煤-石油-天然气

1、1第三章第三章 常规能源常规能源煤炭煤炭石油石油天然气天然气水能水能2第一节第一节3煤炭资源煤炭资源 煤炭是地球上蕴藏量最丰富，分布地域煤炭是地球上蕴藏量最丰富，分布地域最广的化石燃料。根据世界能源委员会最广的化石燃料。根据世界能源委员会的评估，世界煤炭可采资源量达的评估，世界煤炭可采资源量达，占世界化石燃料，占世界化石燃料可可采资源量的采资源量的。4我国能源资源我国能源资源 我国能源资源的基本特点是我国能源资源的基本特点是富煤、贫油、富煤、贫油、 少气少气。这就决定了煤炭在一次能源中的。这就决定了煤炭在一次能源中的重要地位。统计表明，我国煤炭资源总重要地位。统计表明，我国煤炭资源总量为量为，

2、其中已探明储量为，其中已探明储量为，占世界总储量的，占世界总储量的，而石油占，而石油占，天然气仅，天然气仅占占。 煤煤炭炭是是最最可可靠靠的的能能源源 5洁净煤技术洁净煤技术 煤炭是主要的能源，煤炭是主要的能源，但煤炭的开发利用但煤炭的开发利用也也严重地污染严重地污染了人了人们赖以生存的环境，们赖以生存的环境，因此煤炭的清洁开因此煤炭的清洁开发和利用是摆在全发和利用是摆在全人类面前的紧迫问人类面前的紧迫问题。题。 67 洁净煤技术（洁净煤技术（clean coal technology）是旨在减少污染和提高效益的煤炭加工、是旨在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。

3、燃烧、转换和污染控制等新技术的总称。 它主要包括它主要包括洁净生产技术、洁净加工技洁净生产技术、洁净加工技术、高效洁净转化技术、高效洁净燃烧术、高效洁净转化技术、高效洁净燃烧与发电技术、燃煤污染排放治理技术等与发电技术、燃煤污染排放治理技术等。 89燃烧前的处理燃烧前的处理 燃烧前的处理主要是燃烧前的处理主要是选煤、型煤和水煤选煤、型煤和水煤浆浆三项措施。三项措施。 选煤的目的是降低原煤中的选煤的目的是降低原煤中的灰分、硫分灰分、硫分等杂质的含量，并将原煤加工成质量均等杂质的含量，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匀能适应用户需要的不同品种及规格的商品煤。商品煤。 10选煤

4、选煤 就选煤能力而言，中国仅次于美国，居就选煤能力而言，中国仅次于美国，居世界第二位，但总的来说煤炭入洗率很世界第二位，但总的来说煤炭入洗率很低，仅有低，仅有1/4煤炭入洗。煤炭入洗。 11型煤型煤 型煤是将粉煤或低品位煤加工成一定形型煤是将粉煤或低品位煤加工成一定形状、尺寸和有一定理化性能的煤制品。状、尺寸和有一定理化性能的煤制品。 型煤是各种洁净煤技术中投资小、见效型煤是各种洁净煤技术中投资小、见效快、适宜普遍推广的技术。快、适宜普遍推广的技术。12水煤浆水煤浆 水煤浆是上世纪水煤浆是上世纪70年代兴起的煤基液态年代兴起的煤基液态燃料。它是由燃料。它是由煤粉、水和少量添加剂煤粉、水和少量添

5、加剂组组成。成。 水煤浆的制备以浮选精煤为原料，经脱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水、脱灰、磨制，加添加剂后与水混合成浆。成浆。 水煤浆气化水煤浆气化、水煤浆燃烧水煤浆燃烧13燃烧中处理燃烧中处理 为达到环保目的，工厂企业通常采用高为达到环保目的，工厂企业通常采用高烟囱烟囱排放：它是将燃烧装置产生的有害排放：它是将燃烧装置产生的有害烟气排放到远离地面的大气层中，并通烟气排放到远离地面的大气层中，并通过大气的运动使污染物浓度降低，以改过大气的运动使污染物浓度降低，以改善污染源附近的大气质量，但这种方法善污染源附近的大气质量，但这种方法并不能减少和等有害物的排

