常见清洁能源及其利用技术有哪些
1、太阳能。太阳能既是一次能源,又是可再生能源。它的资源丰富,既可免费使用,又 无需运输, 对环境没有任何污染。 但太阳能也有两个主要缺点: 一是能流密度低; 二是其强度受各种因素(季节、地点、气候等)的影响不能维持常量。这两大缺 点大大限制了太阳能的有效利用。 利用技术:光热转换-太阳能热水器 ,光电转换-太阳能光伏电池, 光化学转 换-光合作用。
2、地热能。地热能是来自地球深处的可再生热能, 它起源於地球的熔融岩浆和放射性物 质的衰变, 其利用可分成地热发电和直接利用两大类。如果热量提取的速度不超 过补充的速度,那麼地热能便是可再生的。不过,地热能的分布相对来说比较分 散,开发难度较大。 利用技术:直接燃烧、热化学转化、生物化学转化。
3、风能。风能是一种有巨大发展潜力的无污染可再生能源,特别是对沿海岛屿,交通 不便的边远山区, 地广人稀的草原牧场,以及远离电网和近期内电网还难以达到 的农村、 边疆, 作为解决生产和生活能源的一种可靠途径, 有著十分重要的意义。 即使在已开发国家,高效洁净的风能也日益受到重视。 利用技术:提水、风力发电、风帆助航、利用风能加热。
4、海洋能。海洋能指依附在海水中的可再生能源,海洋通过各种物理过程接收、储存和 散能量,这些能量以潮汐、波浪、温度差、盐度梯度、海流等形式存在於海洋之 中。 利用技术:潮汐能发电、波浪发电、海水温差能发电、盐差能发电、海流发电 。
5、生物能。生物质是指由光合作用而产生的各种有机体, 生物能是太阳能以化学能形式 贮存在生物中的一种能量形式, 一种以生物质为载体的能量,它直接或间接地来 源於植物的光合作用。在各种可再生能源中,生物质是独特的,它是贮存的太阳 能,更是一种唯一可再生的碳源,可转化成常规的固态、液态和气态燃料。 利用形式:直接燃烧、热化学转化、生物化学转化。
6、氢能。氢能是一种二次能源, 因为它是通过一定的方法利用其他能源制取的,而不 像煤、石油和天然气等可以直接从地下开采,这种能源总有枯竭的一天,而氢能 若能从中生产,则可望能抒解能源危机的警戒。
清洁能源有:
一、海洋能:海洋能指依附在海水中的可再生能源,海洋通过各种物理过程接收、储存和散发能量,这些能量以潮汐、波浪、温度差、盐度梯度、海流等形式存在于海洋之中.
1、潮汐能 2、波浪能3、海水温差能4、盐差能5、海流能.
二、太阳能:太阳能清洁能源是将太阳的光能转换成为其他形式的热能、电能、化学能,能源转换过程中不产生其他有害的气体或固体废料,是一种环保、安全、无污染的新型能源.
1、光与热的转换.如太阳能热水器、太阳能灶、太阳能热发电系统等.
2、 光与电的转换,如太阳能电池板、太阳能车、船等.
一、前言
众所周知,能源消费是造成当今环境恶化的一个主要原因,尤其是煤炭在直接作为能源燃烧过程中,存在着效率低、污染严重的问题。统计表明,我国每年排入大气的污染物中有80%的烟尘,87%的SO2,67%的NOx来源于煤的燃烧。我国的大气污染主要是锅炉、窑炉燃煤产生烟气形成的煤烟型污染。目前我国能源仍然以煤炭为主,改变能源结构,使用油气电等清洁能源,与我国的国情又不太相适应,未来相当长一段时间内,煤炭在我国一次能源结构中的主体地位不会改变,这已成为不争的现实。因此大力发展和应用洁净煤燃烧技术与装置,是解决和控制大气污染的一条重要措施。
近年来,人们已在洁净煤燃烧技术方面进行了大量的研究与实践,但综合效果还都有待于提高。多年来在总结、借鉴、完善、发展国内外相关技术的基础上,我们对原煤气化和分相燃烧技术进行了大量研究,通过几年来的大量实验和工作实践,解决了十多项技术难题,掌握了一种锅炉清洁燃烧技术——煤气化分相燃烧技术, 并利用该技术研制出一种煤转化成煤气燃烧的一体化锅炉,我们称之为煤气化分相燃烧锅炉。其突出特点是无需炉外除尘系统,经过炉内全新的燃烧、气固分离及换热机理,实现“炉内消烟、除尘”,使其排烟无色——俗称无烟。烟尘、SO2、NOX排放浓度符合国家环保标准的要求,而且热效率高达80~85%。这种锅炉根据气固分相燃烧理论,把互补控制技术、气固分相燃烧技术集于一炉,将煤炭气化、燃烧集于一体,组成煤气化分相燃烧锅炉,从而实现了原煤的连续燃烧与洁净燃烧。
二、煤气化分相燃烧技术
烟尘的主要污染物是碳黑,它是不完全燃烧的产物。形成黑烟的原因主要是煤在燃烧过程中,形成易燃的轻碳氢化合物和难燃的重碳氢化合物及游离碳粒。这些难燃的重碳氢化合物、游离碳粒随烟气排出,便可见到浓浓的黑烟。
一般情况下,煤的燃烧属于多相混合燃烧,煤在燃烧过程中析出挥发物,而挥发物的燃烧对煤焦的燃烧起到制约作用,使固体碳的燃烧过程繁杂化、困难化。固体燃料氧化反应过程中的次级反应,即一氧化碳和二氧化碳的产生以及一氧化碳的氧化反应和二氧化碳的还原反应,都不利于固体碳和天然矿物煤的燃烧,而气固分相燃烧就可以有效地解决上述问题。
