能源与污染控制.ppt

1、能源与污染控制能源与污染控制孙金栋孙金栋2010年年7月月20日第三次修改日第三次修改 课程教学的内容 n1能源概论 n2污染概论 n3燃料燃烧的基本原理 n4燃料燃烧中硫化物的生成与控制 n5燃料燃烧中氮氧化物的生成与控制 n6燃料燃烧中CO和烟尘的生成与控制 n7洁净煤技术概论 第一部分 能源概论n第一章第一章 能源和能源工程能源和能源工程 n第二章 我国的能源资源、生产及需求n第三章 能源问题及前景第一章第一章 能源和能源工程能源和能源工程 一、能量一、能量 1能量概念2能量形式 3能量的转换、输送和储存二、能源 1、能源概念2、能源分类 三、能源工程 1、能源工程概念 2、能源工程性质

2、 3、能源工程种类 四、能源评价1、能量概念n能量简称能，广义地说，就是“产生某种效果（变化）的能力”。n物理学上把能量看作是度量物质运动的物理量，一般把能量称为物质做功的能力。例如：功 W=FSJ 动能U=m2/2 热能Q=mc(T2-T1)J 第一章第一节一、能量能量单位n国际单位幂词冠国际代号中文代号1018艾可萨cxaE爱1015拍它petaP拍1012太拉teraT太109吉珈gigaG吉106兆megaM兆103千kilok千102百hectoH百10十decaDa十n其他单位 卡、千卡、标准煤当量、标准油当量、百万吨煤当量、百万吨油当量2能量形式 n人类所认识的能量形式有如下六种

3、形式：（1）机械能：物体本身有规则有秩序的机械运动（非随机运动）所具有的能量。（2）热能：物体内部分子随机的不规则运动所具有的能量。（3）电能：电子运动或带电物体所具有的能量。（4）光能：电磁波运动所具有的能量，又称辐射能。（5）化学能：物体内部分子处于可与其他分子起化学作用状态所具有的能量。（6）核能：指重原子核处于可分裂状态或轻原子核处于可聚合状态所具有的能量。第一章第一节一、能量3能量的转换、输送和储存 n能量是自然界中存在的物质。它在自然界中既不能创造也不能消灭，只能互相转换，比如机械能可以转换为电能，化学能可以转换为热能，热能可以转换为机械能，光能可以转换为热能和电能等等。所以，能量

4、的总量在自然界中是不变的，守恒的，这就是能量守恒定律，也就是热力学第一定律。n热力学第一定律表达式：Q=U+W 对热能转换系统来说，如果输入系统的热量是Q，系统输出的能量或机械功为W，系统内能的变化为U。u物质与能量之间关系：爱因斯坦质能方程爱因斯坦质能方程E Emcmc2 2 这是一个可逆过程第一章第一节一、能量3能量的转换、输送和储存 n广义地说，能量转换应包含三项内容：能量形态的转换，即通常所谓的能量转换；能量的空间转换，即能量的传输；能量的时间转换，即能量的贮存。n任何转换过程都必然遵守普遍性的自然规律能量转换和守恒定律：输入能量-输出能量=贮存能量的变化 第一章第一节一、能量3能量的

5、转换、输送和储存 n能量可以互相转换，但是有一定的方向性和限制性。例如：热量不可能自发地由低温向高温传热，这是热力学第二定律规定的。按照热力学第二定律，由高温热源传给热机的热量Q不可能全部变为功，必有一部分热量Q传给较低温度的热源。第一章第一节一、能量图1-1 能量转换过程 第一章第一节1能源概念 n能源的科学定义是能量的源泉，就是说能提供各种能量的物资资源叫能源。它是能量资源的简称。n大英百科全书的定义：“能源是一个包括着所有燃料、流水、阳光和风的术语，人类用适当的转换手段，给人类自己提供所需的能量”；n日本大百科全书：“在各种生产活动中，我们利用热能、机械能、光能、电能等来做功，可利用来作

6、为这些能量源泉的自然界中的各种载体，成为能源。”n现代汉语词典：“能产生能量的物质，如燃料、水力、风力等”第一章第二节二、能源2、能源分类n地球上的能源可归纳为三类：n1、地球本身蕴藏的能源，如地球内部的核能、地热能等。n2、来自地球外天体的能源，如宇宙射线、太阳辐射能等。且通过各类型的转化过程而储存于地球者，太阳能的直接辐射能是一类；通过水、空气转化成的水能、风能为另一类；而通过生物过程转化的煤、石油、天然气、薪柴等则为当前更有意义的一类。n3、地球与其它天体互相作用而产生的能源。如潮汐能等。第一章第二节二、能源2、能源分类按转换与使用特征分类：1）一次能源：直接取自自然界，没有经过人类加工