6、放总量，因并不能减少和等有害物的排放总量，因此燃烧过程中处理，即此燃烧过程中处理，即炉内脱硫、脱硝炉内脱硫、脱硝是十分重要的。是十分重要的。 14燃烧后处理燃烧后处理 燃烧后处理主要是燃烧后处理主要是烟气净化和除尘烟气净化和除尘。 由于炉内脱硫往往达不到环保要求，所由于炉内脱硫往往达不到环保要求，所以还需对燃烧后的以还需对燃烧后的烟气进行脱硫烟气进行脱硫处理。处理。 15烟气脱硫技术烟气脱硫技术 按其方法分按其方法分: :干法脱硫和湿法脱硫干法脱硫和湿法脱硫 按反应产物的处理方法分按反应产物的处理方法分: :回收法和抛弃回收法和抛弃法法 按脱硫剂的使用情况分按脱硫剂的使用情况分: :再生法和非

7、再生再生法和非再生法法16烟气脱硝烟气脱硝 通常烟气脱硝也分为干法和湿法。通常烟气脱硝也分为干法和湿法。 干法干法烟气脱硝主要有选择性催化还原法烟气脱硝主要有选择性催化还原法和选择性非催化还原法。和选择性非催化还原法。 湿法脱硝湿法脱硝是先将烟气中是先将烟气中NOx含量最多的含量最多的NO通过氧化剂通过氧化剂（如（如O3、CIO2等）氧化等）氧化生成生成NO2，再被水或碱性溶液吸收。，再被水或碱性溶液吸收。 17烟气除尘烟气除尘 燃煤产生的大气污染物占我国烟尘排放燃煤产生的大气污染物占我国烟尘排放总量的总量的60%，粉尘的，粉尘的70%以上，因此以上，因此烟气除尘是一个突出的问题。烟气除尘是一

8、个突出的问题。 18常用的烟气除尘器常用的烟气除尘器 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 19煤的液化煤的液化 飞机、坦克、火箭、汽车等都使用液体飞机、坦克、火箭、汽车等都使用液体燃料，石油的储量又比煤少得多；其它燃料，石油的储量又比煤少得多；其它水能、核能又不能代替液体燃料，因此水能、核能又不能代替液体燃料，因此煤的液化一直是人们努力的目标。煤的液化一直是人们努力的目标。 煤的液化可以分为煤的液化可以分为直接液化和间接液化直接液化和间接液化。 20 煤的气化 H2O(g),O2 气化剂气化剂 高高 温温 H2 CO CH

9、4C 1) C + O2 = CO2 6) CO + H2O = CO2 + H2 2) C + 1/2 O2 = CO 7) C + 2H2 = CH4 3) C + CO2 = 2CO 8) CO + 3H2 = CH4+ H2O 4) C + H2O = CO + H2 9) CO + 2H2 = CH4 5) C + 2H2O = CO2 + 2H2 10) CO2 + 4H2 = CH4+ 2H2O21第二节第二节22 石油是仅次于石油是仅次于煤的化石燃料，煤的化石燃料，它是一种天然它是一种天然的黄色、褐色的黄色、褐色或黑色的流动或黑色的流动或半流动的粘或半流动的粘稠的可燃液体稠的可

10、燃液体烃类混合物烃类混合物。23 石油只是有机物在地球演化过程中的一石油只是有机物在地球演化过程中的一种中间产物。种中间产物。 石油主要是由石油主要是由烷烃、环烷烃、芳香烃等烷烃、环烷烃、芳香烃等烃类化合物组成烃类化合物组成。 由于它是一种由多种化合物组成的复杂由于它是一种由多种化合物组成的复杂的混合物，因此石油的成分随产地的不的混合物，因此石油的成分随产地的不同而变化很大同而变化很大。24有关石油的知识有关石油的知识 石油也称为“原油”。它可以被加工成各种馏分，包括天然气、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，是最重要的液体燃料和化工原料。25原油加工示意图26炼油厂

