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防治雾霾学术论文

来源:装配工业网   时间: 2019-07-22

篇一:防治雾霾学术论文

防治雾霾学术论文

防治雾霾学术论文

推行甲醇能源战略大有可为

当前,大气雾霾已然成为我国最大的环境问题,这不仅严重威胁人民生命健康,进而对经济、社会发展乃至国际观瞻造成了严重负面影响,朝野震动。李克强总理在2月12日召开的国务院常务会议上,郑重提出要着力消除人民群众的“心肺之患”。目前,对于雾霾成因的研究可谓林林总总、众说纷纭。其实,造成我国雾霾严重的主要原因是个能源结构问题;既煤炭占比50%以上(年消耗煤炭40多亿吨),以及燃料油品质及其燃烧设备(包括运输车辆发动机)技术水平低下造成的。因此,下大力气调整能源结构,才是解决雾霾(大气污染)问题的根本出路。

人们日常生产、生活使用的能源,主要包括电力、燃料两部分,我国目前使用的电力有3/4是由热力发电提供的,现代工业技术条件下,电力和燃料是可以根据需要便宜转换的。就终端消费而言,电力是最为方便清洁的能源;传统的燃料,天然气以降无论是煤炭,还是石油制品都因为其成分复杂,燃烧提供热力和动力后都难以避免地产生出诸如粉尘、硫氧化物、氮氧化物、烃类等构成雾霾的物质,而这些雾霾物质的清洁,不仅技术上难度大、经济上代价也很高。近年来,由于预测到石油等化石能源的枯竭为期不远,全世界都在积极寻求发展可再生的清洁能源,特别是风力发电、太阳能发电技术上已经取得了长足的进步。科学家们测算,地球上蕴藏的自然能源十分丰富,可谓取之不尽、用之不竭。但是,由于风能、太阳能等自然能源具有连续性、稳定性不良等特质,与人们生产、生活对电力稳定性的要求形成了难以调和的矛盾。解决这个矛盾的途径已经十分明确,就是研发大规模储能技术,先将不稳定的电力能源储备起来,然后通过工业装置稳定地释放上网或直接供给用电设备。人们对大规模储能技术的研发已经走过几十年的历程,但是,迄今还没有找到一种理想的工业技术。为此,笔者提出以一种化工产品---甲醇作为储能物质的新思路,建立新能源发电→电解水制氢气→H2+CO(CO2)= CH4O(合成甲醇)→发电、供热能、动力能源体系(CO主要来源于煤化工、CO2主要来源于烟道气回收),可望一举解决这个问题。

一、 甲醇是新能源(风能、光伏等)发电近乎完美的储能产品

1、 甲醇作为基础能源,实质上是由业已研讨了几十年的氢能源(氢经济)的发展而来的,美国诺贝尔化学奖得主乔治A奥拉教授20xx年发表的《跨越油气时代---甲醇经济》著作也持这个观点。电解水制氢气(H2), H2+CO(CO2)=CH3OH 合成甲醇。这两个化工单元技术成熟、可靠;电解水制氢气,负荷宽幅可调,开停方便,与新能源(风能、光伏等)发电,适配性良好。在工业实践方面,世界上每年有250万吨以上的氢气是电解

法生产的,我国在役大型发电机组发电机�壤淙此�用氢气,大多数也是电解水制备的;目前,全世界已形成合成甲醇的生产能力近一亿吨,我国为头号生产大国,现有生产能力5400万吨/年。

2、 甲醇在常态下理化性能、环境毒害程度与汽油相当,现有燃料油储运设施完全可以通用。因此,甲醇作为基础能源,在技术上、经济上乃至安全性等方面远胜于氢气和天然气。

3、 甲醇又名木醇,最初是在干馏木材时得到的化学品,是由碳、氢、氧三个化学元素组成,暗合大自然植物――动物能量循环法则。因此,甲醇是天然的化学品,具有绿色本质。

4、 现代化工生产的甲醇产品纯度高、性能稳定,不仅是化学工业的良好原料,作为燃料能量密度较高(相当于汽油的一半)、本身含50%(质量比)氧、与空气配合燃烧效率高于石油制品、温度相对较低,基本无污染产物。这对解决我国目前的大气污染问题大有裨益。

