学沪科版选修33 5.1能源利用与环境污染 课件（5）（21张）.pptx

5 1能源利用与环境污染 能源和环境问题是当今世界所面临的两大课题 当前 以煤炭 石油作为主要燃料的国家 已面临严重的环境污染 加上化石燃料有限储量减少的双重危机日益加深 开发和利用清洁性可再生能源 改善能源结构 减少温室气体排放 保护人类赖以生存的环境 已经成为世界能源可持续发展战略的重要组成部分 一 能源能源是能够为人类提供某种形式能量的物质或物质的运动 按其形式和来源 分为三类 分别为太阳能及其转化物 如地球上的各种植物 煤 石油 天然气等 地球本身所储存的能量 如温泉 岩浆等 月亮 太阳等天体对地球的引力产生的能量 如潮汐能 按其利用方式的不同可分为一次能源和二次能源 一次能源为自然中现成存在 没有经过人为加工或转换经过家栋或转换的为二次能源 如煤气 电力等 按对环境的污染情况不同又可分为清洁能源和不清洁能源 太阳能风能等为清洁能源 煤石油等为不清洁能源 二 能源利用与环境污染人类利用能源的发展过程第一阶段也程草木时期 人类在较低水平上的可持续使用阶段 能源的消耗较少 虽有局部破坏 但总体上不构成对环境的威胁 第二阶段在十八世纪工业革命以后 是对廉价能源毫不节制的消耗阶段 蒸汽机的发明 使煤的消耗量迅速增加 十九世纪末 内燃机的发明和使用 石油和天然气广泛利用使人类大规模开采煤炭和石油 这种掠夺性的开发利用给生态环境造成了无可挽回的影响 第三阶段是珍惜使用即将枯竭的能源资源阶段 1973年和1979年 两次石油危机对世界经济产生巨大影响 人类意识到矿物燃料总有枯竭的一天 西方工业化国家开始节省能源提高能效 寻求替代能源 第四阶段 是指即使能源资源不会枯竭 环境容量也要求人类 对自己的能源消费加以限制的阶段 人们开始注意到 能源给环境带来的压力和危机 意识到能源与环境协调发展的重要性 能源开发的环境问题能源的开发利用过程可分为三个阶段 开采开发 能量转换 消费利用 1 煤的露天开采会造成地表破坏 岩石裸露 引起水土流失 河流淤塞 大多数露天煤矿区成为不毛之地 煤地下开采还会破坏地下水系 2 石油开采及运输对海洋生态环境的破坏巨大 石油的开采 海运 使得全世界每年进入海洋的原油及石油产品的总量巨大 并且来自于陆地油田机动车辆船只机器所产生的石油产品 随着雨水的冲刷进入河流 造成污染 3 核工业中 核燃料生产及辐射后燃料的处理对环境造成很大影响 4 水电站的建立 对两岸的环境 河岸 泥土等的影响巨大 能量的转换应用过程中对环境的影响目前大规模应用的能源 都需要能量形式的转换 能量转换过程造成的环境污染最为严重 如化学燃料的燃烧 不经排放so2 nox co和烟尘 而且排放大量的二氧化碳和废热 会造成酸雨 光化学烟雾大气温室效应等 核电站的运转可能会有放射性污染 三 建立可持续能源系统能源发展战略要从长期方面关注 注重能源与经济社会 环境的协调发展 以确保长期的可持续能源发展 建立可持续的能源系统 构建可持续能源系统可以从提高能源利用率 实施能源多元化战略 大力开发利用可再生能源和替代能源和以科学态度采用先进的能源技术和节能环保技术三方面入手 五 清洁能源 太阳能 生物质能 核能 地热能 风能 海洋能 氢能 可燃冰 洁净煤 太阳能在化石燃料日趋减少的情况下 太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分 并不断得到发展 太阳能的主要利用方式主要有三种方式 1 太阳能直接转换成热能 称为光热转换 如太阳能热水器 太阳灶 太阳能冷热管等 2 太阳能直接转换成化学能 称为光电转换 如太阳光伏发电 太阳能充电器 太阳能灶具等 3 太阳能直接转换成化学能 称为光化学转换 如太阳能制氢技术 燃料电池等 风能风能 windenergy 是因空气流做功而提供给人类的一种可利用的能量 属于可再生能源 包括水能 生物能等 空气流具有的动能称风能 空气流速越高 动能越大 人们可以用风车把风的动能转化为旋转的动作去推动发电机 以产生电力 到2008年为止 全世界以风力产生的电力约有94 1百万千瓦 供应的电力已超过全世界用量的1 单仍存在开发难度大的缺点 中国 在2010年已经实现超越美国的风电产能 成为世界规模最大的风能生产国 中国还计划新增39兆瓦的海上风电开发规模 生物质能生物质能 biomassenergy 就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式 即以生物质为载体的能量 它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用 可转化为常规的固态 液态和气态燃料 取之不尽 用之不竭 是一种可再生能源 同时也是唯一一种可再生的碳源 地球上的生物质能资源较为丰富 而且是一种无害的能源 地球每年经光合作用产生的物质有1730亿吨 其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的10 