首师大小学科学五下《18.常规能源》PPT课件

1、 国家发改委副主任、国家能源局局长张国宝国家发改委副主任、国家能源局局长张国宝在在20092009年年9 9月月2525日上午在国新办发布会上表示，日上午在国新办发布会上表示，新中国成立新中国成立6060年以来，中国一次能源生产总量从年以来，中国一次能源生产总量从19491949年的年的23342334万吨标准煤，增长到万吨标准煤，增长到20082008年的年的2626亿亿吨标准煤，增长吨标准煤，增长110110倍，成为世界上第一大能源倍，成为世界上第一大能源生产国。生产国。20092009年数据年数据年年 份份能源生产总量能源生产总量( (万吨标准煤万吨标准煤) )1978197862770

2、19801980637351985198585546199019901039221991199110484419921992107256199319931110591994199411872919951995129034199619961326161997199713241019981998124250199919991259352000200012897820012001137445200220021438102003200316384220042004187341200520052058762006200622105620072007235445年年 份份能源消费总量能源消费总量占能源消费

3、总量的比重占能源消费总量的比重 (%)(%)( (万吨标准煤万吨标准煤) )煤煤 炭炭石石 油油天然气天然气水电、核电、风电水电、核电、风电19785714470.722.73.23.419806027572.220.73.14.019857668275.817.12.24.919909870376.216.62.15.1199110378376.117.12.04.8199210917075.717.51.94.9199311599374.718.21.95.2199412273775.017.41.95.7199513117674.617.51.86.1199613894874.718.0

4、1.85.5199713779871.720.41.76.2199813221469.621.52.26.7199913383169.122.62.16.2200013855367.823.22.46.7200114319966.722.92.67.9200215179766.323.42.67.7200317499068.422.22.66.8200420322768.022.32.67.1200522468269.121.02.87.1200624627069.420.43.07.2200726558369.519.73.57.3原原 煤煤原原 油油天然气天然气水电、核电、水电、核电、风电

5、风电73.6617.692.5056.15中国能源构成（占能源生产总量的比重中国能源构成（占能源生产总量的比重 ，% %）火电厂火电厂煤气煤气中国的一次能源需求量预测0.020.040.060.080.0100.0120.0140.0160.0180.019801990200020102020203020401999年12.5亿tce人均1.0tce/年本世界中叶时我国最多可供应的一次能源量2040年86亿tce按日本现在人均5.8tce/年2040年173亿tce按美国现在人均11.7tce/年国内传统能源的极限供应量20202020年，国内常规能源生产将达到上限，但年，国内常规能源生产将达

6、到上限，但20202020年不是能源消年不是能源消费的顶峰，以后仍然要持续增加，提高能效和探索新的消费模费的顶峰，以后仍然要持续增加，提高能效和探索新的消费模式将是长期战略任务。式将是长期战略任务。0.8Global Warming and CO2 Atmospheric Concentration 加拿大冰山区域不断缩小加拿大冰山区域不断缩小 由于温室效应造成海平面上由于温室效应造成海平面上升，大洋洲岛国图瓦卢的居民将升，大洋洲岛国图瓦卢的居民将被迫举国搬迁。被迫举国搬迁。气温上升、冰川熔化、海平面上升。气温上升、冰川熔化、海平面上升。 人类一直生活人类一直生活在空气清新，风景在空气清新，风

7、景如画的美好世界里如画的美好世界里。可是工业革命以。可是工业革命以后，人类突然发现后，人类突然发现，在我们生活的世，在我们生活的世界里，天不再是那界里，天不再是那么湛蓝，水不再绿么湛蓝，水不再绿，鸟儿也不再欢叫。，鸟儿也不再欢叫。造成这种现象的原因是什么？造成这种现象的原因是什么？ 公元前几世纪，中国已开始利用煤炭；公元前几世纪，中国已开始利用煤炭； 4 4世纪，罗马人在英国使用煤炭；世纪，罗马人在英国使用煤炭； 16651665年德国年德国J.J.BecherJ.J.Becher将煤干馏取出焦油得到沥青、香将煤干馏取出焦油得到沥青、香精、盐；精、盐； 17691769年，瓦特发明了以煤为动力

8、的蒸汽机；年，瓦特发明了以煤为动力的蒸汽机； 1818世纪，用煤制造世纪，用煤制造苯、苯胺、酚、染料等化工产品。苯、苯胺、酚、染料等化工产品。 煤是古代的植物体煤是古代的植物体因为地壳运动而埋没地因为地壳运动而埋没地下，在适宜的地质环境下，在适宜的地质环境中经过漫长年代的演变中经过漫长年代的演变而成的，含碳量一般为而成的，含碳量一般为46%97%。 煤是化石燃料，是煤是化石燃料，是太阳能的一种积蓄物。太阳能的一种积蓄物。1、煤的形成、煤的形成 被泥沙掩埋的植物，长期受压力、地心热力和细被泥沙掩埋的植物，长期受压力、地心热力和细菌的作用，所含的氧气、氮气及其他挥发物等都菌的作用，所含的氧气、氮气

9、及其他挥发物等都慢慢跑掉，剩余的大部分是慢慢跑掉，剩余的大部分是“炭炭”，这就是最先，这就是最先形成的泥炭。形成的泥炭。 在压力和温度的继续作用下，泥炭中碳质增高，在压力和温度的继续作用下，泥炭中碳质增高，逐渐变为褐煤、烟煤和无烟煤。逐渐变为褐煤、烟煤和无烟煤。 煤变质程度越高，光泽越强，密度和硬度也越高，煤变质程度越高，光泽越强，密度和硬度也越高，依次为无烟煤、烟煤和褐煤。依次为无烟煤、烟煤和褐煤。 煤的组成煤的组成: : 煤是由有机物质和无机物质混合组成的。煤是由有机物质和无机物质混合组成的。煤中有机物质主要由碳、氢、氧、氮四种元素煤中有机物质主要由碳、氢、氧、氮四种元素构成，还有一些元素