5、 甲醇用于涡扇发动机,由于其汽化潜热较高(是汽油的3.7倍,相当于水的一半)可以研发发动机自体热回收系统,代替现有燃气――蒸汽联合循环系统中的蒸汽余热回收体系,这样就不存在朗肯循环的冷端损失问题,可望大幅度提高热能利用效率,同时,简化了系统、降低了建设、运营成本,还节约了宝贵的水资源;另外,由于甲醇的燃烧温度(900-1000℃)比天然气和石油制品的燃烧温度(目前在1400℃以上)低许多,大大有利于涡扇发动机对材料的选择。按照目前能源产品价格计算,甲醇代替天然气(含石油产品)燃气轮机发电还具有成本低廉(进口价:液化天然气是甲醇的6倍以上)优势。

二、 需要解决的具体技术问题

癫痫病人能生孩子吗ss="txt">1、电解水制氢气,我国在役的电解设备隔膜仍以石棉绒为主,一般电解效率(电能转化率)在54%左右,据报导,国外已经开发出多种有机和无机质子膜,其电解效率可达到80-90%、90%以上的报道已不鲜见;其次是电解槽单体规模太小,目前国内报道的电解槽最大装机为3000KVA,而美国的最大装机已达110000 KVA;众所周知,工业生产中,规模与效率是密切相关的。

2、高

效甲醇涡扇发动机研发,在现有燃机---蒸汽联合循环发电系统中,将蒸汽锅炉工质---

水改为甲醇,理论上没有问题,只是需要经过试验完善细节设计。

3、通过试验不断完善高占比(M30---M100)甲醇汽、柴油往复(活塞)发动机, 同时、研发此类发动机自热回收技术,可望大幅度提高能源效率,以便于在现有机动车领域大力推广。

三、政策建议

1、尽快出台M30甲醇汽油强制推广政策,可以释放数千万吨甲醇市场,同时,将目前业已存在的数以千万吨计的、或明或暗的燃料油添加甲醇市场暴露在阳光下,让广大终端消费者与甲醇生产、经营各方利益均沾,形成巨大的市场力量。

2、强制推动电力体制改革,①电网企业只收取过网费(可以借鉴高速公路按里程收费模式)发电企业和大用户协议售电。②切实推行峰谷电价,鼓励下游企业在电网负荷谷段用电。这样,一方面可以稳定发电企业生产负荷,提高其设备利用率,降低其成本,提高其效益;另一方面鼓励了电解水制氢及甲醇,同时还可能改变氮肥、冶金企业以煤炭为主的能源消费结构。

3、冻结燃煤发电建设项目,大力发展以风力发电为主的新能源发电建设,同时发展甲醇燃气轮机发电。

4、在大力推广小型甲醇燃料电池的同时,加大大规模甲醇燃料电池研发力度,前途将更加光明。

四、其它需要说明的问题

1、我国拥有数以百万平方公里计的沙漠、戈壁高原,还有数百万平方公里浅海大陆架及其滩涂,发展风力发电资源得天独厚,按照现有风力发电技术水平计算,开发这些风电资源,完全能够满足国民经济发展及人民生活对能源的需要。

2、以连续性、稳定性较差的新能源发电桥接甲醇储能,从而以甲醇涡扇发动机发电,实现稳定供电的目标在技术上、经济上皆具备可行性。

3、按照我国目前的能源产业结构,特别是近年来发展的大规模煤化工装置,结合电解水制氢气(同时生产1/2当量的氧气用于煤化工造气)生产数以亿吨计的甲醇产品经济上也是科学、划算的。

4、用甲醇大规模取代石油燃料,节约出来的石油生产烯烃及工程塑料产品,无论是经济上、还是技术才是最为合理的。

5、我国现有甲醇生产企业300余家,实行甲醇能源战略有利于打破石油行业垄断,激活燃料油市场。

6、甲醇内燃机发电可以方便地满足各种电力用户不同规格的需要,而且安全、可靠,价格低廉。有利于打破电力行业垄断,形成大分散与大一统有机结合的科学的电力供应体系。

综上所述,如果我国政府下决心实施甲醇能源战略,制定并实施强有力的配套政策,引导产、学、研各主体加大相关技术产品研发及其推广力度;不仅可望尽快解决大气污染问题,而且可能激活众多新的产业,为我国经济发展开拓新的增长渠道,长期来看,实施甲醇能源战略,就是可持续的能源发展道路。

蔡文和

2014-2-24)

篇二:雾霾成因与防治论文

雾霾的成因与防治

专业班级 市场营销专业1201

学 号 12085119姓 名 张杰

雾霾的成因与防治

摘要:

