第11节-物质减量化与脱碳ppt课件.ppt
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1、第四章第四章 物质减量化与脱碳物质减量化与脱碳工业生态学工业生态学热科学与能源工程系工业生态学热科学与能源工程系工业生态学在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确工工 业业 生生 态态 学学主讲教师主讲教师:张辉张辉办公地点:机电楼办公地点:机电楼1218A室室办公电话:办公电话:010-62332730联系电话:联系电话:13671391346E m a i l:第四章第四章 物质减量化与脱碳物质减量化与脱碳工业生态学工业生态学热科学与能源工程系工业生态学热科学与能源工程系工业生态学在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题
2、来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确第十一节第十一节物质减量化与能源脱碳物质减量化与能源脱碳第四章第四章 物质减量化与脱碳物质减量化与脱碳工业生态学工业生态学热科学与能源工程系工业生态学热科学与能源工程系工业生态学在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确1.物质减量化物质减量化2.能源脱碳能源脱碳第四章第四章 物质减量化与脱碳物质减量化与脱碳工业生态学工业生态学热科学与能源工程系工业生态学热科学与能源工程系工业生态学在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅
3、入深,所提出的问题也很明确发展发展20世纪80年代提出,意为非物质化、去物质化和物质减量化等定义定义是指在生产过程中单位经济产出单位经济产出所消耗的物质材料或产生的废弃物的绝对(或相对)减少绝对(或相对)减少。基本思想基本思想以最小的资源投入最小的资源投入产出最大量的产品最大量的产品,同时产生最小量的废品最小量的废品,即在消耗同样多的、甚至更少的物质的基础上获得更多的产品或服务1.物质减量化物质减量化概念概念第四章第四章 物质减量化与脱碳物质减量化与脱碳工业生态学工业生态学热科学与能源工程系工业生态学热科学与能源工程系工业生态学在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有
4、一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确是实现经济可持是实现经济可持续发展的需要续发展的需要可持续发展更具有理念性理念性意义,而不具备现实的可操作性可操作性。物质减量化的基本思想是在满足消费者满足消费者需求的前提下,尽可能减少尽可能减少产品单位功能所消耗消耗的能量能量和物质原料物质原料,以减少减少进入自然生态系统中人类所产生的物质流量物质流量。相对于可持续性发展,物质减量化可落实落实到不同层次各个经济活动中。是工业生态学的是工业生态学的重要组成部分重要组成部分把人类所产生的物物质质流量流量作为整个自然系统物质循环的一部分,并将它限制在一个合理的比例限制在一个合理的比例。减少减少人类产生的物质
5、流在自然体系中的循循环环速度和速度和规规模模被视为一种具有预防性的关键措施。有助于实现全球有助于实现全球公平公平占全球人中20%的工业发达国家消耗了全球80%的资源,这是不公平不公平的的。解决这个问题的有效措施之一就是提高自然资源提高自然资源的利用率利用率,而实现物质减量化物质减量化的一个重要途径重要途径,就是提高物质利用率和生产效率,从而有助于全球经济的平衡发展。实现生态效益和实现生态效益和经济效益的调节经济效益的调节剂剂目前普遍采用的污染终端控制之所以效果不佳,是因为增加了企业的生产成本。仅顾及了生态效益而忽视了经济效益。物质减量化以最小资源量获得最大的价值,生态效益和经济效益会得以实现。
6、1.物质减量化物质减量化重要性重要性第四章第四章 物质减量化与脱碳物质减量化与脱碳工业生态学工业生态学热科学与能源工程系工业生态学热科学与能源工程系工业生态学在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确能量能量再利用再利用1.能量串级能量串级:尽可能利用能量,减少产能材料的使用;2.合作生产合作生产:将原本损耗的能量充分利用;3.余能利用余能利用:收集有价值的能源,供给其他生产生活用。提高提高产品产品质质量量及使用及使用寿寿命命1.对产品进行耐用耐用设计设计或再设计;2.产品的修理、再利用再利用和再制造;3.产品的分解、拆散和再循
