【正文】 BC－ CC示范，積累經(jīng)驗。 它是以粒度為 0～ 10mm的小顆粒煤為氣化原料，在氣化爐內(nèi)使其懸浮分散在垂直上升的氣流中，煤粒在沸騰狀態(tài)進行氣化反應(yīng)，從而使得煤料層內(nèi)溫度均一，易于控制，提高氣化效率。 煤的間接液化技術(shù)是先將煤氣化，然后合成燃料油和化工產(chǎn)品。 質(zhì)子交換膜燃料電池的工作原理 燃料電池的工作過程實際上是電解水的逆過程 ， 其基本原理早在 1839年由英國律師兼物理學(xué)家威廉 .羅泊特 .格魯夫（ William Robert Grove） 提出 ， 他是世界上第一位實現(xiàn)電解水逆反應(yīng)并產(chǎn)生電流的科學(xué)家 。 （ 3）運行噪聲低，可靠性高。 （ 3）是可用作分散型電站。 技術(shù)工藝路線可以鏈接和耦合 。因此，熱力學(xué)第一定律也可以寫成 Δ Q=Δ U十 PΔ V。 此外，沒有熵的增減的那類理想的狀態(tài)變化稱為可逆過程。 對外所做的功 W=Q1Q2。原子的序號是 Z、質(zhì)量數(shù)是 A，則 構(gòu)成原子核的質(zhì)子數(shù)為 Z、中子數(shù)為 AZ，圍繞原子核旋轉(zhuǎn)的電子數(shù)也是Z。 原子能發(fā)電 二、 輕水堆 原子反應(yīng)堆，是控制核裂變反應(yīng)，把所產(chǎn)生的能量以熱量的形式安全地放出的系統(tǒng)。 原子能發(fā)電 燃料芯塊是由二氧化鈾燒結(jié)而成的，含有 2～ 4%的鈾－ 235，呈小圓柱形，直徑為 ，裝在兩端密封的鋯合金包殼管中，成為一根長約 4米、直徑約 10毫米的燃料元件棒。 在從鈾 238向钚 239的轉(zhuǎn)換中，中子的能量越大轉(zhuǎn)換率越高，因此出現(xiàn)了核裂變中子不減速、發(fā)生連鎖反應(yīng)的反應(yīng)堆 —— 快中子增殖反應(yīng)堆。 這就是著名的“質(zhì)能關(guān)系”。 原子能發(fā)電 核聚變的臨界條件 （ 1） 獲得能夠克服庫侖力 ， 發(fā)生碰撞的速度 → 高的溫度 （ 2） 單位時間內(nèi)多次碰撞產(chǎn)生大的能量 → 高的氫密度 （ 3） 用所產(chǎn)生的能量促進下一次反應(yīng)→ 長的能量箍縮時間 太陽能發(fā)電 一、太陽能發(fā)電及其特點 太陽能 發(fā)電的方式有多種，主要有太陽能光伏發(fā)電，光感應(yīng)發(fā)電，光化學(xué)電和光生物發(fā)電等，其中太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用得 最 為廣泛。 ? 3μ m以下的短波區(qū)吸收率高，在 2μ m以上的長波區(qū)發(fā)射率低的材料 。 山東的白沙口潮汐電站和浙江的岳浦潮汐電站 自然能的利用 浙江的江廈潮汐電站 自然能的利用 五、 波浪發(fā)電 利用波浪上下運動，在浮動體內(nèi)造成連續(xù)的空氣流，空氣流推動空氣渦輪機葉片旋轉(zhuǎn)帶動發(fā)電機發(fā)電。 一、太陽能利用方式 太陽能熱利用 通過轉(zhuǎn)換裝置把太陽輻射能轉(zhuǎn)換成熱能 太陽能熱發(fā)電 利用太陽能。 從地球表面到地球中心，每深入 l00米地球的溫度會提高 3℃ ，到地心溫度將達到 6000℃ 的高溫。 ?到達地面的太陽光的能量， 99%都含在波長為 ～ 4μ m的區(qū)域，因此要求集熱板在這一波長范圍內(nèi)吸熱率要高 。 