历史数据表明,近50年来中国雾霾天气总体呈增加趋势,且持续性霾过程增加显著。从空间分布看,霾日数呈现东部增加西部减少趋势。其中,珠三角地区和长三角地区增加最快。2013年我国中东部地区先后遭遇多次大范围持续雾霾天气,给人们生产生活造成了严重影响。随着时间的推移,轻雾、雾和霾的范围逐渐加大、程度逐潍坊癫痫患者去哪家医院好渐加剧;特别是北京天津等地雾霾连续数日,严重的影响了市民的生活质量。对此,我决定以2013年雾霾天气为对象,对其成因和其成分分析及防治问题进行研究,从而建立解决此类问题的模型。

关键词:

雾霾 成因 PM 2.5 静稳天气 大气气溶胶

引言:

雾霾是秋冬季常见的天气现象。雾和霾虽同为视程障碍物,但二者之间却有很大差别。雾是空气中的水汽凝结现象,是自然的天气现象,和人为污染没有必然联系;霾是排放

到空气中的尘粒、烟粒或盐粒等气溶胶的集合体,是大气污染所导致。两者可从空气湿度上作出大致判断,通常在相对湿度大于90%时称之为雾,小于80%时称之为霾,80%~90%之间则为雾霾混合物。雾和霾在一天之中可以变换角色,也可能在同一区域内有些地方是霾有些地方为雾。当雾和霾同时存在,且区域性能见度低于10公里的空气普遍浑浊现象被称为“雾霾”天气。由于能见度的降低不仅有“积极”参与的云雾滴的作用,还有气溶胶粒子的贡献,且其中的细粒子排放主要来自人类活动,因此雾霾不是纯粹的自然现象,雾霾天气的出现是气象问题,更是环境问题。

2013年1-10月,我国中东部地区先后遭遇多次大范围持续雾霾天气,其影响范围、持续时间、雾霾强度历史少见。雾霾天气导致空气质量和能见度下降,造成呼吸系统和过敏等疾病的发病率增加,高速公路封闭,航班延误或取消,给人民群众的身体健康和生活造成严重影响。本文就2013年雾霾天气的特点、出现原因、目前对大气污染已经采取的措施,以及未来如何应对等问题进行了探讨。

正文:

历史数据表明,近50年来中国雾霾天气总体呈增加趋势,且持续性霾过程增加显著。从空间分布看,霾日数呈现东部增加西部减少趋势。其中,珠三角地区和长三角地区增加最快。随着时间的推移,轻雾、雾和霾的范围逐渐加大、程度逐渐加深。霾的组成成分非常复杂,包括数百种大气化学颗粒物质。如矿物颗粒物、海盐、硫酸盐、硝酸盐、有机气溶胶粒子、燃料和汽车尾气等,对人体健康和生态环境都有很严重的影响。那么,雾霾的成因是什么?对环境和人体有何影响?对于我们居民来说,应如何防治?政府及相关环保部门应如何应对?我们对化石燃料燃烧而产生的二氧化氮.一氧化氮等氮氧化物对环境产生的影响的防治有什么深刻的认识?

一.雾霾天气的成因

2013年我国出现多次大范围的雾霾天气过程,是有利于雾霾产生的气象条件和由于人类活动造成的不断增加的污染物排放共同作用的结果。

1.大气环流异常导致静稳天气多,有利于形成雾霾

静稳天气是指当大范围近地面大气层持续或超过24小时出现气压场较均匀、静风或风速较小的天气。在静稳天气条件下,湍流受到抑制,特别是当逆温层出现时,低空中的水汽和颗粒物不易扩散,极易形成雾霾天气。

静稳天气在秋冬季更易出现。2013年1月大气环流异常而导致静稳天气偏多,为大范围持续雾霾天气的出现提供了有利条件。1月份,西北利亚地区冷高压异常偏弱,北半球西风指数较常年明显偏大,表明高空西风分量较强,环流比较平直,纬向型环流较弱,不利于引导极地冷空气进入我国;中东部大部地区的海平面气压值较常年偏小1~5hpa(百帕),处于弱气压梯度区,地面风速不大,垂直和水平方向扰动小,静风和小风天气多,形成持续静稳天气。气象资料分析表明,2013年1月我国中东部大部地区稳定类天气出现的频率较常年明显偏多,其中华东地区为56.5%、华南57.3%、西南63.7%,而华北地区高达64.5%,与2006年并列为近10年最高。加之南方暖湿气流相对较强,上述地区近地面空气湿度大,因此出现大范围持续雾霾天气。

