國內(nèi)外煙氣脫硫脫硝技術(shù)的現(xiàn)狀與展望(102)課件

1、火電站發(fā)展概況能源與大氣污染控制技術(shù)上海電力學(xué)院能環(huán)學(xué)院 孫堅榮本課程屬于專業(yè)基礎(chǔ)選修課共17學(xué)時（包括考核時間）授課方式：多媒體主要參考書： 潔凈煤發(fā)電技術(shù) 閻維平 中國電力出版社大氣污染控制技術(shù)吳忠標 化工出版社燃燒與污染控制 莊永茂 同濟大學(xué)出版社第一章 能源與能源利用現(xiàn)狀一 概述 人類面臨的五大問題 (1) 人口 爆炸 計劃生育與優(yōu)生優(yōu)育 (2) 能源 短缺 節(jié)能與開發(fā)新能源 (3) 環(huán)境 惡化 改善與保護生態(tài)環(huán)境 (4) 糧食 饑餓 提高有限耕地生長率 (5) 資源 匱乏 人工合成新材料 能源問題是全世界關(guān)注的重大問題，從20世紀70年代起，就被列入世界5大問題之一。 中心環(huán)節(jié) 清潔

2、高效利用有限的資源是解決人類面臨的五大問題的中心環(huán)節(jié) 能源結(jié)構(gòu) 可再生能源 一次能源 不可再生能源 二次能源 太陽每年平均輸入地球的能量為178000太瓦年(1太瓦年31.51015千焦),相當于約190萬億噸標準煤。而由太陽輻射引起氣象變化形成的水能、風能、洋流能、波浪力能和海洋深層與表層的溫差能等，由植物通過光化作用吸收并蓄積太陽能而形成的生物質(zhì)能都是一次能源。 廣義地說，煤、石油、天然氣、油頁巖和油質(zhì)砂等礦物一次能源都是由歷史上的有機生物質(zhì)所蓄積的太陽能。來自地球內(nèi)部的一次能源主要是地熱和原子核能。來自地球與其他天體相互作用的一次能源主要是潮汐能。 凡由一次能源經(jīng)過轉(zhuǎn)化或加工制造而產(chǎn)生的

3、能源稱為二次能源，如電力、氫能、石油制品、煤制氣、煤液化油、蒸汽和壓縮空氣等。但水力發(fā)電雖是由水的落差轉(zhuǎn)換而來，一般均作為一次能源。 2. 可再生能源和非再生能源 人們對一次能源又進一步加以分類。凡是可以不斷得到補充或能在較短周期內(nèi)再產(chǎn)生的能源稱為可再生能源，反之稱為非再生能源。 風能、水能、海洋能、潮汐能、太陽能和生物質(zhì)能等是可再生能源； 煤、石油和天然氣等是非再生能源。 地熱能基本上是非再生能源，但從地球內(nèi)部巨大 的蘊藏量來看，又具有再生的性質(zhì)。 3. 常規(guī)能源和新能源 在現(xiàn)有經(jīng)濟和技術(shù)條件下,已經(jīng)大規(guī)模生產(chǎn)和廣泛使用的能源稱為常規(guī)能源。如煤炭、石油、天然氣、水能和核裂變能等 。 在新技術(shù)

4、基礎(chǔ)上系統(tǒng)開發(fā)利用的能源稱為新能源,如太能、 海洋能、地熱能 、生物質(zhì)能等等.新能源大部分是天然和可再生的，是未來世界持久能源系統(tǒng)的基礎(chǔ)。 由于新能源的能量密度較小，或品位較低，或有間歇性，按已有的技術(shù)條件轉(zhuǎn)換利用的經(jīng)濟性尚差，還處于研究、發(fā)展階段，只能因地制宜地開發(fā)和利用; 但新能源大多數(shù)是再生能源，資源豐富，分布廣闊，是未來的主要能源之一。4.商品能源和非商品能源 凡進入能源市場作為商品銷售的能源均為商品能源。國際上的統(tǒng)計數(shù)字均限于商品能源。目前主要有煤炭、石油天然氣 水電和核電五種.非商品能源主要指薪柴和農(nóng)作物殘余（秸稈等）。5.能量轉(zhuǎn)化 各種能源形式可以互相轉(zhuǎn)化，在一次能源中，風、水、

5、洋流和波浪等是以機械能(動能和位能)的形式提供的，可以利用各種風力機械（如風力機）和水力機械（如水輪機）轉(zhuǎn)換為動力或電力。煤、石油和天然氣等常規(guī)能源一般是通過燃燒將燃燒化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能。 能量的轉(zhuǎn)換與利用能量的利用過程，實質(zhì)上是能量的傳遞與轉(zhuǎn)換過程。 氫、酒精等二次能源 燃料電池 電 能 機械能 輻射能熱 能風能、水能、海洋能 機 械 機械能直接利用發(fā)電機 煤、石油、天然氣 熱 能熱機直接利用核 能核反應(yīng) 太陽能光合作用生物質(zhì)能燃燒食物利用集熱器光電池90燃燒 熱能可以直接利用，但大量的是將熱能通過各種類型的熱力機械（如內(nèi)燃機、汽輪機和燃氣輪機等）轉(zhuǎn)換為動力，帶動各類機械和交通運輸工具工作；或

