全球气候变化之我见 毕业论文.docx

全球气候变化之我见 摘要：随着工业社会的不断发展，越来越多的社会与环境问题开始显现，气候变暖正日益成为不容忽视的全球性环境问题，并引发了一系列问题，深刻影响人们的生存环境，本文将对全球气候变化的现状、成因、影响做出探讨和分析，并针对减少温室气体排放、缓解全球气候变暖对于社会的影响提出建议，尤其关注补集co2的ccs技术在应对全球气候问题上的应用。关键词：全球气候变暖，成因，温室气体，ccs一、全球气候变暖现状过去一个世纪以来，全球气候变化的幅度超过了以往人类史的数千年，气候变化的恶果也时常被人提起并反映在各类文字想象作品里，2004年出现的美国电影后天即是对于气候异变的幻想式灾难大片，也是警钟式的防空号。在全球气候变化的大课题中，最主体的现象就是全球气候变暖。既主要是指人为因素造成的温度上升。世界范围内认为主要原因很可能是由于温室气体（二氧化碳）排放过多所造成的。1近100多年来，全球平均气温经历了：冷暖冷暖四次波动，总的来看气温为上升趋势。进入八十年代后，全球气温明显上升。19811990年全球平均气温比100年前上升了0.48。 就中国而言，在全球变暖背景下，一方面，近100年来中国年平均地表气温明显增加，比同期全球升温幅度平均值略高。在20世纪主要方面有两个增温期，分别出现在2040年代与80年代中期以后，这两个增温期的温度上升幅度大致相同。与全球及北半球平均状况一样，中国近100年的增温也主要发生在冬季和春季，夏季气温变化不明显，与全球变化不同的是，中国20世纪2040年代增温较为显著。另一方面中国极端气候事件的频率和强度出现了明显的变化，近50年来，全国平均的炎热日数呈现先下降后增加的趋势，而近20年上升较为明显。自1950年以来，全国平均霜冻日数减少了10天左右，这与日最低气温比日最高气温增幅更明显的事实是一致的。2二、全球气候变暖的成因及恶果 全球气候变暖的原因主要可分为自然因素和人为因素两大类。1、自然因素（1） 火山活动频繁。特别是位于两大地震带（一是环太平洋地震带，该带基本沿着南、北美洲西海岸，经堪察加半岛、千岛群岛、日本列岛，至我国的台湾省和菲律宾群岛一直到新西兰。是地球上最活跃的地震带，集中了全世界80%以上的地震，释放的地震能量占全球的75%；二是欧亚地震带，大致从印尼西部，缅甸经我国横断山脉，喜玛拉雅山地区，经中亚细亚到地中海，又称喜玛拉雅地中海地震带。我国处在世界两大地震带之间，是一个地震活动较多且强烈的地区。）的火山可能会随着地震的发生进而加大火山的喷发频率。（2） 地球周期性公转轨迹变动。地球周期性公转轨迹由椭圆形变为圆形轨迹，距离太阳更近。根据某科学家的研究地球的温度曾经出现过高温和低温的交替，是有一定的规律性的。2、 人为因素（1）人口剧增 人类人口在世纪初达到了70亿，每年仅自身排放的二氧化碳量就将是一组惊人的数字，这就将直接导致大气中二氧化碳的含量急剧加大，而因此形成的二氧化碳“温室效应”将直接影响着地球表面气候变化。 (2)、大量的森林破坏和减少 在全世界范围内，受到无节制的开垦和拓荒影响，大片的森林消失了，尤其是亚马逊流域等森林地区，地球生态大环境吸收co2的能力不断遭到破坏，co2的大量富余，加剧了温室效应，最终导致全球气候变暖问题愈发严重。 (3)、汽车尾气的排放量 随着社会经济的发展，人类生活生活的提高，人类拥有的汽车量也会增多，汽车产生的大量尾气是导致全球气候变暖的一个重要因素。 (4)、人类污染物的排放加大 人类污染物及活动也正在改变大气的辐射平衡并影响气候变化。人类在对流层（低层大气）的活动正在增多，但在平流层（对流层以上的大气层，始于地球上空的1015km）的活动正在减少，这就引起了大气臭氧的变化。臭氧变化引起增温效应，约为二氧化碳增温效应的20%，各种人类污染物和活动正在增多浮粒数量，导致气温的增温进一步加快。3 全球气候变暖的后果可分为对人类的影响和对自然环境的影响。