能源与环境_第2章

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1、第2章常规能源2.1煤炭2.2石油2.3天然气2.4电力2.5水力能常规能源指在一定历史时期，技术上比较成熟，应用广泛的能源，也就是最为主要的一种或几种能源。当前，常规一次能源包括煤、石油、天然气、水力、核能等，常规二次能源包括电力、煤气、蒸汽、石油制品等。常规（一次）能源是不能再生的，随着开采和使用将会越来越少的，当前时期内我们面临的任务是：（1）探明储量—渤海湾冀东南堡油田（10亿t，2，2007）四川龙岗气田（7000亿m3，1，2007)新疆艾丁湖区煤田（30亿t-270亿t,2009）东海油气田（4.35亿t），南海（估计23

2、0-300亿t）（2）以先进技术开采，提高采收率；（3）提倡节约与合理利用。2.1煤炭煤炭作为燃料使用已有2000多年的历史。11世纪以后，煤炭的开采逐步得到了发展，并开始成为建筑材料和冶金工业的燃料。18世纪资本主义产业革命后，煤炭成为主要能源。19世纪初由于电的发明，煤炭的消费量迅速增长，一直到二十世纪中叶，煤炭在世界能源结构中都占主导地位。由于煤炭资源比石油、天然气丰富得多，以煤为主要一次能源的格局在相当长的一个时期内不会发生改变。煤的形成煤是古代植物遗体堆积在湖泊、海湾、浅海等地方，在地壳的长期运动中被埋在地下，在一定的地理环境

3、下，经过复杂的生物化学和物理化学作用转化而成的一种具有可燃性能的沉积岩。这一演变过程称为成煤作用。高等植物→腐植煤，低等植物→腐泥煤，植物变成煤可以分为以下两个阶段：*泥炭化阶段是被泥沙覆盖的植物在厌氧细菌的作用下，有机质分解而生成泥炭。通过这种作用，植物遗体中氢、氧成分逐渐减少，而碳的成分逐渐增加，形成泥煤，工业价值不大，只可作为地方性燃料在产区附近使用。*煤化阶段包括成岩作用和变质作用。泥炭在沉积物的压力作用下，开始被压紧、脱水而胶结，碳的含量进一步增加，过渡成为褐煤，这称为煤的成岩作用。褐煤机械强度较大，但在空气中极易风化和破碎，

4、因而不适于远地运输和长期储存，只能作为地方性燃料使用。*当褐煤埋藏在地下较深位置时，受到高温高压的作用，使水分和挥发分减少，含碳量相对增加，密度、比重、光泽和硬度增加，而成为烟煤。这种作用是煤的变质作用。烟煤颜色为黑色，有光泽，致密状，用蜡烛可以引燃，火焰明亮，有烟。烟煤是冶金工业和动力工业不可缺少的燃料，也是近代化学工业的重要原料。*烟煤进一步变质，成为无烟煤。无烟煤颜色为黑色，质地坚硬，有光泽，用蜡烛不能引燃，燃烧无烟。无烟煤密度大，含碳量高，挥发分极少，组织致密而坚硬，吸水性小，适于长途运输和长期储存，但其受热时易碎，可燃性较差，

5、不易着火。煤的组成煤主要由碳、氢、氧三种元素组成，并含有少量的氮、硫、磷、稀有元素及放射性元素铀等，另外还含有泥、沙等矿物杂质和水分。由于变质程度不同，煤的碳、氢、氧、氮的含量，发热量和其它性能也不同。煤的组成成分可用元素分析、工业分析二种方法表示。煤的元素分析包括碳、氢、氧、氮、硫、灰分和水分含量。煤的工业分析包括水分、灰分、挥发分和固定碳4种组成部分。在成分表出时采用四种基准，每种组分所占分析基准的质量百分数称为煤的该基成分。灰分硫酸盐硫氢氧氮有机硫硫铁矿硫化合结晶水内部水外部水碳焦碳灰分固定碳挥发分水分干燥无矿物质基（dmmf）干

6、燥无灰基（daf）干燥基（d）空气干燥基（ad）收到基（ar）煤的成分图解煤炭资源煤炭是地球上蕴藏量最丰富的化石能源。世界煤炭资源在地理上的分布都很不均衡。世界煤炭资源的绝大部分埋藏在北纬三十度以上地区，美国、俄罗斯和中国占有世界煤炭总资源的一半以上。我国煤炭资源丰富，资源分布广泛，但煤炭资源的自然分布极不平衡，在全国形成了几个重要的煤炭分布地区。昆仑山－秦岭－大别山一线以北的北方地区，已发现煤炭资源占全国的90.3％，形成了包括山西、陕西、宁夏、河南及内蒙古中南部的富煤地区（华北富煤区的中部和西部），秦岭－大别山一线以南的我国南方地区

7、，已发现资源只占全国的9.6％，主要集中在川、贵、云三省，形成以贵州西部、四川南部和云南东部为主的富煤地区（华南赋煤区的西部）。在东西分带上，大兴安岭－太行山－雪峰山一线以西地区，已发现资源占全国的89％，而该线以东仅占全国的11％我国煤炭包括了从褐煤到无烟煤各种不同的煤类，但其数量和分布极不平衡。褐煤占已发现资源的12.7％，低变质烟煤所占的比例为总量的42.4％，贫煤和无烟煤占17.3％，而中变质烟煤，即传统上称之为“炼焦用煤”的数量却较少，只占27.6％，而且大多为气煤，肥煤、焦煤、瘦煤则更少。我国煤炭资源和水资源正好呈逆向分布，

8、煤炭资源主要集中地和煤炭生产企业不可避免地面临缺水的问题；煤炭资源和煤炭生产企业与中国的经济发展水平也呈逆向分布，远距离“北煤南运”、远距离“西电东输”的格局将长期存在；煤炭资源中等偏下的地质条件和严重的自