复习概论Word格式文档下载.docx
《复习概论Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《复习概论Word格式文档下载.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
气候变化对环境的影响
•地球表面变暖，在远离赤道的地方变化最显著。
•虽然某些地区由于蒸发迅速和风型改变会变得更干燥，但全球降雨量增加。
•沿海岸的亚热带出现更潮湿的季风。
在高纬度地区，农业条件会更好些。
•由于海水的边界向北移动，因此海洋冰量减少。
•沿海海平面每世纪上升几英尺。
•飓风更频繁、更强大，并向高纬度地区扩展。
•森林火灾更频繁、更严重。
•大量物种迅速灭绝。
•由于气候的原因，人口死亡率增加。
高海拔和高纬度地区更频繁地出现更大的风雪。
•在内地，大陆中部地区出现较早的雪融和潮湿的春季，夏季漫长且来得早，干旱更加频繁。
解决温室效应的对策
•减慢世界人口增长速度，在农村发展“能源农场”，一方面利用种植薪柴树木通过光合作用固定CO2，另一方面燃烧薪柴比燃用化石燃料产生的CO2要少得多；
•采用天然气等低含碳燃料，大力发展氢能。
酸雨的危害
•导致森林成片死亡，因为酸雨会损坏植物叶面和根部。
•使湖泊酸化，湖中鱼虾绝迹。
•破坏农田的土壤成分，使农作物减产甚至死亡。
•造成地下水酸化，引起对人体的危害。
•腐蚀建筑物和工业设备，造成重大的经济损失。
•对露天文物起腐蚀作用，加速文物资源的破坏甚至毁灭。
酸雨控制对策
•制订酸雨和SO2污染控制区综合防治规划。
•限制高硫煤，洗煤，型煤。
•调整能源结构，削减SO2排放总量。
•做好SO2排污收费工作，运用经济手段促进治理。
•强化控制区环境监督管理。
臭氧层被破坏的后果
•地球上的生物能在陆地上生活，是因为集中在平流层中的臭氧对于阳光中的紫外线具有隔除的作用，如果没有臭氧层，进入大气层的紫外线就很容易被细胞核吸收，破坏生物的遗传物质DNA，陆地上的生物便无法存在了。
而这个臭氧层目前正受到人类持续不断的破坏。
•据科学研究，臭氧减少10%，紫外线可能增加20%，皮肤癌患者可能增加30%，此外还会产生下列几种现象:
（1）白内障罹患率增加；
（2）免疫系统受到抑制；
（3）谷物的收成减少，品质降低，植物和浮游生物减少，破坏自然界的生物链；
（4）塑料、橡胶制品加速老化；
（5）紫外线直射会引起对流层臭氧的增加，致使产生光化学烟雾，造成空气污染。
何谓热污染
•热污染是指日益现代化的工农业生产和人类生活中排放的各种废热所造成的环境污染
造成热污染的根本原因
•造成热污染最根本的原因是能源未能被最有效、最合理地利用。
随着现代工业的发展和人口的不断增长，环境热污染将日趋严重。
•提高热效率可减少热污染；
•利用废热也可减少热污染；
•利用降温冷却减少大气热污染。
第三讲能源与能量
人类所认识的六种能量形式
机械能、热能、电能、辐射能、化学能、核能
能量传递过程的特点
•能量传递是有条件的，即在有能量密度差的条件下，能量总是从能量密度大的物质或能量集中的地方，向能量密度小的物质或地方传递；
总是从集中到分散并逐步达到平衡。
•能量传递遵循一定的规律，即能量传递的速率正比于传递的动力而反比于传递的阻力。
•能量的传递包括转移与转换两种形式。
转移是某种形态的能量从一地转移到另一地，从一物转移到另一物；
转换则是能量由一种形态变为另一形态。
•能量传递的途径主要有两条：
由物质交换和质量输运而携带的能量称为携带能；
在体系边界面上的能量交换称为交换能。
•在体系边界面上的能量交换通常以两种方法进行：
传热——由温差引起的能量交换，这是能量传递的微观形式；
做功——由非温差引起的能量交换，这是能量传递的宏观形式。