10、则组成煤中的无机物质，构成，还有一些元素则组成煤中的无机物质，主要有硫、磷以及稀有元素等。主要有硫、磷以及稀有元素等。 水分水分 挥发分挥发分 固定碳固定碳 灰分灰分 发热量发热量1 1、我国能源资源、我国能源资源 水能、煤炭资源较丰富，油、气贫乏。我国的水能资水能、煤炭资源较丰富，油、气贫乏。我国的水能资源总量和经济可开发量均居世界第一，煤炭远景储量和可源总量和经济可开发量均居世界第一，煤炭远景储量和可开采储量均居世界第二。石油和天然气资源比较贫乏，分开采储量均居世界第二。石油和天然气资源比较贫乏，分列世界第列世界第1010位和第位和第2222位。位。 总体上我国今后的电源结构仍将以煤电和水

11、电为主，总体上我国今后的电源结构仍将以煤电和水电为主，并适度发展核电。发展特高压电网有利于大煤电基地、大并适度发展核电。发展特高压电网有利于大煤电基地、大水电基地和大型核电站群的开发及电力外送。水电基地和大型核电站群的开发及电力外送。我国能源资源的地区分布我国能源资源的地区分布: : 在我国，煤炭资源主要分布在山西、陕西、内蒙在我国，煤炭资源主要分布在山西、陕西、内蒙古、黑龙江等几个省区，著名的大型煤矿有大同古、黑龙江等几个省区，著名的大型煤矿有大同煤矿、东胜煤矿、神府煤矿等。煤矿、东胜煤矿、神府煤矿等。 中国煤炭资源总量虽然较多，但探明程度低，人中国煤炭资源总量虽然较多，但探明程度低，人均占

12、有储量较少。均占有储量较少。 中国煤炭资源和现有生产力呈逆向分布，造成了中国煤炭资源和现有生产力呈逆向分布，造成了“北煤南运北煤南运”和和“西煤东调西煤东调”的被动局面。的被动局面。 中国是世界最早认识、开采和利用煤炭的国家。中国是世界最早认识、开采和利用煤炭的国家。 西方有关煤炭的最早文字记载始于公元西方有关煤炭的最早文字记载始于公元315315年，比中国晚了年，比中国晚了几百年。几百年。 世界近代煤炭工业的兴起是从世界近代煤炭工业的兴起是从1818世纪世纪6060年代的英国工业革命年代的英国工业革命开始的。开始的。 1919世纪世纪8080年代三相感应电动机的发明，促进了煤矿生产的机年代三

13、相感应电动机的发明，促进了煤矿生产的机械化。械化。 现代煤炭工业始于现代煤炭工业始于2020世纪世纪2020年代。年代。19731973年第一次石油危机以年第一次石油危机以后，煤炭利用和生产迅速发展，新技术革命的成果迅速渗透后，煤炭利用和生产迅速发展，新技术革命的成果迅速渗透到煤炭领域。到煤炭领域。 露天开采：露天开采： 露天开采的优点是开采效率高，生产成本低，建设周期短，露天开采的优点是开采效率高，生产成本低，建设周期短，劳动条件好，安全性高。缺点是易受气候和季节影响，矸劳动条件好，安全性高。缺点是易受气候和季节影响，矸石占地面积大。石占地面积大。 矿井开采：矿井开采： 不适合露天开采的煤田

14、就采用矿井开采。不适合露天开采的煤田就采用矿井开采。 凿井：凿井： 巷道掘井，岩巷仍以爆破为主。巷道掘井，岩巷仍以爆破为主。v 矿井地面建设与施工普遍实行机械化和装配化。在矿井地面建设与施工普遍实行机械化和装配化。在矿井设计上使用数学模型和电子计算机。矿井设计上使用数学模型和电子计算机。v西方各国研制出采煤机程序控制装置。西方各国研制出采煤机程序控制装置。 煤的燃烧是煤中可燃有机物分子与空气中的氧分子相煤的燃烧是煤中可燃有机物分子与空气中的氧分子相接触，在一定的温度和氧浓度的条件下，发生激烈的接触，在一定的温度和氧浓度的条件下，发生激烈的氧化反应，伴随着放出一定的热量的一种现象。氧化反应，伴随

15、着放出一定的热量的一种现象。 通常煤粉燃烧特性的研究主要集中在四个方面通常煤粉燃烧特性的研究主要集中在四个方面:热解特热解特性、着火特性、燃尽特性及结渣特性。性、着火特性、燃尽特性及结渣特性。 近年来，从煤显微组分角度出发，寻找煤燃烧特性的近年来，从煤显微组分角度出发，寻找煤燃烧特性的普遍规律，也成为一个重要的研究内容。普遍规律，也成为一个重要的研究内容。 煤的热解是指煤在加热过程中释放气体煤的热解是指煤在加热过程中释放气体(挥发分挥发分)的过的过程。当煤被加热到一定的温度时，就会发生热分解和程。当煤被加热到一定的温度时，就会发生热分解和挥发分的析出，热分解一般指煤中有机质在隔绝空气挥发分的析

16、出，热分解一般指煤中有机质在隔绝空气的情况下加热时所发生的变化。的情况下加热时所发生的变化。 热解研究应包括两个方面热解研究应包括两个方面:气态物质的生成过程，固态气态物质的生成过程，固态物质的孔隙结构及形态变化。物质的孔隙结构及形态变化。 煤的着火及燃尽特性是燃烧安全经济的基础，经常用可煤的着火及燃尽特性是燃烧安全经济的基础，经常用可见火焰来鉴别着火。但也能在低温下很慢地进行，没有见火焰来鉴别着火。但也能在低温下很慢地进行，没有可见火焰。有时着火被说成是可见火焰。有时着火被说成是:当一个可燃物容积中热产当一个可燃物容积中热产生速率超过热损失速率时，则着火便发生。生速率超过热损失速率时，则着火

