碳减排与低碳生活

精选论碳减排技术及与低碳生活的关系山东省黄河三角洲新能源科技开发研究院文晓辉2013.12.20精选目录①背景概述②碳捕集与碳贮存技术探究③节能减排技术与实例应用④低碳城市解析⑤低碳科技展望精选碳足迹一、背景概述碳税低碳低碳生活碳交易低碳科技低碳发展低碳社会低碳经济低碳生活方式精选碳是什么？什么是温室气体？什么是温室效应？它的产生机制是什么？什么是强化（增强）的温室效应？增强的温室效应会带来什么问题？低碳是如何被人们关注的？碳减排，我们能做什么？精选地球气候气象变化的主要驱动力太阳是一个主要由氢和氦组成的炽热的气体火球。（半径是地球109倍，质量是地球33万倍，中心问题几千万摄氏度）精选温室效应的发现—傅里叶让·巴普蒂斯·约瑟夫·傅立叶JeanBaptisteJosephFourier1768–1830，法国著名数学家、物理学家1820年，傅里叶做出测算1824年，《地球及其表层空间温度概述》精选温室效应的验证者—约翰·延达尔1820–1893，物理学家约翰·廷达尔1859年，发现大气中的水蒸气、二氧化碳和甲烷等成分会造成温室效应精选二氧化碳与温室效应的关系计算者—阿累尼乌斯斯万特·奥古斯特·阿累尼乌斯（SvanteAugustArrhenius）瑞典物理学家1896年发表了“大气中的二氧化碳对地球温度的影响”的论文（二氧化碳倍增地球表面温度升高5-6摄氏度）（1883年5月，他提出了电离理论的基本观点。阿累尼乌斯同时提出了酸、碱的定义。1903年他荣获了诺贝尔化学奖）精选温室效应的发现—查尔斯·基林20世纪50年代，美国科学家查尔斯·基林（charleskeeling，1928-2005）现代气候变化的先驱。率领小组在位于美国夏威夷岛的名为莫纳罗亚山的活火山站开展的大气二氧化碳含量观测，绘制了著名的基林曲线，提供了最为关键和另人信服的证据。精选全球气候变化基本原理示意图精选温室效应温室效应：使得地球表面温度适宜增温作用：可计算求出的这个温度会更低（-19℃），而实际地表温度是14℃，之间相差33℃的差距，是由自然温室效应贡献。精选温室气体有哪些•水蒸气（H2O）•臭氧（O3）•二氧化碳（CO2）•一氧化亚氮（N2O）•甲烷（CH4）•氢氟氯碳化物类（CFCs）•全氟氯碳化物类（HFCs）•含氟氯烃（HCFCs）•全氟碳化物（PFCs）•六氟化硫（SF6）等温室气体是指大气中能吸收红外线的气体成分：01997年于日本京都召开的联合国气候化纲要公约第三次缔约国大会中所通过的〔京都议定书〕，明订针对六种温室气体进行削减。精选增强的温室效应会带来什么问题？过去100年地球平均温度升高0.3～0.6℃，到2030年将再升高1～3℃，如不控制，到本世纪末气温要升高3～6℃，我国年平均地表气温温度增加1.1℃，高于全球及北半球同期增温率。近百年全球平均气温变化曲线1)气温升高精选过去100年全球海平面以每年1～2mm速度上升了10～26厘米，太平洋地区数十个岛国面临消失.2)全球海平面上升精选帕劳共和国将消失。马尔代夫将举国搬迁（100年内沉没倒计时）精选卡特里特岛（人口2600）去年已开始搬迁精选图瓦卢（长20公里，宽20～30米）16年海平面上升9.12厘米，已与新西兰签订搬迁协议。格陵兰（全球气温上升2～3℃）整个冰川融化，致全球海平面至少上升7米，曼谷10年后将被淹没。精选近30年上海海平面上升115毫米，到2050年上海的海平面将上升30～50厘米，估计40年后将有近半土地被淹没。我国华南估计2100年海平面将上升60～74厘米，珠江三角洲将受到严重影响。2007年上海沿海月平均海平面变化曲线精选海平面升高，导致海岸侵蚀，海水入侵沿海地下水层，土地盐渍化，海岸滩涂湿地、红树林、珊瑚礁等生态群消失。英国简·阿彻1987年花2万英镑购买的住房海岸侵蚀影响，这套房子面临被淹危险，目前仅值1英镑（2美元）。海岸滩涂湿地红树林珊瑚礁土地盐渍化3)海平面升高的后果精选两极冰雪融化（全部）海平面将上升70米。