中國能源與石油工業(yè)講義

1、 1. 1. 能源工業(yè)能源工業(yè) 能源工業(yè)：能源工業(yè)：是指是指開發(fā)、轉(zhuǎn)換、傳輸、存儲開發(fā)、轉(zhuǎn)換、傳輸、存儲能源能源的產(chǎn)業(yè)。的產(chǎn)業(yè)。 2. 2.能源工業(yè)的地位能源工業(yè)的地位 屬于基礎(chǔ)工業(yè)屬于基礎(chǔ)工業(yè)。 能源工業(yè)的水平能源工業(yè)的水平?jīng)Q定決定了了其他工業(yè)其他工業(yè)的發(fā)展水平。的發(fā)展水平。 能源屬能源屬于社會于社會基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，為人類的生產(chǎn)和生活，為人類的生產(chǎn)和生活提供能量資源提供能量資源，是，是國民經(jīng)濟國民經(jīng)濟的重要物質(zhì)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)基礎(chǔ)。 3. 3. 能源工業(yè)范疇能源工業(yè)范疇 主要包括：主要包括：煤炭、石油、電力等工業(yè)煤炭、石油、電力等工業(yè)。 4. 4. 能源系統(tǒng)能源系統(tǒng) 能源系統(tǒng)：能源系統(tǒng)：是是

2、由由一次能源的一次能源的開發(fā)、運輸、貯開發(fā)、運輸、貯存存或按照需要或按照需要加工、轉(zhuǎn)換加工、轉(zhuǎn)換成二次能源，再傳輸、成二次能源，再傳輸、分配分配給用戶使用的整個給用戶使用的整個過程組成過程組成的。的。 包括：能源的包括：能源的開發(fā)、供應(yīng)、轉(zhuǎn)換、儲備、調(diào)開發(fā)、供應(yīng)、轉(zhuǎn)換、儲備、調(diào)度、控制、管理、使用度、控制、管理、使用等環(huán)節(jié)。等環(huán)節(jié)。 第第1節(jié)節(jié) 能量與能源能量與能源第第2節(jié)節(jié) 天然氣、煤層氣與天然氣水合物天然氣、煤層氣與天然氣水合物第第3節(jié)節(jié) 水水 能能第第4節(jié)節(jié) 二次能源二次能源第第5節(jié)節(jié) 煤炭與煤炭工業(yè)煤炭與煤炭工業(yè)第第6節(jié)節(jié) 石石 油油第第7節(jié)節(jié) 石油產(chǎn)品的質(zhì)量要求石油產(chǎn)品的質(zhì)量要求第第

3、8節(jié)節(jié) 石油工業(yè)及其發(fā)展石油工業(yè)及其發(fā)展一、一、 能量能量二、二、 能源的分類與評價能源的分類與評價三、三、 能源與人類文明能源與人類文明四、四、 能源資源生產(chǎn)與消費能源資源生產(chǎn)與消費五、五、 能源與環(huán)境能源與環(huán)境 物質(zhì)和能量是構(gòu)成客觀世界的基礎(chǔ)物質(zhì)和能量是構(gòu)成客觀世界的基礎(chǔ)。 科學(xué)史觀認為，世界是由物質(zhì)構(gòu)成的；科學(xué)史觀認為，世界是由物質(zhì)構(gòu)成的； 運動是物質(zhì)存在的方式和固有的屬性運動是物質(zhì)存在的方式和固有的屬性； 能量則是物質(zhì)運動的度量能量則是物質(zhì)運動的度量。 宇宙間一切運動著的物體，都具有能量，人類的一切活宇宙間一切運動著的物體，都具有能量，人類的一切活動都與能量及其使用緊密相關(guān)。動都與能量

