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/y
1993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 260 MW,年发电量 6× 108kWh
3,一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 / Tm
3
世界总计 1 0 4 3,86 世界总计 1 3 7,3 世界总计 14,1
1 前苏联 24 1,0 1 沙特 2 5,7 1 前苏联 5,6
2 美国 2 4 0,5 6 2 伊拉克 1 3,4 2 伊朗 2,1
3 中国 1 1 4,5 3 科威特 1 3,3 3 卡塔尔 0,7 1
4 澳大利亚 9 0,9 4 4 阿联酋 1 2,7 4 阿联酋 0,5 3
5 德国 8 0,0 7 5 伊朗 1 2,2 5 沙特 0,5 3
6 印度 6 9,9 5 6 委内瑞拉 9,3 6 美国 0,4 6
7 南非 5 5,3 3 7 前苏联 7,8 7 委内瑞拉 0,3 7
8 波兰 4 2,1 8 墨西哥 7,3 8 阿尔及利亚 0,3 6
9 美国 3,8 9 尼日利亚 0,3 4
10 中国 3,3 10 伊拉克 0,3 1
11 中国 0,1 7
表 (1950-1993)年世界能源结构的变化
M t,( × 1 0 0 ) 1 9 5 0 1 9 6 0 1 9 7 0 1 9 8 0 1 9 9 0 1 9 9 3
煤炭供应量
1 0 0 9,7 5
5 7,7 %
1 3 2 9,4
4 6 %
1 4 7 9,2 5
3 0,5 %
1 8 0 2,7 1
2 8,3 %
2 1 9 2,1 9
2 7,3 %
2 1 4 6,1
2 7,5 %
石油供应量
5 4 2,5
3 1 %
1 0 9 2,4 2
3 7,8 %
2 3 6 1,9 5
4 8,7 %
3 0 9 5,8 2
4 8,6 %
3 0 9 9,5 8
3 8,6 %
3 1 2 1,6
4 0 %
天然气供应量
1 6 9,7 5
9,7 %
4 1 0,3 8
1 4,2 %
9 0 2,1
1 8,6 %
1 2 6 7,6 3
1 9,9 %
1 7 3 4,4 8
2 1,6 %
1 7 8 7,1 2
2 2,9 %
水电供应量
28
1,6 %
5 7,8
2%
1 0 1,8 5
2,1 %
1 4 6,5 1
2,3 %
5 3 8,0 1
6,7 %
1 9 5,1
2,5 %
核电供应量
0
0%
0
0%
4,8 5
0,1 %
5 7,3 3
0,9 %
4 6 5,7 4
5,8 %
5 5 4,0 8 4
7,1 %
能源供应总量
1 7 5 0 2 8 9 0 4 8 5 0 6 3 7 0 8 0 3 0 7 8 0 4
表 1994年一次能源消费及构成消费结构 / × 100国家 总消费量
/ × 10
8
t 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
2 2,9 8 0
1 4,3 0 4
9,9 4 9
1 2,2 7 3 7
6,8 3 6
4,7 6
9,3 3 1 4
3,1 7 9
3,1 1 1
3,0 3 4
2,1 4 4
1,9 2 6
3 6 0
1,3 5 1
3 9,8 2 6,3 2 4,3 8,6 1,0
2 3,1 4 9,3 2 1,0 4,5 2,1
2 4,5 5 0,4 1 9,0 3,8 2,3
1 5,7 1,9 7 5,0 0 5,6
5 6,2 1 1,3 1 7,1 1 4,1 1,3
4 0,6 1 8,3 2 8,9 1 1,7 0,5
3 9,0 1 1,9 6,1 4 0,0 3,0
3 5,7 2 8,5 1 1,2 1 2,5 1 2,1
3 7,7 2 8,2 2 3,2 1 0,6 0,3
3 1,8 7,4 5 7,3 0,6 2,8
6 1,5 2 7,2 8,5 0 2,7
6 3,1 5,6 1 9,7 1 1,2 0,3
1 9,8 0 7 7,2 2,7 0,2
1 5,5 8,6 7 5,6 0 0,2
世界总计 1 1 3,1 7 9 4 0,1 2 3,0 2 7,2 7,2 2,5
4,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 1 9 9 2 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 /M t 1 140,8 523,5 125 100,1 1 16,8 80 809,6