7、转换的各种能量资源。原煤原油天然气油页岩核能太阳能水力风力波浪能潮汐能地热生物质能海洋温差。2）二次能源：由一次能源经过人类加工转换以后得到的能源产品称为二次能源。电力蒸汽煤气汽油柴油煤油重油液化石油气酒精沼气氢气焦炭。第一章第二节二、能源2、能源分类n按能否再生分1）可再生能源：不会随其本身的转化或人类的利用而减少，如水能、风能、潮汐能、太阳能等。2）非再生能源：随人类的利用而日益减少，如石油、煤炭、天然气、核燃料等。第一章第二节二、能源2、能源分类n按熟悉利用程度来分1）常规能源：一些被人类利用的时间久远，为人们所熟悉，当前应用比较广泛的能源。煤炭石油天然气油页岩水力电力等。2）新能源：最

8、近二三十年才逐渐为人们所重视，加以开发利用的能源，目前在能源应用中所占的比例不大，但将来很有发展前途。太阳能风能波浪能潮汐能地热氢能核能、生物质能海洋温差等。第一章第二节二、能源2、能源分类n按对环境污染情况分1、清洁能源：对环境无污染或污染很小的能源，如太阳能、水能、海洋能等。2、非清洁能源：对环境污染较大的能源，如煤炭、石油等。二、能源图1-2地球表面的能流第一章第二节1、能源工程概念n能源工程是由能源六要素或能源六力组成的综合体。能源六要素：1、从事能源劳动人员，指各种人员；2、能源劳动对象，指各种能源资源；3、能源劳动资料，指各种能源技术装备；4、能源劳动环境，指各种自然、社会和政治环

9、境；5、能源劳动空间，指各种 能源劳动场所和占地；6、能源劳动时间，指各种能源生产建设周期。第一章第三节三、能源工程1、能源工程概念能源六力是指：1、人力，从事能源劳动的人员；2、物力，从事能源劳动需要的能源和原材料；3、财力，从事能源劳动需要的固定资产和流动资产等；4、运力，从事能源劳动需要的运输和交通；5、自然力，从事能源劳动需要的能源资源、水、土地、空气等自然资源；6、时力，从事能源劳动需要的时间，如建设工期，生产周期等。第一章第三节三、能源工程注释：关于六要素和六力1）六要素和六力在本质上是一致的，是一样的，但是表达方式不同。有的“要素”和“力”是完全一致的，如人的“要素”和“人力”，

10、时间“要素”和“时力”完全一致；有的“要素”和“力”不完全一致，如“财力”不但指厂房机器设备固定资产劳动资料“要素”，还指流动资产的占用，即原材料等劳动对象“要素”，所以“力”和“要素”不完全一致。2）六要素和六力都是独立的基本元，每个要素和每个力之间是不重复的，都有自己的独立性。第一章第三节三、能源工程2、能源工程性质n能源工程是六元结构，六元的质量、数量及其比例不同，决定了能源工程性质的不同。能源工程有资金技术密集型的，有劳动密集型的；有技术先进的，有技术落后的；有集约型的，有粗放型的；等等。比如，煤炭综合机械化开采工程属于资金技术密集型，技术先进；一般采煤工程属于劳动密集型，技术不先进。

11、一般说来，石油工程同煤炭工程相比，资金和技术更加密集；核电工程，那就比石油工程更密集。n六元在一定程度上可以互相替代，例如，资金技术要素可以替代劳力要素和自然力要素。随着科技的发展，六元结构中科技含量越来越增加。这是由能源工程的六元理论所决定的。第三节第一章三、能源工程3、能源工程种类 n单项能源工程：一般是指煤炭工程、石油过程、电力工程、水利工程、核电工程、太阳能工程、沼气工程，等等，通常是以能源的生产类型进行划分，因此，单项能源工程往往带有较强的生产部门和行业性质，如矿业工程属于煤炭部门、石油工程属于石油部门、电力工程属于电力部门。第一章第三节三、能源工程3、能源工程种类n综合能源工程：有

12、三个特点：1）它不象单项能源工程那样立足于能源生产，而是立足于能源利用，但不等于它不考虑能源生产，而是从能源利用出发来考虑能源生产开发工程问题；2）它不能象单项能源工程那样往往可以立足于某个能源生产部门，而要立足于能源综合部门，如国家计委和国家经贸委等，这是因为从能源利用考虑，能源有着很强的替代性，可以用煤，也可以用油，可以发展水电，也可以发展火电等等，但不等于它不考虑某个能源生产部门，而是要综合考虑各个能源生产部门；3）它不是单项能源工程的简单迭加，它有自己专门的综合能源工程技术。第一章第三节三、能源工程二者关系n单项能源工程技术与综合能源技术的关系，好比汽车的制造技术和汽车各种零部件的制造

