能源工程5講：能源利用與環(huán)境保護

第5講能源利用與環(huán)境保護1第一節(jié)能源利用中國發(fā)展規(guī)?？涨埃袊陌l(fā)展速度也是世界上絕無盡有的：持續(xù)幾十年的高速GDP增長，快速的工業(yè)化，城市化，每年上千萬的人爬上輪子以車代步，雨后春筍般的房地產(chǎn)項目。這些都需要強大的能源系統(tǒng)來支撐，也給環(huán)境帶來了巨大的壓力。

從能源角度來講，中國在很多方面“領先”其他國家：第一大煤炭生產(chǎn)與消費大國，第二大能源生產(chǎn)與消費國、第二大石油消費國，第三大石油進口國、第二大電力市場。從環(huán)境角度來講，中國是所有污染物的最大排放國。2011年全球污染最為嚴重的20個城市中，中國占了10個席位。太原、北京、烏魯木齊、蘭州、重慶、濟南、石家莊、青島、廣州、沈陽。

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能源資源儲量中煤炭占92％、石油占2．9％、天然氣占0．2％、水電占4．7％，這就注定了煤炭在未來幾十年內(nèi)仍然是我國的主要能源，以煤炭為主的能源結構將難以改變。2014年我國煤炭產(chǎn)量達到38.7億噸，在一次能源消費中的比重高達64.2%。即使采取各種措施，大力發(fā)展油、氣及可再生能源，可相對減少煤炭所占的比重，但隨著能源消費總量的增加，煤炭總量也將增加，大幅度減少煤炭的消費是較難辦到的。我國的優(yōu)化和調(diào)整能源結構的思路應從我國資源儲量實際出發(fā)，在大力開發(fā)煤炭替代能源的同時，應在潔凈煤技術推廣應用上下功夫。31804年，世界人口達到10億；1927年，達到20億；1974年，達到40億；1999年，達到60億；2011年10月31日，達到70億。專家估計，2025年達到80億，2045年達到90億。由于生活水平的提高和維持現(xiàn)行秩序的需要，如果人口增加1倍，所需要增加的能量將不止1倍。因此，能源的增長速度必須高于人口增長速度+經(jīng)濟增長速度，才可能支持人類社會現(xiàn)在這種發(fā)展。4

“十二五”期間非化石能源占一次能源消費比重提高到11.4%，單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗和二氧化碳排放分別降低16%和17%，主要污染物排放總量減少8%至10%，森林蓄積量增加6億立方米，森林覆蓋率達到21.66%?！疤岣吣苄А保褪且岣哂媚墚a(chǎn)品的能源轉換效率；“降低能耗”，就是要降低各種產(chǎn)品（或服務）的生產(chǎn)能耗；“引導消費”，就是要提倡適度消費、杜絕資源浪費行為；

