碳循环的特点范文
时间:2024-04-10 10:11:22
导语:如何才能写好一篇碳循环的特点,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。
篇1
【关键词】循环流化床锅炉;燃烧;效益
循环流化床锅炉主要由燃烧系统、气固分离循环系统、对流烟道三部分组成。其中燃烧系统包括风室、燃烧室、炉膛、给煤系统等几部分;气固分离循环系统包括物料分离装置和返料装置两部分;对流烟道包括省煤器、空气预热器等几部分。循环流化床的燃烧方式采用了低温、分级、循环燃烧的方式,既控制了NOx的生成,又可在炉内添加石灰石进行简单的炉内脱除SO2,具有较好的环保性能。
1.循环流化床锅炉的优点
1.1燃烧效率高
国外的循环流化床锅炉效率能达到99%,我国循环流化床锅炉效率也能达到95~98%。能有这么高效率,很大一部分原因在于煤粒在循环流化床锅炉炉膛内能充分燃尽。
循环流化床锅炉燃烧属低温燃烧。燃料由炉前给煤系统送入炉膛,送风一般设有一次风和二次风,有的生产还设置三次风。一次风由布风板下部送入燃烧室,主要保证料层流化;二次风沿燃烧室高度分级多点送入,主要是为了保证充足的氧量保证燃料燃尽;三次风进一步强化燃烧。燃烧室内的物料在一定的流化风速作用下,发生剧烈扰动,在高速气流的携带下离开燃烧室进入炉膛,其中较大颗粒因重力作用沿炉膛内壁向下流动,一些较小颗粒离开炉膛进入物料分离装置,炉膛内形成气固两相流,进入分离装置的烟气通过对流烟道内的受热面吸热后,离开锅炉。循环流化床锅炉一大特点是采用分离回料装置。分离回料装置有惯性分离和旋风分离两种。
1.2煤种适应性强
循环流化床锅炉对低热值无烟煤、劣质煤、页炭、炉渣石矸等都有很好的适应能力,适应性比煤粉炉、层燃炉好。原因一个是循环流化床配备分离回料装置能够保证煤粒得到充分地燃烧,另外,循环流化床锅炉使煤粒在炉内产生一定的流化,保证煤粒能够得到充分燃烧。国产循环流化床采用较低流化速度(4.5m/s~5.5m/s)较低循环倍率约(10~20),能够减小分离受热面的磨损。此外,循环流化床锅炉不仅可全烧当地煤,还可掺烧邻炉(如链条炉)的炉渣。
1.3添加石灰石,有较高脱硫效果
循环流化床炉内燃烧过程中产生氧化硫与流化床炉燃烧添加剂一氧化钙发生反应:CaCO3=CaO+CO2;CaO+SO2+(1/2)O2=CaSO4。
石灰石脱硫剂在多次循环过程中,延长了与烟气中SO2的接触时间,Ca/S比显著降低,即以少量的石灰石达到较高的脱硫效率,脱硫效果可达95%,产生硫酸钙随渣排出。这种低倍率循环流化床锅炉适用于20t/h、35t/h、65t/h容量等级的发电锅炉和工业锅炉的旧炉改造,在利用当地劣质煤资源方面尤效显著。另外,含有硫酸钙的灰渣是综合利用的好材料。
1.4添加石灰石,降低了氮氧化物生成量
煤粒和添加的石灰石在炉膛内以800~900℃温度燃烧,可以控制NOX的生成。这是因为生成的NOX被炉子部未燃烧的碳或CaO还原,因此减少的NOX的排放。
1.5系统简单,运行操作方便
从原煤到落煤经螺旋给煤机进入炉膛;一次风经布风板引入炉膛底部;煤粉(10mm以下)悬空燃烧;二次风从前后墙引入,起助燃搅拌作用;随烟气向炉膛尾部带起走的较大颗粒旋风分离器后返回到炉膛,循环燃烧,进入尾部烟道只剩下很小的灰粒。经过上述简单流程,锅炉即达到应当的蒸汽量,满足汽轮机蒸汽品质要求。经初步估算,使用流化床锅炉厂房,土建费用节约10%左右,与煤粉炉相比,设备费用节约20-30%,运行人员操作的辅机设备少,控制简单。
1.6灰渣综合利用,前途广泛
渣中有一定的硫酸钙,可作各种建筑材料的掺合料,水泥行业、制砖行业利用灰渣前途最广泛。该炉型推广应用可减少除灰渣场地,对无灰场条件的中小城市而言,不仅可以大大改善环境条件,而且可以推进建材行业的发展,变废为宝,使煤炭发挥综合效益。
2.循环流化床锅炉的技术特点
2.1燃料适应性广
由于大量灰粒子的稳定循环,新加入循环流化床锅炉的燃料(煤)将只占床料的很小份额。由于循环流化床的特殊流体动力特性,使其中的质量和热量交换非常充分。这就为新加入燃料的预热、着火创造了十分有利的条件。而未燃尽的煤粒子通过多次循环既可增加其炉内停留时间又可多次参与床层中剧烈的质量和热量交换,十分有利于其燃尽。这就使循环流化床锅炉不仅可高效燃用烟煤、褐煤等易燃煤种,同样可高效燃用无烟煤等难燃煤种,还可高效燃用各种低热值、高灰分或高水分的矸石、固体垃圾等废弃物。
2.2截面热强度高
同样由于流化床中剧烈的质量和热量交换,不仅使燃烧过程能在较小截面内完成,还使炉膛内床层和烟气流与水冷壁之间的传热效率也大大增加。这就使循环流化床锅炉的炉膛截面和容积可小于同容量的链条炉,沸腾床锅炉甚至煤粉炉。这一点对现有锅炉的改造尤其具有现实意义。
2.3污染物排放少
可利用脱硫剂进行炉内高效脱硫是循环流化床锅的突出优点。常用的脱硫剂是石灰石。通常循环流化床锅炉的床温保持在800-1000oC之间,过高可能因床内产生焦、渣块而破坏正常流化工况,过低则难以保证必要的燃烧温度。而这一区间正是脱硫反应效率最高的温度区间。因而在适当的钙硫比和石灰石粒度下,可获得高达80%-90%的脱硫率。同样由于较低的燃烧温度,加以分级送风,使循环流化床锅炉燃烧时产生的氮氧化物也远低于煤粉炉。
2.4锅炉负荷适应性好
循环流化床锅炉中床料绝大部分是高温循环灰,这就为新加入燃料的迅速着火和燃烧提供了稳定的热源。因而循环流化床锅炉的负荷可以很低,如额定负荷的30%左右,无需辅助的液体燃料,也不会发生煤粉炉难于保持正常燃烧甚至熄火的情况。 由于同样原因, 循环流化床锅炉能够适应负荷的快速变化。
2.5燃料制备系统相对简单
循环流化床锅炉无需煤粉炉的复杂的制粉系统,只需简单的干燥及破碎装置即可满足燃烧要求。另一方面,与循环流化床锅炉相比,链条炉虽一般不需燃料制备装置,但其燃烧效率一般很低。为保证燃料在链条炉排上的高效燃烧,燃料颗粒必须很均匀,这样的燃料制备装置同样会比循环流化床锅炉的复杂。
3.循环流化床锅炉的环保效益
3.1低温燃烧,低NOx排放
循环流化床锅炉的燃烧温度在950℃以下,属于低温燃烧,在这个温度区间内氮氧化物不易生成,这一点是与其它燃烧方式的锅炉重要区别之一,也就是说再不必增加任何设备及运行投入的情况下就可以实现低NOx排放。
3.2炉内脱硫
在烧高硫煤并需要脱硫时,可利用白云石废料,破碎到0-4mm的碎末,与煤一同送入炉内,流化床特有的燃烧方式可在Ca/S=2时大量降低烟气中SO2,脱硫效率可>80%,每吨煤只增加数元费用。
篇2
《生态系统的物质循环》人教版是必修三第五章第三节的内容。在课程标准的具体内容标准中,《生态系统的物质循环》具体内容标准为分析生态系统中的物质循环基本规律及其应用,立足于生态系统的结构与功能,推进学生从宏观层面理解“稳态”的涵义。针对高二学生合作学习与自主探究学习素养差异多元的实际,采用自主选择学习方式、小组合作学习方式、教师引导探究学习方式式,在教学过程中教师以设疑为主线,以问题驱动式引导学生为主体形式,以多媒体手段为载体,在师生互动、生生互动中,梯次以问题冲突循环冲击学生认知,激发学生的学习相关知识的兴趣,推动学生在合作学习中拓宽自身的思维维度,将培养提升学生的表达能力、交流能力,合作学习的能力融入教材知识内容体系中去。
[教学目标]
1 以概念辨析、模型建构为师生课堂交流载体,推动学生围绕物质循环的概念经历了解――理解――简单应用――较熟练应用过程,帮助不同层次的学生感受到成功的愉悦,增进学习生物的情感。