4、及其使用緊密相關(guān)。 所謂所謂能量能量，就是，就是“產(chǎn)生某種效果的能力產(chǎn)生某種效果的能力”。 反過來說，產(chǎn)生某種效果必然伴隨能量的反過來說，產(chǎn)生某種效果必然伴隨能量的消耗和轉(zhuǎn)換。消耗和轉(zhuǎn)換。 機械能機械能 熱熱 能能 電電 能能 輻射能輻射能 化學(xué)能化學(xué)能 核核 能能 與物體與物體機械運動機械運動相關(guān)的能量稱為相關(guān)的能量稱為動能動能 與物體與物體空間狀態(tài)空間狀態(tài)的能量稱為的能量稱為勢能勢能。 物質(zhì)的微觀物質(zhì)的微觀分子運動的動能和勢能總和分子運動的動能和勢能總和稱為熱能稱為熱能。 熱能的宏觀表現(xiàn)是熱能的宏觀表現(xiàn)是溫度溫度的的高低高低，它反映，它反映了了分子運動分子運動的激烈程度。熱能的激烈程度。熱

5、能Eq可表達可表達式：式： STEdq溫度溫度系統(tǒng)熵的變化系統(tǒng)熵的變化 電子流動電子流動與與積累積累的一種的一種能量能量。 電池：電池：由由化學(xué)能化學(xué)能電能電能； 發(fā)電機：發(fā)電機：由由機械能機械能電能電能； 電能電能電動機電動機機械能，做電功。機械能，做電功。 UIE e電動勢電動勢電流強度電流強度 輻射能是物體輻射能是物體以電磁波形式發(fā)射的能量以電磁波形式發(fā)射的能量。 物體的輻射能物體的輻射能Er可由下式計算：可由下式計算： 40r100TcE物體發(fā)射率物體發(fā)射率黑體輻射系數(shù)黑體輻射系數(shù)熱力學(xué)絕對溫度熱力學(xué)絕對溫度 化學(xué)能是物質(zhì)的化學(xué)能是物質(zhì)的一種結(jié)構(gòu)能一種結(jié)構(gòu)能，即，即原子核原子核外進行化

6、學(xué)變化時放出的能量外進行化學(xué)變化時放出的能量。 按化學(xué)熱力學(xué)定義，物質(zhì)或物系按化學(xué)熱力學(xué)定義，物質(zhì)或物系在化學(xué)在化學(xué)反應(yīng)過程中以熱能形式釋放的內(nèi)能反應(yīng)過程中以熱能形式釋放的內(nèi)能稱為稱為化學(xué)能。化學(xué)能。 核能是蘊藏在原子核內(nèi)部的核能是蘊藏在原子核內(nèi)部的物質(zhì)結(jié)構(gòu)能物質(zhì)結(jié)構(gòu)能。 輕質(zhì)量的原子核（氘輕質(zhì)量的原子核（氘dao、氚等）和重質(zhì)、氚等）和重質(zhì)量的原子核（鈾等）核子之間的結(jié)合力量的原子核（鈾等）核子之間的結(jié)合力比中等質(zhì)量原子核的結(jié)合力小，這兩類比中等質(zhì)量原子核的結(jié)合力小，這兩類原子核在一定的條件下可以通過原子核在一定的條件下可以通過核聚變核聚變和核裂變轉(zhuǎn)變?yōu)楹秃肆炎冝D(zhuǎn)變?yōu)樵谧匀唤绺谧匀唤绺€(wěn)定

7、的穩(wěn)定的中等中等質(zhì)量質(zhì)量原子核原子核，同時，同時釋放出巨大的結(jié)合能釋放出巨大的結(jié)合能。這種結(jié)合能就是這種結(jié)合能就是核能核能。 狀態(tài)性狀態(tài)性能量狀態(tài)不同，具有能量不同。能量狀態(tài)不同，具有能量不同。 可加性可加性能量相加能量相加 傳遞性傳遞性能量從一地另地能量從一地另地 轉(zhuǎn)換性轉(zhuǎn)換性能量相互轉(zhuǎn)換能量相互轉(zhuǎn)換 做功性做功性能量利用能量利用 貶值性貶值性 能量損失能量損失 能量在空間上的轉(zhuǎn)移，即能量的能量在空間上的轉(zhuǎn)移，即能量的傳輸傳輸。 能量在時間上的轉(zhuǎn)移，即能量的能量在時間上的轉(zhuǎn)移，即能量的儲存儲存。3. 能量的轉(zhuǎn)換能量的轉(zhuǎn)換能源能源一種能一種能另一種能另一種能利用利用轉(zhuǎn)為核能轉(zhuǎn)為核能轉(zhuǎn)為熱能轉(zhuǎn)為