“使用可再生能源”，就是要大力開發(fā)各種可再生的能源。節(jié)能新核心：5

第二節(jié)環(huán)境污染

環(huán)境污染是指由于人類的生產(chǎn)與生活的活動而造成的危及人類健康，甚至生存的各種污染。能源的開采、輸送、轉換、利用和消費都直接或間接地改變著自然界的生態(tài)環(huán)境，必然對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生各種負面影響。例如，對大氣污染威脅人類和動物的健康，損害植物生長，破壞水土；廢水污染影響水生動植物的生存，危害水中生物的生存；溫室氣體的排放改變了環(huán)境的氣溫，也影響了生態(tài)環(huán)境；噪聲也是一種污染，影響人類的工作和健康。6各種能源轉換裝置大多數(shù)通過燃燒的方式將礦物能源轉化為其他能量形式，這些能量又通過多種能量傳輸、轉換途徑傳遞給各種工作機以服務于人類的生產(chǎn)和生活活動。在這一系列過程中，數(shù)億噸礦物能源大部分最終以廢熱、廢氣、噪聲等的形式釋放到人類賴以生存的環(huán)境中。7人們已經(jīng)開始認識到這一問題的嚴重性，并開始采取各種措施來減緩能源消耗對環(huán)境的影響。一方面通過改進、完善各種能源的能量轉換、傳輸以及應用裝置的性能，降低污染物的排放量，在熱力學范圍內(nèi)最大限度地提高能源的綜合利用效率。另一方面積極開發(fā)潔凈的替代能源，如核能、水能、氫能、地熱能、海洋能、太陽能、風能、生物質(zhì)能等，這些能源有的已經(jīng)在當今世界能源結構占有重要的位置，如核能、水能等。但是，在今后很長一段時間內(nèi)，人類主要還得依靠常規(guī)能源。8我國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消費國。根據(jù)我國的能源政策，現(xiàn)階段和今后相當長的時期內(nèi)煤炭是我國的主要動力燃料。但由于煤炭中含有許多不可燃的礦物質(zhì)、含硫和含氮的物質(zhì)。所以，煤炭燃燒后會產(chǎn)生大量的固體顆粒，而且含硫含氮物在燃燒過程中被氧化，生成對大氣產(chǎn)生嚴重危害的SOx和NOx。環(huán)保部門研究表明大氣污染物，主要來自于燃煤鍋爐，其主要成分有SO2,NOx,HC,CO和微粒。由于燃煤而排放出的有害物中，SO2占全國總排放量中的35%，CO2占35%，NO2占60%，煙塵占75%。9在我國四川、貴州、廣東、廣西、湖南、湖北、江西、浙江、江蘇和青島等省市中，面積達200多萬平方千米的酸雨區(qū)是世界三大酸雨區(qū)之一。我國電廠燃料主要以劣質(zhì)煤為主，N、S含量均很高，燃料燃燒導致的NOX

排放量增加對民眾的身體健康和自然界的生態(tài)平衡會構成極大的威脅。NOx是燃煤火電廠排放的重要大氣污染物之一，是酸雨和光化學煙霧的重要成因。從2000年以來，我國電力行業(yè)燃煤鍋爐NOX

的排放量有顯著增加，2013年已經(jīng)增長到900萬噸左右?！笆濉逼陂g國內(nèi)火力發(fā)電行業(yè)的NOX

排放量將達到1200萬噸左右，國務院明確要求2015年全國NOX排放量要控制在2046.2萬噸，燃煤電廠減排壓力巨大。由于我國酸雨類型己從硫酸類酸雨轉為硝酸、硫酸類混合型酸雨，對環(huán)境及人體健康造成了極大的危害。10我國人口農(nóng)村人口多，能源短缺，用能方式落后，導致生物質(zhì)能過度消耗，森林植被不斷減少，水土流失，沙漠化嚴重，耕地有機質(zhì)含量下降等一系列生態(tài)環(huán)境問題。11我國基于生產(chǎn)、生活的場所和產(chǎn)生污染根源的綜合考慮，已制定了一系列環(huán)境保護的法令和條例，合理地確定出一個允許的污染程度，即環(huán)境質(zhì)量標準。環(huán)境質(zhì)量標準一般是制定各種有害物質(zhì)在環(huán)境中的最高允許濃度，在這個濃度下，人類不會發(fā)生急性或慢性中毒，不會引起對人體的危害，指明了人類和生物維持生存所必須的環(huán)境條件。在標準中，對一些慢性中毒有害物質(zhì)，如鉛、砷、汞、鎘等，其允許濃度限制的嚴些。由于環(huán)境污染來自各種污染源的排放，因此，在制定環(huán)境質(zhì)量標準時，必須限制各種污染物的排放量和排放濃度的排放標準。12我國對大氣中各項污染物標準分為三級，分別對應三類不同的地區(qū)。一類地區(qū)為自然保護區(qū)、風景名勝區(qū)和特殊保護區(qū)；二類地區(qū)為城鎮(zhèn)商業(yè)、居住區(qū)、一般工業(yè)區(qū)；三類地區(qū)為特定工業(yè)區(qū)地面水環(huán)境質(zhì)量標準將水源分為五類，一類適用于源頭水/國家自然保護區(qū)；二類適用于集中式生活飲用水水源地一級保護區(qū)、珍貴魚保護區(qū)；三類適用于集中式生活飲用水水源地二級保護區(qū)、一級魚類保護區(qū)及游泳區(qū)；四類適用于一般工業(yè)用水區(qū)及人體非直接接觸的娛樂用水；五類適用于農(nóng)業(yè)用水及一般景觀要求水域。13大氣污染：按照國際標準化組織（ISO）的定義，空氣污染是指：由于人類活動和自然過程引起某些物質(zhì)介入大氣中，呈現(xiàn)出足夠濃度，達到足夠時間，并因此而危害了人體的舒適、健康和福利或危害了環(huán)境。工業(yè)污染中影響最大的是大氣污染，污染源主要有以下幾種：二氧化碳煙塵硫化物氮氧化物一氧化碳廢渣14