精选中国、尼泊尔、印度、巴基斯坦、不丹最严重，号称“亚洲水塔”的喜马拉雅山冰川后退速度最快，国际冰雪委员会（ICSI）报告，照目前情况下去，这些冰川在2035年以前消失的可能性很大。不丹-喜马拉雅冰川湖喜马拉雅山脉冰川变化对比4)冰川融化精选高温极端—突然变冷—冰雪灾害—飓风5)极端气候出现频繁精选中国近几年的许多省份灾害不断，带来的是洪水、干旱、冰雪、雹灾，甚至蝗灾，土壤沙化。精选到2050年葡萄牙里斯本因高温而死的人将是现在的六倍，伦敦5倍，加利福尼亚2～7倍。澳大利亚10年持续干旱，森林火灾。精选美国的《全球气候变化对美国的影响》（2009年6月政府公布）称到本世纪末，全美平均气温将上升2.2～6.4℃，美国东南部夏季可能延长100多天，西部更干旱。6)干旱淡水缺乏精选肯尼亚是非洲最发达的国家之一，但也难逃干旱带来的饥荒灾难，大批动物死去，草场消亡。埃塞俄比亚和肯尼亚边境干旱，饮水枯竭。精选我国华北地区比上世纪50年降水减少三分之一，水资源减少二分之一，我国每年因干旱受灾面积4亿亩，正常年份灌区每年缺水300亿方，城市缺水60亿方，北京已经成为缺水城市，人均只有300多方/年。中国青海2006年还有4000多个湖泊，现在多半干涸消失，湖北原是千湖之省，现在只有一百多个湖了。精选2009年辽西出现严重伏旱农作物大面积绝收7)农作物减产精选8)疾病频发精选大量淡水汇入北冰洋，破坏切断的墨西哥暖流，欧洲西北部温度下降5～8℃。9)新的冰河期精选到2050年全球可能有2～10亿“气候难民”，即生存受到威胁的人民（自然灾害，疾病频发，环境破坏，健康、安全有问题，要迁徙……）。WHO估计每年有30万人死于气候变化带来的灾难。10)气候难民精选气候变化带来新的不公平，责任最小的穷人承担了最大的威胁。11)气候变化带来新的不公平精选关注与怎么做可持续发展理念指导下，通过技术创新，制度创新，产业转型，新能源开发等手段，尽可能减少煤炭、石油等高碳能源消耗，减少温室气体排放，达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态。2003年英国能源白皮书《我们能源的未来：创建低碳经济》2006年世界银行首席经济学家尼古拉斯·斯特恩的《斯特恩报告》提出全球以每年GDP1%的投入，可避免将来每年GDP5%～20%的损失，呼吁向低碳经济转型。2007年6月中国正式发布了《中国应对气候变化国家方案》2007年7月美国参议院提出《低碳经济法案》2007年12月3日联合国气候变化大会“巴厘路线图”，要求要求发达国家2020年前将温室气体的减排25%～40%。精选1992年5月9日《联合国气候变化框架公约》最终目标是将大气中温室气体浓度稳定在不对气候系统造成危害的水平，到2007年6月已经有191个国家批准了《公约》。精选1997年12月《京都议定书》即《公约》的第一个附加协议，到1999年3月已经有84个国家签署，议定书规定了2008～2012年温室气体排放量在1990水平上削减5.2%，规定了6种温室气体CO2，甲烷（CH4）、N20,氢氟碳化物（HFCS）全氟化碳（PFCS）六氟化碳（SF6）.规定了三种“灵活机制”即ET（排放贸易），JT（联合履行），和CDM（清洁发展机制），目前已有175个缔约方批准。精选二、碳捕集与碳贮存ＣＣＳ技术是指通过碳捕捉技术，将工业和有关能源产业所生产的二氧化碳分离出来，再通过碳储存手段，将其输送并封存到海底或地下等与大气隔绝的地方。目前，ＣＣＳ技术尚处于研发阶段。精选碳捕捉：就是捕捉释放到大气中的二氧化碳，压缩后，封存到枯竭的油田或其他安全的地下场所。（目前有三种在试点）精选碳运输：压缩后用管道，长距离用船，全球已有5600公里的陆上运输管道。精选碳封存：枯竭的油田最适合。目前二氧化碳的封存技术分为“地质封存”和“海洋封存”两种。适合封存二氧化碳的地质结构包括油田、气田、咸水层、无法开采的煤矿等。