清潔生產(chǎn)原理與應用清潔高效的能源和原料

清潔生產(chǎn)原理與應用3清潔高效的能源和原料3.1概述3.2清潔高效的能源與能源的清潔化3.3清潔的原料與原料的清潔化3.4案例分析1/8/20233.1概述在生產(chǎn)過程中采用清潔高效的能源和原料，是從源頭削減污染，提高資源利用效率，減少或者避免生產(chǎn)過程中污染物的產(chǎn)生和排放，減輕或者消除對人類健康和環(huán)境的危害的重要環(huán)節(jié)。1/8/2023采用清潔高效的能源主要內(nèi)容包括：開發(fā)利用新能源；使用可再生能源，對傳統(tǒng)能源進行清潔利用；實施各種節(jié)能技術和措施等。1/8/2023采用清潔原材料的主要內(nèi)容包括：使用精料和富料；節(jié)約原材料；使用無毒無害原材料；使用替代原材料；原材料的分類回收循環(huán)使用；研發(fā)和使用新材料等。1/8/2023清潔生產(chǎn)評價指標中的原材料指標：體現(xiàn)原材料的獲取、加工、使用等各方面對環(huán)境的綜合影響：①毒性：原材料所含毒性成分對環(huán)境造成的影響程度②生態(tài)影響：原材料取得過程中的生態(tài)影響程度③可再生性：原材料可再生或可能再生的程度④能源強度：原材料在采掘和生產(chǎn)過程中消耗能源的強度⑤可回收利用性：原材料的可回收利用程度1/8/20233.2清潔高效的能源與能源的清潔化3.2.1開發(fā)利用新能源3.2.2使用可再生能源3.2.3傳統(tǒng)能源的清潔利用3.2.4各種節(jié)能技術和措施的實施

1/8/20233.2.1開發(fā)利用新能源清潔高效的能源主要指新能源。包括：太陽能、地熱、水能、風能、生物能、核能、可燃冰等。太陽能的利用：太陽能電池，太陽能換熱器水能的利用：水的勢能轉換——水壩電站水的動能轉換——潮汐電站風能的利用：風電站生物能的利用：生物量轉化為氣體燃料、液體燃料、固體燃料核能的利用：核電站1/8/20233.2.1開發(fā)利用新能源可燃冰：可燃冰是一種甲烷水合物，它是在高壓低溫條件下（深海和永久凍層），由若干個水分子組成一個籠子，每個籠子里“關”一個由沉積的古生物遺體所分解的甲烷分子，形成水合甲烷。這些水合甲烷就像一個個淡灰色的冰球，故稱可燃冰?？扇急坏┽寜壕蜁纸獬伤图淄?。一體積可燃冰可儲載100～200倍體積的甲烷氣體，具有能量高，燃燒值大等優(yōu)點。

可燃冰是一種潛在的能源，儲量很大，在能源緊缺的現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)它真可解燃眉之急。有關專家估計它分布的范圍約占海洋總面積的10%，足夠人類使用1000年。1/8/20233.2.1開開發(fā)利用新能能源在中國海域也也發(fā)現(xiàn)了“可可燃冰”。近近年來，科研研人員在中國國沿海發(fā)現(xiàn)了了“可燃冰””的地球物理理標志，大致致圈出約8000平方公公里的分布面面積。在中國國南海海域，，初步鑒別出出在400多多公里地震剖剖面上存在有有天然氣水合合物礦藏的顯顯示標志，而而且顯示出了了巨大的資源源前景。在中中國的東海海海域也有類似似重大發(fā)現(xiàn)。?？扇急鳛橐灰环N新能源雖雖具有開發(fā)應應用前景，但但甲烷是一種種高效的溫室室氣體，可燃燃冰的開采如如果方法不當當，釋放出的的甲烷擴散到到大氣中，會會增強地球的的溫室效應，，導致地球上上永久凍土和和兩極冰山融融化而使地球球變曖。安全全合理地開發(fā)發(fā)可燃冰，必必須同時考慮慮環(huán)境保護。。