6、是帶動發(fā)電機送出電力，滿足人們生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。發(fā)電和交通運輸需要的能源占能量總消費量的很大比例。 據(jù)預(yù)測，20世紀末僅發(fā)電一項的能源需要量將大于一次能源開發(fā)量的40。一次能源中轉(zhuǎn)化為電力部分的比例越大，表明電氣化程度越高，生產(chǎn)力越先進，生活水平越高。三.能源的利用現(xiàn)狀1. 世界能源的利用現(xiàn)狀 隨著世界經(jīng)濟規(guī)模的不斷增大，世界能源消費量持續(xù)增長。1990年世界國內(nèi)生產(chǎn)總值為26.5萬億美元（按1995年不變價格計算），2000年達到34.3萬億美元，年均增長2.7。根據(jù)2004年BP能源統(tǒng)計，1973年世界一次能源消費量僅為57.3億噸油當量，2003年已達到97.4億噸油當量。過去30

7、年來，世界能源消費量年均增長率為1.8左右。 自19世紀70年代的產(chǎn)業(yè)革命以來，化石燃料的消費量急劇增長。初期主要是以煤炭為主，進入20世紀以后，特別是第二次世界大戰(zhàn)以來，石油和天然氣的生產(chǎn)與消費持續(xù)上升，石油于20世紀60年代首次超過煤炭，躍居一次能源的主導(dǎo)地位。 雖然20世紀70年代世界經(jīng)歷了兩次石油危機，但世界石油消費量卻沒有絲毫減少的趨勢。此后，石油、煤炭所占比例緩慢下降，天然氣的比例上升。同時，核能、風能、水力、地熱等其他形式的新能源逐漸被開發(fā)和利用，形成了目前以化石燃料為主和可再生能源、新能源并存的能源結(jié)構(gòu)格局。到2003年底，化石能源仍是世界的主要能源， 在世界一次能源供應(yīng)中約占

8、87.7，其中，石油占37.3、煤炭占26.5、天然氣占23.9。非化石能源和可再生能源雖然增長很快，但仍保持較低的比例，約為12.3。中國可持續(xù)發(fā)展面臨的五大能源挑戰(zhàn)能源需求總量巨大且快速增長，供應(yīng)能力日趨緊張油、氣燃料短缺，高度依賴進口，能源安全堪憂煤炭利用導(dǎo)致環(huán)境污染嚴重農(nóng)村和小城鎮(zhèn)急需大量清潔、便利的能源服務(wù)溫室氣體排放量巨大而且迅速增加 作為世界上最大的發(fā)展中國家，我國目前能源生產(chǎn)量僅次于美國和俄羅斯，居世界第3位；基本能源消費占世界總消費量的10.4%，僅次于美國，居世界第2位，可見我國已經(jīng)成為一個能源生產(chǎn)和消費大國。 但在我國的能源發(fā)展過程中卻存在著兩個十分嚴重的問題：一是優(yōu)質(zhì)能

9、源比例很低；二是人均能源資源占有量低。我國總的能源狀況是富煤、缺油、少氣，這導(dǎo)致了我國的能源生產(chǎn)和能源消費的結(jié)構(gòu)不合理，一定程度上制約了我國經(jīng)濟的總體發(fā)展。到2050年, 我國要達到中等發(fā)達國家水平,則: 我國人口 1516億 消耗3032億噸標準煤 更大的環(huán)境壓力 人均能耗 2噸標準煤 我國是世界第一人口大國，人口數(shù)量占世界總?cè)丝诘?0%，這就導(dǎo)致了我國人均占有資源量少，能源資源相對匱乏，即使是資源最豐富的煤炭，人均資源量也只有世界平均值的42.5，人均石油資源為世界平均值的17.1，人均天然氣資源為世界平均值的13.2，人均能源資源占有量還不到世界平均水平的一半。 目前，我國年人均能源消耗

10、是1000 kg標準煤，而世界平均水平為20003000 kg，英、法、德等發(fā)達國家是50006000 kg，美國則高達11000 kg。有專家預(yù)測,在20302050年期間，我國年人均能源消耗最多可能達到目前世界的平均水平，屆時能源總消耗量也將高達40億 t 標煤以上，消費和生產(chǎn)之間的缺口粗略估算可達到消費總量的50%。從這個角度來看，我國的能源資源嚴重短缺。我國能源利用的現(xiàn)狀及主要問題： 正常情況下，每個國家能源消費總量及增長速度與其國民經(jīng)濟總產(chǎn)值及增長速度成正比，而能源的人均消費量的多少則反映國民生活水平的高低。 1）人均儲備量少，遠低于世界平均水平： 原煤：95 噸/人（世界人均 20

11、9 噸/人）； 原油：3 噸/人（世界人均 28 噸/人）； 天然氣：1416 m3/人（世界人均 28400 m3/人）。2）能源開發(fā)利用設(shè)備和技術(shù)落后，能源利用效率低，浪費嚴重 我國能源的終端利用效率為3233；發(fā)達國家能源的終端利用效率大于42。 我國每萬元國民經(jīng)濟產(chǎn)值（GDP）的能耗是日本的6倍，是美國的3倍，是韓國的4.5倍。 我國單位產(chǎn)品的能耗平均比發(fā)達國家要高40左右。中國與日本工業(yè)能耗比較中國發(fā)電的平均耗煤量g / kW. h 四 煤炭消耗對環(huán)境產(chǎn)生的污染 我國能源利用以煤為主，已探明的煤炭儲量占世界儲量的11,居世界第3位。2000年原煤產(chǎn)量達到9.98億t，居世界第1位。每

