荒漠能源植物气化发电的环境影响评价

对荒漠生物质气化发电进行LCA评价,建立评价模型,在评价过程中选用了燃煤发电系统为参照。研究结果表明,生物质利用过程没有CO2的排放,整个发电周期中仅原料的生产、运输以及预处理过程消耗能量导致CO2排放,因此生物质气化发电方案的排放量远远小于燃煤方案,减排量达到了87％-94％。生物质发电与燃煤发电相比,对环境污染降低程度的总指数为3．68。生物质能源的开发大大削减了化石能源利用带来的环境污染问题,同时也能够缓解能源危机。     

秸秆压块与燃煤供热系统生命周期环境排放对比研究

为证明采用秸秆压块燃料替代煤炭进行供热的可持续性,对秸秆压块和燃煤供热系统的生命周期环境排放进行了对比分析.基于我国2012年投入产出表,构建了投入产出生命周期评价(IO-LCA)和过程生命周期评价(PLCA)相结合的混合生命周期评价(Hybrid-LCA)模型,核算了玉米秸秆压块和燃煤供热系统供应1 GJ热的生命周期CO2、SO2、NOx和PM2.5排放.结果显示,秸秆压块供热系统的生命周期CO2排放量为7 kg·GJ-1热,比燃煤供热排放减少121 kg.此外,秸秆压块供热系统比燃煤供热系统可以分别减少SO2排放98%、NOx排放76%和PM2.5排放58%.控制原料水分,通过减少原料收集和能源转化过程中的耗损,减少能源转化过程的电力消耗以及控制原料收集半径等可以有效改进秸秆压块供热系统环境表现.     

松木屑化学链气化制备合成气实验

生物质能源的开发与利用有助于缓解日益严重的能源危机与环境污染。在生物质能源的利用中,生物质化学链气化技术展现了较好的发展前景。以来源广泛、经济友好的赤铁矿为载体,在小型流化床反应器中进行了生物质化学链气化制备合成气实验研究,研究了O/C、水蒸气流速、反应温度对合成气产率的影响,同时进行生物质焦油分析和循环实验。结果表明:在O/C为0.2,水蒸气流量为0.15 mL/min,反应器温度为850℃时,6 g松木屑CO、CH_4、H_2产量分别为2.43,0.77,1.4 L。XRD结果表明:在水蒸气存在的条件下,赤铁矿的还原受到抑制,Fe_2O_3只能被转化为Fe_3O_4;多次循环后,赤铁矿比表面积由2.63 m~2/g变为1.35 m~2/g;SEM分析多次循环的赤铁矿发现,氧载体颗粒表面烧结现象明显。     

生物质能源及发电技术研究

随着能源消耗和环境污染之间矛盾的加剧,使得人类需要寻找一些相对比较清洁的可再生能源。生物质能源由于其数量巨大,环境污染小,并具有可再生性,成为目前比较好的选择之一。生物质能发电是生物质能利用的主要方式之一。介绍了生物质能的特点及利用转化方式,重点讲述了直接燃烧发电技术、气化发电技术以及生物质燃料电池技术,最后根据我国国情指出了生物质能利用的主要问题及几点建议。对我国生物质能发电的发展提供了技术参考和技术支持。     

碳同位素比技术定量估算城市大气CO2的来源

要有效地减少城市碳排放和正确地判断城市现有减排措施的有效性就必须准确地确定城市大气CO2的来源.由于碳同位素比从污染源到受体的传输过程中同位素分馏现象不明显,本研究建立了一套基于碳同位素比技术定量估算城市大气CO2来源的方法,并用该方法初步定量分析了上海市嘉定区大气CO2中来自燃煤、机动车尾气和生物质贡献的时空分布.上海市嘉定区大气CO2的上述3种来源中,生物质的贡献最大.燃煤的贡献在夜间(00:00、04:00和20:00)多于白天(08:00、12:00和16:00),且随高度的升高而增大;机动车尾气的贡献则随高度的升高而降低.大气CO2浓度时空分布特征体现了上海市郊嘉定区大气CO2的排放特征和各来源的传输特性.     