8、熱能轉(zhuǎn)為化學(xué)能和轉(zhuǎn)為化學(xué)能和作為燃料作為燃料轉(zhuǎn)為機械能轉(zhuǎn)為機械能鈾鈾釷釷钚钚氘氘氚氚 （1）能量傳遞條件）能量傳遞條件 有能量密度差。有能量密度差。 能量從密度大的物質(zhì)或地方向密度小的物質(zhì)或能量從密度大的物質(zhì)或地方向密度小的物質(zhì)或地方傳遞；地方傳遞； （2 2）能量傳遞規(guī)律能量傳遞規(guī)律 能量傳遞能量傳遞的的速率速率傳遞的傳遞的動力動力，反比反比于傳遞的于傳遞的阻力阻力。 （3 3）能量傳遞形式能量傳遞形式 轉(zhuǎn)移：轉(zhuǎn)移：是能量從一地轉(zhuǎn)移到另一地，從一物是能量從一地轉(zhuǎn)移到另一地，從一物轉(zhuǎn)移到另一物；轉(zhuǎn)移到另一物； 轉(zhuǎn)換：轉(zhuǎn)換：是能量由一種形態(tài)變?yōu)榱硪恍螒B(tài)。是能量由一種形態(tài)變?yōu)榱硪恍螒B(tài)。 （4 4）

9、能量傳遞途徑能量傳遞途徑 主要有兩條：由物質(zhì)交換和質(zhì)量遷移而攜帶的主要有兩條：由物質(zhì)交換和質(zhì)量遷移而攜帶的能量稱為能量稱為攜帶能攜帶能； 在體系邊界面上的能量交換稱為在體系邊界面上的能量交換稱為交換能交換能。 能量交換方法能量交換方法 傳熱傳熱由由溫差引起溫差引起的能量交換，這是的能量交換，這是能量傳遞的微觀形式；能量傳遞的微觀形式； 做功做功由由非溫差引起非溫差引起的能量交換，這的能量交換，這是能量傳遞的宏觀形式是能量傳遞的宏觀形式（廣義功）（廣義功）。 能量交換方式能量交換方式 傳熱方式：傳熱方式：是熱傳導(dǎo)、熱對流和熱輻射；是熱傳導(dǎo)、熱對流和熱輻射； 機械做功方式：機械做功方式：是容積功、

10、轉(zhuǎn)動軸功和是容積功、轉(zhuǎn)動軸功和流動功（推動功）。流動功（推動功）。（5）能量傳遞結(jié)果）能量傳遞結(jié)果 能量使用過程中所起的作用以及能量傳能量使用過程中所起的作用以及能量傳遞的最終去向。遞的最終去向。 能量最終去向：或轉(zhuǎn)移到產(chǎn)品，或散失能量最終去向：或轉(zhuǎn)移到產(chǎn)品，或散失于環(huán)境。于環(huán)境。 （6）能量傳遞的實質(zhì)）能量傳遞的實質(zhì) 實際上就是能量實際上就是能量利用利用的實質(zhì)。如果把產(chǎn)的實質(zhì)。如果把產(chǎn)品的使用也包括在內(nèi)，能量的最終去向品的使用也包括在內(nèi)，能量的最終去向只能是唯一的，即最終進入環(huán)境。只能是唯一的，即最終進入環(huán)境。 所謂所謂能源能源，是指直接或經(jīng)轉(zhuǎn)換而獲取某，是指直接或經(jīng)轉(zhuǎn)換而獲取某種能量的自然