12、產(chǎn)生一單位能量，煤炭所釋放出的二氧化碳比石油多29，比天然氣多80。我國由于燃煤造成的二氧化硫及總懸浮顆粒物的排放量分別約占85%和70%。大量的煤炭開發(fā)利用導(dǎo)致嚴重的大氣污染。我國二氧化硫的排放量居世界第1位，酸雨的覆蓋面積已達國土面積的40%；二氧化碳的排放量僅次于美國，占世界第2位。據(jù)粗略統(tǒng)計，二氧化硫等大氣污染造成的經(jīng)濟損失總量已達到GDP的2%以上。 我國的環(huán)境污染問題已經(jīng)受到了國際社會的高度關(guān)注，由于煤炭所造成的環(huán)境污染已經(jīng)影響到了我國國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。適當降低煤炭在能源消費中的比重，減少由于煤炭所造成的污染，已經(jīng)成為我國發(fā)展經(jīng)濟和保護環(huán)境的迫切要求。但是我國以煤為主的能源消費

13、結(jié)構(gòu)是由自然資源條件決定的，在中國的能源資源中，煤炭占絕對的優(yōu)勢，達到常規(guī)能源資源總量的85，我國以煤炭為主的能源格局是難以在短時期內(nèi)徹底改變的。 燃煤電廠生產(chǎn)對環(huán)境產(chǎn)生的污染 燃煤電廠是煤炭的主要用戶，由于電能在使用上有比其它能源有無可比擬的優(yōu)越性，以及從節(jié)能的觀點出發(fā)，應(yīng)從能源發(fā)展戰(zhàn)略上考慮將供各種工業(yè)和生活鍋爐及民用所消耗的煤轉(zhuǎn)化為電能，逐步達到先進產(chǎn)煤國家80%的煤用于發(fā)電的水平。 燃煤電廠帶來的大氣污染問題是我國可持續(xù)發(fā)展必須解決的一個現(xiàn)實問題，因此，燃煤電廠的發(fā)展要和環(huán)境保護密切結(jié)合，加快開發(fā)煤炭潔凈燃燒技術(shù)，積極開發(fā)可替代煤的清潔能源，例如，核電、水電、太陽能、風能、地熱能及生物

14、質(zhì)能等，特別是發(fā)展水電和核電，將會對減少SO2排放作出較大貢獻。一. “十一五”期間我國能源發(fā)展面臨的主要問題和對策 （一）. 主要問題1.資源約束明顯，供需矛盾突出 我國能源資源總量雖然比較大，化石類能源探明儲量約7500億噸標準煤，但人均擁有量遠低于世界平均水平。煤炭、石油、天然氣人均剩余可采儲量分別只有世界平均水平的58.6%、7.69%和7.05%。 “富煤，缺油，少氣” 隨著國民經(jīng)濟平穩(wěn)較快發(fā)展，城鄉(xiāng)居民消費結(jié)構(gòu)升級，能源消費將繼續(xù)保持增長趨勢，資源約束矛盾更加突出。2.結(jié)構(gòu)矛盾比較突出，可持續(xù)發(fā)展面臨挑戰(zhàn) 目前，煤炭消費占我國一次能源消費的69%，比世界平均水平高42 個百分點。以

15、煤為主的能源消費結(jié)構(gòu)和比較粗放的經(jīng)濟增長方式，帶來了許多環(huán)境和社會問題，經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展受到嚴峻挑戰(zhàn)。 煤炭對環(huán)境的影響大。煤礦地表沉陷、煤田自燃火災(zāi)、矸石山自燃等所引發(fā)的植被破壞、地下水位下降、水體污染等現(xiàn)象比較嚴重，加之我國煤炭清潔利用水平低，原煤洗選率僅30%左右，比美國、澳大利亞等發(fā)達國家低60個百分點，帶來的污染更為嚴重。在全國煙塵和二氧化硫的排放量中，由煤炭燃燒產(chǎn)生的分別占70%和90%。目前我國已是二氧化硫排放量最大的國家，導(dǎo)致區(qū)域性的環(huán)境酸化，酸雨區(qū)已超過國土面積的40%。此外，煤炭燃燒生成的二氧化碳還會加重溫室效應(yīng)。 3.國際市場劇烈波動，安全隱患不斷增加 最近幾年，國際石

16、油價格大幅震蕩、不斷攀升，給我國經(jīng)濟社會發(fā)展帶來多方面的影響。我國戰(zhàn)略石油儲備體系建設(shè)剛剛起步，應(yīng)對供應(yīng)中斷能力較弱；影響天然氣電力安全供應(yīng)的因素趨多；煤礦安全生產(chǎn)形勢不容樂觀，維護能源安全任務(wù)艱巨。 石油儲備在能源供應(yīng)安全中占有重要地位。上世紀七十年代第一次石油危機后，國際能源署要求包括西方七國在內(nèi)的成員國，必須承擔相當于90天的石油凈進口量的石油儲備義務(wù)。歐盟也要求其成員國承擔石油儲備義務(wù)。這些國家已經(jīng)先后建立了比較完善的石油儲備制度，而且已經(jīng)發(fā)揮了重要作用。我國石油儲備剛剛起步，目前項目建設(shè)進展較為順利，但還有大量工作要做，石油儲備要達到儲備目標還需若干年，形成國家石油儲備體系和應(yīng)急機制

