第六章能源的环境问题

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为此为发展经济,造福人类,使能源与经济协 调发展,了解各种能源带来的环境影响。
1. 2 能源的分类
能源一次能源新 常规 能能 源源不 可不 可 可 再可 再 再 生再 生 生 能生 能 能 源能 源 源源 二次能源
一次 二次能源
一次能源:从自然界直接取得,而不改变其基 本形态的能源,亦称初级能源。 如:煤、石油、天然气、水力、核能、太阳能、 地热能、海洋能、风能、植物燃料等。 特点:保持自然形态
全国农户年平均大约缺柴2~3个月。大量生物质能被作为燃 料烧掉,降低土壤肥力
砍伐森林-土地沙化-水土流失-生态失衡
1. 4 国际能源状况
2 各种能源的环境问题
2. 1化石燃料的环境问题 2. 2核能的环境问题 2. 3水电的环境问题 2. 4太阳能的环境问题 2. 5海洋能的环境问题 2. 6地热资源的环境问题 2. 7沼气的环境问题
状况分析
能量分布不均匀:煤炭60%以上在华北 水力70%在西南
南方八省:人口36.5%,而煤炭2%,水力10%。 能源产量一直增加: 与解放初期相比:
79年煤产量增加了20倍;水电增加了60多倍原油增加了 880倍;天然气增加了1300多倍 人均0.6吨 /(人.年) 只相当世界平均的1/4,加上农村的 不过0.9吨/(人.年) 电能:80年总3006亿度 居世界第一,人均300度 居世界 112倍
二次能源:一次能源经加工,转换成另一种形 态的能源。 如:电、焦炭、煤气、沼气、蒸汽、热水、汽 油、柴油、重油等。
常规能源与新能源
常规能源:指被当前广泛利用的一次能源。 如:水力、化石燃料、核能。
新能源:正在进行积极研究以便推广利用的 一次能源。随着科技水平的发展,会有更多 的新能源开发出来。 如海洋能、太阳能等
举足轻重,跃居首位,尤其是在发达资本主义国家
汽车排放
内燃机污染物排放特点是; CO、NOX 、CmHn
CO 1.7~4.9%
NO2 50~3000ppm
CmHn 1000~1800ppm’
化石燃料燃烧是主要的环境问题
燃烧生成的SO2、CO、NOX,占80%以上 SO2 美国估算燃烧生成的SO2占81%
% 99.4 98.9 97.9 96.7 95.8 91.5 91.1 90.4 89.1
城 昆 重 北 广 南 吉 哈 尔 沈阳 成
市明 庆 京 州 京 林 滨

Baidu Nhomakorabea
% 88.1 66.8 64.7 64.3 62.3 60.5 59.5 55.2 40
煤炭占总构成的70%以上 工业燃料动力煤炭占80%以上 直接燃烧的煤炭占总耗量的84% 8个城市超过90% 80%~89%有7个 70%~79%有3个
2003年能源和主要产品一览表
产品名称 一次能源生产总量 原煤 原油 发电量 钢 钢材 十种有色金属 其中:铜 氧化铝 水泥 硫酸 纯碱
单位 亿吨标准煤
亿吨 亿吨 亿千瓦小时 万吨 万吨 万吨 万吨 万吨 亿吨 万吨 万吨
绝对数 16.03 16.67 1.70
19107.62 22233.60 24119.35
石油加工或制的三废排放
石油加工或炼制的三废排放比煤气化和液化时多十倍
以上。下表(处理油量与100万KW电站耗油量相同)
排放物
吨/年
废水中排出物
吨/年 吨/年 吨/年
SOX 有机化合物 NOX
21000 23000 18000
氯化物 油脂 氨态氮
24000 600 600
悬浮颗
粒 溶解固

