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  化学电子书:能源科学         ★★★ 【字体:
化学电子书:能源科学
作者:佚名    文章来源:本站原创    点击数:16943    更新时间:2012-6-1    

  能源科学 大有潜力的常规能源

  能源略说

  自古以来,人类就为改善自身的生存条件、促进社会的经济发展而不懈地奋斗。在这一奋斗过程中,能源一直在扮演着极其重要的角色。简单地说,能源指的是可以提供能量的物质,例如煤炭、石油、天然气、水能、太阳能、核能都是能源。

  大自然赋予人类的能源多种多样,按照各种能源的开发利用情况和它们在人类社会经济生活中的地位,人们把能源分为常规能源和新能源两类。

  一般说来,常规能源指的是技术上比较成熟、使用比较普通的能源,如前面所说的煤炭、石油、天然气、水能等就是常规能源;而新能源指的是新近才利用的或正在开发研究的能源,这种能源包含有太阳能、核能、沼气、风能、氢能、地热能、海洋能、电磁能等。

  实际上,新能源和常规能源是相对而言的,现在的常规能源在过去也曾是新能源,而今天的新能源在将来肯定也会成为常规能源。例如核能,在许多第三世界和不发达国家中还只能称为新能源,但在某些工业发达国家中,核能的使用已经非常普遍,已经变成了一种常规能源。

  由于目前使用的能源以常规能源为主,而这些常规能源如煤、石油、天然气等却越用越少,是不能再生的能源,总有一天要用完,加上它们燃烧时污染环境并且热能利用率不高等,世界各国都在加紧研究开发新能源,以满足社会发展对能源日益增长的需要。

  随着经济的发展和能源消耗量的大幅度增长,能源的储量、生产和使用之间的矛盾将会日益突出,成为世界各国面临的亟待解决的重大问题之一。

  现在,能源已向人类发出了挑战:据专家们估计,在前面提到过的世界常规能源中,除煤炭因为储量较多尚可维持较长时间外,目前已探明的石油储量将于2020 年左右开采完毕;一些工业发达国家的天然气也将在2020 年被用完;而发展中国家在2060 年也将会发生天然气短缺。另外,煤炭资源虽然较丰富,但是直接使用煤炭既不能充分利用它的能量和资源,还会对环境造成污染。

  面对能源紧张的情况,世界各国除了充分利用现有的传统能源外,都在大力研究开发新能源。同时,在开发新能源之即,人们还在寻求各种方法、采取各种措施节约能源,并防止或减轻对环境的污染。

  在我国,我们正处于能源短缺、能源结构不合理,而对能源的需求却迅速增长的新的历史时期;而要解决能源问题,必须依靠科技进步,特别是应用高新技术加快开发新能源的步伐。在这方面,既要研究以跟上工业化国家的先进水平,也要符合我国作为一个发展中国家的实际国情。我国能源发展的中期战略是开发与节约,能源开发利用以电力为中心,以煤炭为基础,积极开发石油和天然气,大力开发水电资源和有计划地发展核电,提高能源生产利用效率。只有依靠高新技术,才有可能完成能源工业在现代化建设中承担的重要使命。

  最基本的常规能源——煤炭

  1990年末全世界已经探明的煤炭可采储量为 10,787亿吨。我国已探明的煤炭储量为1661.23亿吨,占世界已探明储量的 15.4%。1990年全世界总计产煤48.27 亿吨,我国为 10.8亿吨,居世界第一位。尽管如此,煤炭供应不足仍是制约我国国民经济发展的重要问题,因此,应用高新技术进行煤炭的加工转化,提高煤炭的利用效率,减少煤炭燃烧的环境污染,是解决能源缺乏、加速国民经济发展的重要途径之一。

  煤炭的处理加工及转化

  (1)选煤技术:

  选煤是指除去或减少原煤中所含的杂质 (包括灰分、矸石、硫分等),并将处理过的煤分成若干个品种等级,以满足不同用户的需要。

  物理选煤技术可除去煤中 60%以上的灰分杂质及 50%的黄铁矿硫杂质。而各种烧煤设备如果使用品种、质量和颗粒大小都符合工艺要求的煤,就可以提高热效率和可靠性,并能大大减少各种有害物质的排放。

  (2)洁净煤技术:

  洁净煤技术是一系列新近开发的煤炭加工、燃烧转化和煤烟通道中的烟道气净化技术的总称。目的是减轻煤炭燃烧对环境的污染,提高煤炭利用效率,并降低成本。

  洁净煤技术可分为三类。燃烧前,通过选煤或掺合其他物质,以提高燃烧效率并脱除污染物;燃烧中,改变燃烧方式和性质,在燃烧过程中去除污染物;燃烧后,对烟道气进行净化。

  (3)型煤及利用:

  用粉煤或低品位煤制成的具有一定形状的煤制品称为型煤。型煤可以分为民用和工业用两类,前者有煤球和蜂窝煤,后者包括用于工业锅炉、窑炉、蒸汽机车的型煤以及用于汽化、炼铁和铸造的型焦。

  燃烧型煤可以提高热效率、节约煤炭并降低污染。例如作为我国民用煤主体的蜂窝煤,若配以先进的炉具,热效率比烧散煤高一倍,可节约煤炭20~30%,各种有害物质的排放降低40~80%。

  型煤的节能率是所有洁净煤技术中最高的,相对环境效益也很高。

  (4)煤液混合新型燃料技术:

  煤液混合新型燃料是一项新技术,这些混合燃料是粉煤在液体中的一种悬浮物,即煤—液混合料。目前已有多种混合料经过全面试验,最有工业应用价值的煤液混合料是水煤浆,其典型配方是70%左右的煤、3O%的水和不大于 1%的化学添加剂,是一种低污染的燃料。

  (5)其他的煤炭处理技术:

  前面的四种煤炭处理技术都属于不改变煤的化学结构而进行的物理处理技术,这些方法虽然经济、操作简单,却只能对煤进行浅度净化,而进行深度净化必须采用化学净化法。其他的煤炭处理转化技术还有生物加工技术、干馏及汽化、液化等新技术,由于其涉及的内容较深,在此就不详细讨论了。

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