热污染以及其控制

1、关于热污染及其控制第一张，PPT共九十九页，创作于2022年6月第六章第一节 概述第二节 水体热污染第三节 热岛效应第四节 温室效应第五节 热污染评价与标准第六节 热污染控制技术第二张，PPT共九十九页，创作于2022年6月第一节 概述 一、热环境 二、热污染 第三张，PPT共九十九页，创作于2022年6月 环境热学 环境物理学 分支 热环境 研究 影响 人类活动 人体健康 影响热环境又称环境热特性， 是提供给人类生产、生 活及生命活动的生存空 间的温度环境。 自然环 境 城市环境建筑环境 一、热环境 第四张，PPT共九十九页，创作于2022年6月表 6-1 热环境的分类名 称热 源特 征自然

2、热环境主要热源是太阳 热特性取决于环境接收太阳辐射的情况；与环境中大气同地表间的热交换有关；受气象条件的影响人工热环境房屋、火炉、机械、化学等设施人类为防御、缓和外界环境剧烈的热特性变化而创造的更适于生存的热环境；人类的各种生产、生活和生命活动都是在人工热环境中进行的第五张，PPT共九十九页，创作于2022年6月定义：地球大气圈外层空间垂直于太阳光线束的单位面积上单位时间内接受的太阳辐射能量的大小数值：约为8.15J。太阳辐射通量（或称太阳常数）：图6-1 太阳辐射通量分配状况图 第六张，PPT共九十九页，创作于2022年6月表6-2 大气中主要物质吸收辐射能量的波长范围物质种类 吸收能量的波

3、长范围 / m N2, O2, NO 0.1短波距地100km, 对紫外线完全吸收O2 351 30 31 32 322 28 29 30 303 26 27 28 284 25 26 27 27人体的能量代谢等级可通过测量获得；没有能量代谢数据时，也可根据劳动强度将其划分为相应的5个等级，即休息、低代谢率、中代谢率、高代谢率和极高代谢率（表6-15）。 第六十五张，PPT共九十九页，创作于2022年6月 级 别平均能量代谢率M示 例W/m2 kcal/（minm2）kJ/ （minm2）0休息650.9303.892休息1低代谢率651300.9301.8593.8927.778坐姿：轻手工

4、作业(书写、打字、绘画、缝纫、薄记、记帐),手和臂劳动(小修理工具、材料的检验、组装或分类), 臂和腿劳动(正常情况驾驶车辆脚踏开关或踏脚)立姿：钻孔(小型), 碾磨机(小件),绕线圈, 小功率工具加工, 闲步(速度3.5km/h)2中代谢率1302001.8592.8627.77811.974手和臂持续动作(敲钉子或填充), 臂和腿的工作(卡车、拖拉机或建筑设备等非运输操作), 臂和躯干工作(风动工具操作, 拖拉机装配、粉刷、间断搬运中等重物、除草、锄田、摘水果和蔬菜), 推或拉轻型独轮或双轮小车(速度3.55.5km/h), 锻造3高代谢率2002602.8623.72111.97415.

5、565臂和躯干负荷工作, 搬重物、铲、锤锻、锯刨或凿硬木, 割草、挖掘、以5.57 km/h速度行走, 推或拉重型独轮或双轮车, 清砂、安装混凝土板块4极高代谢率2603.72115.565快到极限节律的极强活动, 劈砍工作, 大强度的挖掘, 爬梯、小步急行、奔跑、行走速度超过7km/h表6-15 能量代谢率分级第六十六张，PPT共九十九页，创作于2022年6月温湿指数（THI） 计算式 根据THI进行的热环境评价（表6-16） 2.干-湿-黑球温度相对湿度，% 表6-16 温湿指数 (THI)的评价标准 范围 / 感觉程度范围 / 感觉程度28.0炎热17.024.9舒适27.028.0热1