2.我国大气气溶胶浓度高有利于形成雾霾

我国大气气溶胶浓度在世界范围来说处于较高水平,有利于催生雾霾天气的形成。大气气溶胶是指悬浮在大气中的固态和液态颗粒物的总称,主要包括沙尘、碳(有机碳和黑碳)、硫酸盐、硝酸盐、铵盐和海盐等六大类。我国各地大气气溶胶有不同的时空分布特点。冬季北方地区燃煤采暖、春秋季农村地区秸秆焚烧都会造成碳气溶胶的浓度明显增加;春季,西部地区受沙尘天气影响,以沙尘气溶胶为主。我国华北地区工业相对比较发达,排放的二氧化硫较多,由于气温高可加速二氧化硫转化为硫酸盐,所以夏季华北地区硫酸盐气溶胶浓度较其他季节和地区都高。因城市汽车使用量大大高于农村,所以城市中硝酸盐和硫酸盐气溶

胶浓度大大高于农村。气溶胶中空气动力学北京什么医院看羊癫疯当量直径在10微米以下的颗粒物称为PM10,2.5微米以下的称为PM2.5. Aaron利用Terra卫星遥感数据反演得到全球PM2.5浓度分布,结果表明全球大部分地区年均PM2.5浓度 <10微克/立方米,而在我国中东部地区则达到60-90微克/立方米,部分地区甚至 >100微克/立方米,明显处于较高水平;我国PM10的浓度也远高于欧美地区。近年来,由于煤炭消耗量和机动车数量增长等因素,我国气溶胶浓度不断上升,1995年到2012年,二氧化硫排放总量已由1.89×107t(吨)增加到2.12×107t。

大量研究表明,气溶胶中PM10和PM2.5的浓度与能见度密切相关。有研究证明,济南能见度与PM10、PM2.5 浓度的相关系数分别达到-0.622、-0.694,当PM10、PM2.5浓度上升时,能见度将明显下降。能见度降低的主要原因是颗粒物对光的散射和吸收效应,并由于散射作用减小了目标物与天空背景之间的对比度而造成。大气气溶胶中,起散射作用的主要是粒径为0.1-1微米的细粒子,对光的吸收效应几乎全部是由黑碳和含有黑碳的颗粒所引起。由此可见,气溶胶浓度对能见度的影响非常大,我国气溶胶浓度高是雾霾天气多发的主要原因,而冬季北方地区采暖燃煤释放的大量黑碳则加剧了雾霾的形成。

3.雾霾天气使近地层大气更加稳定,加剧雾霾发展

大气中污染物和雾霾相互影响和作用,其主要媒介是气溶胶[9]。雾霾中污染物的加入显著改变了气溶胶浓度,可促进水汽凝结,形成更多的云雾滴,水汽凝结时释放的潜热又有利于雾区的抬升和扩展;另一方面,云雾滴和气溶胶的增加将更多的太阳辐射反射、散射回大气中,使到达地面的辐射减少,地面气温下降,大气层结稳定度增加,造成每日正常排放和转化的气溶胶粒子更易在近地层大气中集聚,能见度进一步降低。由此可见,气溶胶的增多通过影响近地面层动力和热力场,对雾霾的发展起正反馈作用。

4.气溶胶二次反应导致污染物浓度增高

气溶胶按照形成过程可分为一次气溶胶和二次气溶胶。人类活动产生的污染源排入大气中,其中二氧化硫、碳氢化合物、氮氧化合物等一次气溶胶通过化学反应和气粒转化过程,形成硫酸盐、硝酸盐和氯化物等新的比较稳定的颗粒,即二次气溶胶。大量观测数据表明,大气中二次气溶胶对PM2.5浓度的贡献很大,大气污染物中有近5成的颗粒物来自于二次反应。二次气溶胶参与形成更多的云(雾)滴,使本已严重的大气污染状况变得更为复杂,雾霾天气更严重。 5.空气中悬浮颗粒物的增加。

随着城市人口的增长、机动车辆猛增,污染物排放和悬浮物大量增加,直接导致了能见度降低。实际上,家庭中也会产生粉尘“雾霾”,室内粉尘弥漫,不仅有害于工人与用户健康,增添清洁负担,粉尘严重时,还给工程带来诸多隐患。除了气象条件,工业生产、机动车尾气排放、冬季取暖烧煤等导致的大气中颗粒物(包括粗颗粒物PM10和细颗粒物PM2.5)浓度增加,是雾霾产生的重要因素。如今很多城市的污染物排放水平已处于临界点,对气象条件非常敏