17、便发生。 从无化学反应向稳定的强烈放热反应的过渡过程即为着从无化学反应向稳定的强烈放热反应的过渡过程即为着火过程火过程;相反，从强烈的放热反应向无反应状况的过渡即相反，从强烈的放热反应向无反应状况的过渡即可定义为熄火过程。可定义为熄火过程。 近年来提出一些参数，积极地开展能反映着火、燃尽状近年来提出一些参数，积极地开展能反映着火、燃尽状况的研究，如着火温度、着火指数、燃尽指数等况的研究，如着火温度、着火指数、燃尽指数等。 近年来，国内外发展并得到广泛应用的近年来，国内外发展并得到广泛应用的结渣判别指标大致可分为煤的灰熔点、灰成结渣判别指标大致可分为煤的灰熔点、灰成分及灰粘度三种类型的煤质指标。

18、其中以煤分及灰粘度三种类型的煤质指标。其中以煤的碱酸比、硅铝比、硅比和软化温度四项指的碱酸比、硅铝比、硅比和软化温度四项指标较适合于我国煤种。标较适合于我国煤种。 把煤看作主要由微成分组成的岩石进行研究的学把煤看作主要由微成分组成的岩石进行研究的学科称为煤岩学。科称为煤岩学。 按照煤岩学理论按照煤岩学理论:煤是由各种在光学显微镜下可辨煤是由各种在光学显微镜下可辨别的微细颗粒别的微细颗粒显微组分构成。这些显微组分从显微组分构成。这些显微组分从化学性质上可分为两大部分化学性质上可分为两大部分:有机显微组分和无机有机显微组分和无机显微组分。前者来源于成煤植物，后者则主要来显微组分。前者来源于成煤植物

19、，后者则主要来源于地壳的岩石。源于地壳的岩石。 洁净煤技术（洁净煤技术（clean coal technology）是旨在）是旨在减少污染和提高效益的煤炭加工、燃烧、转换减少污染和提高效益的煤炭加工、燃烧、转换和污染控制等新技术的总称。和污染控制等新技术的总称。 它包括煤炭使用环节的净化和防治污染的技术。它包括煤炭使用环节的净化和防治污染的技术。主要为洁净生产技术、洁净加工技术、高效洁主要为洁净生产技术、洁净加工技术、高效洁净转化技术、高效洁净燃烧与发电技术、燃煤净转化技术、高效洁净燃烧与发电技术、燃煤污染排放治理技术等。污染排放治理技术等。 燃烧前的处理主要是选煤、型煤和水煤浆三项燃烧前的处

20、理主要是选煤、型煤和水煤浆三项措施。措施。 （1 1）洗选处理：）洗选处理： 选煤的目的是降低原煤中的灰分、硫分等杂选煤的目的是降低原煤中的灰分、硫分等杂质的含量，并将原煤加工成质量均匀、能适应质的含量，并将原煤加工成质量均匀、能适应用户需要的不同品种及规格的商品煤。用户需要的不同品种及规格的商品煤。 热解法脱硫热解法脱硫 碱法脱硫碱法脱硫 气体脱硫气体脱硫 氧化脱硫氧化脱硫 就选煤能力而言，中国仅次于美国，居世界就选煤能力而言，中国仅次于美国，居世界第第2 2位，但总的来说煤炭入洗率很低，仅有位，但总的来说煤炭入洗率很低，仅有1/41/4煤炭入洗。煤炭入洗。 脱硫流程图脱硫流程图脱硫流程图脱

21、硫流程图 型煤是用机械方法将粉煤或低品位煤加工成具有型煤是用机械方法将粉煤或低品位煤加工成具有一定粒度和形状和有一定理化性能的煤一定粒度和形状和有一定理化性能的煤 。 各种洁净煤技术中投资小、见效快、适宜推广的技术各种洁净煤技术中投资小、见效快、适宜推广的技术 一般是在煤粉中掺入一定量的粘结剂，混合后压制成型。一般是在煤粉中掺入一定量的粘结剂，混合后压制成型。 热压煤球无需添加粘结剂。烟煤中的胶质在快速加热时热压煤球无需添加粘结剂。烟煤中的胶质在快速加热时产生胶质体使煤粉具有粘塑性，在一定外界压力作用下产生胶质体使煤粉具有粘塑性，在一定外界压力作用下成型。成型。 型煤制气的优点：型煤制气的优点

22、： 可使用粉煤、碎煤，可降低使用成本可使用粉煤、碎煤，可降低使用成本 采用配煤技术，可利用部分不能单独作气化的煤种，采用配煤技术，可利用部分不能单独作气化的煤种，扩大气化用煤范围扩大气化用煤范围 可控制型煤的大小、形状和强度，便于发生炉操作。可控制型煤的大小、形状和强度，便于发生炉操作。 通过加入添加剂调整煤的粘结性、灰分软化温度提高通过加入添加剂调整煤的粘结性、灰分软化温度提高煤的化学活性，获得良好的气化指标。煤的化学活性，获得良好的气化指标。 水煤浆是水煤浆是2020世纪世纪7070年代兴起的煤基液态燃料。它是由煤年代兴起的煤基液态燃料。它是由煤粉、水和少量添加剂组成。粉、水和少量添加剂组

23、成。 水煤浆的制备以浮选精煤为原料，经脱水、脱灰、磨制，水煤浆的制备以浮选精煤为原料，经脱水、脱灰、磨制，加添加剂后与水混合成浆。加添加剂后与水混合成浆。 把灰分很低而挥发分高的煤，研磨把灰分很低而挥发分高的煤，研磨 成成250-300m250-300m的细的细煤粉，按煤煤粉，按煤/ /水水=7/3=7/3加入加入0.5-1.0%0.5-1.0%分散剂和分散剂和0.02-0.1%0.02-0.1%稳稳定剂配制而成。定剂配制而成。 ：干法、湿法、混合法干法、湿法、混合法 水煤浆是一种煤基流体燃料，可在工业锅炉和工业窑炉中代水煤浆是一种煤基流体燃料，可在工业锅炉和工业窑炉中代煤油气燃烧，与固体煤炭

