Question

15．（二）閱讀《“煤改氣”與燃?xì)庹羝�鍋爐》，回答：
“煤改氣”與燃?xì)庹羝�鍋爐
      當(dāng)前，大量散燒煤消費(fèi)是造成霧霾的主要因素之一．?dāng)?shù)據(jù)顯示，我國(guó)直接燃燒煤炭產(chǎn)生的二氧化硫占全國(guó)總量的86%，產(chǎn)生的PM2.5占總量的50%以上，把工業(yè)鍋爐、居民取暖等用煤改為用電或氣，可以大幅減少直燃煤，極大改善空氣質(zhì)量．
      針對(duì)燃煤取暖對(duì)空氣污染的貢獻(xiàn)率高（我市約為22.4%）這一問(wèn)題，北京市啟動(dòng)了農(nóng)村地區(qū)“煤改電”“煤改氣”工程，即用清潔能源替代燃煤．北京市“煤改氣”工程使用天然氣作為氣源，因?yàn)樘烊粴獾臒嶂禐?.8×10⁷J/m³，遠(yuǎn)高于人工煤氣的熱值1.5×10⁷J/m³．
       如圖所示的燃?xì)庹羝�鍋爐，是用天然氣、液化氣、人工煤氣等氣體作燃料在鍋爐中燃燒，燃燒后的高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)煙氣導(dǎo)管在水套內(nèi)、外、中管里盤(pán)繞，最終經(jīng)煙囪排出爐外．此過(guò)程中氣體燃料燃燒釋放出來(lái)的能量不斷傳遞給水套中的水，使其溫度升高并產(chǎn)生帶壓蒸汽形成熱動(dòng)力．

燃?xì)庹羝�鍋爐是整個(gè)水暖系統(tǒng)的核心，那么，它就不得不對(duì)水暖的能耗問(wèn)題承擔(dān)主要責(zé)任．讓我們看一下藏在鍋爐背后的秘密：鍋爐“熱效率”．
      所有生產(chǎn)燃?xì)忮仩t的廠家均聲稱(chēng)其“鍋爐熱效率達(dá)到了90%以上”．那么，我們是不是應(yīng)該認(rèn)為：天然氣在鍋爐中燃燒釋放的能量至少有90%都被水吸收了呢？錯(cuò)！鍋爐“熱效率”是指鍋爐將煤氣、天然氣等轉(zhuǎn)換成熱能的能力，也就是鍋爐內(nèi)燃料充分燃燒的能力，即燃料在鍋爐中燃燒放出的熱量與等質(zhì)量的燃料完全燃燒時(shí)放出的熱量之比．至于水在鍋爐中被加熱吸收的熱量與鍋爐內(nèi)燃料燃燒放出熱量的比，可以用“熱交換率”來(lái)描述，與鍋爐“熱效率”的含義不同．
       燃?xì)忮仩t煙囪口的廢氣溫度越高說(shuō)明該鍋爐的“熱交換率”越低，大量的熱能沒(méi)有被水吸收而隨著煙氣被白白地排到了室外空氣中了．經(jīng)實(shí)地測(cè)試，某知名品牌燃?xì)忮仩t煙囪出風(fēng)口的溫度為120℃，而絕大多數(shù)家用燃?xì)忮仩t煙囪的出風(fēng)口溫度都在160℃以上，有的甚至達(dá)到了200℃．那么降低燃?xì)忮仩t煙囪的出風(fēng)口溫度將是提高鍋爐“熱交換率”的有效途徑．
請(qǐng)根據(jù)上述材料，回答下列問(wèn)題：
（1）在我國(guó)，當(dāng)前造成霧霾的主要因素之一是大量散燒煤消費(fèi)．
（2）若某品牌燃?xì)忮仩t的“熱效率”為90%，該鍋爐燃燒10m³天然氣能放出3.42×10⁸ J熱量．
（3）在燃燒程度一定的情況下，如何提高燃?xì)忮仩t的“熱交換率”？請(qǐng)至少寫(xiě)出一條具體建議降低燃?xì)忮仩t煙囪的出風(fēng)口溫度．

Answer 1

分析 （1）可吸入顆粒物是加重霧霾天氣污染的罪魁禍?zhǔn)祝�在我�?guó)PM2.5有6個(gè)重要來(lái)源，分別是土壤塵、燃煤、生物質(zhì)燃燒、汽車(chē)尾氣與垃圾焚燒、工業(yè)污染和二次無(wú)機(jī)氣溶膠；
（2）由Q=Vqη求出天然氣放出的熱量；
（3）燃?xì)忮仩t煙囪口的廢氣溫度越高說(shuō)明該鍋爐的“熱交換率”越低，大量的熱能沒(méi)有被水吸收而隨著煙氣被白白地排到了室外空氣中了，據(jù)此分析提高效率的措施．

解答 解：（1）土壤塵、燃煤、生物質(zhì)燃燒、汽車(chē)尾氣與垃圾焚燒、工業(yè)污染和二次無(wú)機(jī)氣溶膠等是產(chǎn)生霧霾的主要原因，在我國(guó)，當(dāng)前造成霧霾的主要因素之一是大量散燒煤消費(fèi)；
（2）天然氣的熱值為3.8×10⁷J/m³，燃?xì)忮仩t的“熱效率”為90%，該鍋爐燃燒10m³天然氣能放出的熱量為：Q=Vqη=10m³×3.8×10⁷J/m³×90%=3.42×10⁸J；
（3）降低燃?xì)忮仩t煙囪的出風(fēng)口溫度將是提高鍋爐“熱交換率”的有效途徑．
故答案為：（1）大量散燒煤消費(fèi)；（2）3.42×10⁸；（3）降低燃?xì)忮仩t煙囪的出風(fēng)口溫度．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了造成霧霾的原因、熱量的計(jì)算和提高效率的措施，能讀懂文中所包含的物理知識(shí)是解題的關(guān)鍵．