1）二氧化碳：傳統(tǒng)能源的使用過程中都會排放CO2，CO2是一種溫室氣體，全球氣溫變暖問題已引起世界上越來越多的人們的關注。燃燒產(chǎn)物CO2具有相當大的輻射能力和吸收能力，吸收了地球表面的輻射能后又重新輻射返回地面。CO2的吸收光譜主要在0.5μm左右，地球?qū)ν獾臒彷椛涔庾V主要在10μm左右，所以CO2氣體對太陽輻射基本上是“透明”的，而對地球的熱輻射起著“溫室效應”的作用。CO2含量越高，就會有更多的熱量被阻滯在低層大氣中，使地球表面溫度升高。15CO2排放逐年上升趨勢

氣溫排放逐年上升趨勢

全球CO2增加趨勢與氣溫增加趨勢的比較

16171819Sealevelrise/mYear2）煙塵：煤炭直接燃燒的排放物由煙塵和粉塵組成，通稱煙塵。水泥、鋼鐵、冶金等行業(yè)有大量的粉塵產(chǎn)生，稱為工業(yè)粉塵。原煤中均含有微量重金屬元素，這些元素在燃燒過程中會隨煙塵和爐渣排出，從而對大氣、水和土壤產(chǎn)生污染，并影響人體健康。砷：使人體細胞正常代謝發(fā)生障礙，導致細胞死亡。鉛：影響神經(jīng)系統(tǒng)，抑制血紅蛋白的合成代謝。鎘：引起腎功能障礙。汞：引起腎功能衰竭，并損害神經(jīng)系統(tǒng)。鎳：制癌物質(zhì)，某些鉻化合物可能致肺癌。20據(jù)推測，對于人類的癌癥，由病毒引起的僅占5%，由放射線引起僅占5%左右，而由化學物質(zhì)引起的約占90%。環(huán)境中的化學物質(zhì)主要來自工業(yè)的“三廢”。例如煙氣中的1，2苯并蓖（C20H12）就是致癌物質(zhì)，它吸附在煙塵上進入肺部導致肺癌，侵入皮膚導致皮膚癌。此外，煙塵中吸附的SO2具有促癌作用?，F(xiàn)在國內(nèi)外癌癥發(fā)病率直線上升，每年全世界死于癌癥的人約有400萬人。213）硫化物：中國電力企業(yè)聯(lián)合會統(tǒng)計分析稱，2011年，二氧化硫排放量為913萬噸；其中工業(yè)污染源排放16.12Mt，生活污染源排放3.83Mt。2005年我國SO2排放總量為世界第一，高達2549萬噸，比2000年增加了27%。排入大氣中的SO2在一定的氣候因素下會開成酸霧，成為酸雨，危害更大。據(jù)環(huán)境監(jiān)測站統(tǒng)計，我國30多個省、市、自治區(qū)都出現(xiàn)過酸雨，造成了嚴重危害。根據(jù)國家環(huán)?？偩?005年在全國開展的酸雨檢測結果，發(fā)現(xiàn)696個市縣中357個出現(xiàn)酸雨，其中浙江象山縣、安吉縣、福建邵武市、江西瑞金市的酸雨頻率為100%。224）氮氧化物：我國每年排入大氣的氮氧化物約6兆噸，占世界排放量的11%左右。能源工業(yè)中，氮氧化物產(chǎn)生于鍋爐燃燒的燃料（燃料氮）及其高溫燃燒（熱力氮）的煙氣。NOx是氮氧化物的統(tǒng)稱，它包括NO，NO2，N2O，N2O3，N2O4，N2O5等，危害很大。NOx