17、還任重道遠。 4.能源效率亟待提高，節(jié)能降耗任務(wù)艱巨 與國際先進水平比較，我國能源效率還有很大差距?！笆晃濉币?guī)劃綱要提出了2010 年單位GDP能耗降低20%左右的目標。一方面，從我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和技術(shù)管理水平提高潛力看，經(jīng)過努力，實現(xiàn)上述目標是可能的。另一方面，我國尚處在工業(yè)化、城鎮(zhèn)化加快發(fā)展的歷史階段，高耗能產(chǎn)業(yè)在經(jīng)濟增長中仍將占有較大比重，轉(zhuǎn)變能源生產(chǎn)和消費模式，提高能源效率，減少能源消耗，是一項長期而艱巨的任務(wù) 面對越來越大的環(huán)境壓力，我國未來能源發(fā)展需要兼顧經(jīng)濟性和清潔性的雙重要求，促進能源與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。要合理開發(fā)能源資源，大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，提高能源利用效率。優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，提高

18、清潔能源比重，積極鼓勵潔凈煤發(fā)電、核電、天然氣發(fā)電和新能源發(fā)電，減少溫室氣體排放，實現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展。 5.科技水平相對落后，自主創(chuàng)新任重道遠 科技發(fā)展是解決能源問題的根本途徑。與世界先進國家比較，我國在能源高新技術(shù)和前沿技術(shù)領(lǐng)域還有相當差距，能源科技自主創(chuàng)新任重道遠。 據(jù)統(tǒng)計，我國單位GDP能源消耗比世界平均水平高2.2倍左右，比美國、歐盟、日本和印度分別高2.4倍、4.6倍、8倍和0.3倍。尤其是這幾年，高耗能產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快，經(jīng)濟增長方式粗放，能源消耗量不斷增加，能源產(chǎn)出效率大大低于國際先進水平。 （二）. 對策1.總體指導(dǎo)方針和發(fā)展目標指導(dǎo)方針 貫徹落實節(jié)約優(yōu)先、立足國內(nèi)、多元發(fā)展、保

19、護環(huán)境，加強國際互利合作的能源戰(zhàn)略，努力構(gòu)筑穩(wěn)定、經(jīng)濟、清潔的能源體系，以能源的可持續(xù)發(fā)展支持我國經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展。發(fā)展目標消費總量與結(jié)構(gòu) 2010 年，我國一次能源消費總量控制目標為27 億噸標準煤左右，年均增長4%。煤炭、石油、天然氣、核電、水電、其他可再生能源分別占一次能源消費總量的66.1%、20.5%、5.3%、0.9%、6.8%和0.4%。與2005 年相比，煤炭、石油比重分別下降3.0 和0.5 個百分點，天然氣、核電、水電和其他可再生能源分別增加2.5、0.1、0.6 和0.3 個百分點。生產(chǎn)總量與結(jié)構(gòu) 2010 年，一次能源生產(chǎn)目標為24.46 億噸標準煤，年均增長3.5%

20、。煤炭、石油、天然氣、核電、水電、其他可再生能源分別占74.7%、11.3%、5.0%、1.0%、7.5%和0.5%。與2005 年相比，煤炭、石油比重分別下降1.8 和1.3 個百分點，天然氣、核電、水電和其他可再生能源分別增加1.8、0.1、0.8 和0.4 個百分點。2. 電力建設(shè)規(guī)劃積極開發(fā)水電基地 按照流域梯級滾動開發(fā)方式，建設(shè)大型水電基地。重點開發(fā)黃河上游、長江中上游及其干支流、瀾滄江、紅水河和烏江等流域。在水能資源豐富但地處偏遠的地區(qū)，因地制宜開發(fā)中小型水電站。優(yōu)化建設(shè)煤電基地 按照“西電東送、水火調(diào)劑、強化支撐、保障安全”的原則，優(yōu)化建設(shè)山西、陜西、內(nèi)蒙古、貴州、云南東部等煤炭

21、富集地區(qū)煤電基地，實施“西電東送”。合理布局河南、寧夏坑口電站，促進區(qū)域內(nèi)水火調(diào)劑。加快安徽兩淮坑口電站建設(shè)，實施“皖電東送”。東中部地區(qū)重點建設(shè)港口、路口、負荷中心電站以及有利于增強輸電能力的電站，提高電網(wǎng)運行穩(wěn)定性和安全性。加快建設(shè)核電基地 “十一五”期間，建成田灣一期、廣東嶺澳二期工程，開工浙江三門、廣東陽江等核電項目，做好一批核電站前期工作。積極支持高溫氣冷堆核電示范工程。加快電網(wǎng)設(shè)施建設(shè) 一是按照重點輸送水電，適度輸送煤電的原則，繼續(xù)推進“西電東送”三大通道建設(shè)。二是加強區(qū)域電網(wǎng)建設(shè)，推進大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)，到2010 年，除西藏、新疆、臺灣等地區(qū)外，初步實現(xiàn)全國聯(lián)網(wǎng)。三是推進城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)

22、與改造，形成安全可靠的配電網(wǎng)絡(luò)。四是促進二次系統(tǒng)與一次系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展。“三大一特”大煤電大水電大核電特高壓3. 節(jié)能和環(huán)?？傮w目標 2010 年，萬元GDP（2005 年不變價，下同）能耗由2005 年的1.22 噸標準煤下降到0.98 噸標準煤左右。“十一五”期間年均節(jié)能率4.4%，相應(yīng)減少排放二氧化硫840 萬噸、二氧化碳(碳計)3.6億噸。電力行業(yè)指標 2010 年，火電供電標準煤耗每千瓦時355 克，下降15 克；廠用電率4.5%，下降1.4 個百分點；線損率7%，下降0.18 個百分點；電廠二氧化硫排放總量減少10%以上。具體的節(jié)能與環(huán)保措施大力發(fā)展60 萬千瓦及以上超(超)臨界機組、