•通过能量交换而实现的能量传递，即传热和做功，其具体方式为：
传热的三种基本方式是热传导、热对流和热辐射；
做功（这里指机械功）的三种基本方式是容积功、转动轴功和流动功（推动功）。
•能量传递的结果主要体现在两方面，即能量使用过程中所起的作用以及能量传递的最终去向。
能量传递的最终去向通常只有两条：
或转移到产品，或散失于环境，包括直接损失和用于过程后再进入环境这两种情况。
•能量传递的实质实际上就是能量利用的实质。
如果把产品的使用也包括在内，能量的最终去向只能是唯一的，即最终进入环境。
能源的分类
•由于可被人类利用的能源多种多样，因此有以下六种不同的分类方法：
（1）按地球上的能量来源分；
（2）按被利用的程度分；
（3）按获得的方法分；
（4）按能否再生分；
（5）按能源本身的性质分；
（6）按对环境的污染情况分。
按地球上的能量来源分
•来自于地球本身，如核能、地热能等；
•来自于地球外天体，如宇宙射线及太阳能，以及由太阳引起的水能、风能、波浪能、海洋温差能、生物质能、光合作用等；
•来自于地球和其他星体的相互作用，如潮汐能。
按被利用的程度分
•常规能源
，如煤炭、石油、天然气、薪柴燃料、水能等；
•新能源
，如太阳能、地热能、潮汐能、生物质能等，另外还有核能。
按获得的方法分
•一次能源
，即可供直接利用的能源，如煤、石油、天然气、风能、水能等；
•二次能源
，即由一次能源直接或间接转换而来的能源，如电、蒸汽、焦炭、煤气、氢等，它们使用方便，是高品质的能源。
按能源能否再生分
•可再生能源
，即不会随其本身的转化或人类的利用而越来越少的能源，如水能、风能、潮汐能、太阳能等；
•非再生能源
，它随人类的利用而越来越少，如石油、煤、天然气、核燃料等。
按能源本身的性质分
•含能体能源
（燃料能源），如石油、煤、天然气、地热、氢等，它们可以直接储存；
•过程性能源
（非燃料能源），如风能、水能、海流、潮汐、波浪、火山爆发、雷电、电磁能和一般热能等，它们无法直接储存。
按对环境的污染情况分
•清洁能源
，即对环境无污染或污染很小的能源，如太阳能、水能、海洋能等；
•非清洁能源
，即对环境污染较大的能源，如煤、石油等。
能源的评价
1.储量-能源评价的一个重要指标，作为能源的一个必要条件是储量要丰富。
2.能量密度-一定的质量、空间或面积内，从某种能源中所能得到的能量大小。
3.储能的可能性-不用可储存，需要时又能立即供应。
4.供能的连续性-是否能按需连续不断地供给。
5.能源的地理分布-与能源的使用关系密切，西气东输的管道长度预计1.2万公里。
6.开发费用和利用能源的设备费用-综合经济分析和评估。
（一种能源使用的一般规律:
获取成本低,但使用成本高）
7.运输费用与损耗-太阳能很难输送，煤、油却很容易输送，核能运输成本低，但设备费用高。
8.能源的可再生性–化石能源、天然气不可再生。
9.能源的品位–热能中，温度高则品位高，防止高品位能源低品位使用。
10.对环境的影响–化石能源污染最大。
第四讲能量的基本性质
两个定律
能量守恒与转换定律
能量贬值原理：
能量不仅有量的多少，还有质的高低。
热力学第一定律只说明了能量在量上要守恒，并没有说明能量在“质”方面的高低。
在能量利用中热效率和经济性是非常重要的两个指标。
1、热力发电设备
1、蒸汽轮机
•蒸汽轮机，简称汽轮机，是将蒸汽的热能转换为机械功的热机。
•汽轮机单机功率大、效率高、运行平稳，在现代火力发电厂和核电站中都用它驱动发电机。
汽轮发电机组所发的电量占总发电量的80%以上。
燃气轮机
•燃汽轮机和蒸汽轮机最大的不同是，它不是以水蒸气作工质而是以气体作工质。
燃料燃烧时所产生的高温气体直接推动燃汽轮机的叶轮对外做功，因此以燃轮机作为热机的火力发电厂不需要锅炉。