13、技术的关系一样，单项能源工程技术代替不了综合能源工程技术，综合能源工程技术也代替不了单项能源工程技术。n对于国家来说，单项能源工程技术和综合能源工程技术应该是相等重要的，相辅相成，相互促进。第一章第三节三、能源工程四、能源评价1、储量：表示地质上证明有表征与特征显示的估计蕴藏量。当前采用卫星探测等方法宏观统计分析而得，这样的资料不能得知含矿层的确切位置，是作为远景规划的依据，也称总资源蕴藏量或称未知边际资源（Undiscovered marginal resources）。探明储量：是指已经探明地层范围及蕴藏确切数量的资源量。探明储量又称实测储量或已知边际资源（Known marginal r

14、esources）。经济可采储量：又称已知可采储量或可采储量（Known recoverable resources）是指当前技术上可能开采经济上又可行的那部分储量。四、能源评价2、能量密度：在一定的质量、空间或面积内，从某种能源中所得到的能量。太阳能、风能能量密度比较小，核能能量密度最大。能源类别能量密度能源类别能量密度风能(3m/s)0.02kW/m2天然铀5.0108kJ/Kg水能(3m/s)20kW/m2铀235(裂变)7.01010kJ/Kg波浪能(2m)30kW/m2氘(聚变)3.51011kJ/Kg潮汐能(10m)100kW/m2氢1.2105kJ/Kg太阳能(晴)1kW/m2甲

15、烷5.0104kJ/Kg太阳能(昼夜平均)0.16kW/m2汽油4.4104kJ/Kg四、能源评价3、储能的可能性 指能源不用时是否可以储存起来，需要时是否又能立即供应。4、供能的连续性 指能否按需要和所需的速度连续不断的供给能量。5、能源的地理分布6、开发费用和利用能源的设备费用7、运输费用与损耗8、能源的可再生性9、能源品位10、对环境的影响第二章 我国的能源资源、生产及需求 n一、我国的能源资源一、我国的能源资源 n二、我国的能源生产和消耗二、我国的能源生产和消耗 n1能源生产 2我国的能源消耗 三、能源需求三、能源需求 1国民收入和国民生产总值 2、我国国民经济发展目标 3、能源消耗弹

16、性系数和单位产值能耗 4能源需求预测的方法 5我国能源需求的中、长期预测 第二章一、我国的能源资源 n煤：1）极其丰富，总储量约为1.5104亿吨,据世界第三位（前苏5.9104亿吨,美3.6104亿吨）。探明储量已达1.145103亿吨，占世界第三位，而经济可采储量约为1.0103亿吨仍居世界的第三位（苏2.30103亿吨,美2.20103亿吨）。2）煤种齐全。在已探明的储量中，炼焦用煤占36%，化工用无烟煤占17%，动力用煤占45%，石煤占2%。3）地理分布很广。山西省煤炭储量最丰富，被誉为“煤炭之乡”。全省煤炭探明储量相当于全国探明储量的30%。4）开发条件好。第二章第一节世界煤炭探明储

17、量分布特点：n经济转型国家煤炭探明储量增长迅速。经济转型国家煤炭探明储量增长迅速。1978年年19到到1999年年25，前苏联和中东欧煤炭探明储量，前苏联和中东欧煤炭探明储量增长了增长了2倍以上。倍以上。n南亚煤炭探明储量占世界比重由南亚煤炭探明储量占世界比重由1978年年5增长到增长到1999年的年的9。集中在印度。集中在印度。n环太平洋世界经合组织国家比重由环太平洋世界经合组织国家比重由1978年年5增长增长到到1999年的年的9。主要是澳大利亚。主要是澳大利亚。n北美、非洲、拉美国家以及中国探明储量增长适度。北美、非洲、拉美国家以及中国探明储量增长适度。n西欧国家占世界比重由西欧国家占世

18、界比重由1978年年19增长到增长到1999年的年的11。一、我国的能源资源 n石油石油：1 1）丰富。从）丰富。从5050年代初期开始，中国的地质工作者年代初期开始，中国的地质工作者在全国范围内进行了大规模的地球物理勘探，在全国范围内进行了大规模的地球物理勘探，发现了发现了300300多个含油气盆地，多个含油气盆地，14001400多个储油气构多个储油气构造。已经探明的储量只有造。已经探明的储量只有10201020亿吨，其中可采亿吨，其中可采储量储量 114.4114.4亿亿t t，居世界，居世界1111位。位。2 2）从东部向西部发展。）从东部向西部发展。3 3）从陆地向海洋发展。海洋石油