发电 / × 100 29,3 27,8 40,3 78,7 27 58,2 87,6
炼焦 / × 100 9,9 22,8 15,2 9 55,9 28,1 3,6
工业 / × 100 34 25,6 30,2 4,8 15,1 11,8 8,3
民用和其他 / × 100 26,7 23,8 14,3 6,6 2 0,9 0,7
总计 100 100 100 100 100 100 100
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 pH<5.6
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→SO 3
SO3+H2O→H 2SO4
图 氮化合物在大气中的迁移过程
2NO+O2→2NO 2
2 NO2+O2→2NO 3
NO2+NO3+M → N 2O5+M
N2O5+H2O→2HNO 3
2,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
CO
2
49% 化石燃料燃烧,生物焚烧 （ 8 0 - 9 5 ） %
CH
4
18% 农业 45%
C F C 1 1 - 1 2 14% 化学工业 （ 7 5 - 1 0 0 ） %
N
2
O 6% 肥料,生物焚烧,化石燃料燃烧 （ 8 0 - 8 5 ） %
其它 （ e g,O
3
） 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 /N m
3
）
飞灰占总灰分的比例
/ × 1 0 0
粒径 小 于 10 um
的含量
/ × 100
手烧炉 （自然引风） 0,6 - 2 1 5 - 2 0 5
手烧炉 （机械引风） 1,5 - 5 1 5 - 2 0 5
往复炉排炉 0,5 - 2 1 5 - 2 0
链条炉 2 - 5 1 5 - 2 0 7
振动炉排炉 3 - 8 1 5 - 2 0
抛煤机炉 5 - 1 3 2 0 - 4 0 11
煤粉炉 1 0 - 3 0 7 0 - 8 5 25
沸腾炉 2 0 - 6 0 4 0 - 6 0 4
2,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 1 8 7 3,12,9 - 1 1 SO 2 6 5 0
英国伦敦 1 8 8 0,1,2 0 - 2 9 SO 2 1 1 7 6
比利时 M e u s e 谷地 1 9 3 0,12,1 - 5 SO
2
（达到 0 。 1 g / m
3
） 63
美国宾州 D o n o r a 1 9 4 8,10,2 6 - 3 0 SO
2
( 达到 0 。 0 0 5 g /m
3
) 20
英国伦敦 1 9 4 8,11,2 6 - 3 0 SO
2
（烟雾） 7 0 0
墨西哥 P o z a R i c a 1 9 5 0,11,24 HS 2 22
英国伦敦 1 9 5 2,12,5 - 9 SO
2
（烟雾达到 0 。
0 0 4 g / m
3
）
4 0 0 0
英国伦敦 1 9 5 5,6,3 - 6 SO
2
( 烟雾达到 0 。
0 0 2 g / m
3
)
1 0 0 0
美国纽约 1 9 6 6,11,2 4 - 3 0 SO
2
（烟雾） 1 6 8
2,法规的类型
(1)基于排放的法规 —— 限制特定大气污染源的排放速率对点源的限制全局性限制排放标准的表述形式：
单位烟气容积的污染物质,mg/Nm3；
每百万或每十亿份烟气中污染物所占的分额；
单位输出或输入能量所排放的污染物重量,ng/J。
为将基于输入能量的标准转化为基于出口烟气中污染物的标准,需要知道以下数据：
燃料的发热量；
燃料的水分；
锅炉的热效率；
出口的烟气温度；
烟气的湿度及 CO2,O2浓度；
锅炉的燃烧特性 。
(2)基于保护对象的法规 —— 限定地面污染物的最大允许浓度
(3)间接控制法规 —— 限定燃料成分 （ 硫分和灰分 ）,限制电厂选址,以及装备的最低技术标准二,国际大气污染法规综述表 加拿大、欧共体、日本和美国对燃煤工厂的排放限制污染物单位 美国 （年） 欧共体 （ a ） 日本 加拿大
1 g / M J 0,54 （ 2 0 0 0 ）； 1 。 13 （ 1 9 9 5 ）
m g / N m
3
1 1 4 0 * （ 2 0 0 0 ）； 2 3 8 0 *
（ 1 9 9 5 ）
4 0 0
[C ]； 2 5 0
[ d]
4 3 0
[K][6]； 1 7 0
[ l ][6 ]
7 0 0
N g / J （输入热）
4 7 9
[ j]
( 2 0 0 0 ) ； 1 0 0 0
[ j ]
1 6 8
[C,j]； 1 0 5
[ d,j]