6、5.016.9凉25.026.9暖15.0冷（6-4） （6-5） 第六十七张，PPT共九十九页，创作于2022年6月是平均辐射温度和空气温度关于各自对应的 换热系数的加权平均值。计算式3.操作温度（OT）平均辐射温度（舱室墙壁温度）； 热辐射系数； 热对流系数。 （6-6） 第六十八张，PPT共九十九页，创作于2022年6月丹麦工业大学P.O. Fanger等（1972）：ISO-7730标准室中热环境PMV与PPD指标的 确定及热舒适条件的确定中提出； 计算式根据PMV进行的热环境评价（表6-17）4.预测平均热反应指标（PMV）人体的总产热量 表6-17 PMV指标对热环境的判断 很热热

7、温暖适中凉冷很冷感觉3210-1-2-3PMV（6-7） 第六十九张，PPT共九十九页，创作于2022年6月中国，叶海（2004）：表示显热散热占总产热量的比值；可以用于普通热环境的客观评价；也可以作为PMV的一种简易计算方法；计算式根据HB进行的热环境评价（表6-18）5.热平衡数（HB）服装的基本热阻 （6-8）第七十张，PPT共九十九页，创作于2022年6月5.热平衡数（HB）表6-18 HB的热感觉等级 HB热感觉PMVHB热感觉PMV0.91稍凉10.55微暖0.380.83略凉0.690.46略暖0.690.75微凉0.830.38稍暖10.65热中性0HB包含了影响热舒适的5个基

8、本参数：空气温度、平均辐射温度、风速、活动量和服装热阻；可用于对热环境进行客观评价，其值在01之间，值越高表示环境给人的热感觉越凉爽。 第七十一张，PPT共九十九页，创作于2022年6月第六节 热污染控制技术一、节能技术与设备 三、二氧化碳固定技术 二、生物能技术 第七十二张，PPT共九十九页，创作于2022年6月一、节能技术与设备 （一）热泵 节能技术与设备（二）热管 （三）隔热材料 （四）空冷技术 第七十三张，PPT共九十九页，创作于2022年6月（一）热泵 热泵：将热由低温位传输到高温位的装置。热泵技术：一种高效、节能、环保技术；热泵设备的开发利用始于20世纪2030年代；70年代能源危

9、机的出现，使热泵技术得以迅速发展。工作原理：卡诺循环（图6-10）利用机械能、热能等外部能量，通过传热工质把低温热源中无法被利用的潜热和废热，通过热泵机组集中后再传递给要加热的物质。图6-10 典型压缩式热泵的工作原理第七十四张，PPT共九十九页，创作于2022年6月（一）热泵 热泵用途：住宅取暖，提高生活热水，食品干燥加工、木材和种子干燥，工业锅炉的蒸汽加热等。 热泵的热量来源：空气、水、地热和太阳能。以各种废水、废气为热源的余热回收型热泵不仅节能，同时直接减少人为热的排放，减轻环境热污染。采用热泵与直接电加热相比，可节电80%以上。对于100以下的热量，采用热泵比锅炉供热可节约燃料50%。

10、 热泵在北美和欧洲的应用最广（表6-19）表6-19 欧洲一些国家热泵机组的应用95% 85%15%30 000法国91% 55%5%40%67 000瑞士90% 16%12%72%370 000瑞典43% 29 500荷兰63% 17%11%72%100 000德国空气源水源地热源用于住宅供暖热泵类型2000年总量国家第七十五张，PPT共九十九页，创作于2022年6月（一）热泵 图6-11 莫斯科市乌赫托斯基生活小区电-热-冷三联供系统能源及功率分配 整个系统的能量都来自当地的“二次能源”，不需消耗任何化石燃料。 城市污水地下干管 天然气的压力由2MP减至0.30.6MPa 第七十六张，PP

11、T共九十九页，创作于2022年6月美国Los Alamos国家实验室的G.M.Grover于1963年发明了热管。（二）热管 热管：利用密闭管内工质的蒸发和冷凝进行传热的装置。热管的结构：由管壳、吸液芯（毛细多孔材料构成）和工质（传递热能的液体）三部分组成。 工作原理：图6-12图6-12 热管的工作原理热管一端为蒸发端，另一端为冷凝端。当一端受热时，毛细管中的液体迅速蒸发，蒸气在微小的压力差下流向另外一端，并释放出热量，重新凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细作用流回蒸发段。如此循环不止，即可将分散的热量集中起来。 第七十七张，PPT共九十九页，创作于2022年6月（二）热管 优点：与热泵相比