据IPCC研究表明，二氧化碳性质稳定，若地质封存点经过谨慎选择、设计与管理，注入其中的二氧化碳99%可封存上千年.精选如果要在一家煤电厂旁边开展“碳捕捉”项目，首先要安装3个主要装置。第一个是用于化学反应的金属片，“清洗”发电厂排放出的尾气，把二氧化碳“捕捉”下来；接着是让二氧化碳气体通过一个加热塔，目的是通过蒸汽加热，得到更纯的二氧化碳；最后一步是将气体通过一座压缩塔，得到方便运输的压缩二氧化碳。精选三、节能减排技术与实例应用•广义而言，节能减排是指节约物质资源和能量资源，减少废弃物和环境有害物（包括三废和噪音等）排放；•狭义而言，节能减排是指节约能源和减少环境有害物排放。节能减排无疑是必须的选择精选节能减排的途径①煤的清洁高效利用②提高能源系统高效率（含采集、转化、中断利用效率）③能源结构多样化精选节能减排的实例•煤炭的“清洁”利用•燃烧改造•节能型电力生产—超超临界机组•节能型建筑精选煤炭的“清洁”利用整体煤气化联合循环（IGCC）精选多联产技术是利用物理化学方法达到煤的高效、洁净利用的途径。它以煤炭气化为中心，可以将95%以上的煤转换成一种称之为合成气的可燃气体。将合成气用于联合循环发电，可以获得比常规燃煤发电高的能源利用效率。多联产、洁净化技术是实现煤基洁净能源的有竞争力的途径。基本概念多联产的原理，是将煤气化后先通过一个反应器做化工产品，剩下尾气再去燃烧发电。多联产相当于把化工和发电两个过程耦合起来，能量利用效率可以提高10%~15%，同时，化工产品增值量比较大，并且能够实现调峰。煤的气化系统很贵，如果能实现化工和发电相互调整，气化系统就能始终稳定运行，降低发电成本。煤炭现代化利用—多联产精选重要意义整体煤气化联合循环(IGCC)加上多联产，被认为是目前最具发展前景的清洁煤技术，它在燃烧前先去除烟气中的污染物，常规污染少，效率高，有利于综合利用煤炭资源，能同时生产甲醇、尿素等化工产品。发展态势2003年，美国发起一项为期10年的研究项目FutureGen计划，投入10亿美元，用于构建世界上第一个生产电力和氢的零排放燃煤电站。在生产电能和氢气产品的同时，集成二氧化碳的捕获，并在深厚的地质层下实现碳隔离技术。FutureGen计划以每年一百万吨的速度减少二氧化碳排放，同时也严格限制其他的与煤有关的环境污染物排放，通过先进的技术优势，消除与用煤有关的环境影响因素。煤炭现代化利用—多联产精选煤炭现代化利用—多联产示意图精选燃煤电厂在高温运作时，采用先进的蒸汽循环以实现更高的热效率和比传统燃煤电厂更少的气体排放燃煤发电是通过产生高温高压的水蒸气来推动汽轮机发电的，蒸汽的温度和压力越高，发电的效率就越高。在374.15摄氏度、22.115兆帕压力下，水蒸气的密度会增大到与液态水一样，这个条件叫做水的临界参数。比这还高的参数叫做超临界参数。温度和气压升高到600摄氏度、25―28兆帕这样的区间，就进入了超超临界的“境界”。如果我国600MW等级的燃煤机组采用超超临界技术，供电煤耗278g/kWh，比同容量亚临界机组的煤耗减少30克/kWh，按年运行5500小时计算，一台600MW超超临界机组可比同容量亚临界机组节约标煤6万吨/年，同时SO2、氮氧化物、粉尘等污染物以及CO2排放将大大减少。采用超超临界燃煤发电技术对于节约资源消耗、保护环境、实现可持续发展具有重要意义。与其余几种洁净煤发电技术相比，超超临界机组技术具有继承性好，容易实现大型化的特点，在机组的可靠性、可用率、热机动性、机组寿命等方面已经可以和亚临界机组媲美，已经有了较多的商业运行经验。超临界燃煤发电技术精选超临界燃煤发电技术国际上超超临界机组的参数已经达到27～32Mpa左右，蒸汽温度为566～600℃，热效率可以达到42～45%。国外机组的可靠性数据，表明了超超临界机组可以同样实现高的可靠性。超超临界燃煤机组甚至可以与燃用天然气、石油等机组一样实现清洁的发电。目前中国有玉环电厂、外高桥三厂、宁海国华二期、北仑电厂三期、嘉兴电厂三期，以及漕泾电厂等多个2*10