2 5 8
[f]
二气化硫脱除效率
/ × 1 0 0
90 76
[6]
74
K,[6]； 90
l,[6]
90
[ g ]
1 g / M J 0,2 3
b； 0,1 8
C； 0,2 0
（ 6 ）
0,0 9
m g / N m
3
4 2 6
[6]
< 6 5 0
[C ]; 2 0 0
d
3 6 0
k,[6]; 1 2 0
l,[6]
6 1 4
[h,j
]; 4 0 5
[I
,l ]
NO
х
N g / J （输入热）
1 7 9
[6]
< 2 7 3
c,j; < 8 4
d,j
1 5 1
k,j; 5 0
l,j
2 5 8
[h]; 1 7 0
[j ]
m g / N m
3
31
3
50 1 0 0 1 6 0微粒
N g / J 13 21
[j ]
42
[j ]
67
[j ]
表 中国大气质量标准浓度极限 / （ m g /N m
3
）污染物名称取值时间 一级标准 二级标准 三级标准日平均 * 0,1 5 0,3 0 0,5 0总悬浮微粒任 何 一 次
**
0,3 0 1,0 0 1,5 0
日平均 0,0 5 0,1 5 0,2 5飘尘任何一次 0,1 5 0,5 0 0,7 0
年 日 平 均
***
0,0 2 0,0 6 0,1 0
日平均 0,0 5 0,1 5 0,2 5
二氧化硫任何一次 0,1 5 0,5 0 0,7 0
日平均 0,0 5 0,1 0 0,1 5氮氧化物任何一次 0,1 0 0,1 5 0,3 0
日平均 4,0 0 4,0 0 6,0 0一氧化碳任何一次 1 0,0 0 1 0,0 0 2 0,0 0
光化学氧化剂
（ O
2
）
1 h 平均 0,1 2 0,1 6 0,2 0
表 中国电站锅炉 SO2排放标准表 中国烟尘与二氧化硫、烟气黑度排放标准烟囱高度 / m 30 45 60 80 1 0 0 1 2 0 1 5 0
排放量 / （ k g / h ） 82 1 7 0 3 1 0 6 5 0 1 2 0 0 1 7 0 0 2 4 0 0
烟尘浓度 / ( m g / N m 3 ) SO 2 浓度 / （ m g / N m 3 ）
一类区 二类区 三类区 燃煤含硫量 < 2 % 燃煤含硫量 > 2 %
林 格 曼 黑度
1 0 0 2 5 0 3 5 0 1 2 0 0 1 8 0 0 1
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/y
1993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 260 MW,年发电量 6× 108kWh
3,一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 / Tm
3
世界总计 1 0 4 3,86 世界总计 1 3 7,3 世界总计 14,1
1 前苏联 24 1,0 1 沙特 2 5,7 1 前苏联 5,6
2 美国 2 4 0,5 6 2 伊拉克 1 3,4 2 伊朗 2,1
3 中国 1 1 4,5 3 科威特 1 3,3 3 卡塔尔 0,7 1
4 澳大利亚 9 0,9 4 4 阿联酋 1 2,7 4 阿联酋 0,5 3
5 德国 8 0,0 7 5 伊朗 1 2,2 5 沙特 0,5 3
6 印度 6 9,9 5 6 委内瑞拉 9,3 6 美国 0,4 6
7 南非 5 5,3 3 7 前苏联 7,8 7 委内瑞拉 0,3 7
8 波兰 4 2,1 8 墨西哥 7,3 8 阿尔及利亚 0,3 6
9 美国 3,8 9 尼日利亚 0,3 4
10 中国 3,3 10 伊拉克 0,3 1
11 中国 0,1 7
表 (1950-1993)年世界能源结构的变化
M t,( × 1 0 0 ) 1 9 5 0 1 9 6 0 1 9 7 0 1 9 8 0 1 9 9 0 1 9 9 3
煤炭供应量
1 0 0 9,7 5
5 7,7 %
1 3 2 9,4
4 6 %
1 4 7 9,2 5
3 0,5 %
1 8 0 2,7 1
2 8,3 %
2 1 9 2,1 9
2 7,3 %
2 1 4 6,1
2 7,5 %
石油供应量
5 4 2,5
3 1 %
1 0 9 2,4 2
3 7,8 %
2 3 6 1,9 5
4 8,7 %
3 0 9 5,8 2
4 8,6 %
3 0 9 9,5 8
3 8,6 %
3 1 2 1,6
4 0 %
天然气供应量
1 6 9,7 5
9,7 %
4 1 0,3 8
1 4,2 %
9 0 2,1
1 8,6 %
1 2 6 7,6 3
1 9,9 %
1 7 3 4,4 8
2 1,6 %
1 7 8 7,1 2