原子能發(fā)電 核聚變反應(yīng)的燃料是氘，作為穩(wěn)定的核物質(zhì)在天然的氫氣中含有％，因此，它是取之不盡的能源資源。同時因為鈉蒸汽壓低，所以不需要像輕水堆那樣加高壓，不必擔(dān)心管路破裂引起的冷卻劑急劇喪失故障。 原子能發(fā)電 （二） 沸水堆 冷卻水在約 70個大氣壓下沸騰 ，產(chǎn)生的蒸汽送入汽輪機做功發(fā)電。冷卻水送入蒸汽發(fā)生器。 原子能發(fā)電 一、 核裂變反應(yīng) 鈾 235核裂變時，一個原子的核裂變產(chǎn)生約 200MeV的能量。原子能利用的則是原子核反應(yīng)時放出的原子核勢能。 4→ l是絕熱壓縮過程。 根據(jù)熱力學(xué)第二定律，必定是 T1＞ T2， 所以 S2S1。從外部加上熱量 Δ Q時，設(shè)截面積為 S的活塞在壓力 P作用下向外移動 Δ x做功。 優(yōu)點： 以煤氣化為中心的清潔技術(shù)。 質(zhì)子交換膜燃料電池的應(yīng)用 （ 1） 用作便攜電源、小型移動電源、車載電源、備用電源、不間斷電源等 。 （ 2） 可實現(xiàn)零排放 。 PEMFC是具有能源革命意義的新一代能源動力系統(tǒng)，被認(rèn)為是繼蒸汽機和內(nèi)燃機之后的第三代動力系統(tǒng)。 該工藝是把煤先磨成粉，再和自身產(chǎn)生的部分液化油（循環(huán)溶劑）配成煤漿，在高溫（ 450℃ ）和高壓（ 20～ 30MPA）下直接加氫，獲得液化油，然后再經(jīng)過提質(zhì)加工，得到汽油、柴油等產(chǎn)品。 在氣化過程中，煤由氣化爐頂部加入，氣化劑由氣化爐底部加人，煤料與氣化劑逆流接觸，相對于氣體的上升速度而言，煤料下降速度很慢，因此稱之為固定床氣化，也稱為移動床氣化。 ?運行成本： 天然氣發(fā)電項目單位投資比較低，環(huán)保效果也比較好，但由于燃料成本比較高，與潔凈煤發(fā)電項目相比，不具有競爭力。隨著 CFB鍋爐國產(chǎn)化率的提高，其造價將會降低，略低于 PC＋ FGD電廠。 （ 5） 低 NOx燃燒器 低 NOx燃燒器設(shè)備投資較低， NOx降低效果好，是世界上迄今為止最廣泛使用的 NOx控制技術(shù)。其余 15％～ 20％的燃料（二次燃料，或稱再燃燃料）則在主燃燒器的上部送入二級燃燒區(qū)（又稱再燃區(qū)）， 在 α ＜ 1的條件下形成很強的還原性氣氛，使得在一級燃燒區(qū)中生成的 NOx在二級燃燒區(qū)內(nèi)被還原成氮分子，抑制新的 NOx生成，使 NOx的排放濃度進一步降低。 大氣中氮氧化物的含量已逐漸引起了各國的關(guān)注 ， 許多國家制訂了非常嚴(yán)格的氮氧化物排放法規(guī) 。 ABB P200型 PFBC－ CC電站系統(tǒng)（第一代增壓鼓泡流化床 ） 1一燃燒室； 2一壓力殼體； 3一燃氣輪機； 4一給煤； 5一灰排放； 6一旋風(fēng)分離器； 7一發(fā)電機； 8一省煤器； 9一蒸汽輪機； 10一冷凝器 第一代 PFBC－ CC發(fā)電系統(tǒng)的最大弱點：流化床內(nèi)燃燒溫度在900℃ 左右， 從根本上限制了燃氣透平的進口溫度，使燃氣循環(huán)效率不能進一步提高 ，以至發(fā)電效率難以超過 42％。 20世紀(jì) 90年代中期，前 Alhstrom公司開發(fā)出的方型分離緊湊式 循環(huán)流化床技術(shù)。 ? 1920～ 1950年鼓泡流化床鍋爐占主要地位。 