2 围绕“碳循环”多维设置信息呈现形式,通过学生自主选择,小组互助交流,教师收敛测评方式,引领不同层次学生融入“展示自己”“生生互动”“师生互动”“合作交流”氛围中,一方面渐次提升理解分析生态系统中的物质循环不同维度的认知,另一方面培养学生团队合作精神,协同、对比、感受“知识生成”所需的各个层面的能力素养。
3 以社会热点信息为载体,以“物质循环”概念要素为思维收敛点,以师生交流为依托,引领学生关注碳循环平衡失调与温室效应的关系。
4 以概念要素对比分析为主要载体,通过师生协作,生生协作,围绕由粗到精、由模糊到清晰、由具体到抽象的过程,引领不同层次学生说明能量流动和物质循环的关系。
5 以“实验信息读取”“实验步骤设置”“数据统计分析方法”为重点,引领学生尝试探究土壤微生物的分解作用。
[教学重点和难点]
1 教学重点:分析生态系统中的物质循环。
2 教学难点:说明能量流动和物质循环的关系。
3 教学方法:主题探讨法、问题归纳法、典型案例法、多维思辨法
[教学过程]
1 复习回顾:围绕“生态系统的能量流动”设置框架式问题信息――依托教师设置的信息,领会“流程”“要素”――引导学生为后续学习阅读分析新知做好思维发展铺垫
2 创设情境导入新课:教师设疑――所需为什么维持生态系统大量物质,例如氧、水、氮、碳和许多其他物质,亿万年来却没有被生命活动所消耗完?你自己所呼出的二氧化碳都去了哪里?原因是什么?然后围绕教师设疑,融入新课。
3 问题导学,师生协作,丰富概念知识细节支点:(1)出示“物质循环概念”问题界面。构建“模型”,关注“生物群落”和“无机环境”的相应关联。(2)概念要点设疑:概念中的“物质”具体是指什么?概念中的“循环具体是指在那些主体中往返出现?其范围具体是指什么?“物质循环”具备哪些特点?(3)在教师引导下,逐渐关注“物质循环概念”生成的各个细节点,交叉矛盾点,冲击自我“浅阅读”缺失细节。利用多媒体课件增加教学的直观性,把抽象的知识以细节问题形式展现在学生面前。
4 问题导学,主题探讨,小组协作经历知识生成的过程:(1)出示教材图5-11碳循环示意图。(2)教师出示三种学习方式:文字纲领式、对应教材简单图文代换式、变换幅度较大的示意图式资源信息,供学生自主选择学习,时间5分钟,教师巡堂辅导和确定收敛时间。(3)以小组为单位,学生互相点评对方的疑惑点和出错点。(4)以小组为单位,教师发放答案。(5)教师出示变式测评问题,总体检查学生学习效果。
5 问题导学,师生协作,感悟知识与社会实践的关联:(1)出示问题:“在我们生活中,生态系统的碳循环平衡吗?如果不平衡的话,导致了什么结果?怎么造成的?有没有解决方法呢?”(2)在发散学生思维的同时,依据“CO2增多的原因”“温室效应的危害”“如何解决温室效应”等主题逐渐收敛学生思维。在教师的引领下,体会分类、归纳、演绎、对比等思维转换方式。
篇3
【关键词】工业园区;循环经济;节能降耗
山西省是我国的产煤大省,长久以来形成了以资源开采及初步加工为主的产业结构。随着近几年来煤炭资源价格优势逐步丧失,煤炭资源转化和利用的需求越来越迫切,为了贯彻落实生态文明理念、发展循环经济,提高深化资源型产业提质升级,必须实现以煤为基,多元发展,构建资源能源高效利用和循环利用的产业链,实现可持续发展的目标。山阴县北周庄低碳循环经济园区是山西资源型工业园区的典型代表,从产业定位、发展模式都清晰地展现了从传统煤炭产业粗放式发展到集约式发展的转变。本文以此资源型工业园区为例从循环经济和节能降耗角度探讨其可持续发展模式。
1园区产业定位和特征
山阴县北周庄低碳循环经济园区是以煤炭资源为基础,以煤炭及共生、伴生物作为循环的能源和资源,通过企业及相互间的物质集成、能量集成和信息集成,形成不同层面的循环和共生关系,使资源、能源形成梯级利用,构建“资源—产品—废弃物—再生资源”相对闭合循环的产业链。园区重点规划项目有为园区提供动力和能源支持的煤电一体化项目、煤炭洗选项目;包括乙二醇、聚乙烯、低阶煤分质转化等煤炭清洁高效利用的煤化工项目;配合主产业链的固体废物资源化利用项目,煤矸石发电项目、煤矸石制砖项目、粉煤灰砌块砖项目等;在能源动力充足条件下发展硅锰合金、硅铝合金项目。从能源结构来看,工业园区主要消耗能源为煤炭。在以资源型高耗能产业为主的工业园区,要实现可持续发展必须建设循环经济产业链条,必须在建设以煤为基的能源转化与能源输出基地的基础上,实现煤炭产业链延伸拓展,并积极探索寻求园区三废综合利用途径,使其资源化和再利用。
2循环经济发展模式
提高一次资源的利用率同时提高对副产品以及排放物的消化转换率,是发展循环经济的最根本途径。2.1合理构建和延伸产业链园区构建的纵向产业链,是以煤炭及煤系共伴生资源为主,以主产业“煤炭洗选加工”、“煤—电”、“煤—煤化工”、“煤—电—载能产业”为纵向主链条。在现有的主产业链的基础上,拓展和延伸产业链条,提高能源使用效率,努力实现能量的逐级利用[3]。(1)以煤炭洗选产业为依托,进一步规划煤矸石、煤泥发电以及煤矸石(煤泥)制砖和生产水泥项目的引进与建设,构建煤—电—建材产业链;按照国家相关产业政策及市场导向,科学合理构建煤—煤化工产业链。(2)以电力产业为依托,强化高铝粉煤灰中提取氧化铝项目、粉煤灰超细纤维项目引进建设,鼓励利用脱硫石膏生产纸面石膏板、高档装饰建材及改良盐碱土壤等,构建发电—粉煤灰—建材、筑路、建筑工程,发电—高铝粉煤灰—氧化铝,发电—脱硫石膏—建材及装饰材料产业链。(3)以冶金产业为依托,强化冶金废渣在建材(水泥)行业中的综合利用,构建冶炼—废渣—建材(水泥)产业链。(4)以化工产业为依托,利用园区电力、蒸汽等资源,对山阴县当地的大量低阶煤进行煤炭分质转化利用,将煤热解成气、液、固三相物质,然后再根据各类热解产物的物理化学性质有区别的进行利用,梯级延伸加工,生产大宗化工原料和各类精细化学品,构建低阶煤—清洁燃料—发电和发电—低阶煤—化工产品产业链。2.2工业固废资源化园区固体废弃物主要为煤矸石和粉煤灰,园区以“减量化、再利用、再循环”为资源配置原则,以煤炭生产的副产品及共伴生资源为基础,形成“煤系高岭土—深加工”、“粉煤灰—建材”以及“粉煤灰—氧化铝及深度延伸—联产白炭黑”,为横向工业废物循环利用链条。由园区产业链条可知,洗煤厂产生的煤矸石、燃料煤进入园区电厂,为煤矸石电厂及燃煤电厂提供燃料。电厂运营产生的粉煤灰则可供水泥、粉煤灰综合利用项目、粉煤灰制砖项目等固废综合利用项目使用。积极推进和寻找工业园区大宗固体废物综合利用途径,提升大宗工业固体废物综合利用技术水平,对进一步推进工业园区循环经济产业链的完善可起到重要的作用。在粉煤灰方面,工业园区应积极探索粉煤灰提取SiO2(白炭黑)和Al2O3(氧化铝),粉煤灰制造新型建材(粉煤灰蒸压砖、砌块)、粉煤灰保温耐火材料、建筑陶瓷、粉煤灰塑性复合材料、城市再生资源综合利用等固体废物综合利用技术。在煤矸石方面,工业园区重点研发煤矸石胶结充填专用胶凝材料大规模生产技术、煤矸石代替粘土烧制彩瓦及其他陶瓷制品技术、煤矸石生产复合肥技术、生产复合净水剂等高附加值材料、化工产品;重点推广示范煤矸石生产硅酸铝纤维、煤矸石烧制空心砖技术、煤矸石烧制陶粒技术、含白矸(硬岩)和黑矸(可燃煤矸石)混杂煤矸石大规模低成本分选技术。同时鼓励利用煤矸石对区域采空区进行填充。
3节能降耗分析