2 2,9 %
水电供应量
28
1,6 %
5 7,8
2%
1 0 1,8 5
2,1 %
1 4 6,5 1
2,3 %
5 3 8,0 1
6,7 %
1 9 5,1
2,5 %
核电供应量
0
0%
0
0%
4,8 5
0,1 %
5 7,3 3
0,9 %
4 6 5,7 4
5,8 %
5 5 4,0 8 4
7,1 %
能源供应总量
1 7 5 0 2 8 9 0 4 8 5 0 6 3 7 0 8 0 3 0 7 8 0 4
表 1994年一次能源消费及构成消费结构 / × 100国家 总消费量
/ × 10
8
t 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
2 2,9 8 0
1 4,3 0 4
9,9 4 9
1 2,2 7 3 7
6,8 3 6
4,7 6
9,3 3 1 4
3,1 7 9
3,1 1 1
3,0 3 4
2,1 4 4
1,9 2 6
3 6 0
1,3 5 1
3 9,8 2 6,3 2 4,3 8,6 1,0
2 3,1 4 9,3 2 1,0 4,5 2,1
2 4,5 5 0,4 1 9,0 3,8 2,3
1 5,7 1,9 7 5,0 0 5,6
5 6,2 1 1,3 1 7,1 1 4,1 1,3
4 0,6 1 8,3 2 8,9 1 1,7 0,5
3 9,0 1 1,9 6,1 4 0,0 3,0
3 5,7 2 8,5 1 1,2 1 2,5 1 2,1
3 7,7 2 8,2 2 3,2 1 0,6 0,3
3 1,8 7,4 5 7,3 0,6 2,8
6 1,5 2 7,2 8,5 0 2,7
6 3,1 5,6 1 9,7 1 1,2 0,3
1 9,8 0 7 7,2 2,7 0,2
1 5,5 8,6 7 5,6 0 0,2
世界总计 1 1 3,1 7 9 4 0,1 2 3,0 2 7,2 7,2 2,5
4,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 1 9 9 2 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 /M t 1 140,8 523,5 125 100,1 1 16,8 80 809,6
发电 / × 100 29,3 27,8 40,3 78,7 27 58,2 87,6
炼焦 / × 100 9,9 22,8 15,2 9 55,9 28,1 3,6
工业 / × 100 34 25,6 30,2 4,8 15,1 11,8 8,3
民用和其他 / × 100 26,7 23,8 14,3 6,6 2 0,9 0,7
总计 100 100 100 100 100 100 100
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 pH<5.6
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→SO 3
SO3+H2O→H 2SO4
图 氮化合物在大气中的迁移过程
2NO+O2→2NO 2
2 NO2+O2→2NO 3
NO2+NO3+M → N 2O5+M
N2O5+H2O→2HNO 3
2,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
CO
2
49% 化石燃料燃烧,生物焚烧 （ 8 0 - 9 5 ） %
CH
4
18% 农业 45%
C F C 1 1 - 1 2 14% 化学工业 （ 7 5 - 1 0 0 ） %
N
2
O 6% 肥料,生物焚烧,化石燃料燃烧 （ 8 0 - 8 5 ） %
其它 （ e g,O
3
） 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 /N m
3
）
飞灰占总灰分的比例
/ × 1 0 0
粒径 小 于 10 um
的含量
/ × 100
手烧炉 （自然引风） 0,6 - 2 1 5 - 2 0 5
手烧炉 （机械引风） 1,5 - 5 1 5 - 2 0 5
往复炉排炉 0,5 - 2 1 5 - 2 0
链条炉 2 - 5 1 5 - 2 0 7
振动炉排炉 3 - 8 1 5 - 2 0
抛煤机炉 5 - 1 3 2 0 - 4 0 11
煤粉炉 1 0 - 3 0 7 0 - 8 5 25
沸腾炉 2 0 - 6 0 4 0 - 6 0 4
2,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 1 8 7 3,12,9 - 1 1 SO 2 6 5 0