气固分相燃烧就是使固体燃料在同一个装置内分解成气相态的燃料和固相态的燃料,并使其按照各自的燃烧特点和与此相适应的燃烧方式,在同一个装置内有联系地、互相依托地、相互促进地燃烧,从而达到完全燃烧或接近完全燃烧的目的。
煤气化分相燃烧技术是根据气固分相燃烧理论,将煤炭气化、气固分相燃烧集于一体,以煤炭为原料,采用空气和水蒸气为气化剂,先通过低温热解的温和气化,把煤易产生黑烟的可燃性挥发份中的碳氢化合物先转化为煤气,与脱去挥发份的煤焦一同在燃烧室进行燃烧。这样在同一个燃烧室内气态燃料与固态燃料有联系地、互相依托地、相互促进地按照各自的燃烧规律和特点分别燃烧,消除了黑烟,提高了燃烧效率,并且在整个燃烧过程中,有利于降低氮氧化物和二氧化硫的生成,进而达到洁净燃烧和提高锅炉热效率的双重功效。
煤气化分相燃烧技术在锅炉上的应用,使固体燃料的干燥、干馏、气化以及由此产生的气相态的煤气和固相态的煤焦在同一炉内同时燃烧。并使锅炉在结构上实现了两个一体化,即煤气发生炉和层燃锅炉一体化,层燃锅炉与除尘器一体化,因此无需另设煤气发生炉便实现了煤的气化燃烧;也无需炉外除尘器,就可实现炉内消烟除尘,锅炉排烟无色。其燃烧机理如图一所示,双点划线框内表示固相煤和煤焦的燃烧过程,单点划线框内表示气相煤气的燃烧过程,实线框内表示煤的干馏过程,虚线框内表示煤焦的气化过程。
原煤首先在气化室缺氧条件下燃烧和气化热解,煤料自上部加入,煤层从下部引燃,自下而上形成氧化层、还原层、干馏层和干燥层的分层结构。其中氧化层和还原层组成气化层,气化过程的主要反应在这里进行。以空气为主的气化剂从气化室底部进入,使底部煤层氧化燃烧,生成的吹风气中含有一定量的一氧化碳,此高温鼓风气流经干馏层,对煤料进行干燥、预热和干馏。煤料从气化室上部加入,随着煤料的下降和吸热,低温干馏过程缓慢进行,逐渐析出挥发份,形成干馏煤气。其成份主要是水份、轻油和煤中挥发物。
原煤经干馏后形成热煤焦进入到还原层,靠下层部分煤焦的氧化反应热进行气化反应。同时可注入适量的水蒸汽发生水煤气反应,这样以空气和水蒸汽的混合物为气化剂,在气化室内与灼热的碳作用生成气化煤气。其成份主要是一氧化碳和二氧化碳以及由固体燃料中的碳与水蒸碳与产物、产物与产物之间反应生成的氢气、甲烷,还有50%以上的氮气。这样干馏层生成的干馏煤气和进入干馏层的气化煤气混合,由煤气出口排出。气化室内各层的作用及主要化学反应见表一。
表一:气化室内各层的作用及主要化学反应
层区名 作用及工作过程 主要化学反应
灰层 分配气化剂,借灰渣显热预热气化剂
氧化层 碳与气化剂中氧进行氧化反应,放出热量,供还原层吸热反应所需 C+O2=CO2 放热
2C+O2=2CO 放热
还原层 CO2 还原成CO,水蒸汽与碳分解为氢气, CO2+C=2CO 放热
H2O+C=CO+H2 放热
CO+H2O=CO2+H2 吸热
干馏层 煤料与热煤气换热进行热分解,析出干馏煤气:水份、轻油和煤中挥发物。
干燥层 使煤料进行干燥
在锅炉的气化室中,煤料自上而下加入,在气化过程中逐步下移,气化剂则由下部进入,通过炉栅自下而上,生成的煤气由燃料层上方引出。这一过程属逆流过程,它能充分利用煤气的显热预热气化剂,从而提高了锅炉的热效率,并且由于干馏煤气不经过高温区裂解,使气化煤气的热值有所提高。
原煤经温和气化低温热解产生的煤气,在经过上部干馏层后,通过气化室的煤气出口进入燃烧室,与充足的二次风充分混合,在燃烧室的高温条件下自行点燃,并与进入燃烧室炉排上煤焦向上的火焰相交,这样在燃烧室内煤气与煤焦分别按照气相和固相的燃烧特点和燃烧方式分别燃烧,又相互联系、相互促进,使一氧化碳和烟黑燃烬,达到或接近完全燃烧。
三、煤气化分相燃烧锅炉的结构特点及应用
锅炉在发展的过程中一直重视提高锅炉热效率和烟尘排放达标两大问题。传统的锅炉解决这两大问题的基本上是靠强化燃烧和传热提高锅炉热效率和设置炉外除尘器。强化燃烧往往会导致锅炉烟尘初始排放浓度的加大,增大除尘器的负担,在发达国家可使用除尘效率在99%以上的电除尘器或布袋除尘器,使烟尘排放浓度控制在50mg/Nm3以下,而在我国由于经济条件的原因,只能使用价格相对低廉的机械式或湿式除尘器,除尘效率一般低于95%,使烟尘排放浓度大于100-200 mg/Nm3,达不到国家的环保要求。这种依靠炉外除尘器解决除尘的办法,不仅增加锅炉房的占地面积和基建投资,而且增大引风机电耗,还造成二次污染。由于煤气化分相燃烧锅炉彻底改变了传统锅炉的燃烧原理,利用气固分相燃烧理论,使煤在燃烧过程中易产生黑烟的可燃性挥发份中的碳氢化合物先转化为可燃煤气,与脱去挥发份的煤焦一同在燃烧室进行燃烧。由于燃烧室温度高达1000℃以上,烟雾得以充分分解,解决了煤直接燃烧产生黑烟的难题。这种锅炉不仅使原煤尽可能地完全燃烧和高效利用,有较高的热效率,而且还尽可能地减少烟尘和有害气体SO2、NOX等的排放,达到消烟除尘的作用,使锅炉各项环保及节能指标大大优于国家标准。