感,空气质量在扩散条件较好时能达标,一旦遭遇不利天气条件,空气质量和能见度就会迅速下滑。

二.雾霾的影响

雾霾对公路、铁路、航空、航运、供电系统、农作物生长等均产生重要不良影响。雾、霾会造成空气质量下降,影响生态环境,其中直接有害人体健康的主要是PM2.5,PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物,也称为可入肺颗粒物。被吸入人体后会直接进入支气管,干扰肺部的气体交换,引发包括哮喘、支气管炎和心血管病等方面的疾病。而在雾霾天气时,城市中空气污染物不易扩散,空气中往往会带有细菌和病毒,极易导致传染病扩散和多种疾病发生。雾中水分的作用加重了二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物等物质的毒性,危害人体健康。尤其冬季遇雾、霾天气时,若空气污染严重可能形成烟尘或黑色烟雾等毒雾,严重威胁人的生命和健康。

三.雾霾的防治

雾霾的治理,是一项综合性、系统性的工程。

1.PM2、5等微粒,是污染大气的主要‘物质,也是很好的凝结核。而大气中的水分,具有吸收、粘结、固定‘微粒’的功能。因此,人工向空中输送“水分”,改善区域小气候,是净化大气、影响成云致雨的天气形势,是治理区域大气污染的有效方法。

人工主动干预生态天气系统,以大气运动为条件,水分为因子,从水循环的‘水分’开始调控;降落地表的宏观水分,增加地表面的湿度,固定粉尘;水汽蒸发的微观‘水分’,增加大气的密度,改变空中大气的物理状态;地理空间的宏观、微观‘水治小儿癫痫病的费用是多少?分’,加大天地之间的‘物理量’,形成天地之间降水的‘同位素’条件交互耦合反馈成云致雨的天气系统。 人工水汽,随着气流上升运动,紊乱扩散混合,增加空间大气的密度,水分发生随机性的自组织的混沌的内外潜热的交换,复杂多变的温度、气压的变化,连续的物质、能量的转化,混乱的热力结构、动力结构和势能、动能的改变,通过涨落,空气中水分在“露点”饱和、凝结、相变,沾附在凝结核上,产生云滴或冰晶,涌现出新的“信息”物质的云层结构,水分子从无形体的微观气态水混乱运行的形态,到宏观实体物质降水粒子的状态转化。

以人工主动干预的科学技术手段,空中水分降尘,成云致雨、降水净化大气的机制。可以在很大程度上降低空气中总悬浮颗粒数,改善雾霾天气,达到治理的目的。

2.对政府而言,加强环保立法,完善法律制度才是解决包括雾霾在内的大气

篇三:浅谈我国的雾霾现状及治理对策(最终稿)

题 目: 浅谈我国的雾霾现状及治理对策 专 业: 学 号: 姓 名: 指导教师: 学习中心:

院系 业 年级学 号姓 名

学习中心指导教师

题目 浅谈我国的雾霾现状及治理对策

指导教师

评 语

是否同意答辩过程分(满分20)

指导教师)

评 阅 人

评 语

评 阅 人 (签章)

成绩

答辩委员会主任(签章)

年 月 日

毕 业 设 计 任 务 书

班 级学生姓名学 号

开题日期:2014年3月28日完成日期: 年 月 日

题 目 浅谈我国的雾霾现状及治理对策题目类型:雾霾天气、PM2.5、成因、危害、治理对策

一、 任务及要求

1.

2.

3.

4.

5.

二、 应完成的硬件或软件实验

三、 应交出的文件及实物(包括设计、程序清单或磁盘、实验装置或产品等)

四、 指导教师提供的设计资料

五、 要求学生搜集的技术资料(指出搜集资料的技术领域)

六、 设计进度安排

第一部分 熟练课题,收集、整理课题相关资料 ( 1周)

第二部分 对课题进行认真研究分析 ( 3周)

第三部分 毕业设计文档编写整理 ( 3周)

评阅或答辩 (

指导教师: 年 月

学院审查意见:

审 批 人: 年 月

周) 日 日

诚信承诺

一、 本设计是本人独立完成;

二、 本设计没有任何抄袭行为;

三、若有不实,一经查出,请答辩委员会取消

本人答辩(评阅)资格。

承诺人:

2014年5月22日

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