19、地质调查也取得）从陆地向海洋发展。海洋石油地质调查也取得了重要进展，先后在渤海、黄海、东海、南海了重要进展，先后在渤海、黄海、东海、南海的珠江口外、北部湾和莺歌海诸海域探出了六的珠江口外、北部湾和莺歌海诸海域探出了六个大型油气盆地，其中渤海、珠江口外和北部个大型油气盆地，其中渤海、珠江口外和北部湾海区分别钻出高产油流。湾海区分别钻出高产油流。第二章第一节世界石油资源n世界石油可采储量3113亿t，1997年已探明剩余储量1396.6亿t。加上相当数量的非常规石油（重油、油页岩、沥青和油砂等），估计石油资源可持续开发70年。地区可采储量(亿t)地区可采储量(亿t)亚太57.8非洲95.9西欧24

20、.8北美91.6东亚和独联体80.9南美118.0中东927.3一、我国的能源资源 n天然气：1）探明储量在逐年增长。储量47.231012m3,可采储量9.31012m3。2）天然气分油系天然气和煤系天然气。油系天然气包括气田气和油田气。气田气主要分布于陕、甘、川和贵等省，储量占全国总量的70%。仅四川省已发现的储气构造就有200处以上。油田气是采油的伴生气，分布于辽河、大港、南阳、胜利和大庆等油田。煤矿开采过程中产生的瓦斯气的主要成分是甲烷，称为煤系天然气。据研究，我国煤炭储量丰富，煤系天然气资源也相当可观。3）人均低水平。第二章第一节世界天然气资源n全球储量3281012m3,探明储量1

21、43.91012m3,可持续开发100余年。国家资源量(1012m3)所占比例(%)已探明储量(1012m3)前苏联107.2432.2347.60美国40.4312.344.66伊朗35.3710.7922.68加拿大13.754.191.82沙特阿拉伯13.734.195.29阿联酋7.292.225.32尼日利亚7.202.205.32卡塔尔7.182.198.40委内瑞拉7.142.184.01中国6.431.961.15一、我国的能源资源 n水能资源：1）水能是十分宝贵的能源，它的容量大，易调峰，无污染，可再生，属于品位很高的一次能源。水力发电还能实现防洪，灌溉，航运及发展渔业综合利

22、用。2）极其丰富。按1980年统计，可供开发的容量为0.378109KW,占世界第一位（前苏联0.269109KW，巴西0.213109KW，美0.179109KW，加拿大0.153109KW），而可能开发的电能为1.921012KWh/Y，也居世界之冠（巴西1.201012KWh/Y，前苏联1.101012KWh/Y，美国0。701012KWh/Y，加拿大0.541012KWh/Y）。3）分布广，可利用集中度高。第二章第一节一、我国的能源资源 n图21是我国水能资源分布概况 第二章第一节一、我国的能源资源 n核资源：由于可控热核反应的利用技术还未成熟，当前还不能将氘等元素纳入核资源，所能统计

23、的只是铀。我国的铀蕴藏量还没有公布，据仅有的资料分析目前可用于能源建设的铀储量可供建造15106KW的发电站运行30年，即相当于1575Mt标准煤。这是一个微不足道的数字，与我国的实际需要量相差很远，如果采用先进的快中子增殖反应堆，则铀资源的利用率可增加60倍，即便如此，能在我国总的能源消耗中的比重还是不大的。第二章第一节一、我国的能源资源 n特点：1）我国能源资源丰富，能源蕴藏绝对量在世界上据前几位，但是按人口平均，所处水平不高。2）我国能源的分布很不平均，煤炭集中于华北、西北、水电集中于西南，石油和核资源情况不够明朗。3）资源产地与能耗中心相距甚远，这就给我国的能源开发和利用造成一定的困难

24、。第二章第一节二、我国的能源生产和消耗 n1能源生产 1）解放以来，我国能源工业发展极为迅速，原煤产量自1949年的30Mt/Y上升为1987年的970Mt/Y，石油工业从无到有，原油产量1987年32Mt/Y，分别居世界产量的首位与第六位，水电装机容量已达24106KW，居世界第六位。发电设备总装机容量已达80106KW。2000年的煤炭产量为998Mt，名列世界第二位，原油产量为161Mt，为世界第五位，但天然气产量只有2.621010m3。能源生产的迅速发展保证了国民经济的高速度增长。2）我国的能源市场却和其他国家不同，一直呈稳步提高产量的趋势，保证了近十年来国民经济的高速发展。第二章第

25、二节1973年和2002年世界硬煤产量的地区分布图1973年和2002年世界石油产量的地区分布图1973年和2002年世界天然气产量的地区分布图二、我国的能源生产和消耗表表1 1999年世界前年世界前5位能源生产、消费大国位能源生产、消费大国(Mt油当量)第二章第二节名次生产情况消费情况国别数量国别数量1美国1807美国22052俄罗斯958中国7533中国716俄罗斯6084沙特阿拉伯491日本5075加拿大443德国331二、我国的能源生产和消耗n表表2 中国能源生产总量和构成中国能源生产总量和构成 第二章第二节年份能源生产总量/万吨标准煤构成，%煤炭石油天然气水电198063 73569