20倍 利用率不到3 海洋能海洋能是一种蕴藏在海洋中的可再生能源 包括潮汐能 波浪引起的机械能和热能 海洋能指蕴藏于海水中的各种可再生能源 包括潮汐能 波浪能 海流能 海水温差能 海水盐度差能等 这些能源都具有可再生性和不污染环境等优点 是一项亟待开发利用的具有战略意义的新能源 据科学家推算 地球上波浪蕴藏的电能高达90万亿度 照明 大型波浪发电机组也已问世 我国在也对波浪发电进行研究和试验 并制成了供航标灯使用的发电装置 将来的世界 每一个海洋里都会有属于我们中国的波能发电厂 波能将会为我国的电业作出很大贡献 地热能地热能 geothermalenergy 是由地壳抽取的天然热能 这种能量来自地球内部的熔岩 并以热力形式存在 是引致火山爆发及地震的能量 地热能是一种新的洁净能源 在当今人们的环保意识日渐增强和能源日趋紧缺的情况下 对地热资源的合理开发利用已愈来愈受到人们的青睐 其中距地表2000米内储藏的地热能为2500亿吨标准煤 全国地热可开采资源量为每年68亿立方米 所含地热量为973万亿千焦耳 在地热利用规模上 我国近些年来一直位居世界首位 并以每年近10 的速度稳步增长 核能核能 或称原子能 是通过核反应从原子核释放的能量 世界上有比较丰富的核资源 核燃料有铀 钍氘 锂 硼等等 世界上铀的储量约为417万吨 地球上可供开发的核燃料资源 可提供的能量是矿石燃料的十多万倍 核能应用作为缓和世界能源危机的一种经济有效的措施有许多的优点 其一核燃料具有许多优点 如体积小而能量大 核能比化学能大几百万倍 1000克铀释放的能量相当于2700吨标准煤释放的能量 一座100万千瓦的大型烧煤电站 每年需原煤300 400万吨 运这些煤需要2760列火车 相当于每天8列火车 还要运走4000万吨灰渣 氢能氢能是通过氢气和氧气反应所产生的能量 氢能是氢的化学能 氢在地球上主要以化合态的形式出现 是宇宙中分布最广泛的物质 它构成了宇宙质量的75 二次能源 氢能 hydrogenenergy 通过氢气和氧气反应所产生的能量 氢能是氢的化学能 氢在地球上主要以化合态的形式出现 是宇宙中分布最广泛的物质 它构成了宇宙质量的75 由于氢气必须从水 化石燃料等含氢物质中制得 因此是二次能源 工业上生产氢的方式很多 常见的有水电解制氢 煤炭气化制氢 重油及天然气水蒸气催化转化制氢等 全球对氢能的研发仍处于实验阶段 天然气水化合物 可燃冰天然气水合物 naturalgashydrate 简称gashydrate 是分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中 由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质 因其外观像冰一样而且遇火即可燃烧 所以又被称作 可燃冰 或者 固体瓦斯 和 气冰 天然气水合物甲烷含量占80 99 9 燃烧污染比煤 石油 天然气都小得多 而且储量丰富 全球储量足够人类使用1000年 因而被各国视为未来石油天然气的替代能源 洁净煤与煤基替代能源洁净煤技术 cleancoaltechnology 简称cct 的含义是 旨在减少污染和提高效率的煤炭加工 燃烧 转化和污染控制等新技术的总称 它包括前处理 煤利用过程中污染物控制和尾气处理三个阶段 中国洁净煤技术计划框架涉及四个领域 煤炭加工 煤炭高效洁净燃烧 煤炭转化 污染排放控制与废弃物处理 包括十四项技术 即 煤炭洗选 型煤 水煤浆 循环流化床发电技术 增压流化床发电技术 整体煤气化联合循环发电技术 煤炭气化 煤炭液化 燃料电池 烟气净化 电厂粉煤灰综合利用 煤层甲烷的开发利用 煤矸石和煤泥水的综合利用 工业锅炉和窑炉 五 节能与节约型社会我国是一个人口众多 资源相对不足 生态先天脆弱的发展中国家 随着经济快速增长和人口不断增加 努力缓解资源不足的矛盾 不断改善生态环境 实现可持续发展 已经成为十分紧迫的任务 建设节能与节约型社会需要做到以下五点 节能 节水 节材 节地 加强资源综合利用 六 结语目前 我国节能技术发展的方向是 一 推广热电联产 集中供热 提高热电机组的利用率 发展热能梯级利用技术 热 电 冷联产技术和热 电 煤气三联供技术 提高热能综合利用率 二 逐步实现电动机 风机 泵类设备和系统的经济运行 发展电机调速节电和电力电子节电技术 开发 生产 推广质优 价廉的节能器材 提高电能利用效率 三 发展和推广适合国内煤种的流化床燃烧 无烟燃烧和气化 液化等洁净煤技术 提高煤炭利用效率 四 发展和推广其他在节能工作中证明技术成熟 效益显著的通用节能技术 第四十条各行业应当制定行业节能技术政策 发展 推广节能新技术 新工艺 新设备和新材料 限制或者淘汰能耗高的老旧技术 工艺 设备和材料 第四十一条国务院管理节能工作的部门应当会同国务院有关部门规定通用的和分行业的具体的节能技术指标 要求和措施 并根据经济和节能技术的发展情况适时修订 提高能源利用效率 降低能源消耗 使我国能源利用状况逐步赶上国际先进水平 例如 利用化