11、資源。種能量的自然資源。 自然能源自然能源：煤、石油、天然氣、太陽能、煤、石油、天然氣、太陽能、風(fēng)能、水能、地?zé)崮堋⒑四茱L(fēng)能、水能、地?zé)崮堋⒑四艿?。等?加工能源加工能源：煤氣、電力、焦炭、蒸汽、：煤氣、電力、焦炭、蒸汽、沼氣、氫能等。沼氣、氫能等。 來自地球：如來自地球：如核能、地?zé)崮芎四?、地?zé)崮艿?；等?來自天體：如來自天體：如宇宙射線及太陽能宇宙射線及太陽能，以，以及由太陽引起的及由太陽引起的水能、風(fēng)能、波浪能、水能、風(fēng)能、波浪能、海洋溫差能、生物質(zhì)能、光合作用海洋溫差能、生物質(zhì)能、光合作用等；等； 來自地球和其他星體的相互作用，如來自地球和其他星體的相互作用，如潮汐能潮汐能。（潮汐能潮

12、汐能是從海水面晝夜間的漲落中獲得的能量。是從海水面晝夜間的漲落中獲得的能量。海水隨著海水隨著地球地球自轉(zhuǎn)也在旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生自轉(zhuǎn)也在旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生離心力離心力。同時海水還要受到月球、太陽及其。同時海水還要受到月球、太陽及其他天體的吸引力，因為月球離地球最近，所以他天體的吸引力，因為月球離地球最近，所以月球的吸引力月球的吸引力較大。較大。這樣海水在這兩個力的這樣海水在這兩個力的共同作用共同作用下形成了引潮力。下形成了引潮力。）：如煤炭、石油、天然氣、：如煤炭、石油、天然氣、薪柴燃料、水能等；薪柴燃料、水能等；：如：如太陽能、地?zé)崮堋⒊毕?、太陽能、地?zé)崮?、潮汐能、生物質(zhì)能生物質(zhì)能等，還有等，還有核能核能。

13、動植物產(chǎn)生沼氣動植物產(chǎn)生沼氣。：即可供：即可供直接利用直接利用的能源。的能源。如煤、石油、天然氣、風(fēng)能、水能等；如煤、石油、天然氣、風(fēng)能、水能等；：即由一次能源直接或間接：即由一次能源直接或間接轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換而來的而來的能源能源。 如電、蒸汽、焦炭、煤氣、氫等，它們?nèi)珉?、蒸汽、焦炭、煤氣、氫等，它們使用方便，是高品質(zhì)的能源。使用方便，是高品質(zhì)的能源。：即不會隨其本身的轉(zhuǎn)化：即不會隨其本身的轉(zhuǎn)化或人類的利用而越來越少的能源?；蛉祟惖睦枚絹碓缴俚哪茉础?如如水能、風(fēng)能、潮汐能、太陽能水能、風(fēng)能、潮汐能、太陽能等；等；：隨人類的利用越來越少。：隨人類的利用越來越少。 如石油、煤、天然氣、核燃料等。如石

14、油、煤、天然氣、核燃料等。（燃料能源燃料能源，本身就能提供能本身就能提供能量。量。）：如石油、煤、天然氣、地?zé)?、氫）：如石油、煤、天然氣、地?zé)?、氫等，它們可以直接儲存；等，它們可以直接儲存；（非燃料能源非燃料能源）：如風(fēng)能、）：如風(fēng)能、水能、海流、潮汐、波浪、火山爆發(fā)、水能、海流、潮汐、波浪、火山爆發(fā)、雷電、電磁能和一般熱能等，無法直接雷電、電磁能和一般熱能等，無法直接儲存。儲存。：即對環(huán)境無污染或污染很：即對環(huán)境無污染或污染很小的能源，如小的能源，如太陽能、水能、海洋能太陽能、水能、海洋能等；等；：即對環(huán)境污染較大的能：即對環(huán)境污染較大的能源，如源，如煤、石油煤、石油等。等。 商品能源商品能

15、源：凡進人能源市場作為商品銷售的，：凡進人能源市場作為商品銷售的，如煤、石油、天然氣和電等均為商品能源。國如煤、石油、天然氣和電等均為商品能源。國際上常用際上常用商品能源的保有量（未開采的儲量）商品能源的保有量（未開采的儲量）來衡量一個國家的能源狀況。來衡量一個國家的能源狀況。 非商品能源非商品能源：主要指：主要指薪柴和農(nóng)作物殘余薪柴和農(nóng)作物殘余（秸（秸稈等）。稈等）。 目前非商品能源目前非商品能源未未作為作為商品進入能源市場商品進入能源市場，但，但非商品能源的數(shù)量相當(dāng)巨大，世界上的非商品非商品能源的數(shù)量相當(dāng)巨大，世界上的非商品能源約相當(dāng)于能源約相當(dāng)于6億億t標準煤。非商品能源有相當(dāng)標準煤。非