可再生能源发电对PM_(10)和PM_(2.5)减排的贡献核算

发展可再生能源发电是《大气污染防治行动计划》的一项重要措施,有助于推进PM10和PM2.5减排,改善空气质量。从生命周期来看,各类可再生能源发电的PM10和PM2.5排放系数均低于燃煤火电,各类可再生能源发电单位发电量的PM10和PM2.5减排因子由高到低依次为水电并网风电太阳能发电生物质发电。通过生命周期评价计算可知,以可再生能源发电替代燃煤发电,PM10和PM2.5在2012年已经实现了较好的减排效果,减排量分别为37.87×104和18.94×104ta;未来仍将具有较大的减排潜力,2015年PM10和PM2.5可分别减排44.21×104和22.10×104ta,2020年PM10和PM2.5可分别减排65.41×104和32.71×104ta。     

水泥工业的废弃物利用与CO2排放控制探讨

水泥工业不仅通过能源利用排放CO2 ,而且还是工业生产工艺过程中CO2 的最大非能源利用排放源。分析了水泥工业的发展现状及其能源消耗状况 ,计算了水泥工业的CO2 排放总量和分途径CO2 排放量 ,介绍了水泥工业的废弃物利用和控制水泥工业CO2 排放方面的一些具体技术 ,提出了一些针对水泥工业的CO2 排放控制措施和新型富氧燃烧技术应用于水泥工业的设想。     

面向减污降碳的集中供热结构调整路径研究

集中供热是事关国计民生的刚性需求,是能源消费的重要部门,是大气污染物减排的重要着力点.开展面向减污降碳的集中供热结构调整路径分析对我国实现“双碳”目标、建设“美丽中国”具有重要意义.通过构建2020年集中供热碳污耦合排放清单,摸清碳污排放现状;考虑热电联产供热范围以及生物质资源分布,分析拆炉并网、煤改气以及煤改生物质等措施的局限性及碳污减排潜力;结合情景分析,识别碳污减排关键路径,为开展集中供热减污降碳相关工作提供参考.结果表明：(1)热电联产、燃煤工业锅炉分别是集中供热部门CO₂和大气污染物的主要排放源,东北地区及内蒙古自治区是该部门碳污排放的热点区域.燃煤工业锅炉污染控制水平及热效率较低是开展集中供热部门减污降碳的重要切入点.(2)热电联产供热管网难以全面覆盖35 t/h以下燃煤工业锅炉,超40%的小容量燃煤工业锅炉需要采用其他方式进行综合改造.(3)生物质能源利用潜力空间差异较大,制约了供热部门低碳化,如华北及东北地区难以满足本区域燃煤工业锅炉生物质改造的能源需求.(4)加强低碳情景下,2060年集中供热部门SO₂、NO_x     

上海市电力CO_2排放特征及减排途径分析

电力作为一种二次能源,不同发电方式和发电技术的电力CO2排放系数差别很大。研究发现,上海市2009年电力消费侧的CO2排放高于电力生产侧1 551万t,即上海市净调入电力的CO2排放为1 551万t,可见外来电CO2排放的正确测算对全市及各终端消费部门的CO2排放有重要影响。从排放系数来看,消费侧的CO2排放系数只有生产侧排放系数的81%,得益于外来电中可再生能源比例高于本地电力。2009年由于外来电的引入,上海市电力消费避免了178万t的CO2排放。就火力发电而言,上海市单位发电能耗和CO2排放略低于华东电网平均值,远高于世界先进水平,还有很大下降空间。基于以上研究,从提高火力发电的能效、发展可再生能源、发展分布式供能和其他新能源技术、建设智能电网等方面提出上海市减缓电力CO2排放的途径。     

钢铁企业物质流、能量流及其对CO【sub】2【/sub】排放的影响

将复杂的大型钢铁企业的生产系统分解为相互关联的物质流动和能量流动过程两部分．针对其中的物质流动过程,构造工序物质流图。并建立物质流模型;针对能量流动过程,构造工序能量流图,并建立能量流模型;在分析钢铁企业CO2排放影响因素的基础上,建立了吨钢CO2排放量的计算模型及物质流、能量流对CO2排放的影响模型,分析了钢铁生产过程中各种物质流、能量流的变化对CO2排放的影响;将模型应用于具体企业,通过对比分析,指出了我国钢铁企业CO2减排的努力方向：①增加各生产工序的外加物质流,减少各生产工序的排放物质流和循环物质流;②降低转炉铁钢比;③提高电炉钢比;④提高自发电的比例和发电水平,发展“只买煤、不买电”能源结构模式;⑤加强余热、余能的回收利用水平．     

Environmental and economic assessment of biomass sourcing from extensively cultivated buffer strips along water bodies

