Question

15．（二）閱讀《“煤改氣”與燃氣蒸汽鍋爐》，回答：
“煤改氣”與燃氣蒸汽鍋爐
      當前，大量散燒煤消費是造成霧霾的主要因素之一．數據顯示，我國直接燃燒煤炭產生的二氧化硫占全國總量的86%，產生的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，極大改善空氣質量．
      針對燃煤取暖對空氣污染的貢獻率高（我市約為22.4%）這一問題，北京市啟動了農村地區(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，因為天然氣的熱值為3.8×10⁷J/m³，遠高于人工煤氣的熱值1.5×10⁷J/m³．
       如圖所示的燃氣蒸汽鍋爐，是用天然氣、液化氣、人工煤氣等氣體作燃料在鍋爐中燃燒，燃燒后的高溫煙氣通過煙氣導管在水套內、外、中管里盤繞，最終經煙囪排出爐外．此過程中氣體燃料燃燒釋放出來的能量不斷傳遞給水套中的水，使其溫度升高并產生帶壓蒸汽形成熱動力．

燃氣蒸汽鍋爐是整個水暖系統(tǒng)的核心，那么，它就不得不對水暖的能耗問題承擔主要責任．讓我們看一下藏在鍋爐背后的秘密：鍋爐“熱效率”．
      所有生產燃氣鍋爐的廠家均聲稱其“鍋爐熱效率達到了90%以上”．那么，我們是不是應該認為：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！鍋爐“熱效率”是指鍋爐將煤氣、天然氣等轉換成熱能的能力，也就是鍋爐內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量的燃料完全燃燒時放出的熱量之比．至于水在鍋爐中被加熱吸收的熱量與鍋爐內燃料燃燒放出熱量的比，可以用“熱交換率”來描述，與鍋爐“熱效率”的含義不同．
       燃氣鍋爐煙囪口的廢氣溫度越高說明該鍋爐的“熱交換率”越低，大量的熱能沒有被水吸收而隨著煙氣被白白地排到了室外空氣中了．經實地測試，某知名品牌燃氣鍋爐煙囪出風口的溫度為120℃，而絕大多數家用燃氣鍋爐煙囪的出風口溫度都在160℃以上，有的甚至達到了200℃．那么降低燃氣鍋爐煙囪的出風口溫度將是提高鍋爐“熱交換率”的有效途徑．
請根據上述材料，回答下列問題：
（1）在我國，當前造成霧霾的主要因素之一是大量散燒煤消費．
（2）若某品牌燃氣鍋爐的“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，如何提高燃氣鍋爐的“熱交換率”？請至少寫出一條具體建議降低燃氣鍋爐煙囪的出風口溫度．

Answer 1

分析 （1）可吸入顆粒物是加重霧霾天氣污染的罪魁禍首，在我國PM2.5有6個重要來源，分別是土壤塵、燃煤、生物質燃燒、汽車尾氣與垃圾焚燒、工業(yè)污染和二次無機氣溶膠；
（2）由Q=Vqη求出天然氣放出的熱量；
（3）燃氣鍋爐煙囪口的廢氣溫度越高說明該鍋爐的“熱交換率”越低，大量的熱能沒有被水吸收而隨著煙氣被白白地排到了室外空氣中了，據此分析提高效率的措施．

解答 解：（1）土壤塵、燃煤、生物質燃燒、汽車尾氣與垃圾焚燒、工業(yè)污染和二次無機氣溶膠等是產生霧霾的主要原因，在我國，當前造成霧霾的主要因素之一是大量散燒煤消費；
（2）天然氣的熱值為3.8×10⁷J/m³，燃氣鍋爐的“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）降低燃氣鍋爐煙囪的出風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；（2）3.42×10⁸；（3）降低燃氣鍋爐煙囪的出風口溫度．

點評 本題考查了造成霧霾的原因、熱量的計算和提高效率的措施，能讀懂文中所包含的物理知識是解題的關鍵．