23、大型聯(lián)合循環(huán)機組。采用高效潔凈發(fā)電技術(shù)改造現(xiàn)役火電機組，實施 “上大壓小”和小機組淘汰退役。 推進熱電聯(lián)產(chǎn)、熱電冷聯(lián)產(chǎn)和熱電煤氣多聯(lián)供。在工業(yè)熱負荷為主的地區(qū)，因地制宜建設(shè)以熱力為主的背壓機組；在采暖負荷集中或發(fā)展?jié)摿^大的地區(qū)，建設(shè)30 萬千瓦等級高效環(huán)保熱電聯(lián)產(chǎn)機組； 在中小城市建設(shè)以循環(huán)流化床技術(shù)為主的熱電煤氣三聯(lián)供，以潔凈能源作燃料的分布式熱電聯(lián)產(chǎn)和熱電冷聯(lián)供，將分散式供熱燃煤小鍋爐改造為集中供熱。到2010年，使火電供電標準煤耗由2005 年的每千瓦時370 克下降到355克，廠用電率由5.9%下降到4.5%； 城市集中供熱普及率由30%提高到40%，新增供暖熱電聯(lián)產(chǎn)機組超過4000

24、 萬千瓦，年節(jié)能3500 萬噸標準煤以上，為改善城市空氣質(zhì)量作出貢獻。 新建火電機組必須同步安裝高效除塵設(shè)施；加快現(xiàn)役電廠除塵器改造，提高可靠性、穩(wěn)定性和除塵效率。通過使用低硫燃料、裝設(shè)脫硫設(shè)備等綜合措施，嚴格控制電廠二氧化硫排放。推廣低氮燃燒技術(shù)，擴大煙氣脫氮試點范圍，鼓勵火電廠減少氮氧化物排放。到2010 年，使火電廠每千瓦時煙塵排放量控制在1.2 克、二氧化硫排放量下降到2.7克，電廠廢水排放達標率實現(xiàn)100%。 采用先進輸、變、配電技術(shù)和設(shè)備，逐步淘汰能耗高的老舊設(shè)備；加強跨區(qū)聯(lián)網(wǎng)，推廣應(yīng)用電網(wǎng)經(jīng)濟運行技術(shù)；采取有效措施，減輕電磁場對環(huán)境的影響。到2010 年，使電網(wǎng)線損率下降到7%左

25、右。第二章 大氣污染和大氣污染物一大氣的特性 大氣是由多種氣體混合組成的、按其成分可以概括為三部分：干燥清潔的空氣，水汽和懸浮微粒。干潔空氣的主要成分是氮、氧、氬、二氧化碳氣體，其含量占全部干潔空氣的99.996 (體積)；氖、氦、氪、甲烷等次要成分只占0.004左右，如表11所示。 由于空氣的垂直運動、水平運動以及分子擴散使得干潔空氣的組成比例直到90 100 km的高度還基本保持不變。也就是說，在人類經(jīng)?；顒拥姆秶鷥?nèi)，任何地方干潔空氣的物理性質(zhì)是基本相同的。 例如：干潔空氣的平均分子量為28.966在標準狀態(tài)下（273.15K，1.0atm）密度為1.293 kgm 3 。在自然界大氣的溫

26、度和壓力條件下，干潔空氣的所有成分都處于氣態(tài)，不易液化，因此可以看成是理想氣體。 大氣中的水汽含量，隨著時間、地點、氣象條件等不問而有較大變化其變化范圍可達0.02 6 。大氣中的水汽含量雖然很少但卻導(dǎo)致了各種復(fù)雜的天氣現(xiàn)象：云、霧、雨、雪、霜、露等。這些現(xiàn)象不僅引起大氣中濕度的變化，而且還引起熱量的轉(zhuǎn)化。同時，水汽又具有很強的吸收長波輻射的能力，對地面的保溫起著重要的作用。 大氣中的懸浮微粒除了水汽變成的水滴、冰晶外(云、霧即是由微小的水滴或冰晶組成的)，主要是大氣塵埃和懸浮在空氣中的其他雜質(zhì)。它們有的來自流星在大氣中燃燒后產(chǎn)生的宇宙灰塵；有的是地面上燃料燃燒產(chǎn)生的煙靄、或旋風卷起的塵土；有

27、的是海洋中浪花濺起在空中蒸發(fā)留下的鹽粒；有的是火山噴發(fā)后留在空中的火山灰；有的是由細菌、動物呼出的病毒、植物化粉等組成的有機灰塵等。懸浮微粒對大氣中的各種物理現(xiàn)象和過程也有重要影響，例如削弱太陽輻射，在大氣中形成各種光現(xiàn)象影響大氣能見度等。二 大氣污染物及其發(fā)生源 大氣污染系指由于人類活動或自然過程引起某些物質(zhì)介入大氣中，呈現(xiàn)出足夠的濃度，達到了足夠的時間，并因此而危害了人體的舒適、健康和福利或危害了環(huán)境。所謂人類活動不僅包括生產(chǎn)活動，而且也包括生活活動，如做飯、取暖、交通等。自然過程，包括火山活動、山林火災(zāi)、海嘯、土壤和巖石的風化及大氣圈中空氣運動等。一般說來。由于自然環(huán)境所具有的物理、化學(xué)