园区高耗能行业在加强产业链延伸的基础上,从企业自身也需要通过清洁生产、节能降耗等措施实现能源高效利用,循环经济的可持续发展。3.1电力行业现状及规划的煤矸石电厂所采用的循环流化床燃烧是一种新型燃烧技术,相对传统的沸腾炉和层式炉,它采用了分级循环燃烧系统,主要特点采用分级循环燃烧系统,气固两相混合接触较好,滞留时间较长,燃烧效率高,可以达到97%~99%,从而提高了资源能源的利用率;规划的超超临界燃煤发电技术具有较高的热效率,可有效节约煤炭资源。3.2水泥行业现状及规划水泥企业应充分利用水泥窑余热,在企业内部设置纯低温余热发电系统,从而做到充分利用工艺生产余热,达到节约能源降低能耗的目的。水泥生产企业可通过采用高效节能的粉磨设备,来进一步提高能源的利用率。3.3冶金行业工业园区中现状及规划硅锰合金项目、粉煤灰冶化综合利用项目(硅铝合金生产)可利用冶炼炉循环水余热作为企业内部生活热源,从而有效提高能源的利用效率。3.4化工行业规划的各化工企业,通过对原料低阶煤进行梯级利用,采用干馏或热解等方式生产含碳量高的提质煤和清洁型燃料,同时将产生的干馏气或热解气用于生产聚乙烯、聚丙烯等化工产品,并副产LNG、SNG、汽柴油等副产品,将低阶煤吃干榨尽,大大提高能源的利用效率,具有较好的节能减排优势。4结语具有高能耗、资源型特征的工业园区应加强监督管理和服务,强化对区内企业、资源、能源的组织和调度,通过构建循环产业链,提高废弃物的转化率,推动资源型园区进一步降低能耗物耗,实现循环经济的不断发展。
参考文献:
[1]程会强,韦子超.循环经济与低碳经济园区发展模式研讨会综述[J].经济学动态,2010,9.
[2]王刚,崔洪彦.循环型工业园区产业规划研究[J].城市建筑,2015,11.
篇4
关键词 钠冷快堆;超临界;布雷顿循环系统
中图分类号:TL3 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2014)10-0192-02
钠冷快堆(SFR)是GIF推荐的第IV代先进核能系统六种堆型中发展时间最长,技术最成熟的堆型,也是目前唯一经过现实工程验证的第四代堆型,其增殖和嬗变特点使得快堆技术发展一直是国际上核能技术发展的重要方向。到目前为止,基于水/汽介质的郎肯循环仍然是钠冷快堆技术的唯一合适选择,由此带来的钠水反应问题成为钠冷快堆中最主要的安全问题之一。为了避免钠水反应对堆芯的影响,钠冷快堆需设置中间回路及钠水反应事故保护系统,以尽可能提高安全性能,这大大增加了钠冷快堆的建造成本和运行成本。
1 应用于SFR的S-CO2布雷顿循环基本方案
超临界介质指温度和压力处于其临界点以上的兼具液体和气体性质的流体。CO2的临界温度是30.98℃,临界压力为7.38 MPa。超临界CO2的黏度相当于气体的黏度,具有良好的传递性和快速移动能力;密度能够随压力的增大而增大[1]。由于其可以达到较高的密度且比热容高,这使得减小能量转换系统设备如热交换器、透平机等尺寸成为可能,从而可以降低设备造价,减少反应堆成本。这在增强核能系统的经济性上具有很强的吸引力。
超临界CO2应用于SFR能量转换系统中,采用不存在工质相变的布雷顿循环。布雷顿循环是一种定压加热理想循环,目前在燃气轮机中广泛采用。
图1给出了不同工质的循环热效率,由图中可以看出,透平机入口温度在中温范围(500℃-650℃)时,S-CO2布雷顿循环效率能够超过45%。目前世界上已经建造或即将建造的快堆堆芯出口温度一般在530℃-550℃,因此,超临界二氧化碳布雷顿循环系统应用于钠冷快堆极具工程应用前景。
图1 不同工质的循环热效率比较
钠冷快堆的S-CO2布雷顿循环系统流程图如图2所示,被快堆热源加热后的高温高压超临界二氧化碳首先进入气轮机做功,做功后的乏气经回热器低温侧流体冷却后,再由冷却器冷却至所需的压缩机入口温度,进入压缩机形成闭式循环。为提高循环效率,设置高、低温回热器和再压缩压缩机,以解决由于回热器高、低温侧比热不同导致的换热器“夹点”问题并降低冷却器带走的热量。
图2 钠冷快堆S-CO2布雷顿循环系统流程图
与郎肯循环的SFR相比,SFR以超临界二氧化碳为工质的布雷顿循环具有以下优点。
1)循环结构简单。
2)可以降低压缩机工作量,从而提高循环效率。
3)高压高密度的气体使减少透平机组尺寸成为可能,提高了反应堆的经济性能。
4)由于不存在Na-水反应,提供了消除SFR二回路的可能。
2 钠冷快堆应用S-CO2的技术方案
国际上快堆发展较快的国家均对采用超临界二氧化碳布雷顿循环的能量转换系统产生了极大的兴趣,提出了多种技术方案。其中发展进展较快的是美国ABTR[2]项目和韩国KALIMER-600项目。
ABTR(AdvancedBurnerTestReactor)是美国阿贡国家室正在设计的热电功率分别为250MW/95MW的下一座钠冷快堆[3],其以超临界CO2为介质的系统流程如图3所示。和钠冷快堆钠系统的传统方案相比,ABTR仍然保留了中间二回路,所不同的是钠-水蒸汽发生器由钠-CO2热交换器取代。
图3 ABTR钠冷快堆S-CO2循环流程图
KALIMER-600是韩国计划建造的示范快堆电站,其以超临界CO2为介质的系统流程如图4所示。其方案中去掉了钠冷快堆传统的中间回路,超临界CO2直接同堆芯出来的钠通过钠-CO2热交换器进行换热,设备减少,系统尺寸也大幅度缩减[4]。目前韩国正在进行超临界CO2能量转换系统压缩机和透平机的初步设计。
图4 不带中间回路的钠冷快堆S-CO2循环流程图
ABTR和KALIMER-600的钠-CO2热交换器均为印刷电路板式热交换器PCHE[5](printed circuit heatexchanger)。PCHE是一种传热性能优良的紧凑式换热器,板上刻有细小的D形槽(图5),采用光电-化学蚀刻及扩散粘结技术,可使PCHE流动的水力直径控制在1 mm左右。与传统的管壳式换热器、板式换热器等相比,PCHE因单位结构传热面积较大,传热效率较高,同时具有高压、高强度,设计灵活,效率高的优点。
图5 PCHE及其D型槽流道
上述两种方案的主要区别在于超临界二氧化碳循环的热源不同。然而,循环的热源对循环本身的设计影响并不大。设置中间回路的循环相对于直接循环在效率上的损失主要有两方面决定:中间回路冷却剂流动耗功和透平机入口温度降低。根据初步计算,中间回路以液态钠为冷却剂,则设置中间回路相对于不设置中间回路的效率降低为2%,这说明在热工水力参数及组件特性优化上,两种方案基本一致。
3 安全性分析
基于水/汽介质的郎肯循环仍然是目前钠冷快堆技术工程应用的唯一选择,由此带来的钠水反应问题是钠冷快堆最为关注安全问题之一。与之相比,钠-CO2化学反应具有如下特点。
1)与钠-水剧烈反应不同,CO2与钠的反应非常缓慢。反应具有一定的条件:高温、高压。
2)CO2与钠发生作用的主要产物是氧化钠、碳酸钠、碳等固体物质[6],基本不会产生爆炸性气体(如钠水反应的H2)。
3)PCHE热交换器通道为mm级维通道,即使出现破口,尺寸较小。固态反应物可以自封(self-Plugging)破口(图6)。
图6 不带中间回路的钠冷快堆S-CO2循环流程图
尽管采用超临界CO2布雷顿循环的钠冷快堆安全隐患-钠水反应问题不再存在,安全性得到了极大提高,但由于钠-CO2发生的可能仍然存在,钠-CO2的反应机理、探测手段、安全措施、杂质对堆芯流道的影响仍在研究中,从技术成熟度的角度考虑,推荐我国钠冷快堆的超临界CO2循环系统采用设置中间回路的方案。
4 结论和建议
在中温范围(550~650℃)内,S-CO2布雷顿循环效率能够超过45%,应用于钠冷快堆的超临界二氧化碳布雷顿循环系统极具工程应用前景,并从技术成熟度的角度,给出了我国钠冷快堆超临界CO2循环系统的推荐方案,建议作为后续的研发方向。
参考文献
[1]黄彦平,王俊峰.超临界二氧化碳在核反应堆系统中的应用[J].核动力工程,2012(33).
