织脱水坏死，干扰酶的作用，阻碍各种代谢机能，抑制植物生长颗粒状污染物则能擦伤叶面，阻碍阳光，妨碍光合作用，影响植物正常生长污染物对植物的危害也可分为急性、慢性和不可见三种对植物生长危害较大的大气污染物主要是二氧化硫、氟化物和光化学烟雾大气污染的危害-酸雨•未被污染的雨雪是中性的，PH值近于7；当它为大气中二氧化碳饱和时，略呈酸性，PH值为5.65。被大气中存在的酸性气体污染，PH值小于5.65的雨叫酸雨；PH值小于5.65的雪叫酸雪；在高空或高山上弥漫的雾，PH值小于5.65时叫酸雾酸雨区的五级标准：•年均降水pH值高于5.65,酸雨率是0-20%,为非酸雨区;•pH值在5.30--5.60之间,酸雨率是10--40%,为轻酸雨区;•pH值在5.00--5.30之间,酸雨率是30-60%,为中度酸雨区;•pH值在4.70--5.00之间,酸雨率是50-80%,为较重酸雨区;•pH值小于4.70,酸雨率是70-100%,为重酸雨区。酸雨对人体的危害酸雨对人体健康的直接影响:人体耐酸能力高于耐碱能力，如经常用弱碱性洗衣粉洗衣服，不带手套，手就会变得粗糙，皮革工人，经常接触碱液，也有类似情况；但皮肤角质层遇酸就好一些。可是，眼角膜和呼吸道粘膜对酸类却十分敏感，酸雨或酸雾对这些器官有明显刺激作用，导致红眼病和支气管炎，咳嗽不止，可诱发肺病酸雨对人体健康的间接影响:农田土壤酸化，使本来固定在土壤矿化物中的有害重金属，如汞、镉、铅等，再溶出，继而为粮食，蔬菜吸收和富集，人类摄取后中毒大气污染对全球气候变化的影响-温室效应温室效应是指地球大气层上的一种物理特性。假若没有大气层，地球表面的平均温度不会是现在合宜的15℃，而是十分低的-18℃这温度上的差别是由于一类名为温室气体所引致，这些气体吸收红外线辐射而影响到地球整体的能量平衡。在现况中，地面和大气层在整体上吸收太阳辐射后能平衡于释放红外线辐射到太空外。但受到温室气体的影响，大气层吸收红外线辐射的份量多过它释放出到太空外，这使地球表面温度上升，此过程可称为“天然的温室效应”但由于人类活动释放出大量的温室气体，结果让更多红外线辐射被折返到地面上，加强了“温室效应”的作用温室效应的形成机理主要温室气体来源与含量序号分子式名称比例1CO2二氧化碳49%2N2O一氧化二氮6%3CH4甲烷18%4CFCs氯氟碳化合物13%5其它气体14%1997年12月1日《京都议定书》,到2010年发达国家的六种温室气体排放总量应比1990年时减少5.2%,其中:美国消减7%东欧消减5%~8%日本消减6%爱尔兰增加10%欧盟消减8%澳大利亚增加8%加拿大消减6%挪威增加1%发展中国家自愿参加减排世界关于CO2排放的控制原有自然生态系统遭到破坏，从而引发了各种环境问题经济快速发展人口急剧膨胀资源大量消耗中国的环境问题我国能源与环境关系的基本特点一次能源以煤为主人均能源消费水平低煤炭生产以地方和集体煤矿为主原煤入选率低煤炭消费结构复杂能耗高，利用率低，浪费严重煤烟型大气污染严重酸雨问题突出二氧化碳排放迅猛增长坚持科学发展观科学发展观的内涵非常丰富，其中一个重要内容就是可持续发展，处理好经济增长与环境保护的关系。处理好可实现“双赢”，处理不好则两败俱伤我国作为一个人口多、资源少、生态破坏、环境污染严重的发展中国家，面临着发展经济和保护环境的双重任务，这就要求在保持经济增长的同时，切实控制人口增长、保护自然资源、保持良好的生态环境树立科学发展观，坚持可持续发展，统筹人与自然和谐发展，处理好经济建设、人口增长与资源利用、生态环境保护的关系，解决我国经济高速增长与生态环境日益恶化这一矛盾，根本出路是转变经济增长方式，发展循环经济，用“绿色核算体系”来重新审视和把握经济发展途径2008年我国发电数据截至到2008年底，全国电力装机容量达到7.9253亿千瓦，其中火力发电6.0132亿千瓦，占总装机容量的75.87%；水电1.7152亿千瓦，占总装机容量的21.64%；风电894万千瓦。全国发电量为34334亿千瓦时，其中火力发电量为27793亿千瓦时，占总发电量的80.95%；水电5633亿千瓦时，占总发电量的16.41%；核电684亿千瓦时，占总发电量的1.99%；风电128亿千瓦时，占总发电量的0.373%。2008年，全国6000千瓦及以上发电厂的平均设备利用小时数为4677小时，同比降低337小时，其中水电3621小时，火电4911小时，核电7731小时。2008年，全国关停小火电1669万千瓦，发电生产耗用原煤13.4亿吨，全国6000千瓦及以上供电标准煤耗349克/千瓦时。燃煤发电是最主要的一次能源消耗者和二次能源生产者2011年我国一次能源构成2011年我国发电量构成数据来源:2011年国民经济和社会发展统计公报燃煤发电占发电总装机容量的78%；实际发电量的81.4%；消耗近50%的煤炭产量。各行业SOx排放量燃煤发电占工业总排放（消耗）的比例：SOx：53%NOx：33%（占全国总排放量比例）烟尘：36%CO2：48%耗水：25%燃煤发电是工业排放的主要来源0