煤气化分相燃烧技术在锅炉上的应用,打破了传统锅炉加除尘器的模式,创建了无需炉外除尘器的一体化模式。而这种一体化并不是机械式地将除尘器加入锅炉。煤气化分相燃烧锅炉与普通煤气锅炉和层燃锅炉相比,具有自己独特的结构,它将后两者有机结合,主要由前部的煤气化室,中部的燃烧室和尾部的对流受热面三大部分组成。(见图二:锅炉结构与燃烧示意图)
气化室是锅炉的技术核心部分,它看上去象是一个开放式的煤气发生炉,其主要功能,一是将煤中的可燃挥发份和煤的气化反应生成气,以煤气的形式排入到燃烧室进行燃烧;二是将释放出挥发份的半焦煤输送到燃烧室继续进行燃烧;三是控制气化室内的反应温度和煤焦层厚度。实现上述功能的关键:一是要保证一定的原煤层;二是要合理配置送风和气化剂,提高煤炭气化率和气化室的气化强度;三是要在煤气化室和燃烧室的连接部位,合理配置煤气出口和煤焦出口。气化室产要由炉体、进煤装置、炉栅、气化剂进口、煤气出口和煤焦出口等部分组成。
在气化室内以煤炭为原料,采用空气和水蒸汽为气化剂,在常压下进行煤的温和气化反应,将煤在低温热分解产生的挥发性物质从煤中赶出。当气化室内温度达到设定条件时,将气化室内脱挥发份的高温煤焦输送到燃烧室的炉排上进行强化燃烧。
燃烧室的主要功能:一是使煤气和煤焦燃烧完全,提高燃烧效率;二是降低烟尘初始排放量和烟气黑度。气化室内产生的煤气经煤气出口,喷入到燃烧室,在可控二次风的扰动下旋向下方,与由气化室进入到燃烧室的煤焦向上的火焰相交而混合燃烧。煤气与固定碳(煤焦)燃烧相结合,强化了燃烧,达到了充分燃烬,洁净燃烧的目的,提高了燃烧效率。并且因为在炉排上的燃烧是半焦化的煤焦,因此产生的飞灰量小,烟尘浓度、烟气黑度都比较低。同时,在燃烧室上方设置了防爆门,确保锅炉的安全运行。
对流受热面的主要功能就是完成与烟气的热量交换,达到锅炉额定出力,提高锅炉换热效率。其结构形式可有多种,与普通锅炉没有太大的区别,因此对大多数锅炉来说,都可以改造成煤气化分相燃烧锅炉。并且锅炉无需除尘器,大大节省锅炉房总投资和占地面积。
设计煤气化分相燃烧锅炉时,应注意的几点:
1、合理布置煤气出口和煤焦出口的位置和大小;
2、煤焦的温度控制;
3、气化剂进口和进煤口;
4、合理设置二次风和防爆门;
5、气化室与燃烧室的水循环要合理。
由上述可知,煤气化分相燃烧锅炉的结构并不复杂,只需在传统锅炉的基础上,在其前部加一个气化室,在原炉膛上设置二次风和防爆门,再结合一些控制技术。利用该原理可以设计出多种规格型号的锅炉,类型主要为0.2t/h~10t/h各参数的锅炉。现仅在东北地区已有几十台此类型的锅炉在运行,广泛用于洗浴、采暖、医药卫生等领域,并已经利用该技术,改造了很多工业锅炉,效果都非常好。
下面以一台DZL2t/h锅炉为例,改造前后对比见表二。
表二:DZL2t/h锅炉改造前后对比
改造前 改造后 比较
热效率 73% 78% 提高5%
耗煤量(AII) 380kg/h 356kg/h 节煤6.3%
适应煤种 AII AIII 褐煤 石煤AI AII AIII 无烟煤 煤种适应性广
锅炉外形体积 5.4×2×3.2m 5.9×2×3.2m 长度约增加一米
环保性能 冒黑烟,环保不达标 排烟无色,满足环保要求
该新型锅炉综合地应用当代高新技术和高效率传热技术,将煤气发生炉与层燃锅炉有机结合为一体,做到清洁燃烧,炉内自行消烟除尘,锅炉运行期间,在无需炉外除尘器的情况下,排烟无色,烟尘浓度≤100mg/Nm3,比传统锅炉减少30-50%,SO2浓度≤1200mg/Nm3,NOx<400mg/ Nm3,符合国家环保标准GB13271-2001中一类地区的要求,同时,热效率在82%以上。而成本仅比传统锅炉增加不到一万元,但却省了一台除尘器。每小时加煤次数少,仅2~3次,并可实现机械上煤和除渣,因而大大减轻了司炉工的劳动强度。
四、煤气化分相燃烧锅炉的特点
传统的煤炭燃烧方式在煤的燃烧过程中会产生大量的污染物,造成严重的环境污染。主要原因是:
(1)煤炭不易与氧气充分接触而形成不完全燃烧,燃烧效率低,相对增加了污染排放;
(2)燃烧过程不易控制,例如挥发份大量析出时往往供氧不足,造成烟尘析出与冒黑烟;
(3)固体燃料燃烧时温度难以均匀,形成局部高温区,促使大量NOx形成;
(4)原煤中的硫大多在燃烧过程中氧化成SO2;
(5)未经处理的固态煤炭直接燃烧时,大量粉尘将随烟气一同排出,造成大量粉尘污染。
煤气化分相燃烧锅炉将煤炭气化、气固分相燃烧集于一体,有效地解决环境污染问题,与传统的燃煤锅炉相比,它有以下优点:
1、烟尘浓度、烟气黑度低,环保性能好。