Buffer strips represent oblong land elements along water bodies playing an important role for the water quality management of the surface water. In the policy context buffer strips are referred to as land with defined farming restrictions aiming at protecting the water course. In the current EU agricultural policy framework the majority of the decisions regarding subsidy schemes for buffer strips is taken on the member country level, which results in great differences between the EU members with regard to this water protection measure. If incentives for farmers for establishing and maintaining buffer strips are in place, they are usually linked to the harvest ban on the buffer strip. Such protection model can be endangered by volatile and rising prices for agricultural products. However, buffer strip can represent a valuable source of different ecosystem services, including biomass provision. If harvesting under certain restrictions would be allowed, the biomass could generate additional revenue that might contribute to securing buffer strips existence and consequently maintaining their protection function.This study aimed at assessing the costs and environmental consequences of biomass mobilizing from buffer strips. It dealt with different scenarios of biomass sourcing from extensively cultivated buffer strips in the Netherlands. In 12 scenarios, the cultivation of grass or cereal mixes (including multiple harvesting or perennial cultivation) for different valorisation chains (ensiling or fodder & bedding) was assessed. Both total net cultivation costs as well as the hectare based environmental performance (using the Life Cycle Assessment methodology) were evaluated. Additionally, the environmental impact of electricity production through anaerobic digestion of biomass from buffer strips was compared with the impact from digestion of classic grass silage and the impact profile of Dutch electricity mix.The results indicate ensiling as the scenario generating more net costs and higher environmental impacts as compared to fodder & bedding. In the latter, the cereal cultivation represents a better solution from economic perspective, while grass shows lower environmental impacts. Moreover, optimizing grass cultivation through switching to perennial mode contributes to strong improvements of the economic performance and contributes to additional reduction of environmental impacts, and consequently delivers the best environmental and economic solution. Moreover, the comparison with the Dutch electricity mix shows that biomass from buffer strips, if used in anaerobic digestion, can, in terms of environmental performance, compete with classic silages and contribute to reduced environmental damage.     

城市居住小区的碳源-碳汇实证研究

碳源-碳汇特征的研究是建设低碳小区的先决条件。论文分别使用了物料均衡法和生物量统计法对周家泉小区碳源-碳汇进行了计算分析,并对按居住区能源供应标准计算的排放值与实际排放值进行了对比。结果显示:(1)实际排放中,直接排放量占小区总排放量的47.1%,其中煤炭消耗排放量最大。间接排放占小区排放总量的52.9%,其中电力消耗排放占到了93.6%,为小区能源消耗的最大排放源。(2)按居住区燃气供应指标为小区居民提供能源能在充分满足居民需求的前提下有效减少CO2排放量。按电力供应指标计算的CO2排放量大于实际电力消耗排放。供水及污水处理技术是减少用水排放的关键因素。(3)绿化带是小区主要碳汇要素,仅通过实现国家规定的30%的绿地率并不能满足小区碳汇需求。在小区碳源碳汇研究的基础上提出了控制和减少小区CO2的对策建议,以期为低碳小区建设提供参考。     

我国生活垃圾焚烧发电过程中温室气体排放及影响因素 ——以上海某城市生活垃圾焚烧发电厂为例

以上海某城市生活垃圾焚烧发电厂为例,采用上游-操作-下游(UOD)表格法,分析了生活垃圾焚烧发电过程中不同环节的温室气体排放贡献,及影响其排放的主要因素.结果表明,目前我国生活垃圾焚烧发电过程是温室气体排放源,以吨垃圾净CO2排放量计,达166~212kg.生活垃圾中自含化石碳对温室气体排放的贡献最大,CO2排放量为257kg/t;因焚烧发电上网而获得的净减排量为120kg/t;垃圾收运、辅助物料消耗及焚烧灰渣处理等引起的排放量总计为27~45kg/t.生活垃圾沥出渗滤液后续处理过程的温室气体排放量为7.7kg/t.节省焚烧过程辅助物料使用和改变焚烧灰渣处置方式能够减少温室气体排放量,但是减排效果有限.我国各地区电能基准线排放因子存在差异,对焚烧过程温室气体排放的影响为0~13%.降低生活垃圾含水率、提高垃圾可发电量是我国生活垃圾焚烧发电过程温室气体排放源汇转换的关键途径.     

Effects of elevated CO2 concentration and nitrogen supply on biomass and active carbon of freshwater marsh after two growing seasons in Sanjiang Plain, Northeast China

An experiments were carried out with treatments di ering in nitrogen supply (0, 5 and 15 g N/m2) and CO2 levels (350 and 700 mol/mol) using OTC (open top chamber) equipment to investigate the biomass of Calamagrostis angustifolia and soil active carbon contents after two years. The results showed that elevated CO2 concentration increased the biomass of C. angustifolia and the magnitude of response varied with each growth period. Elevated CO2 concentration has increased aboveground biomass by 16.7% and 17.6% during the jointing and heading periods and only 3.5% and 9.4% during dough and maturity periods. The increases in belowground biomass due to CO2 elevation was 26.5%, 34.0% and 28.7% during the heading, dough and maturity periods, respectively. The responses of biomass to enhanced CO2 concentrations are di ered in N levels. Both the increase of aboveground biomass and belowground biomass were greater under high level of N supply (15 g N/m2). Elevated CO2 concentration also increased the allocation of biomass and carbon in root. Under elevated CO2 concentration, the average values of active carbon tended to increase. The increases of soil active soil contents followed the sequence of microbial biomass carbon (10.6%) > dissolved organic carbon (7.5%) > labile oxidable carbon (6.6%) > carbohydrate carbon (4.1%). Stepwise regressions indicated there were significant correlations between the soil active carbon contents and plant biomass. Particularly, microbial biomass carbon, labile oxidable carbon and carbohydrate carbon were found to be correlated with belowground biomass, while dissolved organic carbon has correlation with aboveground biomass. Therefore, increased biomass was regarded as the main driving force for the increase in soil active organic carbon under elevated CO2 concentration.     