•它包括三个主要部件：
压气机、燃烧室和燃气轮机。
燃气轮机具有以下优点：
（1）质量轻、体积小、投资省。
（2）起动快、操作方便。
（3）水、电、润滑油消耗少，只需少量的冷却水或不用水，因此可以在缺水的地区运行；
辅助设备用电少，润滑油消耗少，通常只占燃料费的1%左右，而汽轮机要占6%左右。
超临界、超超临界机组的特点
•机组热效率高（与同容量亚临界火电机组比较，超临界机组可提高效率2-2.5%，超超临界机组可提高效率约5%,供电煤耗可降低到279g/Kw.h），可靠性好，环保指标先进；
•可复合变压运行，调峰性能好；
（1）在低负荷时效率高；
（2）具有良好的启动性能；
（3）具有良好的负荷适应性。
•蒸汽压力高，蒸汽比容小，汽轮机叶片短，加之级间压差大，因而超临界及超超临界参数更适于大容量机组。
燃气—蒸汽联合循环发电技术（CombinedCycle，简称CC或IGCC）
•联合循环:
就是把在中低温区工作的蒸汽轮机的朗肯（Rankine）循环和在高温区工作的燃气轮机的布雷登（Brayton）循环的叠置，组成一个总能系统循环，由于它有很高的燃气初温（1200℃～1500℃）和蒸汽作功后很低的终温（30～40℃），实现了热能的梯级利用，使总的循环效率很高。
燃气—蒸汽联合循环的主要优点
a）热效率高，目前为50%～55%，2000年以后渴望达到60%～61%；
b）低污染，环保性能好；
c）运行灵活，可靠性高，可日启停、调峰性能好；
d）单位容量投资较低，简单燃气轮机每千瓦投资为l00～300美元／kW，汽轮发电机组为600～1000美元／kW，而联合循环发电机组为280～530美元／kW；
e）标准的模块化设计，建设周期短，可分阶段建设，一年内即可发出60％～70％额定负荷；
占地少
f）节水，为同容量常规电站用水量的1／3；
多联产发电技术
a热电联产
指的是火电机组在发电的同时，用抽汽或背压机组的排汽进行供热，由于实现了热能的梯级利用，其总的能源利用率为70％～80％。
b热、电、冷三联产
•热电冷三联产:
指锅炉产生的蒸汽在背压汽轮机或抽汽汽轮机发电，其排汽或抽汽，除满足各种热负荷外，还可做吸收式制冷机的工作蒸汽，生产6～8℃冷水用于空调或工艺冷却.
•热电冷三联产的优点：
（1）蒸汽不在降压或经减温减压后供热，而是先发电，然后用抽汽或排汽满足供热、制冷的需要，可提高能源利用率；
（2）增大背压机负荷率，增加机组发电，减少冷凝损失，降低煤耗；
（3）保证生产工艺，改善生活质量，减少从业人员，提高劳动生产率；
代替数量大、型式多的分散空调，改善环境景观，避免“热岛”现象。
c热、电、煤气三联产
煤炭洁净燃烧发电技术
a燃烧前的煤炭加工和转化技术
煤炭加工技术:
是指在煤炭燃烧之前，以物理方法为主对其进行加工的各类技术，主要包括洗选、型煤、水煤浆技术、煤炭气化、煤炭液化:
流化床燃烧技术FBC
定义及分类
u把8mm以下的煤粒和脱硫剂石灰石，加入燃烧室床层上，在通过布置在炉底的布风板送出的高速气流作用下，形成流态化翻滚的悬浮层，进行流化燃烧，同时完成脱硫，这种燃烧技术叫流化床燃烧技术。
按燃烧室运行压力的不同，分为常压流化床AFBC（AtmosphericFluidized-bedCombustion）和增压流化床PFBC（PressurizedFBC）；
按流化速度和床料流化状态不同，二者又可分为鼓泡床BFBC（BubblingFBC）和循环流化床CFBC（CireulaiingFBC）。
流化床燃烧方式的特点
•清洁燃烧，低污染排放，环保性能好;
•燃料适应性强，特别适合于中、低硫煤;
•燃烧效率高;
•负荷适应性好;
•灰渣综合利用好;
•PFBC还有结构紧凑、锅炉尺寸小的特点.