28、和生物機能（即自然環(huán)境的自凈作用）,會使自然過程造成的大氣污染，經(jīng)過一定時間后自動消除（即使生態(tài)平衡自動恢復(fù)）。所以可以說大氣污染主要是人類活動造成的。大氣污染物的種類很多，根據(jù)其存在的特征可分為氣溶膠狀態(tài)污染物和氣體狀態(tài)污染物兩大類。 (1)氣溶膠狀態(tài)污染物 在大氣污染中，氣溶膠是指空氣中的固體粒子和液體粒子，或固體和液體粒子在氣體介質(zhì)中的懸浮體。按照氣溶膠的來源和物理性質(zhì)可將其分為以下幾種。粉塵(dust) 粉塵是指懸浮于氣體介質(zhì)中的微小固體顆粒，受重力作用能發(fā)生沉降，但在某一段時間內(nèi)能保持懸浮狀態(tài)。 粉塵通常是在固體物質(zhì)的破碎、研磨、篩分及輸送等機械過程，或土壤、巖石風化，火山噴發(fā)等自然

29、過程形成的。因此粉塵的種類很多，如粘土粉塵、石英粉塵、滑石粉、煤粉、水泥粉塵以及金屬粉塵等等，其形狀往往是不規(guī)則的。粉塵的粒徑范圍很廣，一般為1-200m左右。煙氣(fume) 煙氣一般是指燃料不完全燃燒產(chǎn)生的固體粒子的氣溶膠。它是熔融物質(zhì)揮發(fā)后生成的氣態(tài)物質(zhì)的冷凝物，在其生成的過程中總是伴有氧化之類的化學(xué)反應(yīng)。煙氣的特點是粒徑很小，一般在0.011m的范圍內(nèi)，煙顆粒能夠長期地存在于大氣之中。金屬的冶煉過程，是煙產(chǎn)生的主要途徑之一。例如精煉鉛和鋅時，在高溫熔融狀態(tài)下，鉛和鋅能夠迅速揮發(fā)并氧化生成氧化鉛煙和氧化鋅煙。在核燃料后處理過程中，會產(chǎn)生氧化鈣煙。飛灰(fly ash)飛灰是指燃料燃燒所產(chǎn)

30、生的煙氣中分散得非常細致的無機物。黑煙（smoke）黑煙一般是指燃料燃燒產(chǎn)生的能見氣溶膠，是燃燒不完全的碳粒。黑煙顆粒的大小約為0.5m左右。 在某些情況下，粉塵、煙、飛灰和黑煙等小固體顆粒氣溶膠之間的界限難以確切劃分。按照我國的習(xí)慣，一般將冶金過程或化學(xué)過程形成的固體顆粒氣溶膠稱為煙塵；將燃料燃燒過程產(chǎn)生的固體顆粒氣溶膠稱為飛灰和黑煙。霧(fog) 霧是指氣體中液滴懸浮體的總稱。在氣象學(xué)中則是指造成能見度小于1km的小水滴懸浮體。在工程中，霧一般泛指小液體顆粒懸浮體。液體蒸氣的凝結(jié)、液體的霧化以及化學(xué)反應(yīng)等過程均可形成霧，如水霧、酸霧、堿霧或油霧等。按照氣溶膠顆粒物的大小，可將其分為以下幾種

31、。在大氣污染控制中，根據(jù)大氣中顆粒物的大小，又將其分為飄塵、降塵和總懸浮微粒。飄塵 飄塵是指大氣中粒徑小于10 m的固體微粒。它的粒度小，質(zhì)量輕，能長期飄浮在大氣中，故又稱其為浮游粒子或可吸入顆粒物。 降塵 降塵是指大氣中粒徑大于10 m的固體微粒。在重力的作用下，降塵能夠在較短的時間內(nèi)沉降到地表面上。總懸浮微粒(TSP) 總懸浮微粒是指大氣中粒徑小于100m的所有固體顆粒。 (2)氣體狀態(tài)污染物 大氣中的氣體狀態(tài)污染物又簡稱為氣態(tài)污染物，它是以分子狀態(tài)存在的。氣態(tài)污染物的種類很多，常見的有五大類:以二氧化硫為主的含硫化合物，如S02、H2S等；以一氧化氮和二氧化氮為主的含氮化合物，如NO、N

32、H3等；碳的氧化物， 如CO、CO2等； 碳氫化合物，如烷烴(CnH2n+2)、烯烴(CnH2n)和芳香烴類； 鹵族化合物，如HF、HCI等。 氣態(tài)污染物，又分為原發(fā)性污染物和繼發(fā)性污染物，即一次污染物和二次污染物。一次污染物系指從污染源直接排放出來的原始污染物質(zhì)，它們介入大氣之后，其物理化學(xué)性質(zhì)均未發(fā)生改變，例如燃燒煤時，從煙囪里直接排放出來的煙塵和S02等。二次污染物系指一次污染物與大氣中原有成分之間，或者幾種一次污染物之間經(jīng)過一系列化學(xué)或光化學(xué)反應(yīng)而生成的與一次污染物性質(zhì)不同的新污染物質(zhì)。如硝酸、硝酸鹽等是由一氧化氮氧化后生成的新污染物。在大氣污染中，受到普遍重視的二次污染物主要有硫酸煙