24、相比，具有储运方便、燃烧效率高、煤油气燃烧，与固体煤炭相比，具有储运方便、燃烧效率高、污染小的特点，是我国洁净煤技术的重要分支。目前，水煤污染小的特点，是我国洁净煤技术的重要分支。目前，水煤浆燃烧效率可达浆燃烧效率可达98%98%以上。以上。 我国是富煤、贫油、少气国家，与天然气、石油相比，水煤我国是富煤、贫油、少气国家，与天然气、石油相比，水煤浆具有供给稳定、成本低廉的优势。一台浆具有供给稳定、成本低廉的优势。一台670670蒸吨的小型电站蒸吨的小型电站锅炉，燃烧水煤浆可比燃油每年节约燃料费用锅炉，燃烧水煤浆可比燃油每年节约燃料费用8.38.3亿元左右。亿元左右。 我国水煤浆技术经历我国水煤

25、浆技术经历3030余年的科技攻关与生产实践，生产与余年的科技攻关与生产实践，生产与应用规模均已高居世界首位。截至应用规模均已高居世界首位。截至20122012年，全国燃料水煤浆年，全国燃料水煤浆的生产和使用量已达到的生产和使用量已达到30003000万吨万吨/ /年。年。炉内脱硫、脱硝炉内脱硫、脱硝（1 1）先进的燃烧器）先进的燃烧器改进电站锅炉和工业锅炉改进电站锅炉和工业锅炉改进工业窑炉和设计改进工业窑炉和设计采用先进燃烧技术采用先进燃烧技术 把煤吸附剂加入燃烧室的床层中，从炉底鼓风使床层悬浮把煤吸附剂加入燃烧室的床层中，从炉底鼓风使床层悬浮进行流化燃烧。进行流化燃烧。 原理：原理：颗粒受到

26、与进入下层气体和从上层流出的气体这两部分气颗粒受到与进入下层气体和从上层流出的气体这两部分气体动量差成正比的向上力的作用。当颗粒的重力与向上力体动量差成正比的向上力的作用。当颗粒的重力与向上力平衡时，颗粒处于悬浮态平衡时，颗粒处于悬浮态临界流化状态。临界流化状态。空气速度增加时，颗粒所受到向上力会克服重力而使颗粒空气速度增加时，颗粒所受到向上力会克服重力而使颗粒飞出，床层无法再形成，超过颗粒悬浮所需的气流的空气，飞出，床层无法再形成，超过颗粒悬浮所需的气流的空气，则形成气泡穿过床层。气泡的形成和颗粒同时显现流体状则形成气泡穿过床层。气泡的形成和颗粒同时显现流体状态态流化床。流化床。流化开始前流

27、化开始前 流化开始状态流化开始状态 流化床流化床气泡相气泡相乳化相乳化相 流化形成湍流混合，提高燃烧效率流化形成湍流混合，提高燃烧效率 石灰石固硫减少石灰石固硫减少SOSO2 2的排放；的排放； 较低的燃烧温度（较低的燃烧温度（830830900900）使低氮氧物生成）使低氮氧物生成量大大减少。量大大减少。 与采用煤粉炉和烟气净化装置的电站相比，与采用煤粉炉和烟气净化装置的电站相比， SOSO2 2和氮氧化物可减少和氮氧化物可减少50%50%，无需烟气脱硫装置。，无需烟气脱硫装置。 燃烧后处理主要是烟气净化和除尘。燃烧后处理主要是烟气净化和除尘。 COCO2 2、低、低氮氧化物和颗粒物的控制氮

28、氧化物和颗粒物的控制（1 1）烟气脱硫）烟气脱硫 用浆状脱硫剂（石灰石）喷雾，与烟气中的用浆状脱硫剂（石灰石）喷雾，与烟气中的SOSO2 2反应，反应，水分被蒸发，干燥颗粒用集尘器收集。水分被蒸发，干燥颗粒用集尘器收集。 处理温度高，不用浪费大量水。处理温度高，不用浪费大量水。 脱硫率相对低。脱硫率相对低。 发电站锅炉，烟气用水冷却到发电站锅炉，烟气用水冷却到5060，由纯度，由纯度大于大于95%的的350目的石灰石制成的石灰浆送入吸目的石灰石制成的石灰浆送入吸收塔。收塔。 在石灰石固液混合流体中通过从而清洗烟气的方在石灰石固液混合流体中通过从而清洗烟气的方法，在清除烟气中法，在清除烟气中SO

29、2的同时，将除尘器中不能的同时，将除尘器中不能捕捉到的煤尘一起清除。捕捉到的煤尘一起清除。232223223223)(5 . 05 . 05 . 05 . 0HSOCaOHSOOHCaSOCOOHCaSOOHSOCaCO 改善燃烧技术，使炉内改善燃烧技术，使炉内NOX的生成量减少的生成量减少 煤粉燃烧时产生的煤粉燃烧时产生的NOX，80%由煤的氮燃烧生成，由煤的氮燃烧生成，20%是由空气中氮由于高温反应转变为温度型是由空气中氮由于高温反应转变为温度型NOX。 保持适当的一次空气量，以便控制燃烧速度。保持适当的一次空气量，以便控制燃烧速度。 防止防止NH3、HCN等转变为等转变为NOX，减少挥发

30、分中的氮化，减少挥发分中的氮化合物转变为合物转变为NOX。 烟气再循环技术。在气体燃烧的情况下，降低燃烧温度，烟气再循环技术。在气体燃烧的情况下，降低燃烧温度，减少温度型减少温度型NOX的生成。的生成。v湿法：在溶液中进行反应。与湿式排烟脱硫法联合使用湿法：在溶液中进行反应。与湿式排烟脱硫法联合使用v干法：在气相中进行反应。干法：在气相中进行反应。用用NHNH3 3为还原剂的选择性还原法为还原剂的选择性还原法用用COCO、氢、碳氢化合物进行分解的非选择性还原法、氢、碳氢化合物进行分解的非选择性还原法OHNONHNO22236444 燃煤产生的大气污染物占我国烟尘排放总燃煤产生的大气污染物占我国

