0 电力生产现状及环境问题2014-10.ppt

火电厂环境保护 杨仲卿博士 副教授重庆大学动力工程学院2014年10月 自我介绍 杨仲卿 1984年1月生 工学博士 副教授 硕士生导师 重庆大学 UniversityofBritishColumbia联合培养博士 2006年毕业于重庆大学热能工程专业获学士学位 同年保送至重庆大学硕博连读 2009年9月 2010年9月获全额奖学金赴加拿大UBC留学深造 2011年6月获工学博士学位 在 Energy Fuels 等国内外核心期刊上发表论文20余篇 获专利授权3项 作为项目负责人主持国家自然科学基金等科研项目3项 主要研究方向 低热值气体的清洁燃烧 燃烧过程中及燃烧后CO2 SO2的捕集 劣质固体燃料的清洁燃烧及气化 微风发电过程中流致振动特性 自我介绍 课程内容 电力环境保护概述 烟气的脱硫理论及技术 烟气的脱硝理论及技术 烟气除尘技术 废水处理及回用技术 灰渣综合利用技术 噪声污染及防治 4 内容概要 电力环境保护概述 一 我国能源消耗及电力生产的现状 二 开展环境保护的必要性 5 一 我国能源消耗及电力生产的现状 6 全球2013年总能源消耗量181 86亿吨标准煤 化石燃料为主 占全球能源消费量的87 2013年全球能源消耗构成 世界能源消费及构成 数据来源 世界能源统计回顾2014 报告 BP集团于2014年6月发布 世界能源消费及构成 全球能源消耗预测 目前全世界能源年总消费量约为181 86亿吨标准煤 化石能源占到了87 化石燃料峰值在2030年左右 中国 包含港澳台地区共5 65万亿kW h 位居第一 比2012年增长7 8 占世界总发电量23 2 美国和日本发电量位居世界前三 世界能源消费及构成 8 数据来源 世界能源统计回顾2014 报告 BP集团于2014年6月发布 2013年世界各国年发电量 2013年美国消耗32 37亿吨标煤 约占世界总能源消费量的17 8 2013年美国能源消耗构成 美国能源消费及构成 9 数据来源 世界能源统计回顾2014 报告 BP集团于2014年6月发布 2013年日本能源消耗构成 2013年日本消耗6 77亿吨标煤 其中石油消耗比例为44 日本能源消费及构成 10 数据来源 世界能源统计回顾2014 报告 BP集团于2014年6月发布 2013年法国能源消耗总量为3 55亿吨标煤以核能和化石能源为主 2013年法国能源消耗构成 法国能源消费及构成 11 数据来源 世界能源统计回顾2014 报告 BP集团于2014年6月发布 12 俄罗斯能源消费及构成 2013年俄罗斯能源消耗构成 2013年俄罗斯能源消耗总量为9 98亿吨标煤以天然气和石油为主 核能 太阳能 风能等新能源较少 数据来源 世界能源统计回顾2014 报告 BP集团于2014年6月发布 13 印度能源消费及构成 2013年印度能源消耗构成 2013年印度能源消耗总量为8 5亿吨标煤以煤炭和石油为主 核能 太阳能 风能等新能源较少 数据来源 世界能源统计回顾2014 报告 BP集团于2014年6月发布 2013年中国能源消耗总量为37 5亿吨标煤 约占世界总能源消费量的21 5 以煤炭为主 核能 太阳能 风能等新能源较少 2013年中国能源消耗构成 中国能源消费及构成 14 数据来源 2013 中国统计年鉴 世界能源统计回顾2014 报告 BP集团于2014年6月发布 数据来源 国家能源局 国家统计局 中华人民共和国2013年国民经济和社会发展统计公报 2014年2月发布 中国能源消费及构成 15 2013年我国发电装机容量12 47亿kW 较2012年增长9 3 其中 火电装机容量增长5 7 水电装机增长12 3 核电装机增长16 2 并网风电装机增长24 5 并网太阳能发电装机增长3 4倍 我国的能源生产量逐年增加 能源缺口仍然严重 2013年能源缺口约4亿吨标煤 数据来源 2013 中国统计年鉴 中国能源生产与消费总量变化 中国能源消费及构成 16 亿吨标准煤 年 数据来源 清华清洁能源研究与教育中心 我国一次能源预测 常规方案 中国能源消费及构成 18 二 开展环境保护的必要性 一 环境问题 二 能源使用带来的环境问题及危害 三 人类应对环境问题的措施 19 一 环境问题 环境及环境问题的基本概念 能源开采过程中的环境问题 能源输运过程中的环境问题 