羊草草原和贝加尔针茅草原生态系统呼吸的差异分析

应用静态暗箱-气相色谱法对羊草草原和贝加尔针茅草原的生态系统呼吸CO2通量进行了测算,分析了生态系统呼吸的影响因素,比较了2种草原生态系统呼吸的差异并分析了产生差异的原因.观测期间羊草草原生态系统呼吸CO2通量平均为(12.03±2.10)mg·(m2·min)-1,显著低于贝加尔针茅草原[(20.09±4.41)mg·(m2·min)-1];而羊草草原生物量显著大于贝加尔针茅草原(p0.001).羊草草原和贝加尔针茅草原生态系统呼吸都与温度(箱内气温、5cm和15cm地温)具有显著的指数函数关系.通过偏相关分析发现,在地温作为控制变量时,生态系统呼吸与土壤Eh、pH间不再具有显著的相关性,Eh、pH对CO2通量的影响可能是由地温变化间接引起的,而CO2通量与活体生物量呈现出了一定的相关性,与凋落物生物量无显著相关性.2种草原的CO2通量都可以用温度指数模型进行很好地模拟,基于地温的模拟效果(R2为0.568～0.639)显著好于基于箱内气温的(R2为0.323～0.426).地温是2种草原生态系统呼吸最重要的影响因素,它掩盖了地上部植物体对生态系统呼吸的影响.在该区域,土壤呼吸占生态系统呼吸比例较高,贝加尔针茅草原较高的有机质含量导致了其生态系统呼吸CO2通量较高.     

炭黑尾气中可燃气态污染物的净化及余热利用

研究炭黑生产尾气中可燃气态污染物CO、H₂及CH₄等的净化及其余热利用。研究结果表明,采用直接燃烧法,不仅可将炭黑尾气中可燃气态污染物转化为无害的物质CO₂和H_2,O,并可回收利用燃烧热,使炭黑生产余热利用率提高40％以上。直接燃烧装置可采用低热值尾气余热锅炉,并配置发电机组,即炭黑尾气发电。经济技术评价表明,采用直接燃烧法和炭黑尾气发电,其经济效益和环境效益十分可观。     

Cleaner production alternatives: Biomass utilisation options

The increasing price of energy, the security of supply, the reduction of green house gases, and the scarcity of oil and gas urge the use of more and more renewable energy. An important renewable energy source is the biomass which can be applied for heat, electricity, and transportation fuel production. The heat and electricity production are the so called “direct utilisation” alternatives and the transportation fuel production alternatives are the “indirect utilisation” alternatives of biomass energy. If efficient land use is considered, the alternatives can be compared on the basis of the utilisable energy produced from the biomass per hectare. It is shown that the bioethanol production from corn has about 89–99% less energy production capability than that of the direct utilisation alternatives. The cellulosic type bioethanol production technologies, since these partially directly utilise the biomass energy, have better energy utilisation potential, that is about 40–50% of direct alternatives.     

CO2浓度升高对湖泊浮游藻类与浮游细菌耦合关系的影响

采用控制空气CO2浓度的围隔体系(P1: 400×10-6体积分数,下同,P2: 800×10-6,P3: 1200×10-6),在不同空气CO2浓度条件下,分析水华微囊藻对CO2的同化作用和异养细菌对藻源性有机碳的异化作用,以及二者出峰时间耦合关系的变化.结果表明,CO2浓度升高能够促进水华微囊藻的生长,P1、P2和P3条件下藻的数量分别达9.4×106,1.1×107,1.5×107cells/mL.同时高浓度CO2降低了藻细胞内酯酶活性但并未影响藻达到峰值所需时间.在不同CO2浓度水平下,浮游细菌达到峰值的时间顺序是P1(12d)vP2>vP1,细菌活性是P3>P2>P1.高CO2浓度条件下,浮游藻类呈现高生物量和低活性的状态,而浮游细菌呈现低生物量和高活性的状态,反映出CO2浓度的改变对同化和异化作用不同的影响机制.因此,CO2浓度升高后导致的浮游藻类生物量的积累可能无法通过促进浮游细菌的生长达到有效转化.