7、再循环环;4.智能材料智能材料的研发;5.分子重构分子重构和纳纳米化学米化学。2.物质减量化物质减量化措施措施第四章第四章 物质减量化与脱碳物质减量化与脱碳工业生态学工业生态学热科学与能源工程系工业生态学热科学与能源工程系工业生态学在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确2.物质减量化物质减量化推动力推动力1.材料生产成本的持续上升2.环境影响的巨大压力3.替代材料的产生与竞争加剧4.服务业的发展第四章第四章 物质减量化与脱碳物质减量化与脱碳工业生态学工业生态学热科学与能源工程系工业生态学热科学与能源工程系工业生态学在整堂课的
8、教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确3.物质减量化物质减量化评价方法评价方法1.物质利用强度2.利用强度的经验分析理论3.长波理论4.物质分解分析5.输入-输出分析6.物质利用强度的统计分析第四章第四章 物质减量化与脱碳物质减量化与脱碳工业生态学工业生态学热科学与能源工程系工业生态学热科学与能源工程系工业生态学在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确3.物质减量化物质减量化评价方法评价方法(物质利用强度物质利用强度)定义定义公式公式物质利用强度(IU,Intensi
9、ty of Use)用于评估生产或服务过程中所消耗物质的量与经济产出之间的关系,是指物质消耗量与附加值的比值。I U (Xi/GNP)=(Xi/Y)(Y/GNP)IU随物质与产品组成的变化而变化,是由社会、经济、技术、法律制度和环境因素等多方面决定的。Y消耗物质i的工业产出;GNP 工业总产出;Xi 某一物质i消耗量,质量或体积第四章第四章 物质减量化与脱碳物质减量化与脱碳工业生态学工业生态学热科学与能源工程系工业生态学热科学与能源工程系工业生态学在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确3.物质减量化物质减量化评价方法评价方法
10、(物质利用强度的经验分析理论物质利用强度的经验分析理论)单位经济产出(GDP)利用强度1.环 境 Kuznets曲 线(EKC,Environments Kuznets Curve)理论是20世纪70年代提出的;2.根本观点是发展的初期阶段资源消耗和污染会有所增加,但随着经济收入的提高,资源消耗和污染会逐渐减少,出现倒U形变化曲线。第四章第四章 物质减量化与脱碳物质减量化与脱碳工业生态学工业生态学热科学与能源工程系工业生态学热科学与能源工程系工业生态学在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确3.物质减量化物质减量化评价方法评价
11、方法(长波理论长波理论)时间时间利利用用强强度度或或技技术术发发展展1.把随时间变化的物质利用方式与技术发展的常规模式联系起来;2.与EKC理论的区别在于:把时间作为独立变量替代收益,并用具体的函数形式反映物质替代和技术变化方式;3.从循环经济角度分析,技术一般要经历一个生命循环,即早期发展、迅速扩散和广泛使用、最终饱和并衰退。f(t)第四章第四章 物质减量化与脱碳物质减量化与脱碳工业生态学工业生态学热科学与能源工程系工业生态学热科学与能源工程系工业生态学在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确3.物质减量化物质减量化评价方法
12、评价方法(逻辑替代模型逻辑替代模型)时间时间技技术术扩扩散散速速度度1.1996年,Grbler研究认为技术扩散速度和程度等因素随时间而变化,包括技术可行性、成本、流行时尚和熟悉程度;2.假设:时间性和驱动性因素在微观上的变化会在宏观上产生连续的、有规律的影响;3.逻辑替代模型用以描述技术占据市场份额的速率。ZK/(1+exp(-b(t-tm))Z 技术扩散速率;B Z的扩散速率;K 上渐近线或饱和水平;t 时间;tm 曲线拐点。第四章第四章 物质减量化与脱碳物质减量化与脱碳工业生态学工业生态学热科学与能源工程系工业生态学热科学与能源工程系工业生态学在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来