[2]Chang-Gyu Park. Gyeong-Hoi Koo. Design and Structural Evaluation of theABTR IHTS Piping for Representative Duty Events of a LEVEL A Sevice[J].Transactions of the Korean Nuclear Society Autumn Meeting PyeongChang,Korea,October 31-31, 2008.
[3]Y.I.Chang,P.J.Finck,and C.Grandy . Advanced Burner Test Reactor Preconceptual Design Report.ANL-ABR-1.
[4]Alwxabder R. Lidington, 2007.Tools for Supercritical Carbon Dioxide Cycle Analusis and the Cycle’s Applicability to Sodium Fast Reactors.
篇5
关键词:城市土壤;碳储量;估算方法
中图分类号 S153.6 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2017)01-0069-03
Abstract:The urban,as the main gathering place for human activities nowadays,takes an important role in carbon cycling.Nowadays,with the exacerbating of global climate change,the urban soil carbon pool is given a new connotation,and was widely concerned.This thesis summarizes several main methods of estimating the carbon storage,such as soil type method,model method,life zone method and GIS estimation method,etc.In addition,the thesis analyzed the merits and demerits of each method in order to reduce or avoid the mistakes caused by the improper research methods in the process of estimating carbon storage of the soil.
Key words:Urban soils;Carbon storage;Estimation method
1 引言
地生态系统碳循环及碳平衡对土地利用/覆被变化(LUCC)的响应是当前全球变化和碳平衡研究的重点内容[1-2]。人口增长压力导致的LUCC正深刻影响着生态系统地上和地下的碳储量[3],已经成为改变陆地生态系统碳库的主要驱动因素,对人类的生存环境和社会经济的可持续发展产生着重要的影响[4-5]。由于人口的高度集中和经济活动频繁,快速发展过程中的城市用地在迅速扩张。城市用地的改变深刻影响着城市土壤的理化性质,使得土壤既可能成为碳汇,也可能成为碳源[6]。章明奎等的研究表明,城市土壤碳具有明显的积累并具较大的空间变异性,城区土壤的平均有机碳贮量远高于远郊区土壤,且城市土壤有机碳较为稳定[7]。Pouyat的研究发现随着相邻的土地利用类型的城市化,城市的土壤碳储量将受到强烈影响[8]。研究表明,大约60%~70%已损耗的碳,可通过采取合理的土地利用和管理方式被重新固定[9]。因此,精确估算城市生态系统土壤碳储量,准确评价其对土地利用/覆被变化的响应,是制定合理的土地政策,增加陆地碳汇量的基础[10]。
2 城市土壤碳储量估算主要方法
目前研究城市土壤碳储量的方法主要有土壤类型法、模型法、生命地带法、GIS估算法等,由于受到资料收集、空间差异、科学技术等差异性因素影响,每种方法各有利弊。
2.1 土壤类型法 土壤类型法是通过实验获得土壤剖面数据,从而估算土壤碳含量,再根据区域或国家尺度的土壤图上的各土壤类型面积计算得到土壤碳储量[11]。学者史利江等采用土壤类型法,根据上海第二次土壤普查资料,研究了上海市土壤有机碳储量、碳密度及其空间分布格局,结果表明,上海地区0~100cm深度的土壤有机碳总储量及平均土壤有机碳密度分别为5.76×107t和10.55kg/m2,相对全国平均水平较高,表现为较强的碳蓄积能力[12];陈曦以广西第二次土壤普查的土壤剖面数据为基础,结合广西1:50万的土壤图以及行政区划图,计算得到各城市表层土壤有机碳库储量为6.42×1011kg,而有机碳密度均值为3.33kg/m2,低于全国平均值[13]。实际研究中,根据不同研究区域的地形地貌条件,学者们采用的土地分类方法也不尽相同,如许文强等基于网格的土壤类型法,估算干旱区典型的三工河流域城市土壤碳储量为14.35GT,平均碳密度为6.70kg/m2[14];刘为华采用扇形网格方法,将城市宏观大尺度和土壤样地小尺度数据加以整合,得到研究区绿地土壤0~30cm土层的碳密度和碳储量分别为25.807kg/m2和3 589 968.57t,30~60cm土层土壤碳密度和碳储量分别为28.129kg/m2和3 106 810.18t[15]。
综合来说,土壤类型法的优点在于:可以利用如世界土壤图、国家土壤图等统一的估算体系,方便各学者将研究结果进行归总和比对,其缺点在于统一的估算系统较于笼统简化,在计算结果的精度上可能存在较大差异。
2.2 模型方法 模型方法是根据各种土壤碳循环模型估算土壤碳蓄积量的方法,这种方法可以综合考虑决定进入土壤的碳数量和质量,以及决定土壤碳分解速率的各种因子,从而估算土壤有机碳储量,并能根据大量实测数据和气候变化模拟数据,预测不同情况下的土壤碳蓄积量动态变化趋势,探讨土壤碳蓄积和固定潜力,分析气候变化对土壤碳蓄积的不同综合影响[16]。1991年Jenkinson使用了Lausanne模型计算了从土壤有机质中释放的二氧化碳排放量,估算出土壤有机质在未来60a将有61×1015G[17];李克让应用生物地球化学模型及生物物理子模型、植物生长子模型、土壤子模型3个包含关系的子模型,估算出中国陆地生态系统土壤总碳储量为82.65Gt,平均土壤碳密度为9.17kg/m2[18]。
根据不同的研究目的,国内外已经开发了多种土壤碳循环的模型,不仅能够适用于各种要求的研究,也能够解决尺度转换的问题,但是土壤碳循环模型在开发和计算上都较为复杂困难,需要大量的模拟运算,不仅对技术手段有较高要求,而且需要大量的观测数据。