在气化层生成的气化煤气和在干馏层生成的干馏煤气最终混合在一起,在燃烧室内与二次风充分混合,因是气态燃料,供氧充分,容易达到完全燃烧,使一氧化碳和烟黑燃烬。而从气化室进入到燃烧室的炽热煤焦,因大部分挥发份已被析出,避免了挥发物对固定碳燃烧的不良影响,剩余的挥发份在煤焦内部进一步得到氧化,生成的一氧化碳和烟黑等可燃物在通过煤焦层表面时被燃烬。另外煤焦在燃烧时产生的飞灰量小,同时在锅炉内采用除尘技术,因此从根本上消除了“炭黑”,高效率地清除了烟尘中的飞灰。
2、节约能源、热效率高。
煤料在气化室充分气化热解之后再燃烧,不仅避免了挥发物、一氧化碳、二氧化碳等对煤焦燃烧的不良影响,而且从气化室进入燃烧室的热煤气更容易燃烧,并对煤焦的燃烧有一定的促进作用。进入燃烧室的炽热煤焦已脱去大部分挥发份,不仅有较高的温度,而且具有内部孔隙,能增强内部和外部扩散氧化反应,起到强化煤焦燃烧的作用,从而在降低过量空气系数下,使一氧化碳和炭黑燃烬,燃烧更加充分,因而降低了化学和机械不完全燃烧热损失,提高了煤的燃烧热效率,与直接烧煤相比可节煤5-10%。
3、氮氧化物的排放低
在气化室内煤层从下部引燃,并在下部燃烧,总体上气化室内温度比较低,属低温燃烧。而且在气化室内过量空气系数很小,大约在0.7-1.0之间,属低氧燃烧。这为降低氮氧化物的排放提供了有利条件。煤中有机氮化学剂量小,并处在还原气氛中,只转变成不参与燃烧的无毒氮分子。煤中含有的氮氧化物,一部分在煤层半焦催化作用下反应生成氮气、水蒸汽和一氧化碳,还有一部分在穿过上部还原层时被还原成氮气。而气化室内脱去绝大部分挥发份的高温煤焦在进入燃烧室后,进行充足供氧强化燃烧,其中剩余的少量挥发份在半焦内部进一步热解氧化,氮氧化物在煤焦内部被进一步还原,生成的烟黑可燃物在经过焦层表面时被燃烬,从而控制和减少了氮氧化物的生成与排放。
4、有一定的脱硫作用
煤中的硫主要以无机硫(FeS2和硫酸盐)和有机硫的形式存在,而硫酸盐几乎全部存留在灰渣中,不会造成燃煤污染。在煤气化分相燃烧锅炉中,煤中的FeS2和有机硫在气化室内发生热分解反应,以及与煤气中的氢气发生还原反应,使煤中的硫以硫化氢气体的形式脱除释放出来。而且在气化室下部,温度一般在800℃左右,恰好是脱硫剂发挥作用的最佳反应温度。如燃用含硫量较高的煤,只需在碎煤粒中添加适量的石灰石或白云石,即可得到较好的脱硫效果,从而大大降低烟气中二氧化硫的含量。
5、操作和控制简单易行
煤气的发生和燃烧在同一设备的两个装置中进行,不用设置单独的煤气点火装置,煤气在燃烧室内由高温明火自行点燃,易于操作和控制,简化了运行管理,操作方便,减轻司炉工劳动强度,改善锅炉房卫生条件,实现文明生产。
6、燃烧稳定,煤种适应性强
煤在锅炉气化室的下部引燃,因而燃烧稳定。可燃劣质煤矿和燃点高的煤,其煤种适应性较强,在难熔区或中等结渣范围以内的煤种均适合。其中褐煤、长焰煤、不粘结或弱粘结烟煤、小球形型煤是比较理想的燃料。
五、结束语
实践证明,新的燃烧理论及多种专利组成的集成技术,保证了煤气化分相燃烧锅炉高效环保的稳定性及先进性,克服了旧技术无法解决的浪费及污染的难题,获得了明显的经济效益和环境效益,受到用户青睐。中国的煤炭资源十分丰富,随着能源政策和环境的要求越来越高,煤气化分相燃烧锅炉在我国市场前景十分广阔。
大气环境质量——在环京津地区环境质量和生态状况有所改善的情况下,2008年城市大气环境质量明显好转,保障奥运期间有良好的空气质量;2010年中心城大气环境质量基本达标,二氧化硫、二氧化氮年均浓度达到国家标准,可吸入颗粒物年均浓度基本达到国家标准,臭氧超标情况有所遏制。
水环境质量——2008年,主要饮用水源水质稳定达标,中心城和新城城市水系水质明显改善。2010年,主要地表饮用水源水质保持达标,官厅水库初步恢复饮用水源功能;全市地表水体化学需氧量、氨氮等水质指标有所改善,中心城和新城城市水系水质平水年基本达到国家标准;平原地区地下水超采和局部污染的局面有所好转。2008年中心城和新城城市污水处理率达到90%,郊区污水处理率达到50%。2010年中心城和新城城市生活污水处理率继续提高,再生水回用率达到50%。
声环境质量——城市建成区区域环境噪声和城市主要道路交通噪声基本稳定,局部地区声环境质量有所改善。
固体废物——2008年中心城生活垃圾无害化处理率达到98%,郊区达到65%;生活垃圾分类收集率达到50%,生活垃圾资源化率达到30%,危险废物安全处理处置。2010年中心城生活垃圾无害化处理率达到99%,郊区达到80%;生活垃圾分类收集率达到60%。工业固体废物综合利用率达到80%。
辐射环境——电离辐射、电磁辐射环境质量保持在正常水平,电离辐射、电磁辐射公众照射水平均控制在国家标准限值之内。2008年废放射源、放射性废物实现集中安全收贮,2010年前实现放射源全过程有效安全监管。
主要污染物排放总量控制——2010年全市烟粉尘、二氧化硫和化学需氧量分别在2005年的基础上削减15%、20%和15%左右,到2010年分别控制在7.7万吨、15.2万吨和9.9万吨以下。