31、烟尘排放总量的量的60%60%，粉尘的，粉尘的70%70%以上，因此烟气除尘以上，因此烟气除尘是一个突出的问题。是一个突出的问题。 离心分离除尘器离心分离除尘器 洗涤式除尘器洗涤式除尘器 袋式过滤除尘器袋式过滤除尘器 静电除尘器静电除尘器 1 1、煤的汽化、煤的汽化4将煤放入设备中，用蒸汽、氧气或空气为汽化剂，在高将煤放入设备中，用蒸汽、氧气或空气为汽化剂，在高温下与煤发生化学反应，生成温下与煤发生化学反应，生成H H2 2、COCO、CHCH4 4等可燃的混合等可燃的混合气体的过程气体的过程4气化技术可将各类煤转化为各种气体产品，包括民用和气化技术可将各类煤转化为各种气体产品，包括民用和工业

32、用燃料气、发电燃料气、化工原料气等。工业用燃料气、发电燃料气、化工原料气等。4进行气化的基本条件；进行气化的基本条件；气化剂、气化燃料和设备、保持气化剂、气化燃料和设备、保持一定的温度和压力一定的温度和压力 众所周知，固体煤的使用和运输都很麻烦。直接烧不仅热效众所周知，固体煤的使用和运输都很麻烦。直接烧不仅热效率低，浪费大，还会放出二氧化硫、氮氧化物等有害气体，率低，浪费大，还会放出二氧化硫、氮氧化物等有害气体，严重污染环境。为了预防或减少危害，要大力开展煤的液化严重污染环境。为了预防或减少危害，要大力开展煤的液化和汽化技术。和汽化技术。 煤的汽化主要包括高热值汽化和低热值汽化。所谓高热值汽煤

33、的汽化主要包括高热值汽化和低热值汽化。所谓高热值汽化是指生产发热量为每立方米化是指生产发热量为每立方米2 2万千焦以上的煤气，特别是指万千焦以上的煤气，特别是指每立方米每立方米3.63.6万万-4-4万千焦的代用天然气；而低热值汽化则是指万千焦的代用天然气；而低热值汽化则是指生产每立方米生产每立方米4 4千千-6-6千千焦的煤气，用以发电、加热，以及化千千焦的煤气，用以发电、加热，以及化工合成等。工合成等。 目前我国洁净煤技术产生重大突破，已研究出脱硫、脱氮、目前我国洁净煤技术产生重大突破，已研究出脱硫、脱氮、除尘以及煤炭汽化等技术，将使煤炭的应用基本上能达到环除尘以及煤炭汽化等技术，将使煤炭

34、的应用基本上能达到环保要求。保要求。 氢化分解反应（加氢汽化法）氢化分解反应（加氢汽化法） 完全汽化法完全汽化法 焦碳燃烧焦碳燃烧热量热量干馏和焦碳汽化反应干馏和焦碳汽化反应 接触气化法：用触媒促进反应，用最低的反应热接触气化法：用触媒促进反应，用最低的反应热将煤一次制造成甲烷。将煤一次制造成甲烷。OHCHHCOOHCHHCOCHHC2422242422432空气和水蒸气入口（1 1）煤的液化反应）煤的液化反应 煤是芳香烃缩合环作为骨架，由环烷基环和脂肪煤是芳香烃缩合环作为骨架，由环烷基环和脂肪族链以及氧官能基组织而成的结构单元。族链以及氧官能基组织而成的结构单元。 是用是用-CH-CH2 2

35、- -、-O-O-连结起来的立体聚合体连结起来的立体聚合体 芳香族环骨架越大，煤化程度越高芳香族环骨架越大，煤化程度越高 煤的液化可以分为直接液化和间接液化。煤的液化可以分为直接液化和间接液化。 中国科学院山西煤炭化学研究所中国科学院山西煤炭化学研究所从气化和热解两条基础技从气化和热解两条基础技术路线出发，发展非石油依赖型能源技术，同时解决其所术路线出发，发展非石油依赖型能源技术，同时解决其所涉及的污染物控制的三个单元问题，实现能源涉及的污染物控制的三个单元问题，实现能源- -环境环境- -经济经济最优化。最优化。 煤的一次液化煤的一次液化组成环结构的组成环结构的-C-C-坚固，而连结结构单元

36、的坚固，而连结结构单元的-CH-CH2 2- -、-O-O-、-S-CH-S-CH2 2- -的离解能较小（的离解能较小（25.2-29.4kj/mol25.2-29.4kj/mol），热分解时），热分解时切断这种弱结合，煤就会低分子化，从而液化。切断这种弱结合，煤就会低分子化，从而液化。煤的二次液化煤的二次液化切断一切离解能较大的化学结构，在严格的反应条件切断一切离解能较大的化学结构，在严格的反应条件下使之开环下使之开环经过二次开环，制造出与汽油、发动机油等同等的石经过二次开环，制造出与汽油、发动机油等同等的石油产品。油产品。 间接法：间接法：以煤为原料，先制成合成气，然后通过以煤为原料，先

37、制成合成气，然后通过催化剂作用将合成气转化为烃炼燃料、醇类燃料催化剂作用将合成气转化为烃炼燃料、醇类燃料和化学品的过程。和化学品的过程。Fischer-TropschFischer-Tropsch法：从煤炭中提取轻质油法：从煤炭中提取轻质油MobilMobil法：甲醇合成以及甲醇的汽油合成法：甲醇合成以及甲醇的汽油合成 直接法：直接法：直接加氢法、介质萃取法、干馏法直接加氢法、介质萃取法、干馏法 可在不同阶段采取不同的方法进行液化，以达到可在不同阶段采取不同的方法进行液化，以达到完全液化完全液化 上世纪上世纪5050年代，煤炭在中国一次能源消费结构中的比重为年代，煤炭在中国一次能源消费结构中的

38、比重为9090以上，以上，6060年代以来，由于石油工业的发展，煤炭的比年代以来，由于石油工业的发展，煤炭的比重总体呈下降趋势，重总体呈下降趋势，19991999年降至年降至67.167.1，近年随着国际石，近年随着国际石油和天然气价格攀升以及经济快速增长的需要，煤炭比重油和天然气价格攀升以及经济快速增长的需要，煤炭比重又略有回升，又略有回升，20112011年煤炭占能源消费比重为年煤炭占能源消费比重为68684 4。 根据中国的能源资源条件、开发情况和供需变化，有研究根据中国的能源资源条件、开发情况和供需变化，有研究者预测到者预测到20202020年中国的能源结构不会有根本性改变，煤炭年中国