4、煤整体气化燃气蒸汽联合循环发电技术IGCC
IGCC的特点
（1）热效率高，其效率比煤粉炉高10％以上，可达40％～50％;
（2）污染排放少，环保性能优良；
脱硫率98％～99％，NOx及CO2排放减少；
（3）燃料适应性强，同一电站设备可燃用多种燃料，对高硫煤有独特的适应性;
（4）容量可大型化，单位造价不断降低;
（5）调峰性能好，起停机时间短;
5、燃煤磁流体发电技术
6、空冷发电技术
7、火电厂计算机控制技术
第五讲能量的传输
广义上的能量传输通常有两种含义：
一种含义是指能量本身的传递，即能量从某一处传至另一处。
另一种含义是指能源的输运，即含能体如煤、石油、天然气等从生产地向用能处输送。
2、电能的输送
•电能的特点是发电、传输、用电都是同时发生。
我国电能输送存在的问题
•电压等级偏低，电压层次过多，造成重复容量多，线路长、线损高，事故多，调度不灵。
•输电方式单一，缺乏超高压直流输电。
•电网容量小，联网发展缓慢，影响了电网整体效益的发挥。
•变配电设备陈旧老化，难以适应电力输送发展的需要。
我国原油的输送主要是通过管道、水运和铁路，其中管道是主力。
天然气则几乎全部采用管道送输。
1、能量的储存
•机械能——以动能、势能形式储存。
•热能——以潜热、显热形式储存。
•电能——感应场能或静电场能。
•化学能、核能——自身即为储能形式。
2、热能的储存
•显热储存
•潜热储存
•化学储存
•地下含水层储存
•蓄热装置设计、运行和管理简单方便；
•装置体积庞大；
•热损失大。
3、显热式蓄热
•利用蓄热材料发生相变而储热；
•储能密度高，装置体积小，热损失小；
•过程等温或近似等温，易与运行系统匹配。
4、潜热储存
5、化学能储存
•一种高能量密度的储存方法；
•利用某些物质在可逆化学反应中的吸热和放热过程来达到热能的储存和提取；
•技术上困难，目前尚难实际应用。
6、地下含水层储热
•含水层储冷：
冬季将净化过的冷水用管井灌入含水层里储存，到夏季抽取使用，叫“冬灌夏用”。
•含水层储热：
夏季将高温水或工厂余热水经净化后用管井灌入含水层里储存，到冬季时抽取使用，叫“夏灌冬用”。
第六讲燃料电池技术及应用
1、燃料电池的优点
由于燃料电池能将燃料的化学能直接转化为电能，因此，它没有像通常的火力发电机那样通过锅炉、汽轮机、发电机的能量形态变化，可以避免中间的转换的损失，达到很高的发电效率。
同时还有以下一些特点：
•不管是满负荷还是部分负荷均能保持高发电效率；
•不管装置规模大小均能保持高发电效率；
•具有很强的过负载能力；
•通过与燃料供给装置组合的可以适用的燃料广泛；
•用天然气和煤气等为燃料时，NOX及SOX等排出量少，环境相容性优。
燃料电池的种类
•直接甲醇燃料电池
•氢氧燃料电池
•固体氧化物燃料电池
我国硅酸盐固体氧化物燃料电池
第七讲可持续发展——循环经济
循环经济的三个原则
减量化Reduce再利用Reuse再循环Recycle
循环经济实施的层面
企业层面、区域层次、社会层面
在企业层面
在企业内部采用工艺革新和管理创新等手段，提高原辅料的利用效率、加强资源的综合利用和减少废料和污染物的生产和排放，实现物料和能源的循环。