循環(huán)流化床強化了爐內(nèi)的傳熱和傳質(zhì)過程，延長了顆粒的停留和反應(yīng)時間，其熱效率比一般煤粉爐高 5%左右。 目前國內(nèi)與國外的主要差距如下： （ 1） 國內(nèi)超臨界技術(shù)處于起步階段 ， 但尚無實踐經(jīng)驗 ， 急需邁出關(guān)鍵性的一步 。 1992年底又投運了 1臺 1300MW燃煤機組，參數(shù)為 ， 538℃/538℃ ，機組的可用率達到 92%以上。 一般超臨界機組（ 24MPa， 538℃ /538℃ ）的凈效率約為 40%~41%，煤耗率比亞臨界鍋爐要低 4%左右。 超臨界鍋爐常常又稱 直流式鍋爐 。 （ 2）并且具有不易燃、不污染的優(yōu)良特性，是目前比較經(jīng)濟和實際的清潔煤代油燃料。 微生物選煤 是用某些自養(yǎng)性和異養(yǎng)性微生物，直接或間接地利用其代謝產(chǎn)物從煤中溶浸硫，達到脫硫的目的。 20世紀(jì) 80年代中期，美國率先提出潔凈煤技術(shù)：環(huán)境控制技術(shù)（ NOx、 SO2排放控制系統(tǒng)），先進燃煤發(fā)電技術(shù)（ IGCC、CFBC和先進燃燒與熱機系統(tǒng)），煤炭加工成潔凈能源技術(shù)，工業(yè)應(yīng)用技術(shù) 歐共體國家緊跟著推出未來能源計劃，研究開發(fā)的潔凈煤技術(shù)有： 煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（ IGCC） 煤和生物質(zhì)及廢棄物聯(lián)合氣化（或燃燒） 循環(huán)流化燃燒（ CFBC） 固體燃料氣化與燃料電池聯(lián)合循環(huán)技術(shù)等。 煉油廢渣 ：酸渣、堿渣、白土渣以及廢污泥 三、天然氣的開發(fā)與環(huán)境 在天然氣的開發(fā)過程中，鉆井會造成地層結(jié)構(gòu)、地貌和植被（或農(nóng)作物）的破壞。 能源環(huán)境污染所贊成的影響有兩種：一是 地區(qū)性的影響 。即通過經(jīng)濟與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，使生態(tài)環(huán)境得到保護，資源得到合理、永續(xù)利用； 二是消極作用。這類環(huán)境又可細分為院落環(huán)境、村落環(huán)境和城市環(huán)境。即使是同一緯度，因地形高度的不同，也會出現(xiàn)垂直帶性差異。 二、環(huán)境的功能和和基本特征 環(huán)境的功能 （ 1）為人類生存提供所需要的資源 （ 2）具有調(diào)節(jié)功能 環(huán)境是變化著的動態(tài)系統(tǒng)和開放系統(tǒng)，在一定的時空尺度內(nèi)，環(huán)境的輸入和輸出是相等的，是一個動態(tài)的平衡過程，人們稱之為環(huán)境平衡或生態(tài)平衡。 第四節(jié) 環(huán)境 一、環(huán)境的內(nèi)涵 狹義上的環(huán)境 ：包括非生物環(huán)境，如土壤、光照、溫度、濕度、空氣和水份等，還包括生物環(huán)境，如生物同種個體之間和不同種生物之間的競爭、捕食與被捕食、寄生與被寄生之間的關(guān)系等。 年均增長率%。 全國平均水資源總量為 ， 其中可開發(fā)利用量約為 9000億立方米左右 。 煤炭資源地理分布特： 北煤多于南煤。例如煤炭、石油、天然氣、水能和核裂變能等。原子核反應(yīng)主要有裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)。 