中對人體健康危害最大的是NO2

，主要是影響呼吸系統(tǒng)，可引起支氣管炎和肺氣腫。大氣中NOx

和揮發(fā)性有機物達到一定濃度后，在太陽光照射下經(jīng)過一系列復雜的光化學反應，就會產(chǎn)生以高濃度O3和細顆粒物為特征的光化學煙霧。光化學煙霧會使大氣能見度降低，對眼睛喉嚨有強烈的刺激作用，并會產(chǎn)生頭痛，呼吸道疾病惡化，據(jù)研究表明，甚至有致癌作用。23由SO2形成的硫酸和NOx形成的硝酸是酸雨的主要成分。酸雨會破壞作物和樹根系統(tǒng)的營養(yǎng)循環(huán)；酸霧與臭氧結合會損害樹的細胞膜，破壞光合作用。目前我國已結合對兩控區(qū)的劃分工作對SO2

排放進行了全面控制，但NOx排放總量的快速增長及其大氣濃度和氧化性的提高有可能抵消對SO2

的控制效果，使酸雨的惡化趨勢得不到根本控制。簡單地說，酸雨就是酸性的雨。被大氣中存在的酸性氣體污染，pH小于5.65的雨叫酸雨。pH小于5.65的雪叫酸雪。在高空或高山(如峨眉山)上彌漫的霧，pH小于5.65時叫酸霧。中國環(huán)境科學研究院和清華大學等單位的研究結果表明，酸雨給我國造成的損失每年達到1100億元。全球氣候的變化和臭氧的減少都直接與N2O有關。N2O和CO2一樣，會引起溫室效應，大氣中的氯氟化碳和N2O在光合作用下發(fā)生一系列反映，破壞無數(shù)的臭氧分子，導致臭氧層的減少，使較多的紫外線輻射射到地球表面。2425酸雨的危害：導致森林成片死亡，因為酸雨會損壞植物葉面和根部。使湖泊酸化，湖中魚蝦絕跡。破壞農(nóng)田的土壤成分，使農(nóng)作物減產(chǎn)甚至死亡。造成地下水酸化，引起對人體的危害。腐蝕建筑物和工業(yè)設備，造成重大的經(jīng)濟損失。對露天文物起腐蝕作用，加速文物資源的破壞甚至毀滅。近年來，隨著我國環(huán)境污染問題的日益嚴重，酸雨、霧霾、光化學煙霧等污染問題突出，作為能源消耗大戶的火電成為國家控制污染物排放的重點，尤其是作為絕對主力的燃煤電站。根據(jù)我國最新公布的《火電廠大氣污染物排放標準GB13223-2011》，新建煤粉鍋爐的NOx

排放最高允許濃度規(guī)定為100mg/m3，遠低于2003版的標準（揮發(fā)分Vdaf為>20%、10-20%、<10%時對應的NOx排放上限分別為450、650、1100mg/m3）。此外，國務院最新發(fā)布的《全面實施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造方案》中指出，在2020年前，對燃煤機組全面實施超低排放和節(jié)能改造，對火電廠的煤耗和污染物排放提出了更為嚴格的要求。因此，如何對燃煤電站中NOx排放實現(xiàn)有效控制已成為業(yè)內(nèi)人士關注的熱點。265）一氧化碳：