2000
蛇似的浓烟一直不停地从烟囱里冒出来” “喷出的大量毒烟,不用多久就会把天空罩住”,“使煤炭
镇居民看到地太阳呈现出一种日食的状态” 随着时代的发展,当今人类化石燃料的使用所造成的污染还
相当严重。造成过多期恶性污染事件。
煤燃烧造成 “煤烟型”污染
吨煤燃烧时有害物质的生成量(吨/吨)
SO2
电厂锅炉 60
煤炭污染
1775年瓦特发明蒸汽机,1781年完善以来,促进了煤炭工业, 进而促进了工业大发展,开始了资本主义工业革命。
煤的使用及其消耗量的上升,随之而来的是污染 美作家狄更斯在代表作《艰难时代》中描述19世纪50年代的
生活环境时写到: “这是一个到处都是机器和高耸烟囱的市镇,无穷无尽的长
石燃料,从而造成的环境污染也较严重, 较为人们关注
开采过程的环境污染
概括讲该过程的突出环境污染是: 1)对人的危害:
工人事故、职业病,井下开采最为严重:瓦 斯、塌方 2)对地面及其生态系统的破坏
以露天开采最为突出
开采100万吨煤过程的环境污染
矿井
死亡人数(人)
0.2~0.4
对人的影响
受伤人数(人) 职业病死亡(人/年)
低热值煤气 4.6 22965 2.4 0.75 1960 982 28 28 40 53×104
高热值煤气 5.7 10080 19.6 820 9061 6671 356 108 49 57×104
煤的液化 4.6 23430 10 529 1706 7409 291 2268 —— 62×104
要点: (1)是它本身有能量

(2)具有经济价值
例如
太阳能 风能 水力 蒸汽 电力 天然气 石油 煤
都可称为能源
能量储量 能量资源
能量储量:
(1)在目前经济条件和技术条件下,可开采, 作出可靠估计的储量探明储量
(2)合理预测推断可能存在的称预测储量
能量资源:
“燃料周期”:指燃料从开采、运输、加工、贮 藏到使用的全过程产生的污染及其管理。
只有这样才能对一种能源作出较中肯的评价。即 考查其全过程,而不是某一过程,这对于制定合 理的能源政策,正确选择能源构成及合理高效使 用能源意思重大。
2. 1化石燃料的环境问题
主要指煤炭和石油 煤炭和油是当代人类开发利用量较大的化
工业锅炉 60
采暖锅炉 60
手燃炉
60
NO2
CO CmHn
9.0
0.23
0.1
9.0
1.40
0.5
3.6
22.70
50
1.5
45.00
10
烟尘
一般
烧好
11.0
3.0
11.0
6.0
11.0
9.0
11.0
——