专栏3 二氧化硫和化学需氧量
二氧化硫主要由燃煤及燃料油等含硫物质燃烧产生,其次是来自自然界,如火山爆发、森林起火等产生。二氧化硫对人体结膜和上呼吸道粘膜有强烈刺激性,可损伤呼吸器官导致支气管炎、肺炎,甚至肺水肿呼吸麻痹。
化学需氧量又称化学耗氧量,是利用化学氧化剂(如高锰酸钾、重铬酸钾)将废水中可氧化物质(如有机物、亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等)氧化分解,然后根据残留的氧化剂的量计算出氧的消耗量,以粗略地表示废水中有机物含量,反映水体有机物污染程度。化学需氧量越高,表明水体的有机污染越重。
二氧化硫和化学需氧量排放总量控制指标是国家“十一五”规划纲要中的约束性指标。
(二)生态建设
生态保护与建设——2010年城市建成区绿化覆盖率达到45%;全市林木覆盖率达到53%,森林覆盖率达到37%;自然保护区面积达到全市国土面积的10%以上;山区水土流失有效治理面积达到70%以上。
农村与农业环境保护——2010年郊区农业污染综合治理率达到80%;农业废弃物资源化综合利用率达到90%;大型养殖场粪便污染综合治理率达到80%以上,其中规模化猪场粪便污染全部实现综合治理。改善农村生态环境,9个区县建成国家级生态示范区,70个乡镇建成“环境优美乡镇”,约400个村建成“文明生态村”。
(三)环境监控
到2010年,完善由国控点、市控点和区县辅助测点组成的空气质量自动监测网络,建立主要大气污染物区域总量和区域传输监测支持系统。扩建地表水环境质量自动监测站,形成自动监测与手工监测相结合的地表水环境质量监控系统;建立重点地区地下水源水质监测系统。建立声环境自动监测系统和固体废物管理信息系统。初步建立辐射环境自动监测系统(2008年前完成重点地区自动监测站的建设)和辐射源管理信息系统。
初步建立以遥感、地理信息系统和全球定位系统(即3S技术)为支撑的全市生态环境监测系统;初步建立全市土壤监测系统。
2010年前建成重点污染源自动监控系统,实现重点污染源排污许可证管理。
第三章 环境污染防治
“十一五”时期,环境污染防治的总体思路是:实施污染物排放总量控制,削减存量、控制增量,实现总量持续减少。强化经济结构调整、能源结构调整和技术进步,促进经济增长方式的转变;发展循环经济,降低资源消耗,实现废物减量化、再利用、资源化;加强环境监管,消除污染隐患,重点解决群众关心的环境问题;加强环境执法,强调企业自律,确保污染源稳定达标排放;推动区域、流域协调与合作,促进环境质量同步改善。
一、大气污染防治
“十一五”期间,通过改善能源结构、控制燃煤总量、减少机动车排放、加强环境综合整治等措施,全面削减大气污染物排放。同时,继续开展与北京邻近的省、市的合作,重点加强大气污染物远距离传输影响控制,努力改善大气环境质量,保障奥运期间的良好环境和“宜居城市”长远发展的需要。
(一)煤烟型污染控制
1、调整能源结构
大力引进电力、天然气等优质能源。扩大使用外来电力资源,规划期间内除太阳宫、电子城等4个已批准的燃气发(热)电厂建设项目外,中心城区内不再建设化石燃料发电厂;2010年前,建成长庆气田至北京第二条输气管道及市内配套工程,努力开辟其它燃气来源。天然气优先满足居民生活和公共设施用气,鼓励以天然气替代工业、采暖用煤。
取消低矮燃煤面源。结合文物保护区及危房改造,老城区内小煤炉力争在2010年前用清洁能源替代;中心城区约2800台20吨以下燃煤锅炉2007年年底前完成清洁能源改造。远郊区燃煤茶炉、大灶等低矮污染源全部改用清洁能源;有条件的地区20吨以下燃煤锅炉逐步改用清洁能源;尚不具备条件的,以集中供热和联片供热为主,采用洁净煤技术,逐步取消分散、小型燃煤锅炉。加强监管,防止燃煤反弹。
2、推广节能技术和可再生能源
加大建筑节能和供热节能力度。严格执行建筑节能有关法律法规和设计标准、施工规程,进一步完善居住建筑节能标准,新建建筑强制推行供热节能措施。加强供热系统节能管理,建立管理体系,完善政策法规和终端能耗标准及检测体系,强化供热能源需求侧管理,开展节能审计和能效标识,运用市场机制并辅以激励政策推进供热管网系统节能技术改造。同时,逐步推广燃气锅炉节能。
加大工业节能力度。通过优化产业结构和产品结构,限制高耗能工业的发展,用低消耗、少排放的高新技术产业替代现有高耗能、高污染的产业。修订工业产品能耗标准,建立节能产品认证和市场准入制度,提高工业能源利用效率,降低万元GDP能耗指标。
提高能源利用技术水平,开发利用煤清洁燃烧技术。在查明地温能地质资源基础上,重点研究鼓励城市污水、中水、浅层地下水为热源的热泵技术,其中新建建筑推广地埋式热泵系统。鼓励开发利用太阳能、生物质能等可再生能源。2008年前完成采用热泵技术、可再生能源供热1000万平方米。