CO是燃料在缺氧條件下不完全燃燒的產(chǎn)物。城市大氣污染物中的CO大部分來自汽車尾氣的排放，是汽車尾氣中含量最大的一種有害氣體。世界上每年大約排出CO量2億多噸。1000輛汽車每天排放CO約為3噸。CO為劇毒物質(zhì)，人吸入后，造成人體組織缺氧，神志不清，甚至危及生命?？諝庵蠧O含量超過0.3％體積時，人不到10分鐘就感到頭痛，嘔吐，繼續(xù)吸入半小時會導致死亡。276）廢渣：現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的工業(yè)廢渣種類多、數(shù)量大、來源不一。有冶金渣、燃料渣、化工渣、礦山廢石、廢水處理渣等多種固體廢物。廢渣污染的危害是：占用土地、損傷地質(zhì)、破壞土壤、危害生物、淤塞河道、污染水質(zhì)，還會因塵土飛揚而污染大氣。為此，在大型發(fā)電廠中灰渣的處理系統(tǒng)也是必不可少的。28水污染：人類的生活離不開水，生產(chǎn)活動也離不開水，然而世界上的水源卻十分缺乏，尤其是淡水，只占總水量的3%。淡水資源的日益缺乏是人類面臨的主要威脅之一。能源工業(yè)離不開水。煤礦的開采需要水，洗煤需要水，運煤也需要水；石油工業(yè)需要大量水，如大慶油田，開采基本上壓入1噸水開出1噸油；發(fā)電廠更是需要大量水，106千瓦燃煤電廠一年用水為24×106噸。在礦區(qū)難于興建大型坑口電站的主要原因是礦區(qū)缺水，不能興建水煤槳輸送管理的原因之一也是礦區(qū)缺水。所以，水對于能源工業(yè)確實非常重要。29然而，能源工業(yè)又是水污染的重要根源。洗煤污水、礦石污水、焦化廠、煤氣爐含酚水等都是重要的陸上污水；巨型油輪的沖刷水是江河海洋的重要污染源之一。電廠循環(huán)水、沖渣水、冷卻水等除引起水污染之外，同時還引起熱污染。用江河、湖泊水作冷源的火力發(fā)電廠，冷卻水吸收熱量后，以高于原來5～9℃的溫度返回自然水源。由于排熱量大，足以使電廠附近水域溫度升高幾度。這種水溫升高以及由此而引起的水中含量氧降低，將影響水中原有生物的生存。河水水溫上升給一些致病微生物造成一個人工溫床，使它們得以滋生、泛濫，引起疾病流行，危害人類健康。30第三節(jié)環(huán)境保護國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）是衡量一個國家經(jīng)濟水平的重要指標。而綠色GDP指用以衡量各國扣除自然資產(chǎn)損失后新創(chuàng)造的真實國民財富的總量核算指標。也就是說，從現(xiàn)行統(tǒng)計的GDP中，扣除由于環(huán)境污染、自然資源退化、教育低下、人口數(shù)量失控、管理不善等因素引起的經(jīng)濟損失成本，從而得出真實的國民財富總量。

31綠色GDP不僅能反映經(jīng)濟增長水平，而且能夠體現(xiàn)經(jīng)濟增長與環(huán)境保護和諧統(tǒng)一的程度，可以很好地表達和反映可持續(xù)發(fā)展的思想和要求。綠色GDP占GDP的比重越高，表明國民經(jīng)濟增長的正面效應越高，負面效應越低。能源潔凈化利用程度和利用效率的大小對于綠色GDP的影響很大。32根據(jù)我國環(huán)?？偩趾徒y(tǒng)計局聯(lián)合發(fā)布的《中國綠色GDP核算報告2004年》稱：我國環(huán)境退化成本（即因環(huán)境污染造成的經(jīng)濟損失）為5118億元，占2004年GDP的3.05%。其中，水污染的環(huán)境成本為2862.8億元，占總成本的55.9%，大氣污染的環(huán)境成本為2198.0億元，占總成本的42.9%，污染事故造成的直接經(jīng)濟損失50.9億元，占總成本的1.1%。