能源加工转换过程中的环境问题能源使用过程中的环境问题 环境 本意指周围的境况 以人为主体 环境是人类赖以生存和发展的宇宙空间及其中全部物质要素的综合体 是人类周围生物因素 化学因素 物理因素和社会因素的总称 我国环境保护法中对环境的定义为 环境是指影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体 环境 1 环境及环境问题的基本概念 21 定义 由于自然和人为的原因引起的环境质量恶化 出现了不利于人类生存和发展的问题 地震 火山 海啸 台风 泥石流等 大气污染 水体污染 生态破坏等 环境问题有那些呢 环境问题 自然环境问题 人为环境问题 1 环境及环境问题的基本概念 在能源的开采过程中 也会引发一系列的环境问题 大面积地下采煤矿坑引起地面沉降和陷落 形成地质灾害多发地带 露天开采规模通常很大 矿坑面积可达数千公顷 采场范围内的农田和植被荡然无存 由于剥离物的排弃 因此堆压占地面积往往和采场破坏的土地面积相当 共同形成一系列污染效应 2 能源开采过程中的环境问题 对土地资源的破坏 煤矿开采造成的地陷 2 能源开采过程中的环境问题 露天开采形成巨大的人工坑 飞灰弥漫 2 能源开采过程中的环境问题 煤炭开采过程中 矿井的排水会进入地表水体 对水体造成污染 矸石堆放 占用土地资源 破坏景观 并且矸石中的铝 砷 铅 硫等物质会被雨水溶解进入到水体 对水体造成破坏 2 能源开采过程中的环境问题 对水体的污染 2 能源开采过程中的环境问题 煤矿水污染 矸石堆放 会缓慢氧化自燃 排放CO2 CO SO2 粉尘 2 能源开采过程中的环境问题 对大气的污染 开采过程中 煤层中的甲烷气体会从矿井中逸出 不仅严重威胁采煤作业面的安全生产 甲烷从矿井中排出进入大气 即浪費資源 也对环境造成严重的危害 同样的 石油开采过程中也有伴生气排放的现象 2 能源开采过程中的环境问题 对大气的污染 3 能源输运过程中的环境问题 输油管道爆炸引发的大火 3 能源输运过程中的环境问题 焦化厂产生的废气 化石燃料加工 主要是煤的炼焦 气化等以及炼油厂等 4 能源加工过转换过程中的环境问题 4 能源加工过转换过程中的环境问题 炼油厂造成的空气与水体污染 化石燃料 主要以碳氢氧化合物为主 其中含有硫 氮 磷以及无机矿物等 大规模的化石燃料燃烧 碳燃烧产生CO2 硫化物产生SOx 氮转化为产生了NOx 其中未完全燃烧的碳粒和无机矿物质转化为烟尘 这些燃烧产物都严重的污染了大气环境 5 能源使用过程中的环境问题 化石燃料的燃烧造成的大气污染 5 能源使用过程中的环境问题 35 二 由能源使用来带的环境问题及危害 温室效应 酸雨 粉尘 雾霾等 二 由能源利用引起的环境问题及危害 燃料开采 运输 加工和利用过程中 化石燃料会产生一系列的污染 二氧化碳 二氧化硫 氮氧化物等气体污染物 并产生粉尘和固体废弃物主这些污染物主要引起 温室效应 酸雨 粉尘 雾霾等 定义 指透射阳光的密闭空间由于与外界缺乏热交换而形成的保温效应 1 温室效应 形成原因 太阳短波辐射可以穿透大气到达地面对地面加热 而地面升温后通过长波辐射向太空散热 长波辐射被大气中的温室气体吸收 热量散发受阻 从而产生了温室效应 常见温室气体 二氧化碳 甲烷 臭氧 氧化亚氮 N2O 氟利昂 水蒸气等 1 温室效应 温室效应增强 冰川融化 被冰封的十几万年年前的致命病毒可能重见天日 严重威胁人类生命 冰雪融化 引起海平面上升 危及沿海城市 影响气候 生态恶化 灾害天气多发 洪涝和干旱频发 导致全球降水分布变化 严重影响农业生产 若不控制大气污染 根据政府间气候变化专门委员会 IntergovernmentalPanelonClimateChange 简称IPCC 估计 从1990年到2100年全球气温将升高1 4 5 8 1 温室效应 温室效应的危害 温室效应导致气温升高 冰川融化 将导致沿海地区许多城市被淹 影响生态平衡 1 温室效应 长江源姜根迪如冰川对比 1976年8月25日 2010年3月15日 1 温室效应 喜马拉雅山脉冰川对比图1968年 上 和2007年 下 1 温室效应 阿根廷阿普萨拉冰川对比图 1928年 上 2004年 下 乞力马扎罗山顶峰冰雪消失1992年 左 2005年 右 1 温室效应 1 温室效应 温室效应导致极端天气频发 1 温室效应 很多城市 被看海 化石燃料燃烧过程 