33、霧(sulfurous smog)和光化學(xué)煙霧photochemical smog。 硫氧化物 硫氧化物中主要的是SO2。 SO2是目前來源廣泛，影響面比較大的一種氣態(tài)污染物。 SO2是具有辛辣及刺激性的無色氣體，吸入過量的SO2會損害呼吸器官。 SO2 是大氣中的主要酸性污染物，在大氣中會氧化而形成硫酸煙霧或硫酸鹽氣溶膠。 SO2與大氣中的煙塵有協(xié)同作用，著名的倫敦煙霧事件就是這種協(xié)同作用所造成的危害。 SO2主要來自含硫化石燃料的燃燒、金屬冶煉、火力發(fā)電、石油煉制、硫酸生產(chǎn)及硅酸鹽制品熔燒等過程。各種燃煤、燃油的工業(yè)鍋爐和供熱鍋爐都會排放大量的SO2 。全世界每年向大氣中排放的SO2量約為

34、1.5億t，其中化石燃料燃燒產(chǎn)生的SO2約占70以上?；鹆﹄姀S排煙中的SO2濃度雖然較低，但是總排放量卻最大。 氮氧化物 氮氧化物有N2O、NO、NO2、N2 O3、N2O4和N2O5，NOx是其總代表式。在大氣中常見的氮氧化物污染物是NO和N02 。NO是無色氣體，毒性不太大，但進入大氣后，會被氧化成NO 2 ，當大氣中有O3等強氧化劑存在時，其氧化速度加快。 NO 2是一種紅棕色的、具有惡臭刺激性的氣體，其毒性約為NO的5倍。 NO2會參加大氣中的光化學(xué)反應(yīng)，形成光化學(xué)煙霧，其毒性更大。 NOx主要來自燃料的燃燒，例如各種爐窯。以汽油和柴油為燃料的各種機動車，特別是汽車，排出的廢氣中含有大

35、量的NOx。經(jīng)陽光照射光作用形成危害力很大的光化學(xué)煙霧倫敦煙霧事件 自1952年以來，倫敦發(fā)生過12次大的煙霧事件。1952年12月那一次，倫敦大霧，燃煤排放的粉塵和二氧化硫無法散去。迫使所有飛機停飛，汽車白天開燈行駛，行人走路困難。煙霧事件使呼吸道疾病患者猛增，5天內(nèi)有4000多人死亡，兩個月內(nèi)又有8000多人死去。 洛杉磯光化學(xué)煙霧事件 1943年夏季，洛杉磯市250萬輛汽車燃燒的1100噸汽油所產(chǎn)生的碳氫化合物等氣體，在太陽紫外線照射下引起化學(xué)反應(yīng)，形成了淺藍色煙霧，使該市大多市民患了眼紅、頭疼。1955年和1970年洛杉磯又兩度發(fā)生該類事件，分別有400多人死亡和全市四分之三的人患病。

36、 三 大氣污染的分類 按照大氣污染的范圍來分，大致可分為四類：(1)、局限于小范圍的大氣污染，如受到某些煙囪排氣 的直接影響；(2)、涉及一個地區(qū)的大氣污染如工業(yè)區(qū)及其附近地 區(qū)或整個城市大氣受到污染；(3)、涉及到比一個城市更廣泛地區(qū)的廣域污染；(4)、必須從全球范圍考慮的全球性(或國際性)污染， 如大氣中的飄塵和二氧化碳氣體的不斷增加就 成了全球性污染，受到世界各國的關(guān)注 四煙氣對大氣的污染 在礦物燃料的燃燒過程中，會排放出大量的燃燒產(chǎn)物（煙氣與灰渣），如果不及時處理，將會對環(huán)境造成不可彌補的傷害。煙氣的主要成分包括：二氧化碳（CO2）、氮氧化物（NOX）,二氧化硫（SO2）、一氧化碳(C

37、O)、粉塵和碳化氫以及微量的重金屬微粒。 其中氮氧化物（NOX）,一氧化碳(CO)、二氧化硫（SO2）、二氧化碳（ CO2 ）是酸雨形成的罪魁禍首。而二氧化碳進入大氣，使大氣中二氧化碳的濃度增大，從而導(dǎo)致溫室效應(yīng)，改變了全球的氣候，危害生態(tài)平衡。 第三章 火電廠生產(chǎn)對大氣污染的影響一. 概述 火力發(fā)電采用的是化石燃料，其化學(xué)成分非常復(fù)雜，燃燒產(chǎn)物的排放不可避免會對環(huán)境造成污染，其中常規(guī)燃煤電廠的污染最為嚴重。 按元素分析，煤的成分有碳(4590)、氫(1.56)、氧(O.530)、氮(O.33.5)、硫(O52)，加上水分(250)以及燃燒后剩下的不可燃灰分(1050)，其中可燃成分是碳、氫、

38、硫， 相應(yīng)的燃燒產(chǎn)物為二氧化碳(不完全燃燒時還有一氧化碳)、水、二氧化硫、三氧化硫)，同時在高溫下氮與氧化合生成氮氧化物(主要是NO和NO2)，而火電廠用的液體燃料(主要是重油、渣油)和氣體燃料(天然氣、高爐和焦爐煤氣、合成煤氣)的成分與煤相同，只不過水分、灰分低得多。因此，火電廠生產(chǎn)時的污染排放主要是煙氣污染物排放、灰渣排放、廢水排放，其中煙氣中的粉塵、硫氧化物和氮氧化物通過煙囪排入大氣，這些一次污染物通過在大氣中的遷移、轉(zhuǎn)化生成二次污染物，會給環(huán)境造成更大的危害。燃燒系統(tǒng)排放物及其對環(huán)境的影響 與水電,核電及石油,天然氣等無碳或低碳較清潔的能源相比在獲得相同熱量的條件下,燃煤產(chǎn)生污染物的排