26、.423.83.03.8198585 54672.820.92.04.31990103 92274.219.02.04.81995129 03475.016.61.96.21996132 61675.217.02.05.81997132 41074.117.32.16.51998124 25071.918.52.57.11999110 00068.220.93.17.82000109 00067.221.43.48.0二、我国的能源生产和消耗2、我国的能源消耗 能源消耗的统计与研究，包含两方面的问题，一是年能源消耗量，它是代表国家经济实力和人民生活水平的重要参数，另一个重要问题是能源消费构成，

27、这是决定国家能源发展及经济发展计划的重要依据。第二章第二节二、我国的能源生产和消耗n我国生产的能源除了一小部分出口外，全部用于国内，故能源消耗总量大体上和生产总量相等。按照国家统计局的统计，中国能源生产总量从1952年的48.71 Mt标准煤，1979年我国能源消耗量586Mt标准煤，加上220Mt生物质能，其总量为810Mt，按人口平均每人每年消耗0.8t标准煤。n2000年中国能源生产总量1090Mt标准煤，同期能源消费量达到1280Mt标准煤，按人口平均每人每年消耗1.0t标准煤。第二章第二节二、我国的能源生产和消耗n能源生产和消耗中各项一次能源所占比重称为能源构成，这是一个关系经济建设

28、方针的重要指标。n我国能源的生产构成仍以煤炭为主，大部分依靠常规能源。煤炭占67%，石油占21%，水力和天然气分别占8%和3%左右。第二章第二节二、我国的能源生产和消耗表28是各主要工业国的能源构成 第二章第二节国别石油天然气煤水电 核电中国233676.5 0.5美国4329215 2前苏联35.128.634.6 1.1日本753155 2西德4913351 2法国53.112.517.7 16.7英国36.821.537.1 4.6世界平均4418306 2二、我国的能源生产和消耗表表3 中国能源消费总量及构成中国能源消费总量及构成 第二章第二节年份能源消费总量/Mt标准煤构成，%煤炭石

29、油天然气水电1980602.7572.220.73.14.01985766.8275.817.12.24.91990987.0376.216.62.15.119951311.7674.617.51.86.119961389.4874.718.01.85.519971381.7371.520.41.76.219981322.1469.921.52.26.719991220.0067.123.42.86.720001280.0067.023.62.56.9三、能源需求 1国民生产总值国民生产总值2 2、我国国民经济发展目标、我国国民经济发展目标3 3、能源消耗弹性系数和单位产值能耗、能源消耗弹性系

30、数和单位产值能耗4 4能源需求预测的方法能源需求预测的方法5 5我国能源需求的中、长期预测我国能源需求的中、长期预测第二章第三节三、能源需求 1国民生产总值 国民经济核算体系（SNA）统计了物质生产以及其它一切服务（包括文教、科学、卫生、政法、金融信息和公用服务等）部门的净产值称为国民生产总值（GNP）是社会总产出中扣除了投入的中间消耗后的余额，即扣除投入的原材料、能源及各类服务等价值的余额，在这个体系中，国民收入也是一个重要的统计指标。第二章第三节三、能源需求 2、我国国民经济发展目标n按照我国人民的希望以及经济发展的可能性，中央决定将我国的远期发展计划分成两个大阶段，即第一阶段为 1980

31、年至2000年，国民经济翻两番，达到小康水平；第二阶段为2000年至2030（或2050年），国民经济再翻两番，大体上达到当前世界上中等发达国家的水平。这是我们总的发展目标。n我们的基础非常薄弱，而且各部门之间的比例不十分协调，我国能源结构和发展速度不可能太快，要保持前20年7以上的增长率相当不容易。第二章第三节三、能源需求 3、能源消耗弹性系数和单位产值能耗n能源消耗弹性系数又称弹性系数是能源消耗年增长率与国民生产总值增长率之比：E能源年消耗量；M年国民生产总值，对于MPS统计体系，则为国民收入。n能源消耗弹性系数等于1代表国家的经济发展速度和能源消耗增长速度同步；大于1则代表能源消耗大于经