2.3 生命地带法 生命地带法是根据生命地带类型的土壤有机碳密度乘以该类型分布面积来计算土壤有机碳蓄积量的方法。最为经典的是Post基于Holdridge生命带模型,搜集了2 696个土壤土层数据资料,估算出全球1m土层有机碳库为1 395Gt[19]。该方法不仅能够计算出总的土壤有机碳储量,还能够了解不同生命地带类型的土壤有机碳储量,而且每个生命地带类型还能够包括不同的土壤类型,使得分布范围更加广泛。该方法的缺点是数据的来源过于广泛,可靠性不足,容易造成计算结果有较大的差异性。
2.4 GIS估算法 GIS估算法是先数字化参加计算的土壤图,确立以土属为单位的空间数据库,然后计算各土壤土属各个土层的有机质质量分数,接着选取该土属内所有土种的典型土壤剖面,按照土壤发生层分别采集土壤有机质质量分数、土层厚度和容重等数据,计算出每个土层的土壤有机质平均质量分数和土层平均深度及其平均容重等,最后建立土壤有机质的属性数据库,再利用GIS的空间分析功能计算出各类土壤的有机碳储量[20]。已有研究中,吴志峰以广州市为研究区,基于广东省第2次土壤普查数据和2000年ETM+遥感数据,计算出广州市0~20cm和0~100cm土壤有机碳储量分别为2.16×107t,为6.40×107t,土壤有机碳平均密度分别为32.06t・hm-2,94.91t・hm-2[21]。许乃政基于1∶250000多目标地球化学调查数据,利用RS遥感影像和GIS统计技术,计算出1980―2005年间上海城区表层土壤有机碳密度为(3.926±1.381)kg.m-2,其均值是郊区的1.049倍,是乡村地区的1.255倍,呈现出城市-郊区-乡村空间梯度演替特性[22]。相对于人工野外调查、数理统计分析的方法,遥感技术支持下的GIS 估算法具有精高度、时相统一、效率高、调查全面等特点,并且能够解决前者因为费时费力调查结果精度不高、不可靠的弊端。
3 结语
本文着重介绍了几种国内外通用的城市土壤碳α抗浪惴椒ǎ每种方法都有其优点和局限性。由于土壤分类系统、采样方法、计算方法、参数估计方法存在一定的差异性,导致目前土壤碳储量的估算值相差较大。今后还需要学者的继续深入探索,综合各种方法,融合多学科技术,不断提高研究的精准性与科学性。
参考文献
[1]SAMPSON R N,APPS M,BROWN S,et al.Terrestrial biosphere carbon fluxes quantification of sinks and sources of CO2[J].Water,Air,and Soil Pollution,1993,70:3-15.
[2]王绍强,陈育峰.陆地表层碳循环模型研究及其趋势[J].地理科学进展,1998,17(4):64-72.
[3]Houghton R A.Revised estimates of the annual net flux of carbon to the atmosphere from changes in land use and land management 1850-2000 [J].Tellus Series B-Chemical and Physical Meteorology,2003,55(2):378-390.
[4]Li Z,Zhao anic carbon content and distribution in soil under different land use in tropical and subtropical China[J].Plant Soil,2001,231:175-185.
[5]Solomon A M,et al.The interaction of climate and land use in future terrestrial carbon storage and release[J].Water,Air,Soil Pollut,1993,70:595-614.
[6]吴建国,张小全,徐德应.土地利用变化对生态系统碳汇功能影响的综合评价[J].中国工程科学,2003,5(9):65-77.
[7]章明奎,周翠.杭州市城市土壤有机碳的积累和特性[J].土壤通报,2006,37(1):19~21.
[8]Pouyat R.,Groffillan P,Yesilonis L,et al.Sole carbon pools and fluxes in urban ecosystem[J].Environment pollution.2002,116:107-118.
[9]Lal R.Soil carbon dynamics in cropland and rangeland[J].Environmental Pollution,2002,116:353-362.
[0]Robin W,Murray S,Rohweder M.Plot analysis of global ecosystem:grassland ecosystems[J].Washington D.C:World Resource Institute,2000,49-53.
[11]Eswaran H,Vander Berg E,Reich anic carbon in soils of the world[J].Soil Sci.Soc.Am.J,1993,57 :192-194 .
[2]史利江,郑丽波,罗张卫国,等.上海土壤有机碳储量及其空间分布特征[J].长江流域资源与环境,2010,19(12):1442-1446.
[3]陈曦.广西土壤有机碳储量估算及与全国部分省区的比较研究[J]地理科学,2014,34(10):1247-1253.
[14]许文强,陈曦,罗格平,等.干旱区三工河流域土壤有机碳储量及空间分布特征[J].自然资源学报,2009,24(10):1740-1747.
[5]刘为华.上海城市绿地土壤碳储量格局与理化性质研究[D].华东师范大学,2009.
[6]邵月红,潘剑君,许信旺,等.浅谈土壤有机碳密度及储量的估算方法[J].土壤通报,2006,37(5):1007-1011.
[7]Parton WJ,Rasmussen PE.1994.Long-term effects of crop management in wheat/fallow Ⅱ.Century model simulations.Soil Sci Soc Am J,58:530-536.
[8]李克让,王绍强,曹明奎.中国植被和土壤碳贮量[J].中国科学,2003,33(1):72-80.
[9]Postw M,Emanuelw R, Zinke PJ,et al.Soil carbon pools and world life zones[J].Nature,1982,298 (8):156-159.
[20]吴瑾,吴克宁,赵华甫,等.土壤有机碳储量估算方法及土地利用调控措施研究进展[J].中国土地科学,2010,24(10):18-24.
[2]吴志峰,黄银华,姜春.广州市土壤与植被碳蓄积及其空间格局分析[J].广州大学学报(自然科学版),2014,13(3):73-79.