16、商品能源有相當(dāng)大的經(jīng)濟開發(fā)價值，非商品能源的開發(fā)利用已大的經(jīng)濟開發(fā)價值，非商品能源的開發(fā)利用已成為重要的研究課題。成為重要的研究課題。 儲量儲量 能量密度能量密度 儲能的可能性與供能的連續(xù)性儲能的可能性與供能的連續(xù)性 能源的地理分布能源的地理分布 開發(fā)費用和利用能源的設(shè)備費用開發(fā)費用和利用能源的設(shè)備費用 運輸費用與損耗運輸費用與損耗 能源的可再生性能源的可再生性 能源的品位能源的品位 對環(huán)境的影響對環(huán)境的影響 人類利用能源的歷史，也就是人類認識和人類利用能源的歷史，也就是人類認識和征服自然的歷史。征服自然的歷史。 (1)火火的發(fā)現(xiàn)和的發(fā)現(xiàn)和利用利用； (2)畜力、風(fēng)力、水力等畜力、風(fēng)力、水力等

17、自然動力的利用；自然動力的利用； (3)化石化石燃料燃料的開發(fā)和熱的的開發(fā)和熱的利用利用； (4)電電的發(fā)現(xiàn)及開發(fā)的發(fā)現(xiàn)及開發(fā)利用利用； (5)原子原子核能核能的發(fā)現(xiàn)及開發(fā)的發(fā)現(xiàn)及開發(fā)利用利用。人類社會已經(jīng)歷了三個能源時期：人類社會已經(jīng)歷了三個能源時期： 薪柴時期；薪柴時期； 煤炭時期；煤炭時期； 石油時期石油時期。 主要以薪柴主要以薪柴等生物質(zhì)燃等生物質(zhì)燃料為主要能源的料為主要能源的 時代，生產(chǎn)和生活水平極低，社會發(fā)展時代，生產(chǎn)和生活水平極低，社會發(fā)展 緩慢。緩慢。 用燃料燒飯和取暖，以人力、畜力及少用燃料燒飯和取暖，以人力、畜力及少部分風(fēng)力和水力機械為動部分風(fēng)力和水力機械為動力。力。 18

18、世紀，以世紀，以煤煤炭取炭取代代薪薪柴柴作為主要能源，作為主要能源，蒸汽機蒸汽機成為主要成為主要動力動力，工業(yè)迅速發(fā)展，工業(yè)迅速發(fā)展，勞動生產(chǎn)力增長很快。勞動生產(chǎn)力增長很快。 19世紀，世紀，電力電力成為主要成為主要動力動力，成為生產(chǎn)，成為生產(chǎn)和生活照明的主要來源。但這時的電力和生活照明的主要來源。但這時的電力工業(yè)主要是依靠工業(yè)主要是依靠煤炭煤炭作為主要作為主要燃料燃料。 20世紀世紀50年代發(fā)現(xiàn)大量油氣田。年代發(fā)現(xiàn)大量油氣田?！居耖T油田【玉門油田位于甘肅省玉門市境內(nèi)，位于甘肅省玉門市境內(nèi)，1939年投入開發(fā)，是中國近年投入開發(fā)，是中國近代代 發(fā)現(xiàn)較早的發(fā)現(xiàn)較早的油田油田之一，也是之一，也是中