1859年8月28日,美国宾夕发尼亚州成功打 出第一口油井,1860年俄国开始采油业
二十世纪五、六十年代,石油天然气价廉, 燃料结构由煤转向油。
我国的石油开采整整落后了一个世纪。
燃油污染排放
燃1000升油的有害物质排放量 Kg
SO2
电厂锅炉
19
NO2
CO
CmHn
烟尘
12.6
0.005
0.24 0.26~0.32
工业锅炉
17
8.7~14 0.025
0.45 1.55~1.75
煤与油的比较
在获得同样多热量的情况下,燃油比燃煤清洁的多 由于石油耗量增加,污染由“煤烟型“—“石油型” 在交通运输方面,耗油量迅速增加,它造成的污染
15~30 0~0.46
慢性呼吸道疾病(人/ 年)
0.84
对地面生态系统的影响 破坏土地(公顷)
派出矿坑废水(万吨) 9.6~15.3
露天 0.1 5.5 0~0.46 0.84 800 5.0
历史教训
例如美国阿巴拉契亚地区17000m的河流有 10000m被井下与露天的酸性矿坑水所污染,影 响水生物,甚至灭亡
再生能源与非再生能源
再生能源: 能不断得以补充供使用的能源,取之不竭。 如:水力、太阳能、生物能、地热能等。
非再生能源: 指短期内无法得到补充的能源,需经数千万、亿 万年才能形成的能源。 如:煤、石油、核燃料等。用点少点,总有枯竭 的时候。
此外还可以划分为:
可燃烧能源 如煤、石油、天然气、核裂 变等燃料。
能源限制国家的经济发展
如74年能源危机 美国的能源不足1.16亿吨(煤) 国民生产值减少 930亿美元 日本的能源不足0.6亿吨(煤)国民总产值减少485 亿美元
能源不足引起国民损失约为能源本身价值的 2—60倍
随着经济发展能耗快速增加
(1)我国按照人均产值1000美元,每人需2.2吨 标煤,需要24--26.4亿吨标煤。 (2)大量的能源开发利用,带来严重的环境问题, 它已成为世界五大环境问题之一。
引言
在人口稀少的远古,并不存在什么环境 问题,即人类活动的耗能只限于食用、 利用动植物有机体。
现今,人类对能源的需求愈来愈大,便 给自己的生存环境造成种种影响,引起 森林、土地的破坏,大气、水的污染, 甚至破坏环境的生态平衡。
燃料周期
能源的环境问题不单是指由能源使用造成的环境 问题,而且包括其开采、运输、储藏加工等过程 所产生的环境影响。在环境科学中提出的“燃料 周期”的概念
60~69%有5个 50%~59%有2个 40%~49%有1个 直接燃烧的煤中:农村1.2亿吨占煤产量的20%
城市1.5亿吨占煤产量的25%
农村能源短缺
我国农村人口多,需能量大,世界有15亿人用柴直接烧饭, 我国占50%以上。
81年,我国有1亿8千多万农户,每户每天10kg柴,一年需6 亿吨,合3.85亿吨标煤。相当于81年全国总能源产量的60%。
此外,井下噪声严重,有约40%的人在91~ 110分贝的环境下工作,听力下降——变聋
原油开采
井喷会造成严重的环境污染: 工人伤亡 损失原油 污染土地,影响植物 污染海洋,影响水生物 ,海洋生态平衡
运输过程的环境污染
煤炭输运: 耗能大、装卸扬尘、堆存浸水、产生噪音、大气 与水体污染
石油输运影响比煤炭更为严重: 石油海运在急增,54年最大油船3万吨,现在达到 五十万吨级;60年海运量4.49亿吨,77年达到17 亿吨;海运油量上升—排油上升,洗舱水外排上 升;如70—78年9年中,海洋上跑油达107万吨; 海湾战争期间,大量的石油排入海洋。
包括储量和尚未发现的矿藏世界上(自然界) 的能量资源很丰富,问题在于开发成本和开发 技术
能源与国民经济的关系
能源是经济的命脉 一个国家的能源发展与国民经济有着密
切关系 两者之间存在着正比关系
能源消耗增加 国民生产总值增加,如: 日(52—75年)能耗平均年8.8%,产值8.7% 英(52—75年)能耗平均年1.1%, 产值2.7% 都慢 中 第一个五年计划 能耗15% 产值10.9%
第六章 能源的环境问题
北京科技大学热能工程系
能源的环境问题
1 能源及其分类 2 各种能源的环境问题
1 能源及其分类
1. 1 能源 1. 2 能源的分类 1. 3 我国的能源现状 1. 4 国际能源状况
1. 1 能源
可能为人类利用以获取有用能量的各种来源
人类取得能量的来源
加工过程的环境污染
煤炭和石油在加工过程中都会对环境产生不良影响: 煤炭加工:洗煤、加工转化
洗涤排出大量水,干燥又产成灰尘,NOX,SOX 气化、液化还会排出大量污染物
处理100万KW电站耗煤量
煤的液、气化需 和排放 煤(百万吨) 土地(亩) 水(百万吨/年) 颗粒物(吨/年) SOX NOX CO 大气 NH3 废渣(吨/年)
1000 00 22
CO
4300
磷酸盐(Gr Pb Zn 3
Cu等)

2230
另外,油的储存,也可能发生跑漏
利用过程的环境污染
化石燃料的主要用途: 化工原料: 化工厂(少量) 燃料: 石油——交通、汽车、工业窑炉 煤炭——发电、锅炉、工业炉窑
可见,化石燃料使用过程中的污染主要是燃烧过 程中产生的:气态、固态污染物和余热等造成。 它是大气环境污染主要来源,引起CO2 温室效应 热污染
非燃烧能源 水能、风能、生物能等。
1. 3 我国的能源现状
能源丰富而平均少。我国能源储量如下:
煤 石油 天然气 水电
探明储量
数量
排位
6000亿吨 3
70亿吨
8
16
1
产量
1979年
1981年
6.36亿吨 6.20亿吨
1.06亿吨 1.01亿吨
140亿m3 127.4亿m3
510亿度 655.5亿度
1205.00 184.00 609.39 8.62
3371.22 1128.04
比上年增长% 11.00 15.00 1.80 15.52 21.92 25.28 19.07 12.71 11.24 18.90 10.52 9.18
能源构成以煤为主
我国主要城市的能源构成
城 济 呼 太 唐 南 贵 郑 乌鲁 合 市 南 市 原 山 宁 阳 州 木齐 肥
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