篇6
“十二五”规划已将节能环保、产业升级和创新等列为六大战略支柱的重要组成部分,《造纸工业发展“十二五”规划》则在对中国造纸工业所面临的形势作出深入分析的前提下,明确指出要充分发挥造纸工业绿色、低碳、循环的特点,提升自主创新能力,节约资源,保护环境,推动产业优化升级。不仅如此,党的十报告也提出,要加快建立生态文明制度,健全国土空间开发、资源节约,生态环境保护的机制,推动形成人与自然和谐发展的现代化建设新格局。
全球领先的林业和造纸公司芬欧汇川作为该行业翘楚,以领先的“The Biofore Company”的理念,意指将生物和森林行业相结合。芬欧汇川的产品主要原料来自于可再生和可回收的木材,通过可持续的产品开发和创新来创造新的增长机会,为全球客户提供智能化、可持续的产品和解决方案,并引领全新生物森林工业走向可持续发展的未来。
芬欧汇川纸张事业部亚太区副总裁Jaakko Nikkil先生表示:“森林是芬欧汇川最宝贵的资源,也是我们的业务赖以顺利运营的保障。如何在合理运用资源的同时,妥善保护森林一直是我们追求的目标和努力的方向。”
作为芬兰最大的私有森林拥有者和木材加工商,芬欧汇川自营约170万公顷森林,它们全部通过了FSC或PEFC认证。这是两个主流的森林认证国际体系,证实森林的经营和管理满足现在和将来的社会、经济环境的可持续发展需求。芬欧汇川根据可持续森林管理原则进行运营,以帮助人们始终了解木材的原产地,并促进良好的森林管理实践。此外,芬欧汇川还致力于对认证纤维进行最大化利用,在全球范围内推动人们更多地使用认证木材,并设立了在2020年前实现认证纤维比例达到80%的目标。
篇7
[关键词]甲酸;融雪剂;储氢材料;燃料电池
中图分类号:O643.36;TM911.4 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)45-0344-01
甲酸又叫蚁酸,甲酸最早由J.-L.盖-吕萨克用草酸分解制得。1980年美国科学设计公司、伯利恒钢铁公司和利奥纳德公司开发成功甲醇羰基化生产甲酸的方法,并已有年产甲酸20kt的工厂投产。此外,甲酸也可由轻质油氧化制醋酸的副产物中回收获得。作为一种常用的基本有机化工原料,广泛的用于农药、皮革、染料、医药和橡胶工业。在传统的应用中,甲酸可甲酸直接用于织物加工、鞣革、纺织品印染和青饲料的贮存,也可用作金属表面处理剂、橡胶助剂和工业溶剂。在有机合成中用于合成各种甲酸酯、吖啶类染料和甲酰胺系列医药中间体。除了上述应用外,研究发现,甲酸还可以用作新型的环境友好型的道路融雪剂以防止地下水的污染。传统的融雪剂主要是NaCl,但是大量的Cl-的积累,不仅会增加土壤和水的酸度,并且还会威胁到陆生和水生的动植物的生存。使用甲酸钠替代NaCl作为环境友好的融雪剂,不仅不会对环境造成危害,并且低浓度(
甲酸还能作为一种储氢材料,在需要的时候通过适当反应就能释放出大量氢气以供使用,是氢能源的广泛使用和安全运输的稳定中间体[3, 4]。
另据报道,甲酸还可以用来制作以甲酸为基础的燃料电池(Direct Formic Acid Fuel Cell),该燃料电池直接利用甲酸为原料,通过甲酸同氧气反应生成二氧化碳和水而产生电能,可以驱动一些小型的便携设备,如手机和笔记本电脑等[5-8]。
甲酸燃料电池的电极反应式为[8]:
阳极: HCOOHCO2+2H++2e- (1.4)
E0≈-0.25V(vs.SHE)
阴极: 1/2O2+2H++2e-H2O (1.5)
E0=1.23V(vs.SHE)
总反应式:HCOOH+1/2O2CO2+H2O OCV≈1.48V (1.6)
传统的燃料电池主要以氢燃料电池和甲醇燃料电池为主。氢燃料电池的局限在于其微型氢容器的成本很高,气态的氢能量密度很低并且氢气的运输和使用具有潜在的危险;甲醇虽然具有很高的能量密度,但其电催化氧化率比氢气低很多,并且甲醇具有毒性,都为其广泛使用造成阻碍。甲酸在室温下为液体,毒性很小,并且具有比氢气和甲醇都高的电动势,因此甲酸燃料电池同氢气和甲醇燃料电池比起来具有更大的潜力和应用范围[9-10]。直接甲酸燃料电池(DFAFC),因其制作程序简单、比能量和比功率高,是新一代移动和便携式电源。该技术是将储存于甲酸和氧气中的化学能直接转换成电能的发电装置。
该种电池一旦研制成功,将能够持续提供10瓦左右的电源,那意味着能够为大多数小型家电提供电源支持。并且,直接甲酸燃料电池作为一种发电电源,与锂子电池相比,有着无需插线充电、高效、轻便等特点。待技术日臻成熟,有望在小型电源市场与锂电池一争高下。同时,甲酸燃料电池具有无毒、不易燃、储运方便和电化学活性、能量密度、质子导电率更高,对质子交换膜有较小的透过率,在较低温度下可产生较大的输出功率密度等优点,被业内专家普遍看好。此种电池若实现实用化,电子产业将成为最大的受益者。并且因其节能环保等特点,随着技术的成熟和成本的降低,甲酸燃料电池将显示出良好工业应用前景。
甲酸,作为处理二氧化碳以及将其作为化学原料进行资源化生产中具有高附加值的化学产物,由于是碳循环的附加产物,降低了生产成本,在未来对碳能源循环化,资源的多元化将会产生重要影响。
参考文献
[1] Bang S.S.,Johnston D.,Environmental effects of sodium acetate/formate deicer, Ice Shear (TM). Archives of Environmental Contamination and Toxicology,1998,Vol.35(4):580~587.
[2] Hellsten P.P.,Salminen J.M.,Jorgensen K.S.,et al.,Use of potassium formate in road winter deicing can reduce groundwater deterioration. Environmental Science & Technology, 2005, Vol. 39 (13):5095~5100.
[3] Enthaler S.,Carbon Dioxide―The Hydrogen-Storage Material of the Future Chemsuschem, 2008, Vol.1(10):801~804.
[4] Kilic E.O.,Koparal A.S.,Ogutveren U.B.,Hydrogen production by electrochemical decomposition of formic acid via solid polymer electrolyte. Fuel Processing Technology,2009,Vol.90(1):158~163.
[5] Uhm S., Kwon Y., Chung S. T., et al., Highly effective anode structure in a direct formic acid fuel cell. Electrochimica Acta, 2008, Vol. 53 (16): 5162~5168.
[6] Hong P.,Liao S. J.,Zeng J. H., et al.,A miniature passive direct formic acid fuel cell based twin-cell stack with highly stable and reproducible long-term discharge performance.Journal of Power Sources,2011,Vol.196(3):1107~1111.
[7] Uhm S.,Lee H.J.,Lee J., Understanding underlying processes in formic acid fuel cells. Physical Chemistry Chemical Physics, 2009, Vol. 11 (41):9326~9336.
[8] Yu X.W.,Pickup P.G.,Recent advances in direct formic acid fuel cells (DFAFC).Journal of Power Sources, 2008, Vol. 182 (1): 124~132.
篇8
关键词:可持续性、十项全能、能量平衡