12/29/2022頁巖氣是指賦賦存于富有機機質泥頁巖及及其夾層中，，以吸附或游游離狀態(tài)為主主要存在方式式的非常規(guī)天天然氣，成分分以甲烷為主主，是一種清清潔、高效的的能源資源。。12/29/2022頁巖氣是從頁頁巖層中開采采出來的天然然氣,頁巖巖氣是主體上上以吸附或游游離狀態(tài)存在在于泥巖、高高碳泥巖、頁頁巖及粉砂質質巖類夾層中中的天然氣，，主體位于暗暗色泥頁巖或或高碳泥頁巖巖中。與常規(guī)規(guī)儲層氣藏不不同，頁巖既既是天然氣生生成的源巖，，也是聚集和和保存天然氣氣的儲層和蓋蓋層。中國主要盆地地和地區(qū)頁巖巖氣資源量約約為15萬億億－30萬億億立方米，與與美國28．．3萬億立方方米大致相當當，經(jīng)濟價值值巨大。另一一方面，生產(chǎn)產(chǎn)周期長也是是頁巖氣的顯顯著特點。頁頁巖氣田開采采壽命一般可可達30～50年，甚至至更長。開采采壽命長，就就意味著可開開發(fā)利用的價價值大，這也也決定了它的的發(fā)展?jié)摿??！?2/29/2022美國的巖層層氣革命效效應在這幾幾年逐漸發(fā)發(fā)酵，已經(jīng)經(jīng)影響了美美國的能源源消費構成成，并且導導致了美國國的大量煤煤炭和天然然氣出口。。由于目前前巖層氣的的開發(fā)潛力力還非常巨巨大，可以以預見美國國還會在接接下來數(shù)年年里大量增增加產(chǎn)量，，并且導致致更多煤炭炭出口到歐歐亞。12/29/2022獲取取頁頁巖巖氣氣的的方方式式是是水水壓壓致致裂裂工工藝藝，，該該工工藝藝包包括括在在高高壓壓條條件件下下向向井井內(nèi)內(nèi)注注入入沙沙子子、、水水和和化化學學物物的的混混合合物物，，將將頁頁巖巖巖巖石石打打碎碎，，并并釋釋放放出出頁頁巖巖氣氣，，沿沿井井逆逆流流而而上上，，從從而而對對其其進進行行回回收收。。目前前，，中中國國的的天天然然氣氣消消耗耗量量非非常常低低，，除除電電力力生生產(chǎn)產(chǎn)以以外外，，天天然然氣氣用用途途還還包包括括供供暖暖、、烹烹飪飪、、交交通通運運輸輸和和化化肥肥。。此此種種局局面面短短期期內(nèi)內(nèi)不不太太可可能能顯顯著著改改觀觀，，這這是是因因為為適適當當利利用用天天然然氣氣所所必必需需的的基基礎礎設設施施開開發(fā)發(fā)將將是是耗耗資資巨巨大大且且耗耗時時的的工工程程。。然然而而，，在在當當前前消消耗耗量量較較低低的的水水平平，，中中國國的的頁頁巖巖氣氣資資源源量量潛潛力力可可能能會會持持續(xù)續(xù)逾逾一一個個世世紀紀之之久久，，據(jù)據(jù)估估計計可可能能高高達達200年年，，因因此此其其長長期期潛潛力力引引人人注注目目。。12/29/2022礦物物燃燃料料消消耗耗日日益益向向加加大大天天然然氣氣使使用用力力度度轉轉變變的的潛潛力力可可能能最最值值得得關關注注，，這這將將使使中中國國能能夠夠利利用用國國內(nèi)內(nèi)龐龐大大的的頁頁巖巖氣氣儲儲量量，，同同時時長長期期內(nèi)內(nèi)降降低低對對能能源源進進口口的的依依賴賴性性。。當當前前，，中中國國的的能能源源效效率率極極差差，，導導致致污污染染嚴嚴重重。。而而天天然然氣氣是是最最清清潔潔的的礦礦物物燃燃料料，，在在用用來來發(fā)發(fā)電電時時不不僅僅比比煤煤炭炭少少產(chǎn)產(chǎn)生生約約45%的的二二氧氧化化碳碳，，而而且且可可以以隨隨意意開開啟啟或或關關閉閉，，不不會會造造成成任任何何損損耗耗。。12/29/2022開發(fā)頁巖氣技技術存在一些些潛在缺點。。