19、國第一個天然石油基地中國第一個天然石油基地。年月，年月， 新中國宣布第一個石油工業(yè)基地建成新中國宣布第一個石油工業(yè)基地建成 玉門油田】玉門油田】 近近30年來，世界上許多國家依靠石油和天然氣，年來，世界上許多國家依靠石油和天然氣，創(chuàng)造了人類歷史上空前的物質(zhì)文明。創(chuàng)造了人類歷史上空前的物質(zhì)文明。 進入進入21世紀，核能將成為世界能源的主角，清世紀，核能將成為世界能源的主角，清潔能源的時代也將隨之到來。潔能源的時代也將隨之到來。 能源是發(fā)展社會生產(chǎn)和提高人民生活能源是發(fā)展社會生產(chǎn)和提高人民生活 水平的重要水平的重要物質(zhì)基礎(chǔ)物質(zhì)基礎(chǔ)，是推動國民經(jīng)，是推動國民經(jīng) 濟發(fā)展的濟發(fā)展的強大動力強大動力。 能

20、源消耗總量和能源消耗增長速度與能源消耗總量和能源消耗增長速度與國民經(jīng)濟生產(chǎn)總值和國民經(jīng)濟生產(chǎn)總值國民經(jīng)濟生產(chǎn)總值和國民經(jīng)濟生產(chǎn)總值增長率成正比例關(guān)系增長率成正比例關(guān)系 人們?nèi)藗兊娜粘Ｉ钐幪幍娜粘Ｉ钐幪庪x不開能源離不開能源，不，不僅衣、食、住、行，而且文化娛樂、醫(yī)僅衣、食、住、行，而且文化娛樂、醫(yī)療衛(wèi)生等都與能源密切相關(guān)。療衛(wèi)生等都與能源密切相關(guān)。 目前我國一次能源消費量，居世界第目前我國一次能源消費量，居世界第二位二位。 我國人口過多，人均能耗水平仍很低，我國人口過多，人均能耗水平仍很低，全面建設(shè)小康社會仍然是我國人民面臨全面建設(shè)小康社會仍然是我國人民面臨的重要任務(wù)。的重要任務(wù)。 2006

21、2006年全球石油可采儲量前十名國家排名表年全球石油可采儲量前十名國家排名表06年年排排名名國家國家05年排年排名名探明儲量探明儲量（10億噸億噸）所所占份額占份額（%）儲采比儲采比（R/P）1沙特阿拉伯136.32266.72伊朗218.911.486.73伊拉克315.59.51004科威特414.08.41005阿聯(lián)酋513.08.190.26委內(nèi)瑞拉611.56.677.67俄羅斯710.96.622.38哈薩克斯坦85.53.476.59利比亞95.43.361.710尼日利亞104.9340.313中國132.21.312.120062006年世界主要國家天然氣儲量排行年世界主要國

22、家天然氣儲量排行 20062006年全球煤炭探明儲量排行榜年全球煤炭探明儲量排行榜 當(dāng)今世界的能源消費當(dāng)今世界的能源消費仍以仍以石油為主石油為主。【原油消費量【原油消費量：2001年前六個年前六個國家為美國、日本、中國、德國家為美國、日本、中國、德國、俄羅斯、韓國。國、俄羅斯、韓國。2004年中國超日，居世界第二。年中國超日，居世界第二。中國中國2005年年GDP（國內(nèi)生產(chǎn)總值）增長增長9.9，原油消費量原油消費量反反而減少了而減少了0.5 ?！?國內(nèi)市場天然氣需求將高速增長。國內(nèi)市場天然氣需求將高速增長。 目前中國能源消費以煤為主，占目前中國能源消費以煤為主，占72%72%，而天然，而天然氣僅占氣僅占2.5%2.5%，所占比例遠低于世界平均水平，所占比例遠低于世界平均水平(25%)(25%)，也低于亞洲平均水平，也低于亞洲平均水平(8.8%)(8.8%)。 目前世界人均消費天然氣目前世界人均消費天然氣403403立方米年，而立方米年，而中國僅為中國僅為2525立方米年。立方米年。 中國天然氣主要用于化工、油氣田開采和發(fā)中國天然氣主要用于化工、油氣田開采和發(fā)電電等領(lǐng)域，在天然氣消費中所占比例為等領(lǐng)域，在天然氣消費中所占比例為87%87%以上，以上，其中化肥生產(chǎn)就占了其中化肥生產(chǎn)就占了38.3%38.3