中国能源与石油工业讲义.ppt

第2章能源与石油工业概述 1 能源工业能源工业 是指开发 转换 传输 存储能源的产业 2 能源工业的地位属于基础工业 能源工业的水平决定了其他工业的发展水平 能源属于社会基础结构 为人类的生产和生活提供能量资源 是国民经济的重要物质基础 3 能源工业范畴主要包括 煤炭 石油 电力等工业 4 能源系统能源系统 是由一次能源的开发 运输 贮存或按照需要加工 转换成二次能源 再传输 分配给用户使用的整个过程组成的 包括 能源的开发 供应 转换 储备 调度 控制 管理 使用等环节 第1节能量与能源第2节天然气 煤层气与天然气水合物第3节水能第4节二次能源第5节煤炭与煤炭工业第6节石油第7节石油产品的质量要求第8节石油工业及其发展 第1章能源与石油工业概述 第1节能量与能源 一 能量二 能源的分类与评价三 能源与人类文明四 能源资源生产与消费五 能源与环境 物质和能量是构成客观世界的基础 科学史观认为 世界是由物质构成的 运动是物质存在的方式和固有的属性 能量则是物质运动的度量 宇宙间一切运动着的物体 都具有能量 人类的一切活动都与能量及其使用紧密相关 所谓能量 就是 产生某种效果的能力 反过来说 产生某种效果必然伴随能量的消耗和转换 一 能量 1 人类所认识的六种能量形式 机械能热能电能辐射能化学能核能 1 机械能 与物体机械运动相关的能量称为动能与物体空间状态的能量称为势能 2 热能 物质的微观分子运动的动能和势能总和称为热能 热能的宏观表现是温度的高低 它反映了分子运动的激烈程度 热能Eq可表达式 温度 系统熵的变化 3 电能 电子流动与积累的一种能量 电池 由化学能 电能 发电机 由机械能 电能 电能 电动机 机械能 做电功 电动势 电流强度 4 辐射能 辐射能是物体以电磁波形式发射的能量 物体的辐射能Er可由下式计算 物体发射率 黑体辐射系数 热力学绝对温度 5 化学能 化学能是物质的一种结构能 即原子核外进行化学变化时放出的能量 按化学热力学定义 物质或物系在化学反应过程中以热能形式释放的内能称为化学能 6 核能 核能是蕴藏在原子核内部的物质结构能 轻质量的原子核 氘dao 氚等 和重质量的原子核 铀等 核子之间的结合力比中等质量原子核的结合力小 这两类原子核在一定的条件下可以通过核聚变和核裂变转变为在自然界更稳定的中等质量原子核 同时释放出巨大的结合能 这种结合能就是核能 2 能量的性质 状态性 能量状态不同 具有能量不同 可加性 能量相加传递性 能量从一地另地转换性 能量相互转换做功性 能量利用贬值性 能量损失 3 能量的转换 能量在空间上的转移 即能量的传输 能量在时间上的转移 即能量的储存 3 能量的转换 能源 一种能 另一种能 利用 转为核能 转为热能 转为化学能和作为燃料 转为机械能 铀钍钚氘氚 4 能量的传递 1 能量传递条件有能量密度差 能量从密度大的物质或地方向密度小的物质或地方传递 2 能量传递规律能量传递的速率 传递的动力 反比于传递的阻力 3 能量传递形式 转移 是能量从一地转移到另一地 从一物转移到另一物 转换 是能量由一种形态变为另一形态 4 能量传递途径主要有两条 由物质交换和质量迁移而携带的能量称为携带能 在体系边界面上的能量交换称为交换能 能量交换方法传热 由温差引起的能量交换 这是能量传递的微观形式 做功 由非温差引起的能量交换 这是能量传递的宏观形式 广义功 能量交换方式传热方式 是热传导 热对流和热辐射 机械做功方式 是容积功 转动轴功和流动功 推动功 5 能量传递结果能量使用过程中所起的作用以及能量传递的最终去向 能量最终去向 或转移到产品 或散失于环境 6 能量传递的实质实际上就是能量利用的实质 如果把产品的使用也包括在内 能量的最终去向只能是唯一的 即最终进入环境 二 能源的分类与评价 1 能源的分类 所谓能源 是指直接或经转换而获取某种能量的自然资源 自然能源 煤 石油 天然气 太阳能 风能 水能 地热能 核能等 加工能源 煤气 电力 焦炭 蒸汽 沼气 氢能等 1 按地球上的能量来源分 来自地球 如核能 地热能等 来自天体 如宇宙射线及太阳能 以及由太阳引起的水能 风能 波浪能 海洋温差能 生物质能 光合作用等 来自地球和其他星体的相互作用 如潮汐能 潮汐能是从海水面昼夜间的涨落中获得的能量 海水随着地球自转也在旋转 产生离心力 同时海水还要受到月球 太阳及其他天体的吸引力 因为月球离地球最近 所以月球的吸引力较大 这样海水在这两个力的共同作用下形成了引潮力 2 按被利用的程度分 常规能源 如煤炭 石油 天然气 薪柴燃料 水能等 新能源 如太阳能 地热能 潮汐能 