33完整的綠色國民經(jīng)濟核算成本包括自然資源耗減成本和環(huán)境退化成本。由于基礎數(shù)據(jù)和方法的限制，《中國綠色GDP核算報告2004年》中的綠色國民經(jīng)濟核算成本沒有包括自然資源耗減成本和環(huán)境退化成本中的生態(tài)破壞成本。而且，環(huán)境污染損失成本包括20項，在《中國綠色GDP核算報告2004年》中只核算了其中的10項，地下水污染、土壤污染等重要部分沒有涉及。盡管這樣，損失也已經(jīng)占了2004年GDP的3.05%。如果完全計入各項成本，將會是一個驚人的數(shù)字。34在使用能源時，要考慮到環(huán)境保護與生態(tài)平衡，走可持續(xù)發(fā)展的道路。地球環(huán)境遭到破壞的主要原因可分為兩大類：一種是礦物燃料的大量消費，大氣污染主要是由于礦物燃料的燃燒所導致的大量以二氧化碳為主的各種污染氣體形成的；另一種是人造的新型化學物質(zhì)的不斷出現(xiàn)。后者的“化學物質(zhì)”可以通過停止生產(chǎn)等方法來解決，但對于前者的“礦物燃料”，我們不能靠停止消費來解決。雖然對此還沒有根本解決問題的方法，但防止地球溫暖化和爭取清潔地球的再生環(huán)境能源戰(zhàn)略和技術制訂開發(fā)已經(jīng)成為國際社會性的關注點35當今世界的能量消費的80%是依靠石油、天然氣和煤炭。這些礦物燃料的大量消費增加了大氣中的二氧化碳的濃度，引起地球暖化。此外，生成的二氧化硫和氮氧化物會形成酸雨，嚴重破壞地球環(huán)境。隨著南極洲上空的臭氧空洞日益擴大，喜馬拉亞主峰上的景觀因為冰川的消融而發(fā)生改變，全球海平面的不斷上升威脅到太平洋小島上的原住民的生活，全球變暖的現(xiàn)實正不斷地向世界各國的人們敲響警鐘。隨著“全球化”這一概念不斷地被賦予新的含義，

扭轉全球變暖趨勢，給人類的子孫后代留下一個可供生存、可持續(xù)發(fā)展的環(huán)境，

便成為世界各國的共識。

36《京都議定書》中規(guī)定工業(yè)化國家將在2008到2012年間，使他們的全部溫室氣體排放量比1990年減少5%。限排的溫室氣體包括二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亞氮(N2O)、氫氟碳化物(HFCS)、全氟化碳(PFCS)、六氟化硫(SF6)。為達到限排目標，各參與公約的工業(yè)化國家都被分配到了一定數(shù)量的減少排放溫室氣體的配額。如歐盟分配到的減排配額大約是8%。37我國政府一直非常重視新能源和可再生能源的開發(fā)利用。在黨的十四屆五中全會上通過的《中共中央關于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展“九五”計劃和2010年遠景目標的建議》要求“積極發(fā)展新能源，改善能源結構”。1998年1月1日實施的《中華人民共和國節(jié)約能源法》明確提出“國家鼓勵開發(fā)利用新能源和可再生能源”。國家計委、國家科委、國家經(jīng)貿(mào)委制訂的《1996－2010年新能源和可再生能源發(fā)展綱要》則進一步明確，要按照社會主義市場經(jīng)濟的要求，加快新能源和可再生能源的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)建設步伐。

38從長遠來看，大力發(fā)展新能源和可再生能源可以逐步改善以煤炭為主的能源結構、尤其是電力供應結構，促進常規(guī)能源資源更加合理有效地利用，緩解與能源相關的環(huán)境污染問題，使我國能源、經(jīng)濟與環(huán)境的發(fā)展相互協(xié)調(diào)，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標。從近期來看，開發(fā)利用新能源和可再生能源除了能夠增加和改善能源供應外，還對解決邊疆、海島、偏遠地區(qū)的用電用能問題、實現(xiàn)消滅無電縣和基本解決無電人口供電問題、農(nóng)村電氣化等目標以及進一步改善我國農(nóng)村及城鎮(zhèn)生產(chǎn)、生活用能條件，提高生物質(zhì)能利用水平等都將起到非常重要的作用。

39近50年來全球氣溫持續(xù)上升，極端天氣頻發(fā)，對經(jīng)濟和環(huán)境造成了極大的破壞。根據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）2007年2月公布的第四份氣候變化評估報告第一部分內(nèi)容《氣候變換2007：物理科學基礎》，到2100年全球平均氣溫升高幅度將達到1.8℃至4℃，而海平面升高幅度將達到18cm至59cm，造成這一趨勢有90%的可能是因為人類活動排放大量的CO2、CH4、N2O導致的，而其中CO2