在区域层次
主要是依据产业（工业）生态学的原理，建立企业群落的物质集成、能量集成和信息集成，建立企业与企业之间废物的输入输出关系，这样上游企业的废物用作为下游企业的原材料和能源，以构建区域循环经济的运行体系。
这种形式也被称作生态工业园。
其中，最早，也是最成功的当属丹麦卡伦堡生态工业区。
第8讲十大重点节能工程
•指导思想
落实节约资源基本国策,围绕实现“十一五”GDP能耗降低20%左右的目标，以提高能源利用效率为核心，以企业为实施主体，大力调整和优化结构，加快推进节能技术进步，建立严格的管理制度和有效的激励机制，加大政府资金的引导力度，充分发挥市场配置资源的基础性作用，调动市场主体节约能源资源的自觉性，尽快形成稳定可靠的节能能力，为实现国家节能目标奠定坚实的基础。
•实施原则
–坚持企业为主实施与政府引导推动相结合
–坚持节能与结构调整、技术进步和环境保护相结合
–坚持发挥市场机制作用与政府宏观调控相结合
–坚持依法强化管理与政策激励相结合
–坚持突出重点、示范带动与统筹兼顾、分类指导相结合
–坚持整体推进与分年度有效实施相结合
二、实施内容
•燃煤工业锅炉（窑炉）改造工程
•区域热电联产工程
•余热余压利用工程
•节约和替代石油工程
•电机系统节能工程
•能量系统优化（系统节能）工程
•建筑节能工程
•绿色照明工程
•政府机构节能工程
•节能监测和技术服务体系建设工程
燃煤工业锅炉（窑炉）改造工程
现状和问题
–工业锅炉：
效率低、污染重、节能潜力巨大
•燃煤工业锅炉约48万台，占工业锅炉总容量的85%，平均容量约3.4蒸吨/小时，年耗原煤约4亿吨
•单台锅炉容量小、设备陈旧老化
•锅炉平均负荷不到65%，“大马拉小车”
•锅炉自动控制水平低，燃烧设备和辅机质量低
•使用煤种与设计煤种不匹配、质量不稳定
•污染控制设备简陋，污染排放严重
•缺乏熟练的专业操作人员，节能监督和管理缺位
工业窑炉：
技术水平低、装备落后、规模小
•工业窑炉每年消耗原煤约3亿吨，主要集中在建材和冶金行业
•能耗高，平均能效比国外先进水平低10-50%
•缺乏污染控制设施，污染严重
•运行管理水平低
•缺乏能效标准和节能政策
主要内容
–工业锅炉
•更新、替代低效锅炉
•改造现有锅炉房系统
•建设区域煤炭集中配送加工中心
•示范应用洁净煤、优质生物型煤替代原煤作为锅炉用煤
区域热电联产工程
到2004年底，6000千瓦及以上热电联产机组约2300台，装机容量约4800万千瓦，占火电装机容量的15.6%.（西方和东欧国家发展热电联产已达较高水平，热电厂装机容量占电力总装机容量的30％）
集中供热普及率不到30%，其中热电联产仅占20%
总规模小，发展不均衡
低效、污染重的小锅炉大量存在
提高热电联产在供热中的比例，扩大集中供热范围
加强工业开发区热电厂的管理，工业生产用热尽量采用热电联产方式
建设分布式热电联产和热电冷联供
建设低热值燃料和秸秆等综合利用热电
余热余压利用工程
–钢铁、有色、煤炭、建材、化工、纺织等行业，余热余压以及其他余能利用水平低，浪费严重
–钢铁行业1000立方米以上高炉约110余座，有30座以上尚未配套炉顶压差（TRT）发电设备