12、，热管不需从外部输入能量，具有极高的导热性、良好的等温性，而且热传输量大，可以远距离传热。应用：广泛用于余热回收，主要用作空气预热器、工业锅炉和利用废热加热生活用水，在太阳能集热器、地热温室等方面都取得了很好的效益。第七十八张，PPT共九十九页，创作于2022年6月隔热材料1隔热材料的种类 2隔热材料的基本性能 （4）低温工程隔热技术（1）矿井巷道隔热技术（3）建筑工程隔热技术 （2）工业炉窑隔热技术（三）隔热材料 第七十九张，PPT共九十九页，创作于2022年6月 (1)多孔纤维质隔热材料 1隔热材料的种类 隔热材料按内部 组织和构造分类 (2)多孔质颗粒类隔热材料 (3)发泡类隔热材料 第

13、八十张，PPT共九十九页，创作于2022年6月 (1)多孔纤维质材料 由无机纤维制成的单一纤维毡或纤维布或者几种纤维复合而成的毡布。常见的有超细玻璃棉、石棉、矿岩棉等。 (2)多孔质颗粒类材料 常见的有膨胀蛭石、膨胀珍珠岩等材料。 第八十一张，PPT共九十九页，创作于2022年6月常见的有三类：无机类:泡沫玻璃、泡沫水泥等；有机类:聚氯脂泡沫、聚乙烯泡沫、酚醛泡沫及聚胺酯泡沫等；混合型:由空心玻璃微球或陶瓷微球与树脂复合热压而成的闭孔泡沫材料。(3)发泡类隔热材料 第八十二张，PPT共九十九页，创作于2022年6月2隔热材料的基本性能 不同领域中隔热材料的选择及隔热技术的应用也各不相同。热导率

14、：隔热材料最基本的指标；衡量隔热效果的主要参数；通常热导率越低越好空心微珠导热率仅0.080.1W/（mK），隔热性能极好。密度（表观密度和压缩密度）：隔热材料的密度一般都比较小；密度过高会增加隔热层重量。强度：隔热材料需具备一定的强度；强度太低易导致变形其他：耐热性、防水性、耐火性、 抗腐蚀性和施工方便性等。第八十三张，PPT共九十九页，创作于2022年6月2隔热材料的基本性能 不同领域中隔热材料的选择及隔热技术的应用也各不相同。（1）矿井巷道隔热技术矿井巷道隔热材料要求导热系数和密度小，具有 一定的强度和防水性能。一般导热率低于0.23W/（mK）时，才能起到较 高的隔热作用。巷道隔热材料

15、的组成：表6-20胶凝材料：隔热材料的强度组成；集料：改善隔热性能；外掺料：用于减少水泥用量；外加剂：提高隔热材料的各项性能。自来水增强剂、发泡剂减水剂、防水剂粉煤灰硅灰石、膨胀珍珠岩水泥、生石灰水外加料外掺料集料胶凝材料表6-20 巷道隔热材料的组成（2）工业炉窑隔热技术炉衬结构使用的隔热材料须耐高温（2000 ）。轻质碳砖隔热技术性能：表6-21不同隔热材料优化组合，分区段匹配使用。18001.520.01.235.093.06.0TKQ-2160020001.522.51.2530.084.015.0TKQ-1使用温度/ 导热系数/ W/mK抗压强度/ MPa体积密度/ gcm-3气孔率

16、/ %固定碳/ %灰分/ %性能指标种类表6-21 轻质炭砖技术性能指标 自来水增强剂、发泡剂减水剂、防水剂粉煤灰硅灰石、膨胀珍珠岩水泥、生石灰水外加料外掺料集料胶凝材料表6-20 巷道隔热材料的组成（3）建筑工程隔热技术 各建筑部位常用的隔热材料：表6-22 。分类 围护结构使用部位 内墙保温隔热材料 外墙保温隔热材料 材料的状态及工艺 板块状保温隔热材料 浆体保温隔热材料 （4）低温工程隔热技术隔热材料的蓄热系数越大，冷却降温速度越慢。速冻间选择蓄热系数小的材料做隔热内层，有利于提高降 温速度、减少冷负荷、节省投资和运行费用。冷藏间则应选用蓄热系数较大的隔热材料，以减少库内壁 表面的温度波