32、济增长，这在经济基础薄弱，技术比较落后而又急速发展的国家往往属于这种类型；反之，如果工农业生产达到一定水平，国家注意发展高技术工业，改善生产模式，提高生产效率及能源利用率，则有可能小于1，甚至是负值。第二章第三节三、能源需求n弹性系数非但与一个国家的经济结构，科技水平、生产模式等因素有关，还和地理条件、人民生活习惯、生活水平及国家发展政策等因素有关，它是一个总量模型，只具有宏观统计上的意义。第二章第三节三、能源需求 4能源需求预测的方法n类比法：利用国内外数据互相参考比较及简单外推进行预测，这是一种最简单的方法，当然是十分粗糙的，只能进行宏观分析。类比法又可称为参考法。n回归分析法：首先要求分

33、析和确定影响预测对象的因素，收集有关的时间序列资料，然后建立能够反映其发展规律的回归方程，预测未来发展趋势。n投入产出法：它综合而具体地分析国民经济各个部门在技术上和经济上相互依存的关系，从数值上算出直接消耗系数和完全消耗系数。第二章第三节三、能源需求 4能源需求预测的方法n按照预测的需求，收集资料和分析资料，这些资料应包括宏观经济、社会发展及能源生产与消费各个方面，特别应注意1980年以后的资料。n建立预测模型，可根据投入产出表算出，也可通过回归分析法建立预测模型。n研究最终需求的各种设想方案，算出预测期国民经济各部门的发展水平及能源需求。n按照各能源部门供应的可能性预测，提出预测期的商品能

34、源供应量，反过来对预测的国民经济各部门发展水平进行反复迭代，确立最终的能源需求量，这个需求量能够保证国民经济按需要协调地发展，而它又是能源生产部门经过努力能够供应的。第二章第三节三、能源需求 5我国能源需求的中、长期预测n综合我国能源战略问题，专家根据经济发展要求及能源供应生产发展可能的预测，得到以下几点结论：1）如果说，在本世纪的五十年内，国民经济总产值翻两番，则能源总需求量大约是上世纪末的2.77倍，即弹性系数约维持在0.5左右。具体说来，2015年能源总需求量为1800MT标煤，2030年为3000Mt,2050年则达到5000Mt.2）我国能源构成中以煤为主的格局不能根本改变。石油和天

35、然气的勘探上如果没有得到新的突破，煤占能源中的比重还将是70左右。水能和核能合在一起不会超过15。3）电力的需求增长速度需要超过总能源增长速度，按估计在2000年装机容量24010KW的基础上每隔十五年应增加一倍，即便如此，按人口平均，每人每年的用电量还只能接近当前苏联和日本的水平。距那时的世界先进水平仍很远。第二章第三节三、能源需求 6.中国能源结构变化趋势中国能源结构变化趋势 n目前中国大力开发利用天然气和水力资源等优质能源，实行“西气东输”和“西电东送”，将有效地控制温室气体排放，逐步优化能源结构，从而达到逐步改善环境，保护生态，实现中长期可持续发展的目标。在未来20年，中国能源消费构成

36、中，天然的消费增长速度最快，预计平均每年增长速度可达9%10%，水电等一次能源增长率为3.7%4%，石油的消费增长率为4%5%，煤炭的消费增长速度仍然高于发达国家的平均水平而低于发展中国家的平均水平，相当于全球平均增长速度，约为1.6%上下。在未来20年中国的经济发展仍然是快速增长，国内生产总值（GDP）年均增长率仍然可达7.0%8.0%，能源消费弹性系数为0.400.50，煤炭消费弹性系数约为0.3，石油约为0.5，天然气为1.41.5，一次电力为0.50.6，筛选的中国能源消费结构变化趋势预测情况见表5。第二章第三节三、能源需求 n表表5 中国能源消费结构变化趋势预测中国能源消费结构变化趋

37、势预测 第二章第三节年份能源消费总量/Mt标准煤消费结构，%煤炭石油天然气一次电力2000（实际）1 280.0067.0023.602.506.9020051 434.1564.0024.004.607.4020101 617.1561.2025.205.608.0020151 841.5057.0026.508.208.3020202 119.6554.0027.009.809.20第三章 能源问题及前景 n一、能源问题的现状和发展前景 1 1资源问题资源问题 2 2新能源的开发前景新能源的开发前景 3 3我国能源事业的发展和问题我国能源事业的发展和问题 二、节能的潜力和途径 1 1节能概

38、念节能概念 2 2节能潜力的分析节能潜力的分析 3 3节能的途径节能的途径n三、能源与环境污染第三章第一节一、能源问题的现状和发展前景1 1资源问题资源问题n预测未来世界的能源供应，首先要考虑预测未来世界的能源供应，首先要考虑 地球上非再生性能源资源的储量和开采地球上非再生性能源资源的储量和开采寿命。寿命。n得出令人信服的得出令人信服的结论是困难的结论是困难的。地质勘探进展；地质勘探进展；许多不稳定因素有关。许多不稳定因素有关。q蕴藏量重要，经济可采量更重要蕴藏量重要，经济可采量更重要第三章第一节一、能源问题的现状和发展前景 1 1资源问题资源问题n煤炭资源第三章第一节图3-1 煤炭的开采量与