首先也是最最重要的是環(huán)環(huán)境擔憂，因因為進行水壓壓致裂在多個個層面存在危危害性。有一一些對環(huán)境損損害的擔憂：：如由該工藝藝引發(fā)的地震震、水資源損損耗和可能造造成的水資源源污染，未來來幾十年中國國可能會面臨臨水資源危機機，這些是非非常顯著的風風險；提取、、存儲和轉移移頁巖氣所需需的基礎設施施開發(fā)的短期期成本巨大；；雖然提取頁頁巖氣可能會會增加能源來來源，但保留留這些資源，，在以后更具具價值的時候候進行開采也也許更為有利利。12/29/202212/29/202212/29/2022我國富富有機機質頁頁巖分分布廣廣泛，，南方方地區(qū)區(qū)、華華北地地區(qū)和和新疆疆塔里里木盆盆地等等發(fā)育育海相相頁巖巖，華華北地地區(qū)、、準噶噶爾盆盆地、、吐哈哈盆地地、鄂鄂爾多多斯盆盆地、、渤海海灣盆盆地和和松遼遼盆地地等廣廣泛發(fā)發(fā)育陸陸相頁頁巖，，具備備頁巖巖氣成成藏條條件，，資源源潛力力較大大。據(jù)據(jù)專家家預測測，頁頁巖氣氣可采采資源源量為為25萬億億立方方米，，超過過常規(guī)規(guī)天然然氣資資源。。12/29/20223.2.1開發(fā)發(fā)利用用新能能源觀點：：新能能源開開發(fā)利利用與與傳統(tǒng)統(tǒng)能源源開發(fā)發(fā)利用用一樣樣都有有風險險。1發(fā)發(fā)展生生物質質能和和水壩壩電站站引起起生態(tài)態(tài)破壞壞問題題??？？2發(fā)發(fā)展核核電引引起核核泄露露問題題??？？3。。。。??？利用和改造造自然都有有風險！兩兩害取其輕輕！科學技技術的發(fā)展展也可降低低風險！12/29/20223.2.2使用可可再生能源源生物質能是是太陽能以以化學能形形式貯存在在生物質中中的能量形形式，即以以生物質為為載體的能能量。它直直接或間接接地來源于于綠色植物物的光合作作用，可轉轉化為常規(guī)規(guī)的固態(tài)、、液態(tài)和氣氣態(tài)燃料。。生物質資資源是地球球上再生資資源的核心心組成部分分。12/29/2022生物質在地地球上無處處不在，生生物質能可可以說遍地地都是。人人類利用生生物質的歷歷史極其悠悠長，薪柴柴秸稈的直直接燃燒利利用曾給人人類的生存存發(fā)展帶來來極大的支支撐，在人人類發(fā)展史史上發(fā)揮了了更重要作作用的化石石類能源如如煤炭、石石油、天然然氣等也是是生物質中中的有機物物經(jīng)過上億億年的時間間演變而來來。12/29/20223.2.2使用可可再生能源源生物質資源源是指綠色生生物通過光光合作用產(chǎn)產(chǎn)生的、可可再生的有有機物質及及其衍生物物。適合于于能源利用用的生物質質分為林業(yè)業(yè)資源、農(nóng)農(nóng)業(yè)資源、、生活污水水和工業(yè)有有機廢水、、城市固體體廢物及畜畜禽糞便五五大類。現(xiàn)代生物質質能產(chǎn)業(yè)主主要指從事事生物質規(guī)規(guī)?；a(chǎn)產(chǎn)和生物燃燃料工業(yè)化化加工的一一類新興產(chǎn)產(chǎn)業(yè)。生物質能源源可依托能能源植物規(guī)規(guī)?；N植植和生物燃燃料生產(chǎn)、、植物纖維維素生產(chǎn)乙乙醇、海水水藍藻生產(chǎn)產(chǎn)醇類燃料料、生物光光解產(chǎn)氫、、農(nóng)業(yè)廢棄棄物的高效效物化/生生化轉化等等方式獲取取。12/29/20223.2.2使使用可再再生能源源生物質氣氣化發(fā)電電工作流流程12/29/20223.2.3傳傳統(tǒng)能源源的清潔潔利用中國的常常規(guī)能源源主要是是煤、石石油、天天然氣等等。