生物质能等 还有核能 动植物产生沼气 3 按获得的方法分 一次能源 即可供直接利用的能源 如煤 石油 天然气 风能 水能等 二次能源 即由一次能源直接或间接转换而来的能源 如电 蒸汽 焦炭 煤气 氢等 它们使用方便 是高品质的能源 4 按能源能否再生分 可再生能源 即不会随其本身的转化或人类的利用而越来越少的能源 如水能 风能 潮汐能 太阳能等 非再生能源 随人类的利用越来越少 如石油 煤 天然气 核燃料等 5 按能源本身的性质分 含能体能源 燃料能源 本身就能提供能量 如石油 煤 天然气 地热 氢等 它们可以直接储存 过程性能源 非燃料能源 如风能 水能 海流 潮汐 波浪 火山爆发 雷电 电磁能和一般热能等 无法直接储存 6 按对环境的污染情况分 清洁能源 即对环境无污染或污染很小的能源 如太阳能 水能 海洋能等 非清洁能源 即对环境污染较大的能源 如煤 石油等 7 按能源的市场价值分 商品能源 凡进人能源市场作为商品销售的 如煤 石油 天然气和电等均为商品能源 国际上常用商品能源的保有量 未开采的储量 来衡量一个国家的能源状况 非商品能源 主要指薪柴和农作物残余 秸秆等 目前非商品能源未作为商品进入能源市场 但非商品能源的数量相当巨大 世界上的非商品能源约相当于6亿t标准煤 非商品能源有相当大的经济开发价值 非商品能源的开发利用已成为重要的研究课题 2 能源的评价 储量能量密度储能的可能性与供能的连续性能源的地理分布开发费用和利用能源的设备费用运输费用与损耗能源的可再生性能源的品位对环境的影响 三 能源与人类文明 1 能源更迭与社会发展 人类利用能源的历史 也就是人类认识和征服自然的历史 1 火的发现和利用 2 畜力 风力 水力等自然动力的利用 3 化石燃料的开发和热的利用 4 电的发现及开发利用 5 原子核能的发现及开发利用 1 能源更迭与社会发展 人类社会已经历了三个能源时期 薪柴时期 煤炭时期 石油时期 1 薪柴时期 主要以薪柴等生物质燃料为主要能源的时代 生产和生活水平极低 社会发展缓慢 用燃料烧饭和取暖 以人力 畜力及少部分风力和水力机械为动力 2 煤炭时期 18世纪 以煤炭取代薪柴作为主要能源 蒸汽机成为主要动力 工业迅速发展 劳动生产力增长很快 19世纪 电力成为主要动力 成为生产和生活照明的主要来源 但这时的电力工业主要是依靠煤炭作为主要燃料 3 石油时期 20世纪50年代发现大量油气田 玉门油田位于甘肃省玉门市境内 1939年投入开发 是中国近代发现较早的油田之一 也是中国第一个天然石油基地 年 月 新中国宣布第一个石油工业基地建成 玉门油田 近30年来 世界上许多国家依靠石油和天然气 创造了人类历史上空前的物质文明 进入21世纪 核能将成为世界能源的主角 清洁能源的时代也将随之到来 2 能源与国民经济 能源是发展社会生产和提高人民生活水平的重要物质基础 是推动国民经济发展的强大动力 能源消耗总量和能源消耗增长速度与国民经济生产总值和国民经济生产总值增长率成正比例关系 3 能源与人民生活 人们的日常生活处处离不开能源 不仅衣 食 住 行 而且文化娱乐 医疗卫生等都与能源密切相关 目前我国一次能源消费量 居世界第二位 我国人口过多 人均能耗水平仍很低 全面建设小康社会仍然是我国人民面临的重要任务 四 能源资源生产与消费 2006年全球石油可采储量前十名国家排名表 2006年世界主要国家天然气储量排行 2006年全球煤炭探明储量排行榜 能源消费 当今世界的能源消费仍以石油为主 原油消费量 2001年前六个国家为美国 日本 中国 德国 俄罗斯 韩国 2004年中国超日 居世界第二 中国2005年GDP 国内生产总值 增长9 9 原油消费量反而减少了0 5 国内市场天然气需求将高速增长 目前中国能源消费以煤为主 占72 而天然气仅占2 5 所占比例远低于世界平均水平 25 也低于亚洲平均水平 8 8 目前世界人均消费天然气403立方米 年 而中国仅为25立方米 年 中国天然气主要用于化工 油气田开采和发电等领域 在天然气消费中所占比例为87 以上 其中化肥生产就占了38 3 居民用气在天然气消费结构中所占比例不到11 五 能源与环境 1 全球环境状况 联合国最新公布的研究结果显示 在过去30年中 虽然国际社会在环保领域取得了一定成绩 但全球整体环境状况持续恶化 国际社会普遍认为 贫困和过度消费导致人类无节制地开发和破坏自然资源 这是造成环境恶化的罪魁祸首 监测显示南极上空部分区域臭氧接近消失 2006年10月20日 由美国宇航局提供的卫星图片显示 代表臭氧空洞的蓝色区域正日益扩大 目前已达创纪录的1060万平方英里 约合2745万平方公里 比