17、动，保持库内温度稳定，节省动力消耗。第八十四张，PPT共九十九页，创作于2022年6月（四）空冷技术 优点：显著节约水资源；有助于控制水体热污染。缺点：耗电量大；增加燃料消耗。适用：能源丰富、水源短缺的地区。 第八十五张，PPT共九十九页，创作于2022年6月生物能技术（三）生物质气化技术 （四）生物质燃料酒精 二、生物能技术 （五）生物质热裂解液化技术 （一）生物能的特点及开发现状 （二）生物质压缩成型技术 第八十六张，PPT共九十九页，创作于2022年6月（一）生物能的特点及开发现状 动物 生物质 植物 排泄物 有机废水 有机垃圾 第八十七张，PPT共九十九页，创作于2022年6月以生物质

18、为载体的能量是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式。生物能 载体是以实物形式存在的有机物；是唯一一种能够贮存和运输的可再生资源；可减少CO2、SO2和NOx等污染物的排放量；分布最广，开发和利用对常规能源具有很大的 替代潜力。特点 （一）生物能的特点及开发现状 第八十八张，PPT共九十九页，创作于2022年6月 建立以沼气为中心的农村新能源； 建立“能量林场”、“能量农场”和 “海洋能量农场”，以植物为能源发电，常 用能源植物或作物有绿玉树、续随子等； 种植甘蔗、木薯、海草、玉米、甜菜、 甜高粱等，发展食品工业的同时，用残渣 制造酒精来代替石油。开发现状 （一）生物能的特点及开发现状

19、第八十九张，PPT共九十九页，创作于2022年6月（二）生物质压缩成型技术 成型生物质燃料的优点（表6-23）大气污染物、固体排放量少，锅炉腐蚀程度小、节能、成本低。表6-23 0.5t锅炉采用不同燃料的耗能情况 41.418 63616.540032成型燃料30.4209302040040煤30.718 40622.540040刨花、木屑热效率/%热值/%耗能/（ kJkg-1 ）水量/kg升温时间/min项 目燃料第九十张，PPT共九十九页，创作于2022年6月（二）生物质压缩成型技术 图6-13 生物质压缩成型工艺流程第九十一张，PPT共九十九页，创作于2022年6月（三）生物质气化技术

20、 生物质气化 在一定热力条件下，使生物质的碳氢化合物转化为含一氧化碳和氢气等可燃气体的过程。 工艺系统：图6-14 图6-14 燃气发生的工艺系统 1-加料器；2-气化器；3-净化器；4-燃气输送机 生物质经气化后排出的粗燃气中常含有一些杂质，直接进入供气系统会影响设施和管网的运行，须进行净化。燃气输送机：控制系统运行和启停，提供使燃气流动的压力。 第九十二张，PPT共九十九页，创作于2022年6月（三）生物质气化技术 生物质气化的优势我国生物质集中供气系统投资与天然气基本相 当，但环境效益和社会效益高得多，更具应用前景。生物质气化后可用于发电，综合发电成本已接近 典型常规能源的发电水平。系统技术灵活，环境污染少。目前，中型气化发电系统已经成熟。第九十三张，PPT共九十九页，创作于2022年6月含木质素的生物质废弃物。 主要原料 与汽油比，燃烧酒精释放的有害气体少得多，CO2净排放量也很少。作为汽油添加剂，掺入10%15%酒精可使汽油燃烧更完全，减少CO的排放。生产工艺原理比较简单， 优点 （四）生物质燃料酒精 第九十四张，PPT共九十九页，创作于2022年6月常用工艺：酸水解、酶水解和发酵 （四）生物质燃料酒精 图6-15 SSC