煤、石油油和天然然氣都是是由古代代的植物物和動物物殘體被被覆蓋而而埋藏在在地下，，在隔絕絕空氣的的條件下下，由于于長期受受地熱、、地壓的的作用，，在加上上細菌的的分解和和侵蝕，，經(jīng)歷了了復雜的的變化，，逐步形形成的可可燃性固固體（煤煤）、液液體（石石油）和和氣體（（天然氣氣）。潔凈煤技技術主要要包括：：煤的直接接潔凈技技術煤轉化為為潔凈燃燃料技術術生活用能能的電氣氣化、煤煤氣化和和沼氣化化12/29/20223.2.3傳傳統(tǒng)能源源的清潔潔利用煤的直接接潔凈技技術是指對煤煤燃燒前前的預處處理和凈凈化技術術。包括括：①原煤的的洗選處處理：除除去或減減少原煤煤中所含含的灰粉粉、矸石石、硫等等雜質，，成為精精煤；②型煤加加工：煤煤經(jīng)過破破碎后加加入固硫硫劑和黏黏合劑用用機械方方法將粉粉煤和低低品位煤煤制成具具有一定定粒度和和形狀的的煤制品品；③水煤漿：把把灰分很低而而揮發(fā)成分高高的精煤，研研磨成250~300微微米的微細煤煤粉，按煤約約70％、水水約30％的的比例，加入入0.5～1.0%分散散劑和0.02～0.1的穩(wěn)定劑配配制而成的，，水煤漿可以以像燃料油一一樣運輸、儲儲存和燃燒；；④風吹煤粉：：把灰分很低低而揮發(fā)成分分高的精煤，，研磨成微細細煤粉，專門門用于燃煤電電廠。12/29/20223.2.3傳傳統(tǒng)能源的的清潔利用煤轉化為潔凈凈燃料技術：（1）煤的干干餾：將煤隔隔絕空氣加強強熱使其分解解的過程；（2）煤的氣氣化：將煤(或焦炭)進進行加熱氣化化，并與水蒸蒸汽和空氣(或氧)等進進行化學反應應，生成以氫氫、一氧化碳碳或甲烷等為為主的混合煤煤氣；（3）煤的液液化：①直接液化化：將煤加熱熱到450℃℃左右和100至200個大氣壓的的條件下加入入氫氣，使煤煤熔化裂解直直接得到液化化石油；②間接液化：：將煤先進行行氣化，得到到一氧化碳和和氫氣，然后后在催化劑作作用下加熱使使這兩種氣體體合成為液體體燃料。12/29/202212/29/2022當石油枯竭，，我們能夠用用什么替代。。太陽能、風風電、核電、、生物能源、、等等，五花花八門的概念念都將粉墨登登場。現(xiàn)實顯顯示，水電領領域的蛋糕已已只剩狼藉杯杯盤；風電市市場已得到飛飛速瓜分，在在技術尚未成成熟的狀態(tài)下下，裝機已接接近飽和，未未來的出路只只能是機組的的換代升級；；太陽能方面面咱們是遍地地多晶硅；前前蘇聯(lián)、日本本核電災難的的陰影仍在；；生物能源的的規(guī)?；孢€還找不到太多多的想象空間間。

毫無疑疑問：頁巖油油、頁巖氣、、煤層氣以及及可燃冰是最最具現(xiàn)實意義義，最有實現(xiàn)現(xiàn)價值的重要要出路。12/29/20223.2.4各各種種節(jié)節(jié)能能技技術術和和措措施施的的實實施施先進進的的燃燃燒燒器器流化化床床（（沸沸騰騰爐爐））燃燃燒燒保溫溫、、余余熱熱回回收收利利用用供能能分分類類集集中中，，用用能能分分類類控控制制12/29/20223.3清清潔潔的的原原料料與與原原料料的的清清潔潔化化原材材料料本本身身所所具具有有的的特特性性，，例例如如純純度度、、毒毒性性、、降降解解性性等等，，在在一一定定程程度度上上會會影影響響生生產(chǎn)產(chǎn)過過程程及及其其產(chǎn)產(chǎn)品品對對環(huán)環(huán)境境的的危危害害，，因因而而盡盡可可能能選選擇擇毒毒性性小小的的原原材材料料是是清清潔潔生生產(chǎn)產(chǎn)所所要要考考慮慮的的重重要要方方面面之之一一。。原材材