对人类而言，气候变暖会直接导致海平面上升，侵蚀陆地，人类生存空间变小，沿海地区人类聚居区遭到灭顶威胁，地表淡水含盐量增高，影响人类饮用水质。另外人类健康取决于良好的生态环境。极端高温将成为本世纪人类健康困扰变得更加频繁、更加普遍。全球变暖还会使高温、热浪、热带风暴、龙卷风等自然灾害加重。因此全球气温升高后世界粮食生产的稳定性和分布状况将会有很大变化。 对动植物的影响。全球气候变暖可能会导致一些物种的灭绝，而一些生物的生活区域将减少或者增大。沿海地貌会发生深刻的侵蚀痕迹。 三、 应对全球气候变暖的方法或对策（一）、co2的捕集与封存技术 应对全球气候变暖问题，减少co2的排放是关键，碳补集和封存技术即ccs引起了各个国家的注意。被普遍认为是一种应对气候问题的有效技术策略和方法。1.二氧化碳的捕集烟气二氧化碳捕集技术是澳大利亚联邦科学工业研究组织(csiro)最新的科研成果。根据二氧化碳分离过程在系统中的位置和不同的循环方式，可以分为三种不同的捕集方法，分别为：燃烧前捕集，燃烧后捕集和富氧燃烧技术。（1） 燃烧前捕集技术燃烧前捕集技术是指将燃料和空气或者氧气混合后，在气化炉中反应生成一氧化碳和氢气，这两者的混合气在冷却后进入催化转化器中与水蒸汽发生反应，混合气体中的一氧化碳转化为氢气，将氢气从混合气体中分离后可以在整体煤气联合循环电厂(igcc)中作为燃料气燃烧，而在干燥的混合气体中二氧化碳浓度大大升高，可达15%60%。该技术与整体煤气化联合循环电厂整合可以实现高效，低碳的绿色能源转换。燃烧前捕集技术相对燃烧后捕集技术而言能耗和成本较低，不但可以将燃料转化为清洁燃料也可以有效地捕集二氧化碳将其循环利用，也可以有效地分离捕集二氧化碳使其循环利用具有很大的发展潜力。由于igcc与ccs技术相结合几乎可以达到二氧化碳的零排放，国际上提出了很多此类项目。我国也建立五个示范工程，其中华能天津200mw的igcc电站示范工程已经通过初步调试。但是该技术与现有工艺兼容性较差，不适宜于现有工艺设备的改造。对于现在许多大规模排放二氧化碳的行业无法做到有效的减排，所以该方法的使用受到了很大程度上的限制。（2） 富氧燃烧技术富氧燃烧技术是针对燃煤电厂发展的二氧化碳减排技术。该技术将燃烧产生的混合烟气通过再循环进入燃烧炉后与纯氧混合作为助燃剂，代替了原有的空气。没有空气中氮气的存在，在降低了烟气中氮氧化物浓度的同时可以大大提高烟气中二氧化碳的浓度，并且循环烟气可以提高燃烧炉内传热效率。采用该技术对二氧化碳的捕集效率超过了95%，几乎可以实现二氧化碳零排放。虽然富氧燃烧技术可以在捕集二氧化碳的同时减少氮氧化物的排放，但是该技术使用的纯氧需要从空气中分离，耗能较高。并且采用纯氧燃烧，燃烧器中的温度不易控制，燃烧器容易遭到破坏。2. 燃烧后捕集燃烧后捕集是指从化石燃料燃烧后产生的烟气中分离捕集二氧化碳。该方法是目前应用最广泛，技术最成熟的二氧化碳捕集方法。燃烧后捕集技术适应性较强，适用范围广，只需在锅炉后加装一定的设备用于脱除烟气中的二氧化碳即可。但是由于燃烧后烟气中二氧化碳浓度较低，并且烟气量非常大，对二氧化碳的分离和捕集带来了很大的困难，所以该技术还在不断的发展过程中。常用的燃烧后捕集技术有吸收法，吸附法和膜分离法等。 （1）吸收法吸收法即用化学溶剂吸收烟气中二氧化碳。该方法主要应用于化学和石油工业的二氧化碳捕捉体系。根据吸收液与二氧化碳发生反应的不同可以分为物理吸收和化学吸收。物理吸收法通常在加压的条件下用有机溶剂吸收二氧化碳进而实现烟气中二氧化碳的脱除，吸收液不与二氧化碳发生化学反应。常用的吸收液有环丁砜，聚乙二醇二甲醚，碳酸丙烯酯等。化学吸收法指选用一定的化学溶液吸收烟气中二氧化碳，其中化学溶液与二氧化碳发生化学反应生成弱联结的化合物从而对烟气中的二氧化碳进行分离。通过对吸收有二氧化碳的吸收液进行加热回收利用吸收液同时捕集回收高浓度的二氧化碳。采用化学吸收法脱碳效率高，技术较成熟，并且由于化学吸收法选择性较高，适用于净化处理二氧化碳浓度较低的烟气。