11、的加工流程炼油厂的加工流程 燃料型燃料型：以汽油、煤：以汽油、煤油、柴油等燃料油为油、柴油等燃料油为主要产品。主要产品。 燃料润滑油型燃料润滑油型：除：除生产燃料油外，还生生产燃料油外，还生产各种润滑油。产各种润滑油。 石油化工类石油化工类：它是提：它是提供石脑油、轻油、渣供石脑油、轻油、渣油用作生产石油化工油用作生产石油化工产品的原料。产品的原料。27燃料型炼油厂的流程图燃料型炼油厂的流程图28石油炼制的方法石油炼制的方法 分离法分离法，如溶剂法、固体吸附法、结晶，如溶剂法、固体吸附法、结晶法和分馏法等，其中最常用的是法和分馏法等，其中最常用的是分馏分馏法。法。 转化法转化法，转化法是利用化

12、学的方法对分，转化法是利用化学的方法对分馏的油品进行深加工。常用的转化法有馏的油品进行深加工。常用的转化法有热裂化、热裂化、催化裂化催化裂化、加氢裂化和焦化等。、加氢裂化和焦化等。29炼炼油油厂厂的的组组成成单单元元30石油产品石油产品 石油由许多组分组成，每一组分都各有其沸石油由许多组分组成，每一组分都各有其沸点。通过炼制加工，可以把石油分成几种不点。通过炼制加工，可以把石油分成几种不同沸点范围的组分：同沸点范围的组分：(1)40205的组分作为的组分作为汽油汽油；(2)180300的组分作为的组分作为煤油煤油；(3)250350的组分作为柴油；的组分作为柴油；(4)350520的组分作为润

13、滑油（或重柴油）；的组分作为润滑油（或重柴油）；(5)高于高于520的渣油作为重质的渣油作为重质燃料油；燃料油；31石油产品石油产品 按石油产品的用途和特性，可将石油产按石油产品的用途和特性，可将石油产品分成品分成14大类，即溶剂油、燃料油、润大类，即溶剂油、燃料油、润滑油、电器用油、液压油、真空油脂、滑油、电器用油、液压油、真空油脂、防锈油脂、工艺用油、润滑脂、蜡及其防锈油脂、工艺用油、润滑脂、蜡及其制品、沥青、油焦、石油添加剂和石油制品、沥青、油焦、石油添加剂和石油化学品。化学品。32炼油厂的分馏塔炼油厂的分馏塔33 由于石油资源日益匮乏，人们就把眼光由于石油资源日益匮乏，人们就把眼光投向

14、另一类烃类资源：投向另一类烃类资源：油页岩和油砂。油页岩和油砂。 油页岩是埋藏于沉积岩中，和矿物水成油页岩是埋藏于沉积岩中，和矿物水成岩一层层地交错沉积。岩一层层地交错沉积。 油砂也称沥青砂，是一种含有很黏沥青油砂也称沥青砂，是一种含有很黏沥青油的砂石，其中油的砂石，其中80%90%为无机质，为无机质，3%6%的水，的水，6%20%的沥青油。的沥青油。 34油田的开发油田的开发 油田开发包括油田开发包括石油勘探、钻井和油田的石油勘探、钻井和油田的开采。开采。 石油勘探是石油开发中最重要的基础环石油勘探是石油开发中最重要的基础环节，它包括油田的寻找、发现和评估。节，它包括油田的寻找、发现和评估。

15、 通常石油勘探分为区域普查、构造详查、通常石油勘探分为区域普查、构造详查、预探和详探等四个阶段。预探和详探等四个阶段。 钻井，就是从地面打开一条通往油、气钻井，就是从地面打开一条通往油、气层的孔道，以获取地质资料和油气能源。层的孔道，以获取地质资料和油气能源。353637第三节第三节38 天然气主要由天然气主要由甲烷、乙烷、丙烷和丁烷甲烷、乙烷、丙烷和丁烷等烃类组成，其中甲烷占等烃类组成，其中甲烷占80%90%。 通常天然气可以分为纯天然气、石油伴通常天然气可以分为纯天然气、石油伴生气、凝析气和矿井气四种。生气、凝析气和矿井气四种。3940天然气的勘探和开采天然气的勘探和开采 天然气的勘探、开