积极推动农村能源利用方式转变,推广液化气、清洁煤、天然气的使用,推广太阳房建设和太阳能热水器的使用,建设大中型沼气设备,支持生物质能的集中利用。
3、治理燃煤设施
整合中心城20吨以上的燃煤锅炉房,加快脱硫、除尘改造,达到使用年限的力争逐步改用清洁能源。2008年前高井、京能、京丰、华能、国华等五大燃煤(热)电厂完成高效除尘、脱硫和脱氮治理工程,稳定达到本市排放标准,并逐步推广使用低硫优质煤或洗选煤。
燃煤供热炉灶禁止原煤散烧。继续推广使用低硫优质煤,逐步建立起全市统一的煤炭调配、运输、储存系统,防止高硫劣质煤进入本市。城八区和远郊区县城关镇内的所有燃煤锅炉房煤场和民用型煤加工点要全部实施密闭作业。
全市规划保留的燃煤锅炉全部使用低硫优质煤,并应用脱硫技术和其他节能控污技术。工业项目原则上进入开发区,不再新建分散工业用燃煤锅炉。采用低消耗、少排放的高新技术改造现有高耗能、高污染的燃煤设施,提高能效,削减煤炭消耗量。有条件的燃煤锅炉鼓励使用清洁气体燃料,对达不到排放要求的,强制改用清洁能源或停止使用。
(二)机动车污染控制
1、实施公交优先战略
完善公共交通系统,实施公交优先发展战略。加速发展轨道交通、地面快速公共交通系统,提高公交客运量,扩大公交专用线路,使公共交通成为城市主导交通方式。
2、控制新车污染排放
进一步提高本市机动车新车排放标准。在油品保证的情况下,2007年轻型柴油车新车执行国家第IV阶段排气污染物排放标准,2008年轻型汽油车、轻型燃气汽车、重型柴油车执行第IV阶段排放标准。
鼓励生产使用低油耗、低排放的混合动力车、电动车、天然气车及其它替代燃料车。积极研究制定更科学的节能环保排放标准。
3、严格控制油品质量
制定更严格的地方油品标准,加强油品质量管理,2008年前发布实行与第IV阶段机动车排气污染物排放标准相适应的车用燃油标准。加强对销售油品添加清净剂的监督管理,保证油品质量;采用经济手段鼓励销售使用低硫优质车用燃油。
4、加强在用车管理
继续实行车辆检查/维修制度。完善监控系统水平,实现定期检验、路检、维修过程的监控和信息共享。充分发挥遥感监测车快速筛选、监控作用。加强本市和外埠进京车辆的排放检测与管理,确保上路行驶的机动车尾气排放达标。车辆维修管理部门加强对维修企业的监管,督促机动车生产厂家加强对其特约维修站的管理,保证维修后车辆排放达标。
研究制定加快淘汰老旧高排放车的经济政策,力争在2008年前淘汰1995年以前投入使用的高排放车。对具备治理条件的柴油车进行排放治理。
2008年前采取措施加快各种大型运输车辆的更新、淘汰,鼓励企业加快对老旧公交车、出租车、邮政车、环卫车等专用车辆的更新,鼓励新增和更新的客运车辆使用混合动力车、电动汽车等低排放车或符合更严格排放标准的车辆。严格执行各类机动车有关报废制度,并鼓励提前淘汰更新。同时加强对施工机械、农用机械及非道路用柴油机排放的管理。
进一步完善机动车环保标志管理。根据车辆的排放状况,划分不同车辆环保标志等级,禁止无有效环保标志车辆上路行驶。同时增加高排放车尾气检测频次,延缓报废车每年检测4次。根据空气质量状况和天气情况,按环保标志等级,采取限行或禁行措施。加强对外埠进京车辆的管理,继续实行过境车辆限制在五环路外行驶的措施,尾气排放超过标准的车辆不准进入本市。
通过采取以上措施,预计到2010年,在新车继续增长的情况下,与机动车相关的大气污染物排放量将有所减少。
(三)挥发性有机物污染控制
2008年前完成加油站、油库、油罐车及其它挥发性有机物排放源的治理,对有关企业调整、搬迁和治理过程中有机废气的排放情况进行专项检查。
石油、化工行业加大挥发性有机物控制力度。中心城区严格控制喷漆、喷绘等加工作业,现有加工作业点要逐步搬迁出城镇建成区。
鼓励使用符合环保标准的环保涂料,产品质量必须符合国家规定的产品质量标准,不合格产品不得在京销售、使用。
(四)尘污染控制
1、加强环境综合整治
全面加强城市管理,按照市政府关于“门前三包”责任制和城市绿化有关管理规定,全面消除建成区和城乡结合部裸露地面。结合开展“城中村”改造和居住区环境治理,加大城市地区裸露地面综合整治和绿化执法检查工作力度,对闲置和未开发土地及时进行临时绿化;在中心区逐步增加屋顶绿化面积,力争完成屋顶绿化面积50万平方米。
继续开展季节性裸露农田的治理,实施秋收作物“留茬免耕”,增加冬季生物覆盖面积,继续推广保护性耕作技术。继续打击违法采砂行为,并制定砂石坑综合整治方案,开展土地整理和生态恢复。
加大对露天焚烧、烧烤和油烟污染以及垃圾乱堆乱放等违法行为的查处力度,减少低空污染排放。采取洒水、覆盖或喷洒覆盖剂等措施,防止街道和庭院内煤堆、料堆、土堆二次扬尘。
2、严格控制工地、道路扬尘
通过开展“绿色工地”创建等活动,以企业自律为基础,搞好工地扬尘管理。严格执行施工现场环境保护标准规定,加强对施工工地及单位的施工资质管理。增强施工环境监理力度,保证环保资金的专款专用。对施工工地开征扬尘排污费。加强执法检查,启用施工工地扬尘污染监视系统,对扬尘污染严重的工地依法处罚或停工整顿,确保施工工地环保达标。