常用的化学吸收剂有醇胺类，氨液，k2co3水溶液等。（2） 膜分离技术膜分离技术主要是利用烟气中二氧化碳通过膜的速率高于其他成分，从而使得二氧化碳被位于膜一侧的化学吸收剂吸收。膜分离法的优点是能耗低，无污染，操作简单22。但是高温烟气容易对膜造成破坏，同时，烟气中其他成分容易对膜吸收产生干扰，所以在膜吸收之前要进行烟气净化。（3） 吸附法吸收法中液体会对吸收塔产生腐蚀，而选用固体吸附剂对烟气中二氧化碳进行吸附分离则避免了这个问题。吸附分离法是利用固态吸附剂对原料混和气中的二氧化碳的选择性可逆吸附作用来分离回收二氧化碳的技术。吸附法不但能耗小，无腐蚀，并且操作简单，易实现自动化控制。其主要分为变温吸附(tsa)和变压吸附(psa)两种。由于变温吸附法再生时间长，能耗高，并且温度的调节过程较慢并且难以控制，所以工业上常采用的是变压吸附法。碳材料包括活性炭，活性焦，活性炭纤维等物质。他们均为多孔介质，具有比表面积大，孔结构丰富等优点，这也就决定了其具有良好的吸附性能。其中活性炭和活性焦的成本相对较低，可以作为优良的吸附剂广泛应用于烟气脱碳中。活性炭/活性焦本身对烟气中二氧化碳仅有吸附作用，其吸附容量有限，并且由于其吸附作用没有选择性，烟气中其他物质的存在容易与二氧化碳形成竞争吸附。所以需要对活性炭/活性焦进行改性，使得活性炭表面具有不同的官能团，或者表面吸附一定的化学物质，使其在一定程度上提高对烟气中二氧化碳的选择性和亲和力。有研究表明浸渍k2co3溶液的活性炭在5070之间具有良好的吸附二氧化碳的能力。zhang等人发现活性炭对二氧化碳的吸附能力随着其表面碱性基团的增多而增强。因此可以考虑选用氨等溶液浸渍活性炭用以提高其表面碱性官能团的含量。考虑到醇胺类物质对二氧化碳有很强的吸收能力，也可以用醇胺类物质对活性碳材料进行改性，不但克服了单独使用醇胺类吸收法腐蚀设备等问题还可以有效提高活性炭对二氧化碳的吸附能力。（二）减排措施1 igcc的推广 目前我国发电行业依然是用煤的最大户，因此具备很大的二氧化碳减排潜力。常规的电厂减排技术是从烟气中分离回收co2，但由于烟气中co2的浓度低，分离需要耗费大量的能量，降低了电厂发电效率。igcc 较好地解决了这一问题，它在两个方面有利于对co2的减排。首先，igcc电站的热效率高，可达42%46%，通常电站效率每提高1个百点，co2排放将减少2%，相对常规电站而言，co2减排1/ 5；其次，igcc可以实现co2在燃烧前捕集分离。由于igcc电站气化炉内多采用气体作为气化介质，煤气化产物主要是co和h2(含碳量高的燃料，燃烧产物主要是co)，经进一步的水煤气化反应后，容易转化成co2和h2。由于煤气压力及co2浓度较高(达35%45%)，因而比烟气中(5%)更容易脱除co2。另外，煤气净化脱硫工艺也可以同时分离除去co2。2 可再生能源 我国水能、太阳能、风能等可再生资源丰富且分布广泛，目前在深圳投入运行的装机容量1mw的太阳能光伏电站，每年可向电网输电约1000mwh，以采用超临界等先进技术的燃煤电厂的平均排放量800900gco2/(kwh) 5作为基础，每年就可少排co2800900t。据统计，我国水电可开发装机容量约为3.78108 kw，居世界首位，目前开发利用率仅为20%；风能资源量约为16108kw；地热能、生物质能、海洋能等储量也位居世界前列6，但由于技术等方面的原因，这些潜在的可再生能源一直没有得到有效开发，如有足够的技术支持并以相应的政策引导，可再生能源减排co2前景广阔。（三）其他措施 除了以上措施之外，适量控制人口，保证在环境承载范围之内，可以有效缓解温室气体的排放。在政策上对机动车现状加以限制，遏制奢侈性地购买机动车或鼓励购买小排量车，降低生产生活中过量产生温室气体。 另外，加强植树造林和退耕还林的政策，保持沙漠或半沙漠地区的水土，恢复自然界的自我调控能力，是遏制全球变暖的有效措