除了产生CO2之外 燃料中含有硫元素和氮元素将部分转化为SOx和NOx 这些气体进入大气 将于大气中的水蒸气反应生成硫酸和硝酸 并伴随降雨降雪下落到地面 形成酸雨 酸雨的危害 破坏水生生态系统 破坏陆地生态系统 腐蚀钢材 建筑物 名胜古迹 2 酸雨 二氧化硫 氮氧化物 水蒸气 酸雨 2 酸雨 2 酸雨 酸雨对农业造成的损害 2 酸雨 酸雨对森林和建筑造成的损害 3 粉尘 雾霾等 PM2 5超标及雾霾天气 在这美丽的 人间仙境 下 隐藏的却是致命的隐形杀手PM2 5 PM2 5是指大气中直径小于或等于2 5微米的颗粒物 也称为可入肺颗粒物 主要来自扬尘 机动车尾气 燃煤及挥发性有机物等 它对空气质量和能见度等有重要影响 PM2 5粗细还不到头发丝的三十分之一 能携带大量有毒有害物质 通过支气管进入人体的肺部 甚至融入到血液之中 引发呼吸系统疾病 心血管疾病 造成肺癌死亡率的增加 成为危害身体健康的隐形杀手 3 粉尘 雾霾等 最严重是2013年1月12日23时 北京西直门北 南三环 奥体中心等多个监测站点的PM2 5浓度超过900微克 立方米 西直门北交通污染监测点最高达993微克 立方米 3 粉尘 雾霾等 2014年10月19日全国各大城市空气质量 2014年10月19日全国各大城市空气质量 3 粉尘 雾霾等 重庆地理及气象概况 重庆市浓雾地理分布情况 该图是重庆市浓雾地理分布情况 中北部的长寿 垫江等地浓雾日最多 东北部浓雾日最少 潼南 大足等地强浓雾最多 年平均强浓雾日数在23天以上 图2 21998年至2013年重庆市主城区空气质量优良天数变化情况 在老标准下 空气质量优良天数由1998年的169天 增加为2012年的340天 2013年由于重庆主城区执行新标准 GB3095 2012 增加了细颗粒物 PM2 5 一氧化碳 CO 臭氧 O3 三项指标 空气质量优良天数下降为206天 2014年到10月为止重庆主城区优良天数达到230天 超过去年全年优良天数24天 为什么要保护环境 简单的说 因为环境发生了不利于人类生存和发展的变化 出现了环境问题 主要包括四个方面 生态平衡破坏 环境污染严重 影响到我们的身体健康 环境保护是我国全面建设小康社会的客观要求 我们只有一个地球 61 三 人类应对环境问题的措施 环境问题的解决路线 全球范围内的行动 中国的行动 环境问题如此严重 人类该如何应对呢 环境问题解决路线 保护 治理 对未被污染破坏的环境进行有效保护 对已被污染破坏的环境进行有效的治理 1 环境问题的解决路线 63 联合国环境规划署 UNEP 1972年6月5日召开人类环境会议 通过了 人类环境宣言 和 行动计划 世界气象组织 UNEP 1991年2月和6 通过应归气候变化的谈判 最终形成了 联合国气候变化框架公约 2 全球范围内的行动 1997年在日本京都召开的 气候框架公约 第三次缔约方大会上通过的国际性公约 通过了 京都议定书 根据 京都议定书 共同但有区别 原则 欧盟承诺在2012年将碳排放量在1990年总量基础上削减8 美国7 加拿大和日本则为6 2 全球范围内的行动 2011年12月 加拿大宣布退出 京都议定书 继美国之后第二个签署但后又退出的国家 作为著名的 环保大国 加拿大曾是 京都议定书 的热心推动者 为何拆台 美国人口仅占全球人口的4 而排放的二氧化碳却占全球排放量的25 以上 美国曾于1998年签署了 京都议定书 但2001年3月 布什政府以 减少温室气体排放将会影响美国经济发展 和 发展中国家也应该承担减排和限排温室气体的义务 为借口 宣布拒绝批准 京都议定书 2 全球范围内的行动 讨论 利益的博弈 2009年12月 联合国气候变化大会商讨 京都议定书 一期承诺到期后的后续方案 就未来应对气候变化的全球行动签署新的协议 但是 哥本哈根协议 草案未获通过 2012年12月多哈气候大会 联合国气候变化新一轮的谈判并没有能够抓住机会 气候变化及其影响在全球范围不断增强 而各国政府却在多边舞台上继续推迟行动 2 全球范围内的行动 应对气候变化是为了人类生存与发展 但为何节能减排行动在国际上却行使得如此艰难 2 全球范围内的行动 答案 利益 自身利益 碳减排 将付出较大的成本 发达国家要求发展中国家承担相同的减排义务 发展中国家指出 发达国家在发展中 排放了大量的二氧化碳 将环境搞糟 而减排的时候 却要求承担相