加强道路修缮。扩大市区道路机械化清扫和洒水面积,增加道路机扫和洒水频次,提高道路保洁度。充分利用中水冲刷路面,喷淋人行道、裸露地面,减少道路扬尘。城市主要车行道机械化清扫率力争2008年达到98%,2010年达到100%。加强对工程渣土运输车辆在运输途中的遗撒、滴漏等污染行为的检查和处罚;沙尘天气后及时实施道路清扫、洒水。
3、加大工业粉尘、扬尘治理
治理工业粉尘、扬尘,减少无组织排放,提高粉尘治理、回收效率。建材行业要推广使用高效布袋除尘器,减少工业粉尘排放量。中心城区严格控制建材切割加工作业,现有加工作业点要逐步搬迁出城镇建成区。
(五)重点工业大气污染源治理
首钢到2007年底完成压缩400万吨钢铁生产能力;2008年奥运会期间暂停烧结、焦炉生产;2010年冶炼、热轧能力全部停产。完成东南郊焦化厂、化二、有机等重点企业的搬迁调整。加快其它技术落后、污染严重企业或工艺的搬迁调整和治理改造,实施北新建材(集团)有限公司石膏板生产线一线搬迁和二线改造。
(六)大气环境管理
1、修订大气污染防治等地方法规。制订、修订并实施大气污染物排放总量控制、机动车污染防治等管理办法或实施细则。制订、修订燃料燃烧排放、生产工艺排放、工地扬尘等有关大气污染物排放标准,加严排放限值。建立健全大气污染物无组织排放管理指标体系。
2、制定并完善有效的经济激励政策。利用多种经济手段,促进重点工业污染源治理、老旧机动车提前报废更新、重型柴油车尾气治理、交通方式调控、清洁能源及可再生能源推广使用等。
3、完善空气质量监测系统。2008年前,增建监测子站和区县专项污染物监测子站,开展对细粒子(PM2. 5)和与光化学污染形成相关的污染物的监测分析;建成机动车排放实验室。2010年前,增建交通环境监测子站,加强交通大气环境污染监测与数据处理能力,构建由交通污染监测子站、车载动态路面交通污染连续监测装置、交通流量监视装置以及交通污染分析模型——数据处理平台组成的交通污染监测评估网络。
4、加快建立主要污染物区域总量和区域传输监测支持系统,正确评估本地污染排放和区域污染传输对空气质量达标率的影响;制定实施重污染日的应急控制预案;完善数据处理中心和空气质量即时预测预报系统;健全锅炉烟气在线监测、机动车尾气检测自动监控和工地扬尘视频监控系统。
5、“十一五”时期,在大气污染控制方面重点开展光化学污染与城市大气化学组份分析研究,重污染事件与突发污染的应急监控、预警体系研究与建立,细粒子产生与人体健康关系研究,酸雨形成机理、成分和污染防治措施的研究,机动车监控体系与标准化程序研究,区域污染与联合防治研究等。
大部分的可再生能源其实都是太阳能的储存。可再生的意思并非提供十年的能源,而是百年甚至千年的。
随着能源危机的出现,人们开始发现可再生能源的重要性。
·太阳能
·地热能
·水能
·风能
·生物质能
·潮汐能
所有人类活动的基本能源都来自太阳,透过植物的光合作用而被吸收。
木材
柴是最早使用的能源,透过燃烧成为加热的能源。烧柴在煮食和提供热力很重要,它让人们在寒冷的环境下仍可生存。
动物牵动
传统的农家动物如牛、马和骡除了会运输货物之外,亦可以拉磨、推动一些机械以产生能源。
生物质燃料
此种燃料原为可再生能源,如能产出与消耗平衡则不会增加二氧化碳。但如消耗过量而毁林与耗竭可返还土壤的有机物,就会破坏产耗平衡。用生物质在沼气池中产生沼气供炊事照明用,残渣还是良好的有机肥。用生物质制造乙醇甲醇可用作汽车燃料。
水力
磨坊就是采用水力的好例子。而水力发电更是现代的重要能源,尤其是中国这样满是河流的国家。此外,中国有很长的海岸线,也很适合用来作潮汐发电。
风力
人类已经使用了风力几百年了。
太阳能
太阳直接提供了能源给人类已经很久了,但使用机械来将太阳能转成其他能量形式还是近代的事。
潮汐能
潮汐发电利用潮水涨落,世界已有电站容量16GW。
从地球蕴藏的能源数量来看,自然界存在有无限的能源资源。仅就太阳能而言,太阳每秒钟通过电磁波传至地球的能量达到相当于500多吨煤燃烧放出的热量。这相当于一年中仅太阳能就有130万亿吨煤的热量,大约为全世界目前一年耗能的一万多倍。不过,由于人类开发与利用地球能源尚受到社会生产力,科学技术、地理原因及世界经济、政治等多方面因素的影响与制约。包括太阳能、风能、水能在内的巨大数量的能源,可以利用的仅占微乎其微的比例,因而,继续发展的潜力巨大。人类能源消费的剧增、化石燃料的匮乏至枯竭以及生态环境的日趋恶化,逼迫使人们不得不思考人类社会的能源问题。国民经济的可持续发展,依仗能源的可持续供给,这就必须研究开发新能源和可再生能源。