13、学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确3.物质减量化物质减量化评价方法评价方法(物质转化模型物质转化模型)时间时间技技术术扩扩散散速速度度1.1989年,Labys 和Waddell利用长波经济循环理论和S形技术扩散函数对物质减量化的标准解解释提出了看法,认为物质减量化并非只经历了一次全面性结构变化,在这个过程中,与成熟工业有关的低低质质量量资资源源会逐渐被被高高质质量量或或技技术术适应性更高的原材料所替代适应性更高的原材料所替代;2.物质被引进后,它们会经历一个由技技术术替替代代而导致的IU增增长长期期,在这个阶段,因技技术术不不断断推推广广而使得节源技术减少IU的
14、热力受到阻碍;在周期的第二阶段,随着饱和程度的不断加大,IU的增长势头逐渐减慢,并开始下降;最后,更复杂的产品又发明生产出来,物质利用的附加值进一步提高。3.根据这一理论,对于某一种物质而言,IU将呈现出一个长长的的倒倒U形形时时间间函函数数。而对于整个经济体而言,将会产生许多相互重叠的倒相互重叠的倒U形变化形变化。f(t)第四章第四章 物质减量化与脱碳物质减量化与脱碳工业生态学工业生态学热科学与能源工程系工业生态学热科学与能源工程系工业生态学在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确4.能源脱碳能源脱碳 是指采用相应的技术使燃
15、料释放同等能量过程中产生出更少的碳产物。由于能源产品的重要性和特殊性,能源脱碳作为物质减量化的特殊分支已经得到广泛重视。第四章第四章 物质减量化与脱碳物质减量化与脱碳工业生态学工业生态学热科学与能源工程系工业生态学热科学与能源工程系工业生态学在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确4.能源脱碳重要性及途径能源脱碳重要性及途径重重要要性性有物质流就有能量流能流反映的是物质流的结构状态燃烧煤、重油、天然气的热电厂从一开始就设计成自成体系的工业生态系统,优化所有物质流,包括燃烧后的灰烬。碳在工业代谢过程中起着至关重要的作用,必须选择
16、脱碳方法,逐渐向含有相对少碳的碳氢化合物过渡。第四章第四章 物质减量化与脱碳物质减量化与脱碳工业生态学工业生态学热科学与能源工程系工业生态学热科学与能源工程系工业生态学在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确4.能源脱碳重要性及途径能源脱碳重要性及途径O2CO2CONOxSO2CH4非非甲甲烷烷类类挥挥发发性性有有机机物物颗粒物颗粒物N2O回收飞灰回收飞灰炉灰炉灰炉渣炉渣废冲洗污泥废冲洗污泥有毒金属有毒金属石油、煤等燃料燃烧过程中物质转化示意图石油、煤等燃料燃烧过程中物质转化示意图第四章第四章 物质减量化与脱碳物质减量化与脱碳
17、工业生态学工业生态学热科学与能源工程系工业生态学热科学与能源工程系工业生态学在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确5.现代新能源技术太阳能现代新能源技术太阳能太阳是一个炽热的气态球体,没有固体的星体或核心。由于太阳内部持续进行着氢聚合成氢聚合成氦的核聚变反应氦的核聚变反应,所以不断地释放出巨大的能量,并以辐射和对流的方式由核心向表面传递热量,其氢的储量足够维持100亿年太阳每小时辐射到地球的能量约为18万兆瓦,相当于燃烧燃烧9090兆吨优质煤的热量兆吨优质煤的热量;太阳能是取之不尽,用之不竭的且无污染的能源。第四章第四章 物
18、质减量化与脱碳物质减量化与脱碳工业生态学工业生态学热科学与能源工程系工业生态学热科学与能源工程系工业生态学在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确5.现代新能源技术太阳能现代新能源技术太阳能集中型发电系统也称为塔式接受器系统,它由平面镜、跟踪机构、支架等组成定日镜阵列,这些定日镜始终对准太阳,把入射光反射到位于场地中心附近的高塔顶端的接受器上,将太阳的能量聚集在一起,加热来驱动汽轮机发电加热来驱动汽轮机发电。第四章第四章 物质减量化与脱碳物质减量化与脱碳工业生态学工业生态学热科学与能源工程系工业生态学热科学与能源工程系工业生态
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