Fluent工业锅炉氮氧化物生成规律的数值模拟研究(2)
4.2 展望 36
致谢 37
参考文献 38
绪论
课题的目的和意义 研究背景
在我们进入新世纪后，经济与环境之间产生摩擦。这在发展中国家更甚，保护环境的相关问题变成了影响国民经济能否可持续发展的重要因素。在新世纪中，出现在我们面前最艰难的挑战是保护环境的相关问题。中国是全世界最大的发展中国家，人数庞大，资源缺乏，在经济快速发展的同一时间，也带来了巨大的环境压力。
能源在社会中是经济发展的重要资源。占世界上一次能源中86.7%的化石能源，因为无法再生、稀缺及其附带的许多环境问题，严重影响了人类社会的可持续性发展。世界能源委员会在《1992年世界能源资源调查》报告中指出，在当前的消耗速度下，全世界的煤、石油和天然气储量将分别在262年、49年和57年后用完，由此可知能源会变成社会发展的瓶颈。化石能源的使用也变成了大气中污染气体与温室气体浓度持续增加的原因之一，空气中CO2浓度由1958年的315μL/L上升到2003年的376μL/L，并在逐年递增中。
受能源短缺和日益恶化的生态环境，找寻代替能源是现今能源与环境研究的关键领域。在新能源之中，因为核能、水电能具有隐藏的环境风险，它们的发展受限制，但是生物质能因为其资源十分丰富、对保护环境起到重要作用。中国是农业大国，生物质能源十分丰富。据统计，包括农作物、农副产品相关的废弃产物、禽畜粪便、工业废水以及城市垃圾等可利用生物质能，转化为能源的潜力近期约为5亿t标准煤/年，预期可达到10亿t标准煤/年，具有良好的开发前景，对加大能源供应、保护生态，实现可持续发展有着十分重大的意义。
我国能源需求量增长迅速、电力能源十分缺乏、石油进口数量不断增加，能源问题早已变成限制我国经济快速发展的原因。我国能源以煤为主，2003年煤炭在一次能源消费结构中所占的比例达67.1%，虽然与2000 年66.1%相比增长幅度不大，但远远大于2003 年的世界平均水平26.5%，自1995 年以来，我国发电机组中火电在总装机容量所占比重文持在75%左右，在发电量中的所占比重约为81%。我国的煤炭等资源相较于其它各种的能源，相对来说比较丰富，但是我国当前又处在经济高速发展的关键时刻，能源消耗持续增加，因此可以想象在将来的时间内我国的以煤为主的能源结构不会有过多的改变。大部分的煤炭利用方法是直接燃烧，不过煤炭的燃烧伴随了大量硫氧化物（SOx）、氮氧化物（NOx）、烟尘等的大气污染物的产生，给生态造成了十分严重的污染，直接危害到了我们的身心健康，引起了大量的关注。经过科学研究，SOx、NOx、烟尘等各种污染物都有了相对应的控制技术，其中有的技术已经推广使用。本文主要讨论的是关于氮氧化物的生成。[2]
氮氧化物的危害
氮氧化物包括了一氧化氮、二氧化氮和氧化亚氮。在燃烧中释放出来的氮氧化物大部分是一氧化氮，剩下的5％是二氧化氮。一氧化氮在排入空气中后与空气中的氧气或者臭氧相结合，进而产生二氧化氮，一氧化氮是无色无臭的气体，在其浓度大的时候，它的毒性十分大。二氧化氮是一种红棕色有毒的恶臭气体，当氮氧化物和碳氢化合物一起存在时候，经过阳光的照射，它们可以产生有毒的烟雾，对我们的身体危害很大。氮氧化物对人的身体有着致毒的作用：一氧化氮和人体血液中血红蛋白亲和力比较强，从而使血液输氧能力下降，人中毒后会出现缺氧症状；氮氧化物甚至会导致中枢神经的受损，严重时还会引发肺水肿；二氧化氮易溶于水变成酸，因此二氧化氮能让人的呼吸道和皮肤受损；二氧化氮也对动植物有害。氮氧化物是酸雨的主要来源，氮氧化物中的氧化亚氮可以减少臭氧，现如今人类十分重视氧化亚氮含量的增长，温室效应所引起的气候改变和臭氧的减少都和它有关。氮氧化物不仅对我们的身体有危害，还对生态环境同样有十分巨大的危害。汽车尾气中的氮氧化物与氮氢化合物经过阳光照射产生有毒烟雾。光化学烟雾有着特殊的道，对植物有伤害，并可以令大气中的可见度降低。我国近几年来对于氮氧化物的污染物逐渐重视。因此，降低燃煤锅炉NOx排放技术的研究是当前防止大气污染的一项重要内容。