39、的能源结构不会有根本性改变，煤炭比重仍将维持在比重仍将维持在6060以上。以上。 转变能源结构，除了要加快不同能源之间的结构性调整，转变能源结构，除了要加快不同能源之间的结构性调整，加大清洁能源、可再生能源比重，还要解决能源内部的问加大清洁能源、可再生能源比重，还要解决能源内部的问题，对中国来说最关键是要解决煤的利用问题。题，对中国来说最关键是要解决煤的利用问题。 一是要提高煤的使用效率。一是要提高煤的使用效率。 二是加快煤炭循环利用和新型煤化工业发展。煤炭发电等二是加快煤炭循环利用和新型煤化工业发展。煤炭发电等生产过程会产生大量的环境污染，若能加以循环利用，不生产过程会产生大量的环境污染，若

40、能加以循环利用，不仅可减少环境污染，还能创造很高的经济价值。仅可减少环境污染，还能创造很高的经济价值。 三是加快洁净煤技术开发，减少煤炭开发利用全过程中污三是加快洁净煤技术开发，减少煤炭开发利用全过程中污染排放和提高利用效率的煤炭加工、燃烧、转化和污染控染排放和提高利用效率的煤炭加工、燃烧、转化和污染控制，也是国际高技术竞争的一个重要领域。制，也是国际高技术竞争的一个重要领域。 我国在洁净煤技术开发方面进行了有力引导和支持，如出我国在洁净煤技术开发方面进行了有力引导和支持，如出台台中国洁净煤技术中国洁净煤技术“九五九五”计划和计划和20102010年发展纲要年发展纲要、洁净煤技术科技发展洁净煤

41、技术科技发展“十二五十二五”专项规划专项规划、国家、国家863863计划设立洁净煤技术主题等，取得了一批具有自主知识产计划设立洁净煤技术主题等，取得了一批具有自主知识产权的关键技术成果。权的关键技术成果。 2 2 石油石油-现代工业的血液现代工业的血液(石油是一种黑褐色粘稠液体，主要由烷烃、环烷烃、石油是一种黑褐色粘稠液体，主要由烷烃、环烷烃、芳香烃和烯烃所组成，并含有少量硫化物、氧化物、芳香烃和烯烃所组成，并含有少量硫化物、氧化物、氮化物、水分和矿物杂质。氮化物、水分和矿物杂质。 (石油也称为石油也称为“原油原油”。它可以被加工成各种馏分，包。它可以被加工成各种馏分，包括天然气、汽油、石脑油

42、、煤油、柴油、润滑油、石括天然气、汽油、石脑油、煤油、柴油、润滑油、石蜡以及其他许多种衍生产品，蜡以及其他许多种衍生产品，(石油作为一种战略物质，与半个多世纪以来的全球的石油作为一种战略物质，与半个多世纪以来的全球的政治、军事斗争紧密交织。政治、军事斗争紧密交织。(中国是世界上最早发现和利用石油的国家之一。中国是世界上最早发现和利用石油的国家之一。(英国科学家李约瑟在中国科学技术史中写到：今英国科学家李约瑟在中国科学技术史中写到：今天在勘探油田时所用的这种钻探井和凿洞技术，肯定天在勘探油田时所用的这种钻探井和凿洞技术，肯定是中国人发明的是中国人发明的(至少在元朝时我国就有了油田产油，至少在元朝

43、时我国就有了油田产油，(美国于美国于18591859年打了第一口油井，被认为是世界上第一年打了第一口油井，被认为是世界上第一口油井，以此作为近代石油工业的开始口油井，以此作为近代石油工业的开始。 石油由于是一种由多种化合物组成的复杂的混合物，因此石油由于是一种由多种化合物组成的复杂的混合物，因此成分随产地不同而变化很大。成分随产地不同而变化很大。 成分成分元素成分：没有经过加工提炼的原油：元素成分：没有经过加工提炼的原油： C C、H 95H 9599% 99% O O、N N、S 1S 15%5%化合物成分：烃类化合物（化合物成分：烃类化合物（C C、H H化合物）化合物） 非烃类化合物（含

44、非烃类化合物（含O O、N N、S S） 油气是由无机物变来的油气是由无机物变来的无机成因说无机成因说 碳氢化合物被岩浆吸收，在高温高压和复杂碳氢化合物被岩浆吸收，在高温高压和复杂的化学反应作用下，使分散的碳氢化合物聚集，的化学反应作用下，使分散的碳氢化合物聚集，当岩浆上升时冷凝，分离出石油。当岩浆上升时冷凝，分离出石油。 世界上几乎所有的油气田都产于有机物丰世界上几乎所有的油气田都产于有机物丰富的沉积岩中。富的沉积岩中。 油气是由有机物变来的油气是由有机物变来的有机成因说有机成因说 细菌使生物体分解，有机质腐烂，生成母岩。细菌使生物体分解，有机质腐烂，生成母岩。母岩早期由于细菌作用产生分散状

45、态的石油，晚期，母岩早期由于细菌作用产生分散状态的石油，晚期，将油水一起挤入多孔地层。将油水一起挤入多孔地层。 指导油气勘探实践的基本理论之一指导油气勘探实践的基本理论之一 既可由无机物也可由有机物转变而来既可由无机物也可由有机物转变而来石油成因石油成因二元论。二元论。 目前在已经开发的油气田中，找到了无机成因的石目前在已经开发的油气田中，找到了无机成因的石油和天然气油和天然气 大量的生物在它们死亡后，其有机质一部分被氧化大量的生物在它们死亡后，其有机质一部分被氧化变成变成CO2逸散，一部分随着泥沙沉积下来成为生成逸散，一部分随着泥沙沉积下来成为生成油、气的物质来源。油、气的物质来源。 长期接