的排放大部分源于化石燃料的使用。40溫室效應是人類社會迫切需要解決的難題，這已成為國際社會的共識。為此，在前不久召開的2015巴黎氣候大會上，全球195個締約方國家共同簽署了《巴黎協(xié)定》。根據(jù)協(xié)定，為了大幅減少氣候變化的風險和影響，各方將共同努力加強對氣候變化威脅的應對，將全球平均氣溫升幅與前工業(yè)化時期相比控制在2℃以內(nèi)，并繼續(xù)努力、爭取把溫度升幅限定在1.5℃之內(nèi)。中國鄭重承諾，將于2030年左右使二氧化碳排放達到峰值并爭取盡早實現(xiàn)，2030年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降60%-65%，非化石能源占一次能源消費比重達到20%左右，森林蓄積量比2005年增加45億立方米左右。41據(jù)統(tǒng)計，世界約有1/3的CO2來源于電力生產(chǎn)，而燃煤火電又在其中占有很大比重。在化石能源中，煤炭儲量最為豐富，使得其在能源供應體系中能夠保持供應量和價格的穩(wěn)定，因而在今后的很長一段時間里煤炭仍將繼續(xù)扮演重要角色。因此，若要大規(guī)模的減少CO2

排放，對燃煤電站實施CO2

捕集是十分必要的。42減少CO2的排放主要有三個途徑：一是“開源”，即大量使用新能源，例如核能、生物質(zhì)能、太陽能、風能等。這些新能源都具有低碳排放的特性，在其使用過程中很少甚至不會產(chǎn)生CO2，這些新能源的使用會減少化石能源的在總耗能中的比重，進而減少CO2的排放。二是“節(jié)流”，即盡可能的提高能源的利用效率，例如國內(nèi)發(fā)電機組的單位產(chǎn)電煤耗由原來小機組的近400g/kWh發(fā)展到超超臨界機組的290g/kWh。三是CCS，即CO2

捕集與存儲。43現(xiàn)有的CO2

捕集技術路線主要包括以下三種：a)燃燒后捕集。即利用化學吸收或物理吸附將燃燒產(chǎn)生的煙氣中的CO2捕獲，再通過吸收劑或吸附劑的再生過程將CO2

釋放出來并濃縮處理。理論上該技術路線適用于任何火電站，但是由于煙氣中CO2濃度低（10%-15%），煙氣流量大，導致煙氣處理系統(tǒng)龐大，能耗高。b)燃燒前捕集。即利用IGCC系統(tǒng)，先將煤進行氣化，然后將氣化氣中的CO2分離出來。由于氣化氣的壓力大，CO2濃度很高，CO2富集相對容易，捕集系統(tǒng)小，能耗低，使得該技術路線受到廣泛的關注，在國內(nèi)已有試點。但IGCC技術存在投資成本高、可靠性有待提高等問題。44c)富氧燃燒煙氣再循環(huán)。與傳統(tǒng)燃燒技術的區(qū)別在于它燃燒時采用純氧作為氧化劑，避免了大量氮氣的加入，使得燃燒產(chǎn)物基本上是CO2

和H2O，隨后通過冷凝可將H2O去除，使得CO2

濃度達到90%以上，從而實現(xiàn)CO2的捕集。為了避免燃燒的火焰溫度過高以及輻射換熱份額過大，故需采用煙氣再循環(huán)技術，將產(chǎn)生的部分煙氣重新通入到爐膛中來稀釋O2

濃度。O2/CO2燃燒技術所面臨最大難題是制氧成本，但相對前兩種技術而言，該技術更為經(jīng)濟有效，且能有效控制SO2

、NOx等污染物的排放，尤其是NOx。45O2/CO2

燃燒又稱為富氧（Oxyfuel）燃燒，氧氣/循環(huán)煙氣（O2/recycledfluegas）燃燒，利用空氣分離得到純度超過95%的O2

和部分循環(huán)煙氣的混合物代替空氣作為氧化劑與燃料組織燃燒，循環(huán)煙氣一方面用于調(diào)節(jié)火焰溫度，另一方面用于攜帶熱量從而保證爐內(nèi)的熱量傳遞。反應產(chǎn)物以水蒸氣和二氧化碳為主，因此經(jīng)過簡單的提純后便可將CO2

壓縮存儲。46與傳統(tǒng)空氣燃燒相比較，O2/CO2燃燒有以下幾個特點：為了獲得與相似的絕熱火焰溫度（AFT），需要更高的氧濃度，通常為30%，并且約60