中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号:
可持续发展作为一种全新的发展模式和发展战略的概念,已经为世人普遍承认,成为全球性的命题。由于建筑业本身所固有的能源消耗的性质, 它将在实现可持续发展的道路中扮演重要的角色。
1 可持续建筑设计的必要性
建筑在建造过程和使用过程中消耗了大量的能源、资源,对整个社会的可持续发展带来了极大的压力。研究表明,发展中国家建筑消耗的原材料超过总量的50%,能耗则占总量的40-50%,同时还产生了大量的废弃物。中国的建筑资源消耗与能耗也已接近上述比例,同时剧增的建筑量也造成侵占土地、破坏生态环境的现象。另外, 伴随着各类建设还产生大量环境污染, 对于建筑业本身对环境产生的负面效应, 而这些负面效应通过合理的设计手法完全可以减少对环境的影响。建筑作为社会可持续发展的重要组成部分,应该得到全社会的重视,也应该做出应有的贡献。
2 美国能源部太阳能十项全能竞赛的简介
国际太阳能十项全能竞赛(Solar Decathlon,SD)是由美国能源部发起并主办的,以全球高校为参赛单位的借助世界顶尖研发、设计团队的技术与创意,将太阳能、节能与建筑设计以一体化的新方式紧密结合,设计、建造并运行一座功能完善、舒适、宜居、具有可持续性的太阳能住宅。
竞赛期间,太阳能住宅的所有运行能量完全由太阳能设备供给。通过十个单项评比确定最终排名,“十项全能”分别包括:建筑、工程、市场性、公众交流、家用电器、热水、照明、能量平衡、出行等方面来进行建筑的综合测评。
3 2011年“SD竞赛”冠军作品―马里兰大学的“水舍”分析
2011年美国太阳能十项全能冠军作品――“水舍”,在设计中提出了解决水和能源短缺的方法。这座房子展示了已建成的环境如何通过管理雨水现场、过滤污水中的污染物以及减少水的使用来保持“水舍”的使用及运行的。光伏太阳能热阵列、效力的围护结构和机械系统的效率使“水舍”比标准的房屋更少的消耗化石燃料。
3.1 可持续的形体与空间策略
“水舍”的平面由三个模块拼装组成。北侧模块为厨房和起居空间;南侧模块为卧室和办公空间,并结合了技术功能配有机械装置室;南北两个模块之间用三分之一的长度的第三个模块连接,连接部分作为卫生间和过道;房间四周用外廊连接,从每个房间都可以轻易到达外廊。空间上来说,该房子设计成沿着中心水轴分开的两个“流”模块,中间通过三分之一的模块连接着,连接部分分割出了浴室并且显示了室内用水和外部的湿地轴之间的连接处。
外观的设计突出的是水流的路径。“水舍”的展开蝴蝶形式的屋顶轮廓线,显示了从每个单元模块上落下的雨水,流向并收集到了房屋核心的水轴里。
3.2 可持续的结构策略
整个“水舍”都是由木材构成,因为要在美国时代广场上建造,对地基的深度有要求,所以整个建筑都是用特殊专用的木制点状基础支撑。“水舍”的结构采用复合木框架结构,节点位置用钢板铆接。整个建筑都是由拼装而成,每个模块都是事先组装好后,再通过轨道摆放到指定位置。
全建造过程都是靠组装,保证了建筑基本的可持续性,可以移动到不同国家、不同城市。建造用的木材本身就是可循环的材料,房屋废弃之后的木材也可回收。建筑的外墙靠结构木框架来支撑。墙体构造从外到内分别是:外部木工完成面、粗木工、隔热板、流体膜空气屏障、工程木材产品、喷涂隔热、石膏板。结构木框架就位于喷涂隔热层中。
3.3 可持续的太阳能策略
“水舍”北侧模块的南倾的屋顶上布置了连排的9.2千瓦光伏的太阳能板,最大程度的接受太阳能,所吸收的太阳能为“水舍”提供全部能源。所有的太阳能都输送到住宅南墙面的主控制面板上,南北两屋又分别设有南北子面板,分别提供给住宅的南北两个模块的硬件和软件设备用电。全部用能都来自光伏发电板,大大减少了化石燃料的使用。为了更好地利用太阳能,“水舍”背面有60个拆卸的玻璃管组成的太阳能加热板为使用者日常用水加热。
3.4 可持续的碳循环策略
位于平面两个模块之间的湿地系统可以说是整个“水舍”的特色所在。这个住宅设计强调多样化的联系和循环。蝶式屋顶帮助引导雨水流入建造在入口两侧的湿地过滤系统。洗衣机或淋浴等用后的污水通过湿地系统的过滤,七天里,过滤系统里的微生物转化成营养成分,废水被再用于灌溉食用花园或用于其他非食用水。
南侧模块的屋顶布置了植被绿化,对于减缓雨水径流、提高室内能源效率有显著作用。
完整的碳循环系统也包括在厨房外部种植的可食用花园,花园里种植的蔬菜在竞赛期间可作为食物供给,生活排放的粪便作为花园肥料。住宅污水及排放物的百分百回收利用保证了“水舍”自身的能量平衡。
3.5 可持续的室内设计策略
“水舍”不仅功能与技术系统上具有可持续的特征,室内空间的设计及家具摆设也是极具简约与实用性。
私密性的起居空间具有两个功能,一定程度上取决于静心设计的可转换式家具。工作台在晚上可以转换成床,几个桌子尺寸恰当地一个叠一个,也可以根据工作家所需大小重新安排。一种家具,可以通过不同的组合来获得多种家具的功能,节约家具成本同时又满足了人们的使用需求。
3.6 主动式的综合系统
“水舍”的特点是有一个综合系统,可以使房屋在各种气候条件下都保持舒适。拥有一个工程系统,可以利用太阳能阵列产生出的多余的能量。机械装置室里还设有空气能量回收装置,起到送风排风作用的同时,可以回收排放风的能量,储存起来,用于再次供给建筑使用。拥有一个家庭自动化系统,用来监控和调节温度、湿度、照明和其他参数,通过对环境最小的影响来提供最大的功能。
4 SD竞赛方案带给我们的启示
SD竞赛集中体现了零能耗太阳能住宅建筑未来发展所面对的社会、经济、环境方面的挑战,并提出了创造性的应对方案。此项竞赛不但在建筑界和太阳能技术领域,而且在提高公共意识、促进太阳能技术市场化,以及推广太阳能住宅成果方面起到了良好的作用。
4.1注重建筑设计本身的可持续性
被动式设计是建筑节能设计中首要考虑的途径,如何通过恰当的平面组织与空间布局来获得基本的保温与隔热需求,一直是建筑设计中不可忽视的问题。
4.2注重建筑材料及建造过程的可持续性
可持续建筑注重与建材相关的每一个环节, 如取材、生产加工、分配、维护及至拆除或废物处理等与能源和环境密切相关的因素。如使用绿色的建材产品;对材料的再循环和再利用;减少生产材料的污染过程;以建材为基础,减少房屋系统的能源消耗等。
4.3注重建筑使用过程中的能量平衡
建筑使用过程中会有很多能量的消耗,也会有能量的排放。尽可能利用建筑物当地的环境特色与相关的自然因素,利用可再生能源,如太阳能、生物能、地质能等,确保能量来源的无污染性。同时生活排放物也是能量的载体,要用适宜的手段将排放出的能量回收再利用,使建筑真正做到自身能量平衡。
4.4 注重使用者的舒适度
人的舒适度一直是建筑设计的三大基本要素之一,任何被动式和主动式的节能技术都应是在满足人们生活舒适的前提下所采取的策略。
5 结语
随着现代生活的快速发展,可持续建筑已不单单是设计一个高效保温的平面外形、几种特殊的外墙保温结构、几块太阳能集热板的含义了。从太阳能十项全能竞赛就可以看出,世界各国团队正采用传统设计方法结合先进的技术专利,注重整个建筑生命周期的可持续性,为人们提供更舒适的生活环境。这也将是我们今后需要共同努力的目标。
参考文献
[1] 吴向阳.绿色建筑设计的两种方式[J].建筑学报,2007,9:11-14.
篇9
一、夯实基础,强化能力
学习中的首要任务就是要抓基础,对生物学基本概念、基本定律、实验操作的基本过程等基础知识要逐一弄清,达到融会贯通、熟能生巧的地步,从而应加强对“双基”的强化训练。在复习中,要注重知识的内在联系,将所学知识先串成链,再织成网,使知识结构化、网络化,将所学知识浓缩其中,了解各知识点在知识体系中的具置,清楚各知识点之间的内在联系。讲究知识的梳理,注重扫描,加大知识的外延。如复习到细胞分裂,可结合高中阶段所学过的分裂方式(二分裂、无丝分裂、有丝分裂、减数分裂)比较复习。又如,关于DNA的结构与复制,如果只有DNA的双螺旋结构的印象,碱基互补配对等零散的知识,就证明没有形成知识结构。而能够知道DNA的结构包括DNA的化学结构、空间结构、结构特点及具体内容;DNA的复制包括概念、复制时期、条件、过程、特点、意义和差错结果,并将这些知识罗列起来,就形成了知识结构。知识网络是在知识结构的基础上,找出知识的内在联系而形成的,正如交错的食物链形成食物网一样。例如,上述关于DNA的结构和复制的知识结构,再把它和基因突变、染色体变异、有丝分裂、减数分裂、遗传规律等联系起来,就形成了一个知识网络。