太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源,也是人类可利用的最丰富的能源。太阳每年投射到地面上的辐射能高达1.05×1018千瓦时(3.78×1024J),相当于1.3×106亿吨标准煤。按目前太阳的质量消耗速率计,可维持6×1010年。所以可以说它是“取之不尽,用之不竭”的能源。但如何合理利用太阳能,降低开发和转化的成本,是新能源开发中面临的重要问题。
风能是利用风力机将风能转化为电能、热能、机械能等各种形式的能量,用于发电、提水、助航、制冷和致热等。风力发电是主要的风能开发利用方式。中国的风能总储量估计为1.6×109千瓦,列世界第三位,有广阔的开发前景。风能是一种自然能源,由于风的方向及大小都变幻不定,因此其经济性和实用性由风车的安装地点、方向、风速等多种因素综合决定。
对于核电站,人们有许多误解,其实核能发电是一种清洁、高效的能源获取方式。对于核裂变,核燃料是铀、钚等元素,核聚变的燃料则是氘、氚等物质。有些物质,例如钍,本身并非核燃料,但经过核反应可以转化为核燃料。我们把核燃料和可以转化为核燃料的物质总称为核资源。
近年来,许多发展中国家虽然都制订了一系列鼓励民企投资小水电的政策。由于小水电站投资小、风险低、效益稳、运营成本比较低,在国家各种优惠政策的鼓励下,全国掀起了一股投资建设小水电站的热潮,尤其是近年来,由于全国性缺电严重,民企投资小水电如雨后春笋,悄然兴起。国家鼓励合理开发和利用小水电资源的总方针是确定的,2003年开始,特大水电投资项目也开始向民资开放。2005年,根据国务院和水利部的“十一五”计划和2015年发展规划,中国将对民资投资小水电以及小水电发展给予更多优惠政策。
氢是一种二次能源,一种理想的新的含能体能源,在人类生存的地球上,虽然氢是最丰富的元素,但自然氢的存在极少。因此必需将含氢物质加工后方能得到氢气。最丰富的含氢物质是水,其次就是各种矿物燃料(煤、石油、天然气)及各种生物质等。氢不但是一种优质燃料,还是石油、化工、化肥和冶金工业中的重要原料和物料。石油和其他化石燃料的精炼需要氢,如烃的增氢、煤的气化、重油的精炼等;化工中制氨、制甲醇也需要氢。氢还用来还原铁矿石。用氢制成燃料电池可直接发电。采用燃料电池和氢气-蒸汽联合循环发电,其能量转换效率将远高于现有的火电厂。随着制氢技术的进步和贮氢手段的完善,氢能将在21世纪的能源舞台上大展风采。
地热是指来自地下的热能资源。我们生活的地球是一个巨大的地热库,仅地下10千米厚的一层,储热量就达1.05×1026焦耳,相当于9.95×1015标准煤所释放的热量。地热能在世界很多地区应用相当广泛。老的技术现在依然富有生命力,新技术业已成熟,并且在不断地完善。在能源的开发和技术转让方面,未来的发展潜力相当大。地热能是天生就储存在地下的,不受天气状况的影响,既可作为基本负荷能使用,也可根据需要提供使用。
海洋能通常指蕴藏于海洋中的可再生能源,主要包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐差能等。海洋能蕴藏丰富,分布广,清洁无污染,但能量密度低,地域性强,因而开发困难并有一定的局限。开发利用的方式主要是发电,其中潮汐发电和小型波浪发电技术已经实用化。波浪能发电利用的是海面波浪上下运动的动能。1910年,法国的普莱西克发明了利用海水波浪的垂直运动压缩空气,推动风力发动机组发电的装置,把1千瓦的电力送到岸上,开创了人类把海洋能转变为电能的先河。目前已开发出60-450千瓦的多种类型波浪发动装置。
此外,还有生物质能,是指植物叶绿素将太阳能转化为化学能贮存在生物质内部的能量,目前发展中的开发利用技术主要是,通过热化学转换技术将固体生物质转换成可燃气体、焦油等,通过生物化学转换技术将生物质在微生物的发酵作用下转换成沼气、酒精等,通过压块细蜜成型技术将生物质压缩成高密度固体燃料等。
2、生物能:由绿色植物通过光合作用,将太阳能转化为化学能,储存在体内,可沿食物链单向流动,最终转化为热能散失掉.通过燃烧和厌氧发酵获得沼气来取得能量.
3、风能:由太阳辐射提供能量,因冷热不均产生气压差异,导致空气水平运动——风的形成.主要是通过风力发电机来获得能量.
4、水能:由太阳辐射提供能量,产生水循环,来自海洋的暖湿空气,受热上升,太阳能转化为势能,当在高山上形成降水后,水往低处流,势能转化为动能,就是水能.主要是通过水力发电机来获得能量.
5、海洋能:包括潮汐、波浪、洋流等海水运动蕴藏的能量,也是取之不尽用之不竭的.潮汐能主要来自于月球、太阳等天体的引力,波浪、洋流的能量主要是受风的影响.主要是通过潮汐的动能来发电.
6、地热能:来自于地球内部放射性元素的衰变.可以用于地热发电和供暖.
7、氢能:通过燃烧或者是燃料电池来获得能量.
8、核能:通过核能发电站来取得能量.
上述能源都是可再生能源,而且是直接来自于自然界的一次能源.
利用以上这些能源的技术