39、放要比其它大幾倍甚至幾十倍,如下表示. 另一個問題：煤炭質(zhì)量難于保證，原煤選洗率低 我國大多數(shù)煤礦開采出來的原煤未經(jīng)洗選,導(dǎo)致很多高硫分和灰分的煤直接用于發(fā)電和其他工業(yè)生產(chǎn),產(chǎn)生很大的環(huán)境污染. 煤炭生產(chǎn)規(guī)模小,開采水平低,資源和環(huán)境破壞嚴重,煤炭摻雜含假問題突出. 國內(nèi)不同地方污染程度: (1)冬季:北方城市南方城市;夏季:南方城市略北方城市; (2)我國SOx污染最嚴重的地區(qū)是西南地區(qū),例貴陽大氣SOx的日均值為0.3460.384mg/m3,而國家環(huán)保空氣質(zhì)量標準(GB3095-1996 ) 三級標準為0.25mg/m3. (3)世界衛(wèi)生組織規(guī)定SOx濃度標準為060ug/m3,按此標準

40、我國有46個大中城市超標,貴陽與重慶位居世界前列. 隨著國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展,煤炭的消費量將繼續(xù)增長,這將會使我國城市中的煙塵,SOx和NOx等大氣污染狀態(tài)變得更加嚴重.酸雨問題嚴重 我國酸雨覆蓋面積占國土的40%;酸雨中SO42-:NOx-之比北方為 26:1,南方為12:1,而美國和北歐為23:1,可見主要是硫酸型酸雨. 1998年1月,國務(wù)院批復(fù)了關(guān)于“酸雨控制區(qū)和SO2污染控制區(qū)劃分方案”,“兩控區(qū)”面積為109萬平方公里,其中酸雨控制區(qū)為80萬平方公里, “兩控區(qū)”的SO2排放量約為全國的60%.污染危害極大 對水生生態(tài)系統(tǒng)，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，森林生態(tài)系統(tǒng)，建筑物和材料及人體健康等均有危害

41、。 我國酸雨兩控區(qū)范圍示意圖二.煙氣中硫氧化物 ( SO2 )對大氣的影響 排煙中主要有害成分是硫氧化物 ，其包括SO2和少量的 SO3，它們對人的眼睛和肺以及植物的葉片帶來損傷。濃度高的SO2造成呼吸系統(tǒng)疾病甚至死亡，使農(nóng)作物減產(chǎn)或植被枯萎。在大氣中與霧、飄塵等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成硫酸煙霧，其毒性比SO2大420倍，危害性特別大 。 例如1952年12月倫敦煙霧事件 （煙塵、二氧化硫）5天內(nèi)導(dǎo)致4000人死亡 。 SO2氧化為SO3與水結(jié)合成硫酸霧，會造成酸雨。酸雨會對環(huán)境帶來廣泛的危害，造成巨大的經(jīng)濟損失，如： 酸雨會嚴重破壞森林生態(tài)系統(tǒng)、土壤生態(tài)系統(tǒng)和水生生態(tài)系統(tǒng)，造成森林枯萎死亡，使森林面

42、積減少；造成土壤酸化，使土壤貧瘠，農(nóng)作物減產(chǎn)。 造成湖泊酸化，使水生生態(tài)系統(tǒng)紊亂，影響水生生物的生長和繁殖。酸雨還會腐蝕破壞建筑物和金屬材料等。 腐蝕建筑物和工業(yè)設(shè)備；破壞露天的文物古跡； 損壞植物葉面，導(dǎo)致森林死亡； 使湖泊中魚蝦死亡； 破壞土壤成分，使農(nóng)作物減產(chǎn)甚至死亡； 目前，我國已成為世界三大酸雨區(qū)之一，SO2污染產(chǎn)生的酸雨危害面積已達國土總面積的30 ，全國70.6%的城市地區(qū)年均降水PH值低于5.6。中國二氧化硫排放量超過環(huán)境承載量的81%。 酸雨破壞森林、草原和農(nóng)作物酸雨會影響農(nóng)作物稻子的葉子，同時土壤中的金屬元素因被酸雨溶解，造成礦物質(zhì)大量流失，植物無法獲得充足的養(yǎng)分，將枯萎、

43、死亡。 酸雨使土壤酸堿性增強，湖泊酸化，生態(tài)環(huán)境受損酸湖形成，魚蝦難存 土壤酸化，作物減產(chǎn) 酸雨破壞建筑物 酸雨使非金屬建筑材料如混凝土、砂漿和灰砂磚等的水泥溶解，出現(xiàn)裂縫，導(dǎo)致建筑物損壞。酸雨使古跡文物面目全非。 酸雨也造成暴露在外的雕像受到侵蝕，這造成文化資產(chǎn)的破壞，令許多人擔憂。 酸雨能使文物面目皆非。碑林文字模糊；著名的杭州靈隱寺的“摩崖石刻”近年經(jīng)酸雨侵蝕，佛像眼睛、鼻子、耳朵等剝蝕嚴重，面目皆非，修補后，古跡不“古”。碑林、石刻大都由石灰?guī)r雕成，遇到酸雨立即起化學(xué)反應(yīng)，酸堿中和，即被腐蝕。 在瑞典的9萬多個湖泊中，已有2萬多個遭到酸雨危害，4千多個成為無魚湖。美國和加拿大許多湖泊成為死水，魚類、浮游生物、甚至水草和藻類均一掃而光 我國重酸雨地區(qū)四川盆地受酸雨危害的森林面積達28萬公頃，占林地總面積的三分之一，死亡面積1.5萬公頃，占林地面積6