英国伦敦 1 8 8 0,1,2 0 - 2 9 SO 2 1 1 7 6
比利时 M e u s e 谷地 1 9 3 0,12,1 - 5 SO
2
（达到 0 。 1 g / m
3
） 63
美国宾州 D o n o r a 1 9 4 8,10,2 6 - 3 0 SO
2
( 达到 0 。 0 0 5 g /m
3
) 20
英国伦敦 1 9 4 8,11,2 6 - 3 0 SO
2
（烟雾） 7 0 0
墨西哥 P o z a R i c a 1 9 5 0,11,24 HS 2 22
英国伦敦 1 9 5 2,12,5 - 9 SO
2
（烟雾达到 0 。
0 0 4 g / m
3
）
4 0 0 0
英国伦敦 1 9 5 5,6,3 - 6 SO
2
( 烟雾达到 0 。
0 0 2 g / m
3
)
1 0 0 0
美国纽约 1 9 6 6,11,2 4 - 3 0 SO
2
（烟雾） 1 6 8
2,法规的类型
(1)基于排放的法规 —— 限制特定大气污染源的排放速率对点源的限制全局性限制排放标准的表述形式：
单位烟气容积的污染物质,mg/Nm3；
每百万或每十亿份烟气中污染物所占的分额；
单位输出或输入能量所排放的污染物重量,ng/J。
为将基于输入能量的标准转化为基于出口烟气中污染物的标准,需要知道以下数据：
燃料的发热量；
燃料的水分；
锅炉的热效率；
出口的烟气温度；
烟气的湿度及 CO2,O2浓度；
锅炉的燃烧特性 。
(2)基于保护对象的法规 —— 限定地面污染物的最大允许浓度
(3)间接控制法规 —— 限定燃料成分 （ 硫分和灰分 ）,限制电厂选址,以及装备的最低技术标准二,国际大气污染法规综述表 加拿大、欧共体、日本和美国对燃煤工厂的排放限制污染物单位 美国 （年） 欧共体 （ a ） 日本 加拿大
1 g / M J 0,54 （ 2 0 0 0 ）； 1 。 13 （ 1 9 9 5 ）
m g / N m
3
1 1 4 0 * （ 2 0 0 0 ）； 2 3 8 0 *
（ 1 9 9 5 ）
4 0 0
[C ]； 2 5 0
[ d]
4 3 0
[K][6]； 1 7 0
[ l ][6 ]
7 0 0
N g / J （输入热）
4 7 9
[ j]
( 2 0 0 0 ) ； 1 0 0 0
[ j ]
1 6 8
[C,j]； 1 0 5
[ d,j]
2 5 8
[f]
二气化硫脱除效率
/ × 1 0 0
90 76
[6]
74
K,[6]； 90
l,[6]
90
[ g ]
1 g / M J 0,2 3
b； 0,1 8
C； 0,2 0
（ 6 ）
0,0 9
m g / N m
3
4 2 6
[6]
< 6 5 0
[C ]; 2 0 0
d
3 6 0
k,[6]; 1 2 0
l,[6]
6 1 4
[h,j
]; 4 0 5
[I
,l ]
NO
х
N g / J （输入热）
1 7 9
[6]
< 2 7 3
c,j; < 8 4
d,j
1 5 1
k,j; 5 0
l,j
2 5 8
[h]; 1 7 0
[j ]
m g / N m
3
31
3
50 1 0 0 1 6 0微粒
N g / J 13 21
[j ]
42
[j ]
67
[j ]
表 中国大气质量标准浓度极限 / （ m g /N m
3
）污染物名称取值时间 一级标准 二级标准 三级标准日平均 * 0,1 5 0,3 0 0,5 0总悬浮微粒任 何 一 次
**
0,3 0 1,0 0 1,5 0
日平均 0,0 5 0,1 5 0,2 5飘尘任何一次 0,1 5 0,5 0 0,7 0
年 日 平 均
***
0,0 2 0,0 6 0,1 0
日平均 0,0 5 0,1 5 0,2 5
二氧化硫任何一次 0,1 5 0,5 0 0,7 0
日平均 0,0 5 0,1 0 0,1 5氮氧化物任何一次 0,1 0 0,1 5 0,3 0
日平均 4,0 0 4,0 0 6,0 0一氧化碳任何一次 1 0,0 0 1 0,0 0 2 0,0 0
光化学氧化剂
（ O
2
）
1 h 平均 0,1 2 0,1 6 0,2 0
表 中国电站锅炉 SO2排放标准表 中国烟尘与二氧化硫、烟气黑度排放标准烟囱高度 / m 30 45 60 80 1 0 0 1 2 0 1 5 0
排放量 / （ k g / h ） 82 1 7 0 3 1 0 6 5 0 1 2 0 0 1 7 0 0 2 4 0 0
烟尘浓度 / ( m g / N m 3 ) SO 2 浓度 / （ m g / N m 3 ）
一类区 二类区 三类区 燃煤含硫量 < 2 % 燃煤含硫量 > 2 %
林 格 曼 黑度
1 0 0 2 5 0 3 5 0 1 2 0 0 1 8 0 0 1