39、时间的关系 1-按每年3.56%持续增长曲线；2-按7.61012吨的总藏量估计；3-按4.31012吨的总藏量估计 一、能源问题的现状和发展前景 1 1资源问题资源问题n石油第三章第一节图3-2 石油的开采量与时间的关系 1-按2100109桶的总藏量估计；2-按1350109桶的总藏量估计（西方国家常用桶作为计量石油数量的单位，每桶为42美加仑，合158公升，每桶原油约137公斤）一、能源问题的现状和发展前景 1 1资源问题资源问题n根据现有的统计数据和资料，对可燃矿物燃料资源储量（包括已知储量和潜在储量）的开采寿命进行估计：石油开采寿命不过5070年，潜在储量寿命也不过100150年；天

40、然气已知储量的开采寿命约为5070年，潜在储量约为100120年。煤炭是最丰富的矿物燃料，已知储量的寿命要长一些，约为70100年，潜在储量寿命约为150250年。第三章第一节一、能源问题的现状和发展前景1 1资源问题资源问题n全世界水力资源的理论蕴藏量为44.3万亿kWh，技术上可开发的为19.4万亿kWh。近期可经济开发的为6.4万亿kWh。n欧洲（不包括前苏联）水力开发程度较高，达59%，北美洲次之，为36%。水力资源丰富的亚洲（日本除外）、非洲、拉丁美洲等地区的开发程度都很低，分别为9%、5%、8%，说明还有较大的开发潜力。n就世界范围来看，水力的总资源量仍很有限，而且水力资源多处在交

41、通不便，远离工业中心的地区，建设投资较大，因此水力不可能取代煤炭、石油和天然气等在未来能源构成中的地位。第三章第一节一、能源问题的现状和发展前景2 2新能源的开发前景新能源的开发前景 n解决世界能源问题的一个重要途径是核能和其它新能源的开发和利用。n核能是比较理想的一种新能源。核聚变发电是解决人类能源问题的长远目标。n太阳能、地热能、风能、生物质能、潮汐能和海洋能等可再生性新能源前景广阔，是人类未来主要依靠的能源之一。这些能源的共同特点是能量密度低，能量的汲取、传递和转换技术需要开发和提高经济性。第三章第一节一、能源问题的现状和发展前景3 3我国能源事业的发展和问题我国能源事业的发展和问题 n

42、新中国成立以来，我国能源事业发展很快，建设起了规模宏大的能源工业。n从能源资源看：1）能源储量是丰富的；（我国水力资源蕴藏量占世界第一位，煤炭资源占世界第三位）2）资源的品种也比较齐全；（不仅有各种可燃的矿物燃料，而且核燃料的储量也相当可观）3）虽然从绝对数量上看，资源是丰富的，但是按人口平均的能源资源却是很低的。据统计，我国平均每人拥有可开采的矿物能源资源只有139吨标准煤，而前苏联为1037吨，比我国大7倍；美国738吨，比我们大5倍。第三章第一节一、能源问题的现状和发展前景3 3我国能源事业的发展和问题我国能源事业的发展和问题n从能源消费量看：n1980年我国能源总消费量达到62Mt标准

43、煤，占世界第三位。但是按人口平均则只有0.6吨，包括植物燃料也只有0.9吨标准煤。这个数值只相当于世界平均水平的1/4，前苏联的1/11，美国的1/21。由此可见，国家能源的总消费量和总储量不能科学地代表一个国家的富有程度，按人口平均计算才是有可比意义的指标。n2000年我国能源总消费量达到1280Mt标准煤，占世界第二位。人口平均则只有1.0吨第三章第一节一、能源问题的现状和发展前景3 3我国能源事业的发展和问题我国能源事业的发展和问题 问题:n能源有效利用率低是当前我国能源利用中的一个大问题；n我国的能源供应同国民经济的发展速度不相适应的矛盾是很突出的。n在今后相当长的时间内，我国能源供应

44、仍将以煤炭和石油为主，由于新建矿井的建设周期长，在短期内不可能起到显著作用。n为了解决这个矛盾，除大力加强能源的开发以外，最现实的办法是深入持久的开展节能活动。第三章第一节一、能源问题的现状和发展前景3 3我国能源事业的发展和问题我国能源事业的发展和问题 n国务院制订了能源建设的总方针：“能源的开发和节约并重，近期要把节能放在优先地位；大力开展以节能为中心的技术改造和结构改革”。这是解决我国能源问题的正确方针。第三章第一节二、节能的潜力和途径n节能已经成为解决当代能源问题的一个公认的重要途径。能源界人士称“节能”为开发“第五大能源”，与煤炭、石油及天然气、水力和核能等四大能源并列，是毫不夸张的