二、讲究方法,联系实际
复习方法要得当。生物高考复习中,一般要使用三种常见的复习方法。(1)比较复习法:在复习中,使学生能运用比较法进行知识的横向和纵向比较。如组成酶与诱导酶的比较,原核细胞和真核细胞的比较,高等植物细胞和动物细胞亚显微结构的比较;三大营养物质的来源和去路的比较,三大营养物质均可来自食物,除蛋白质外,均可贮存,均可由其它物质部分转化;碳循环、氮循环、硫循环的比较,比较它们进入生态系统的途径、形式及回到无机自然界的途径、形式;还有光合作用和呼吸作用的比较,三大遗传规律的比较,各种育种方法的比较,等等。(2)串连复习法:复习时可把分散在各个章节中的知识串联起来,使学生对知识有全面的理解。如有关蛋白质的知识主要分散于第一、第二、第五章中,第一章中介绍了蛋白质的组成元素、基本单位、合成场所、结构和功能。第二章讲了蛋白质在人体内的消化、吸收和代谢等。第五章谈到了蛋白质的合成受基因控制,包括转录和翻译两个生理过程。复习时,可以把这些知识串起来复习,使知识更系统化,这样可提高学生解综合题的能力。(3)联想迁移法:如线粒体,可联系到呼吸作用、能量转换器、细胞质遗传、酶的专一性、膜的结构功能、各种基质、线粒体数量多的细胞、细胞的衰老等等。又如复习膜的流动性,可联系到主动运输、内吞、外排、受精作用、细胞融合、卵裂、递质的释放等。一般常用的思维有求同思维、求异思维、发散思维等。只要我们方法得当,往往就会事半功倍。
三、加强实验,拓展迁移
高考实验题力图通过笔试的形式考查学生的实验能力,同时力图通过一些简单的实验设计来鉴别考生独立解决问题的能力和知识迁移能力。高考要求中,生物学实验有15个,实习有5个,研究性课题有7个。任何一个实验都包含着一定的实验思想和方法,这些思想和方法被广泛地应用于生物科学的研究当中,能否将学到的实验思想和方法迁移到新的实验情景中或相关的生物探究实验中,是高考对考生实验能力考查的具体体现。因此在实验复习时,要求学生要认真领会每个实验的设计意图和总结实验方法。生物高考中要求考生能够设计简单的生物学实验,掌握基本的实验操作;能够对实验结果进行解释和分析,也包括判断实验结果和推导实验结论等内容;能够设计实验方案。因此,在总复习备考阶段的实验复习中,对学生的解题能力和答题能力要进行一定的训练和指导,如:实验步骤如何书写,实验材料和用具如何选择,实验结论、结果如何区分等,以帮助学生提高实验设计能力、分析能力、解题能力。
篇10
1.1绿色建筑的环境效益分析
目前,对绿色建筑环境效益相关的研究并不是很多,主要近几年才开始发展。李静和田哲[6]通过构建绿色建筑全生命周期增量成本与效益模型,对绿色建筑节地、节能、节水、节材、室内、运营6个方面的增量成本与增量效益进行了研究;吴俊杰、马秀琴等[7]通过计算住宅楼全年负荷和CO2减排量及协同效应,计算了天津中新生态城的经济效益;刘秀杰[3]基于全寿命周期理论、结合外部理论对绿色建筑进行了全面的环境影响评价;杨婉等[8]结合工程实例,分析了节能改造技术的经济和环境效益;曹申和董聪[9]分析了绿色建筑全生命周期各项成本和效益的内容和特点,定量计算了环境效益和社会效益。《绿色建筑评价标准》GB50378-2006[10]为在建筑的全寿命周期内,最大限度地节约资源(节能、节地、节水、节材)、保护环境和减少污染,为人们提供健康、适用和高效的使用空间,与自然和谐共生的建筑。根据定义,绿色建筑的环境效益可以分为节能环境效益、节水环境效益、节地环境效益、节材环境效益和环境质量改善效益。根据绿色建筑效益形式的不同,环境效益又可分为CO2减排效益、健康效益、建材寿命延长效益。随着我国经济的快速发展,CO2的排放量必然还将增长[11]。联合国环境规划署调查报告显示,如果不是实现CO2减排,每十年全球的气温平均将升高0.3℃,人类的生存和发展将受到严重的威胁。绿色建筑以“四节一环保”为目标,结合当今世界的主要环境问题,节能是重中之重,因此本文主要研究绿色建筑的节能环境效益。
1.2绿色建筑的节能环境效益分析
为应对全球气候变化、资源能源短缺、生态环境恶化的挑战,人类正在遵循碳循环的概念,以低碳为导向,发展循环经济、建设低碳生态城市、推广普及低碳绿色建筑。绿色建筑通过充分利用太阳能,采用节能的建筑围护结构以及采暖和空调,减少采暖和空调的使用等措施来达到节能目的。绿色建筑的主要节能手段[12]如下:(1)护结构节能护结构是建筑节能设计最主要的内容,护结构节能措施是指从屋面、外墙、门窗等方面采取保温隔热有效措施。比如通过增大门窗面积来增加采光和通风面积,改善材料自身的保温性和隔热性以及提高门窗密闭性最终达到节能的效果。(2)智能化技术节能智能化技术节能是对空调机组、新风机组、冷冻机组以及照明设施等实行最优化的控制,以最大化地减少建筑的电能消耗。建筑能耗中,照明耗能所占比例较大,室内外照明系统应综合考虑节能光源、灯具和附件,为了节省电能消耗,绿色建筑通常采用高效的新型节能灯具,公共区域的照明采用高效光源、高效灯具和延时或声控开关,同时注意自然采光部位的节能措施。除节能灯具外,节能措施还包括设置节能电梯、暖通空调、室温调节器、能量回收系统等高效节能设备和系统,也需要增量成本投资。暖通空调系统应控制设备的能效化比、管网系统的输送效率。设置集中采暖或空调系统的建筑可以安装新风系统对能量加以回收利用,能够取得相对客观的经济效益和环境效益。(3)可再生能源节能可再生能源是指能够重复产生的自然能源,包括太阳能、风能、水能、地热能、海洋能、潮汐能、生物质能等,是一种符合可持续发展战略的新型非燃料型能源系统。绿色建筑利用的可再生能源通常是太阳能和地热能,是最易获取的再生能源。
2苏州市节能环境效益分析
2.1主要研究方法:市场价值法
市场价值法是按市场现行价格作为价格标准,据以确定自然资源价格的一种资源评估方法。它是比照与被评估对象相同或相似的资源市场价格来确定被评估资源价值的一种方法。本文主要通过比较绿色建筑和基准建筑的能耗,计算得到截至2012年底苏州市绿色建筑节约的能耗量;然后将能耗转换标准煤以及CO2排放当量;根据CO2市场价格来计算获得的效益。通过这种方法既可以直观看到绿色建筑节能导致的CO2减少量,这将减少温室效应的程度;同时还能得到绿色建筑节能带来的经济效益。
2.2CO2交易价格
清洁发展机制(CDM)是京东议定书规定的3种灵活履约机制之一,发达国家与发展中国家实施的一种碳交易机制,也是目前中国唯一的碳交易机制,因此参考目前“清洁发展机制”CDM项目可用于交易的“核证的减排量”(CERs)参考合同价格[13-14]。由于本文研究的是2012年之前的环境效益,所以参考2012年刘秀杰[5]的论文,当年CO2的减排价值约为160元/t。
2.3基准建筑
《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005[1]中将20世纪80年代改革开放初期建造的公共建筑作为比较能耗的基础,称为“基准建筑”。
2.4数据处理
本文直接获取的有用数据包括绿色建筑的申报建筑面积、建筑总能耗、节能率。申报建筑面积有85个有用数据,建筑总能耗有50个数据,节能率有56个数据(由于文章篇幅有限,在此不一一列出)。截止2012年底苏州市85项绿色建筑总面积为285.075万m2,具体如表2所示。数据整理后,总共有36组有用数据。经计算,绿色建筑单位面积能耗范围为13.14kWh/m2a~154kWh/m2a,相应的基准建筑单位面积能耗范围为37.38kWh/m2a~346.03kWh/m2a。它们在每段范围的分布如图5和图6。其中单位面积能耗和基准建筑总能耗的数据可以通过公式(1)、(2)计算:单位面积能耗=建筑总能耗/申报建筑面积从图中可以看到,不论是绿色建筑还是基准建筑,单位面积的建筑能耗分布不均匀,因此在本文中采取加权平均的方法获得绿色建筑和基准建筑的平均单位面积能耗,具体的比例以及能耗见表3。根据表3,则绿色建筑和基准建筑的平均单位能耗分别为:绿色建筑平均单位面积能耗=ΣX·E=48.49kWh/m2a基准建筑平均单位面积能耗=ΣX·E=131.78kWh/m2a则苏州市2012年底之前绿色建筑比基准建筑节约的总能耗为:(131.78-48.49)×285.075=2.37×108kWh/a相当于减少使用标煤2.9×104t,减少排放CO27.54×104t。根据2012年CO2的减排价值知道截止2012年底,苏州市绿色建筑的环境效益为1.21亿元。
3结论