三、能源分類 根據(jù)初始來源 （一次能源） （ 1）是與太陽有關(guān)的能源。 二、能源的意義 ? 能源在現(xiàn)代工業(yè)中占有重要地位。 ? 在世界總能源消耗量中，電能所占的比例在急劇增加。能源與環(huán)境 機電學(xué)院 袁隆基 第一章 緒論 從日常生活中必需的電、煤、氣、自來水等的供應(yīng)，到交通運輸、通信等現(xiàn)代社會的一切活動都離不開它。 ? 由圖 1可知，總能源消耗量的增長率高于人口的增長率。 自然界在一定的條件下能夠提供機械能、熱能、電能、化學(xué)能等某種形式能量的自然資源叫做能源。 ? 人民日常生活和公用事業(yè)也要消耗大量能源 。 （ 3）與原子核反應(yīng)有關(guān)的能源 這是某些物質(zhì)在發(fā)生原子核反應(yīng)時釋放的能量。 常規(guī)能源是指那些技術(shù)上比較成熟，已被人類廣泛利用，在生產(chǎn)和生活中起著重要作用的能源。 表 12中國化石能源探明可采儲量 能源 資源量 探明地質(zhì)儲量 探明可采儲量 目前全國探明可采儲量的比例 %（按同等發(fā)熱量） 煤炭 /億噸 55700 10421 2040 石油 /億噸 1021 213 61 天然氣 /萬億立方米 （估算） 中國煤炭資源的特點是：已發(fā)現(xiàn)資源總量最大、品種齊全，但地區(qū)分布不均勻、優(yōu)質(zhì)環(huán)保型資源少、勘探程度低、可供開發(fā)的經(jīng)濟可采量少。 水能資源及其他 中國水能資源 ， 無論是理論蘊藏還是可開發(fā)量 ，均是世界五個主要水能資源豐富國家之一 。能源消費增長速度遠低于 GDP總值的增長，年增長率為 % 中國在世界能源中的份額 人均能耗與世界比較 近幾年中國煤炭消費 中國石油消費量已由 1995年的 加到 2023年的 。 近期大規(guī)模開發(fā)利用還受到一定的限制 。前者可以概括為生物圈、大氣圈、水圈和巖石圈及其運動的影響，后者指人類自身活動所形成的物質(zhì)、能量、精神文明、各種社會關(guān)系及其產(chǎn)生的作用。 （ 2）環(huán)境資源的有限性 由于受各種因素（如生存條件、繁衍速度、人類獲取的強度等）所制約，在具體時空范圍內(nèi)，對人類來說各類資源都不可能是無限的 （ 3）環(huán)境的差異性（環(huán)境的區(qū)域性） 這是自然環(huán)境的基本特征，由于緯度的差異，地球接受的太陽輻射能不同，熱量從赤道向兩極遞減，形成了不同的氣候帶。 聚落環(huán)境 是人類有目的、有計劃創(chuàng)造出來的以人工環(huán)境為主的環(huán)境，它既是人類聚居的地方，也是人類生產(chǎn)活動的中心。 經(jīng)濟是環(huán)境的主導(dǎo) 經(jīng)濟發(fā)展對環(huán)境產(chǎn)生兩方面的影響： 一是積極影響。 （三）能源與環(huán)境 能源在開發(fā)利用過程中對自然界產(chǎn)生一定的破壞作用，其廢棄物對環(huán)境造成污染。 煉油廢氣 ：二氧化硫、硫化氫、氮氧化物、一氧化碳、烴類化合物及粉塵。 二、 化石燃料燃燒產(chǎn)生的有機污染物及其毒性 有機污染物：直鏈烷烴、芳香烴、脂肪醇 、酚類 、醛類 、酮類 、二惡英類 毒性：致癌、致畸、致突變 第三章 潔凈煤技術(shù)與應(yīng)用 第一節(jié) 潔凈煤技術(shù)及領(lǐng)域 一、 潔凈煤技術(shù)的提出