46、受富含有机质的沉积物的地层叫生油层。长期接受富含有机质的沉积物的地层叫生油层。 若要保证有机质很好地保持下来必须具备的地质条若要保证有机质很好地保持下来必须具备的地质条件件缺氧的还原环境缺氧的还原环境生物大量生物大量 大量死亡大量死亡 有机质有机质 其它有机质其它有机质 繁殖繁殖 并被埋葬并被埋葬 干酪根干酪根油、气油、气油田开发示意图油田开发示意图v生物化学生气阶段：生物化学生气阶段：未成熟（低成熟）阶段未成熟（低成熟）阶段v深度深度1500m，1060，以细菌活动为主，生物体分，以细菌活动为主，生物体分解，干酪根形成。解，干酪根形成。v该阶段生成的生物化学气可聚集起来形成大型的气藏，该阶段

47、生成的生物化学气可聚集起来形成大型的气藏，由于埋藏浅容易由于埋藏浅容易开发，有一定经济价值。开发，有一定经济价值。v热催化生油气阶段：热催化生油气阶段：主要生油阶段主要生油阶段 15003500 15003500mm，6018060180干酪根降解，迅速大量地干酪根降解，迅速大量地转化为石油和湿气。转化为石油和湿气。该阶段对应的深度称为生油窗，产生的烃类已经成熟该阶段对应的深度称为生油窗，产生的烃类已经成熟v热裂解生凝析气阶段：热裂解生凝析气阶段：高成熟阶段高成熟阶段 350035004000m4000m，180180250250，液态烃类裂解，液态烃类裂解，生成湿气，以甲烷和凝析油为主。生成

48、湿气，以甲烷和凝析油为主。v深层高温生气阶段：深层高温生气阶段：过成熟阶段过成熟阶段v4000400070007000m m，250250，以高温高压为特征。，以高温高压为特征。v液态烃和湿气强烈裂解。生成甲烷后，形成碳液态烃和湿气强烈裂解。生成甲烷后，形成碳沥青和石墨，生烃的能力殆尽。沥青和石墨，生烃的能力殆尽。油气具有运移的特征油气具有运移的特征是因为油气是一种流体矿藏，对温度是因为油气是一种流体矿藏，对温度和压力等地质条件较敏感，而地球有处于不停地运动中。和压力等地质条件较敏感，而地球有处于不停地运动中。初次运移：初次运移：分散状态的油气从生油层中向有相对大的孔隙、裂缝或分散状态的油气从

49、生油层中向有相对大的孔隙、裂缝或地层中运移地层中运移运载层运载层方向是多方位的方向是多方位的将分散的石油和天然气初步集中将分散的石油和天然气初步集中运移的动力：不断增加的上覆地层负荷运移的动力：不断增加的上覆地层负荷 因温度升高使生油层中的水和成熟的油气膨胀产生的压力因温度升高使生油层中的水和成熟的油气膨胀产生的压力二次运移：二次运移： 油气在运载层、断层或不整合面内的运移，在初油气在运载层、断层或不整合面内的运移，在初次运移的继续。次运移的继续。 运移的方向，向着压力减少的方向进行。一般是运移的方向，向着压力减少的方向进行。一般是从低部位向高部位移动从低部位向高部位移动 运移的主要动力：浮力

50、。浮力来自于油气本身，运移的主要动力：浮力。浮力来自于油气本身，油在水中有浮升作用。油在水中有浮升作用。1 1、先进的勘探技术、先进的勘探技术 遥感技术：遥感技术：卫星高瞻远瞩进行侦察卫星高瞻远瞩进行侦察卫星地质照片记录不同地质体的不同反射电磁波的卫星地质照片记录不同地质体的不同反射电磁波的性质性质油气中挥发成分在各种地质条件下油气中挥发成分在各种地质条件下周围自然景观周围自然景观的变异的变异 地震勘探技术：地震勘探技术：利用地层和流体物理性质以及利用地层和流体物理性质以及地震波的变化来寻找，是最重要的物探技术地震波的变化来寻找，是最重要的物探技术 没有不透风的墙，没有不透油气的地层。没有不透

51、风的墙，没有不透油气的地层。 利用化学、物理化学和生物化学来研究与油利用化学、物理化学和生物化学来研究与油气藏有关的气体成分、烃类含有量、稀有金属、气藏有关的气体成分、烃类含有量、稀有金属、细菌种类等异常的方法细菌种类等异常的方法 异常区异常区 地表距离地表距离 自喷采油：自喷采油：自喷油井、自喷采油自喷油井、自喷采油 机械采油：机械采油：抽油机采油：与手压式抽水机相似抽油机采油：与手压式抽水机相似潜油电泵采采油：与地面电动机原理一样潜油电泵采采油：与地面电动机原理一样水力活塞泵采油：利用注入井下的高压液体驱动井下的液马达水力活塞泵采油：利用注入井下的高压液体驱动井下的液马达气举采油：把天然气

52、注入井内，加大压差，将原油举升到地面气举采油：把天然气注入井内，加大压差，将原油举升到地面 向油层补充能量开采：向油层补充能量开采：向油层注水或注汽，提高油层的向油层注水或注汽，提高油层的压力压力 石油的综合利用就是：石油炼制的产物，经石油的综合利用就是：石油炼制的产物，经过化工过程精制成种种实用、美观的物质。过化工过程精制成种种实用、美观的物质。 石油取代煤、动植物油脂、蜜和某些农副产石油取代煤、动植物油脂、蜜和某些农副产品为原料而制取产品的这一过程品为原料而制取产品的这一过程石油化石油化工工业。工工业。 燃料型：以汽油、煤油、柴油等燃料油为主要燃料型：以汽油、煤油、柴油等燃料油为主要产品。