16、采同石油类似，但收天然气的勘探、开采同石油类似，但收采率较高，可达采率较高，可达60%95%。大型稳定。大型稳定的气源常用的气源常用管道输送管道输送至消费区，每隔至消费区，每隔80160km需设一增压站，加上天然气需设一增压站，加上天然气压力高，故长距离管道输送投资很大。压力高，故长距离管道输送投资很大。414243天然气的净化天然气的净化 天然气中主要的有害天然气中主要的有害杂质杂质是是 和其他含硫化合物。和其他含硫化合物。 因此天然气在使用前也需净化，即脱硫、因此天然气在使用前也需净化，即脱硫、脱水、脱二氧化碳、脱杂质等。脱水、脱二氧化碳、脱杂质等。SHOHCO222、44天然气的应用天然

17、气的应用 1 发电发电 2 民用及商业燃料民用及商业燃料 3 化肥及化工原料化肥及化工原料 4 工业燃料工业燃料4546 煤层气煤层气 煤层气（俗称瓦斯煤层气（俗称瓦斯）是一种与煤伴生，）是一种与煤伴生，以吸附状态储存于煤层内的非常规天然以吸附状态储存于煤层内的非常规天然气，其中甲烷含量大于气，其中甲烷含量大于95%，热，热值值33.44kJ/m3以上，是一种优质洁净的以上，是一种优质洁净的能源。能源。47 中国是世界上主要的煤炭生产大国之一，中国是世界上主要的煤炭生产大国之一，煤炭生产居世界首位，也是世界上煤炭生产居世界首位，也是世界上煤炭煤炭资源和煤层气资源最丰富资源和煤层气资源最丰富的国

18、家之一。的国家之一。丰富的煤层气资源有望成为中国丰富的煤层气资源有望成为中国21世纪世纪的接替性能源之一。的接替性能源之一。48149350551652753天然气水合物天然气水合物 天然气水合物天然气水合物（gas hydrate）是一种新发）是一种新发现的能源。现的能源。 天然气水合物由水分子天然气水合物由水分子和燃气分子构成，外层和燃气分子构成，外层是水分子构架，核心是是水分子构架，核心是燃气分子。其中燃气分燃气分子。其中燃气分子绝大多数是甲烷，所子绝大多数是甲烷，所以天然气水合物也称之以天然气水合物也称之为为甲烷水合物甲烷水合物。54“可燃冰”释放的气体能够在空气中燃烧（资料照片）。

19、新能源勘探史上的重要里程碑 55天然气水合物天然气水合物 天然气水合物资源丰富，据估计全球天天然气水合物资源丰富，据估计全球天然气水合物中甲烷的总量约然气水合物中甲烷的总量约为为1.8108亿亿m3，其含碳总量为石油、天然气、和其含碳总量为石油、天然气、和煤含碳总量的两倍煤含碳总量的两倍，因此有专家乐观的，因此有专家乐观的估计，当全球化石能源枯竭殆尽，天然估计，当全球化石能源枯竭殆尽，天然气水合物将成为新的替代能源。气水合物将成为新的替代能源。56Gas Hydrate: Where is it found? 我国最有希望的天然气水合物储存区可我国最有希望的天然气水合物储存区可能是能是南海和东

20、海南海和东海的深水海底。的深水海底。 陆上寒冷永冻土中的天然气水合物主要陆上寒冷永冻土中的天然气水合物主要分布在西伯利亚、阿拉斯加和加拿大的分布在西伯利亚、阿拉斯加和加拿大的北极圈内。北极圈内。天然气水合物的分布天然气水合物的分布57夹杂着白色颗粒状“可燃冰”的海底沉积物放入水中随即冒出大量气泡58夹杂着白色颗粒状“可燃冰”的海底沉积物59可燃冰可燃冰未来的新能源未来的新能源 可燃冰是一种新能源。可燃冰的学名为可燃冰是一种新能源。可燃冰的学名为“天然天然气水合物气水合物”，是天然气在，是天然气在0和和30个大气压的个大气压的作用下结晶而成的作用下结晶而成的“冰块冰块”。“冰块冰块”里甲烷里甲烷占占80%99.9%，可直接点燃，燃烧后几乎，可直接点燃，燃烧后几乎不产生任何残渣，污染比煤、石油、天然气都不产生任何残渣，污染比煤、石油、天然气都要小得多。西方科学家称其为要小得多。西方科学家称其为“21世纪能源世纪能源”或或“未来能源未来能源