–焦化炉干熄焦比例较低，干熄焦产量仅占机焦总产量的17.4%
–日产2000吨以上新型干法窑水泥生产线约225条，只有少数配装了余热发电装置
主要内容:
–冶金行业
•钢铁：
推广干法熄焦、TRT、蓄热式轧钢加热炉、低热值煤气燃气轮机等技术
•有色：
推广窑炉烟气辐射预热器、废气热交换器、烟气废热锅炉及发电装置等
–煤炭行业：
推广瓦斯抽采技术和瓦斯利用技术，逐步建立煤层气和煤矿瓦斯开发利用产业体系
–建材行业
•水泥：
推广纯低温余热发电等技术
•玻璃：
推广余热发电，全保温富氧、全氧燃烧等技术
–化工行业
•推广节能型烧碱生产技术，纯碱余热利用，密闭式电石炉，硫酸余热发电等技术
–其他行业
•推广供热锅炉压差发电等能量梯级利用技术
节约和替代石油工程
•2004年，石油消费量3.17亿吨，石油对外依存度达到47.3%
–石油主要用于工业和交通运输行业
–电力、建材等行业消耗大量燃料油，节代油潜力很大
–石油开采、加工和利用效率低，损失大，浪费严重
–交通运输工具油耗比国外先进水平高10%-25%
–石油替代产品受环境、成本等条件制约，推广力度不够
–工业行业
•电力：
推广气化小油枪、等离子无油点火、低负荷稳燃技术，淘汰落后燃油发电机组
•石油石化：
在油气开采、集输和加工等领域推广节油、代油新技术、新设备
•建材：
推广重油替代、富氧或全氧燃烧等技术
•化工：
以煤炭气化替代燃料油和原料油，适度发展煤化工替代石油化工
•其他行业：
推广重油掺水等节代油技术
–交通运输行业
•汽车：
推广高效节油汽油机和柴油机，开发生产燃气汽车及专用发动机，开发生产混合动力汽车的电池、发动机、电机、制动能量再生系统等
•铁路运输：
加快铁路电气化改造，逐步取消柴油发电车，提高内燃机运行效率，推广各种节油装置
•城市公共交通：
发展轨道交通、大运量快速公共汽车系统及智能交通系统
•水路运输：
改善航道条件，改进船舶，改善燃油品质，提高运输组织管理水平
–石油替代产品
煤炭液化生产石油产品；
发展醇醚燃料代油，包括利用工业副产可燃气生产甲醇、二甲醚，非粮食类原料生产燃料乙醇等；
鼓励发展生物质柴油。
推广大比例甲醇催化燃烧技术和醇醚燃料尾气净化技术。
电机系统节能工程
–电机系统用电量约占全国用电量的60%
–电机产品效率、运行效率均与国外先进水平有较大差距，产品效率低2－5个百分点，运行效率低10－20个百分点，每年浪费电能约1500亿千瓦时
–电动机及被拖动设备效率低；
设备陈旧；
系统匹配不合理，设备长期低负荷运行；
系统调节方式落后
–更新淘汰低效电动机及高耗电设备
–提高电机系统效率
–对被拖动装置控制和设备进行改造
–优化电机系统的运行和控制
–重点改造电力、冶金、有色、煤炭、石油、机电、轻工等领域
能量系统优化（系统节能）工程
–石化、化工、钢铁行业2004年共耗能5亿多吨标准煤，约占我国耗能总量的27%，能源利用效率与国际先进水平相比有较大差距
–具备热联合或热集成条件的装置（或生产单元）孤立运行，系统总体用能不合理；
蒸汽配送与装置不匹配，蒸汽损耗大；
部分余热、余压未能利用；
公用工程系统未进行整体能量系统优化设计，供能系统效率低；
系统或装置
升级会员 