53、产品。 燃料润滑油型：除生产燃料油外，还生产各燃料润滑油型：除生产燃料油外，还生产各种润滑油。种润滑油。 石油化工类：它是提供石脑油、轻油、渣油用石油化工类：它是提供石脑油、轻油、渣油用作生产石油化工产品的原料。作生产石油化工产品的原料。炼油厂的组成单元炼油厂的组成单元 透明的汽油：透明的汽油：0.70.70.78g/cm0.78g/cm3 3 淡黄色的煤油：洗涤剂、杀虫剂、航空煤油淡黄色的煤油：洗涤剂、杀虫剂、航空煤油 褐色的柴油：轻柴油、重柴油褐色的柴油：轻柴油、重柴油 多功能的润滑油：冷却、清洗、密封等多功能的润滑油：冷却、清洗、密封等 默默无闻的黑色沥青：柏来式石油沥青默默无闻的黑色沥

54、青：柏来式石油沥青柏油。柏油。铺路、油漆、橡胶等铺路、油漆、橡胶等 石蜡：防水、防锈、添加剂石蜡：防水、防锈、添加剂 燃料油：以粘度大小分为不同牌号燃料油：以粘度大小分为不同牌号 石油溶剂：香精、试剂、涂料工业溶剂等石油溶剂：香精、试剂、涂料工业溶剂等 石油焦：冶金、化工（电石）行业做电极石油焦：冶金、化工（电石）行业做电极 塑料制品：生活用品、工农业生产、国防工业等塑料制品：生活用品、工农业生产、国防工业等 五彩缤纷的新衣料：锦纶、涤纶，腈纶、维纶、丙纶等五彩缤纷的新衣料：锦纶、涤纶，腈纶、维纶、丙纶等 合成橡胶：工农业与国防工业的主要靠山合成橡胶：工农业与国防工业的主要靠山 化肥：农田、果

55、园的营养品化肥：农田、果园的营养品 中国石油远景资源量中国石油远景资源量10861086亿吨，因技术和成本制约可开采亿吨，因技术和成本制约可开采资源为资源为140140亿吨至亿吨至150150亿吨。刨去建国来已开采的亿吨。刨去建国来已开采的5050亿吨，亿吨，还可开采还可开采100100亿吨。亿吨。 据国家统计局资料，据国家统计局资料，20092009年中国原油消费量达到年中国原油消费量达到3.88113.8811亿亿吨。按此计算，即使这吨。按此计算，即使这100100亿吨静态可开采油都能出来，亿吨静态可开采油都能出来，中国的石油家底只能够再用中国的石油家底只能够再用2525年。年。 全国矿产

56、资源规划全国矿产资源规划(2008(20082015)2015)中指出，如果不加强中指出，如果不加强勘探，并转变经济发展方式，到勘探，并转变经济发展方式，到20202020年，石油对外依存度年，石油对外依存度将上升至将上升至60%60%。 中国是世界上最早发现和利用石油的国家之一，中国是世界上最早发现和利用石油的国家之一，石油的挖掘、钻凿、采油的技术在相当一石油的挖掘、钻凿、采油的技术在相当一 段段时间内一直在世界遥遥领先。时间内一直在世界遥遥领先。 旧中国遗留下的石油地质人员旧中国遗留下的石油地质人员2020余人，钻探工余人，钻探工程技术人员程技术人员1010余人，我国的现代石油工业几乎余人

57、，我国的现代石油工业几乎是解放后采平地上发展起来。是解放后采平地上发展起来。（1949194919591959年）：西北地区先后发现年）：西北地区先后发现了克拉玛依、青海冷湖、玉门段等。了克拉玛依、青海冷湖、玉门段等。（1960196019781978年）：以大庆油田的发现年）：以大庆油田的发现和大规模开采为标志。在渤海湾地区相继发现胜利和大规模开采为标志。在渤海湾地区相继发现胜利油田、大港油田等。油田、大港油田等。（19781978年年今）：积极进行海域石油资今）：积极进行海域石油资源的开发，建成并投产海上源的开发，建成并投产海上2020个油气田。在世界屋个油气田。在世界屋脊海拔脊海拔470

58、0m4700m的伦坡拉盆地也获得了工业油气田。的伦坡拉盆地也获得了工业油气田。 资料资料显示，我国原油产量迅速增长，显示，我国原油产量迅速增长，20022002年年1.61.6亿吨，亿吨，20112011年年2.032.03亿吨，亿吨，20122012年全国石油产量年全国石油产量2.052.05亿吨，其中大亿吨，其中大庆石油产量仍稳产在庆石油产量仍稳产在40004000万吨；胜利万吨；胜利2755.02755.0万吨；中国海万吨；中国海油天津油天津2619.82619.8万吨；中国石油长庆万吨；中国石油长庆2261.02261.0万吨。万吨。基本保障基本保障了工农业了工农业、国防建设和人民生活

59、的需要。、国防建设和人民生活的需要。 石油工业的布局发生了显著的变化。目前在石油工业的布局发生了显著的变化。目前在2525个省、市、个省、市、自治区发现并开发了自治区发现并开发了400400多个油田，修建了多个油田，修建了1.51.5万万kmkm长距离长距离输油输气管道。输油输气管道。 我国石油科学与世界先进水平的差距明显缩小。工艺技术我国石油科学与世界先进水平的差距明显缩小。工艺技术水平有的已经接近世界先进行列。水平有的已经接近世界先进行列。 俄国（俄国（18481848年）和美国（年）和美国（18591859年）相继钻成各年）相继钻成各自的第一口油井，标志着世界石油工业的开始自的第一口油井

60、，标志着世界石油工业的开始 在以后的在以后的150150年的发展历史中，世界石油工业经年的发展历史中，世界石油工业经历了煤油时代、汽油时代、燃料及化工原料时历了煤油时代、汽油时代、燃料及化工原料时代三个发展阶段。代三个发展阶段。 18951895年年19951995年的年的100100年间，世界原油产量几乎年间，世界原油产量几乎以每十年增加一倍的速度增长，以每十年增加一倍的速度增长， 世界石油资源主要分布在中东、拉丁美洲、北美世界石油资源主要分布在中东、拉丁美洲、北美洲、西欧、非洲、东南亚和中国。现在，产油的洲、西欧、非洲、东南亚和中国。现在，产油的国家和地区已有国家和地区已有150150多个