45、。n1 1节能概念节能概念 2 2节能潜力的分析节能潜力的分析 3 3节能的途径节能的途径第三章第二节二、节能的潜力和途径1、节能概念n所谓节能就是节约能源消费节约能源消费。n注意：1）指从能源生产开始，一直到最终消费为止，在开采、运输、加工、转换、使用等各个环节上都要减少损失和浪费，提高其有效利用程度。2）节能不是简单地压缩能源的消耗量，而是在不影响社会生产的发展和生活水平的提高的前提下，充分发挥能源利用的效果，力求以最少数量的能源消耗，获得最大的经济效益，为社会创造更多可供消费的的财富，从而达到发展生产、改善生活之目的。n生产同样数量的产品或产值，要尽可能的减少能源消费量，或者以同样数量的

46、能源，生产更多的产品或产值，这就是节约能源的经济概念。第三章第二节二、节能的潜力和途径1、节能概念n节能的内容主要包括两方面：1）要提高能量利用效率，降低单位产品或产值的能源消费量，称为直接节能；2）调整工业结构和产品构成，在生产中减少原材料消耗，提高产品质量等等，都可以减少 能源消费量，称之为间接节能。n节能不仅涉及用能单位的管理水平、生产工艺的改进，而且与国民经济各部门的结构和生产布局的合理调整以及资源的发展变化有密切关系。因此，正确估计国家节能量的潜力是十分复杂的，也是很不容易的。第三章第二节二、节能的潜力和途径2 2节能潜力的分析节能潜力的分析 n假定经济结构、生产布局及资源等因素不变

47、，仅从改进技术装备和提高技术管理水平方面存在的潜力来估算节能量，即所谓的技术节能潜力分析。n应定义为：对比年的有效能量按基准年效率折算后的能源量1E1/0与对比年的实际能源投入量E1之差，即：0和1分别为基准年和对比年的能源有效利用率；为节能量；为能源消费的增量。n若基准年到对比年的计算期为n年，每一年节能量为i，则n年的总节能量为：第三章第二节10111011niiioi0二、节能的潜力和途径2 2节能潜力的分析节能潜力的分析n举例：我国1978年能源消费总量为5.78亿吨标准煤，能源有效利用率为30%，设定到2000年的22年期间能源消费量每年平均增长5%，能源利用率平均每年增长0.6%，

48、则到2000年能源消费量应为约12亿吨标准煤，能源利用效率可达43.2%。在此期间的累积节能量为：第三章第二节3.30iniiioi亿吨标准煤 二、节能的潜力和途径3 3节能的途径节能的途径n能源有效利用的实质是：在热力学原则的指导下提高能量传递和转换的效率；整体上使所有需要消费能源的地方做到最经济、最合理地利用能源，充分发挥能源的利用效果。n这就是说，研究能源节约要从经济发展的要求出发，既要研究各行各业的节能技术，也要研究各行各业发展中的相互关系，既要研究提高用能设备的效率，也要研究用能系统的最佳化。第三章第二节二、节能的潜力和途径3 3节能的途径节能的途径n从下面五个方面去研究节能问题：n

49、1）提高能量传递和转换设备的效率，减少转换的次数和传递的距离；n2）在热力学原则的指导下，从能量的数量和质量两方面分析、计算能量的需求和评价能源使用方案，按能量的品位合理使用能源，尽可能防止高品位能量降级。n3）按系统工程的原理，实现整个企业或地区用能系统的热能、机械能、电能、余热和余压全面综合利用，使能源利用率最佳化。n4）大力开发研究节能新技术，如，高效率燃烧技术、高温燃气透平、高温磁流体发电、高效率小温差换热设备、热泵技术、热管技术以及低品位能源动力转换系统。5）作为节约可燃矿物燃料的一个有效途径，把太阳能、地热能、海洋能等低品位低密度替代能源纳入节能技术，因地制宜地加以开发和利用。第三

50、章第二节三、能源与环境污染n能源的开采、输送、转换、利用和消费都直接或间接地改变着地球上的物质平衡和能量平衡，必然对生态系统产生各种影响，成为环境污染的主要根源。1热污染 2二氧化碳问题 3硫化物问题 4氮化物问题 5放射性污染 6其它污染第三章第三节三、能源与环境污染1 热污染n热污染不仅来自火电厂的冷却水排热，原则上一切能量转换过程都不可避免地伴随着损失，这些损失最终都以低温热能的形式传给环境。n按目前人类利用能源的规模，热污染还不致造成严重后果，对地球表面温度的影响只有0.0053。但是，从长远看，如果世界能耗以5%的年增长率计算，再过107年就足以使地球表面温度增高1。n必须控制人为的