化學與能源培訓課件

1、化 學 與 能 源化學與能源第1頁“化學與社會”專題講座化學與能源1一、能源家族組員能源，就是能夠向人們提供能量自然資源?；瘜W能是人類利用最古老能源。能源家族組員種類繁多，而且新組員不停加入。只要能為人類利用以取得有用能量各種起源都能夠加入到能源家族中來。能源家族從不一樣角度能夠劃分不一樣組員?；瘜W與能源第2頁“化學與社會”專題講座化學與能源2從其產(chǎn)生方式可分為一次能源和二次能源；從其是否可再利用角度分為可再生能源和不可再生能源；依據(jù)能源消耗后是否造成環(huán)境污染可分為污染能源和清潔型能源；依據(jù)使用層次又可分為常規(guī)能源和新型能源?；瘜W與能源第3頁“化學與社會”專題講座化學與能源3一次能源：從自然界

2、取得未經(jīng)任何改變或轉(zhuǎn)換能源，如原油、原煤、天然氣、生物質(zhì)能、水能、核燃料，以及太陽能、地熱能、潮汐能等。二次能源：一次能源經(jīng)過加工或轉(zhuǎn)換得到能源，如煤氣、焦炭、汽油、煤油、電力、氫能等。化學與能源第4頁“化學與社會”專題講座化學與能源4污染型能源包含像煤炭、石油等。清潔型能源包含像水力、電力，太陽能，風能和核能等?；瘜W與能源第5頁“化學與社會”專題講座化學與能源5常規(guī)能源： 在現(xiàn)有經(jīng)濟和技術(shù)條件下，已經(jīng)大規(guī)模生產(chǎn)和廣泛使用能源，如煤炭、石油、天然氣、水能和核裂變能等。常規(guī)能源是相對于新能源而言。新能源： 指在新技術(shù)基礎(chǔ)上系統(tǒng)開發(fā)利用能源，如太陽能、 海洋能、地熱能 、生物質(zhì)能等.新能源大部分是

3、天然和可再生，是未來世界持久能源系統(tǒng)基礎(chǔ)?；瘜W與能源第6頁“化學與社會”專題講座化學與能源6世界能源委員會推介分類：固體燃料、液體燃料、氣體燃料、水能、核能、電能、太陽能、生物質(zhì)能、風能、海洋能和地熱能. 化學與能源第7頁“化學與社會”專題講座化學與能源7二、與文明同時能源革命1、柴薪馬車農(nóng)業(yè)文明 柴薪是人類第一代主體能源。人類發(fā)覺用火之后，首先用樹枝、雜草等作為燃料，用于燃燒煮食和取暖，用草喂養(yǎng)牲畜，靠人力、畜力并利用一些簡單機械作動力，從事手工生產(chǎn)和交通運輸活動。從遠古時代直至中世紀，在馬車低吟聲中，人類渡過了悠長農(nóng)業(yè)文明時代。 化學與能源第8頁“化學與社會”專題講座化學與能源82、煤炭蒸

4、汽機工業(yè)文明 18世紀西歐產(chǎn)業(yè)革命開創(chuàng)工業(yè)文明，逐步擴大了煤炭利用。煤氣燈使用，照徹了人類漫漫長夜。蒸汽機創(chuàng)造，使煤炭一躍成為第二代主體能源。以煤炭作燃料蒸汽機應用，使紡織、冶金、采礦、機械加工等工業(yè)取得快速發(fā)展。同時，蒸汽機車、輪船出現(xiàn)，使交通運輸業(yè)得到巨大進步。19世紀以來，電磁感應現(xiàn)象發(fā)覺，使得由蒸汽輪機作動力發(fā)電機開始出現(xiàn)，煤炭作為一次能源被轉(zhuǎn)換成愈加便于輸送和利用二次能源電能。 化學與能源第9頁“化學與社會”專題講座化學與能源93、石油內(nèi)燃機當代文明 公元前250年，中國人首先發(fā)覺石油是一個可燃液體。1854年，美國賓夕法尼亞州打出了世界上第一口油井，石油工業(yè)由此發(fā)端。19世紀末，人

5、們創(chuàng)造了以汽油和柴油為燃料奧托內(nèi)燃機和狄塞爾內(nèi)燃機。19，福特研制成功了第一輛汽車。今后，汽車、飛機、柴油機輪船、內(nèi)燃機車、石油發(fā)電等，將人類飛速推進到當代文明時代。到20世紀60年代，全球石油消費量超出煤炭，成為第三代主體能源。 化學與能源第10頁“化學與社會”專題講座化學與能源104、綠色能源革命未來文明 伴隨全球人口急劇膨脹，人類能源消費大幅度增加。眾所周知，煤炭、石油均為礦物能源，是古生物在地下歷經(jīng)數(shù)億年沉積變遷而形成，不可再生，其儲量極為有限。按現(xiàn)在能源消耗，世界上石油、天然氣和煤等生物化石能源將在幾十年至2內(nèi)逐步耗盡。另外，大量礦物能源燃燒，是造成大氣污染、“酸雨”和“溫室效應”罪

6、魁禍首。 化學與能源第11頁“化學與社會”專題講座化學與能源11 20世紀60年代以來，“能源革命”呼聲日漸高漲?！澳茉锤锩蹦繕?，是以綠色能源，包含新能源（如核能）和可再生能源（包含水電能、生物質(zhì)能、太陽能、風能、地熱能、海洋能和氫能等）逐步代替礦物能源。綠色能源將有望為二十一世紀人類社會發(fā)展提供持久動力。 化學與能源第12頁“化學與社會”專題講座化學與能源12三、化石燃料化石燃料是指煤炭、石油、天然氣等埋藏在地下不能再生燃料資源?；剂现邪绰癫啬芰繑?shù)量次序排列為煤炭類、石油、油頁巖、天然氣和油砂。化學與能源第13頁“化學與社會”專題講座化學與能源13煤炭是埋藏在地下植物受高壓和地熱作用，

7、經(jīng)過幾千萬年乃至幾億年炭化過程，釋放出水份、二氧化碳、甲烷等氣體后，含氧量降低而形成，含炭量非常豐富。因為地質(zhì)條件和進化程度不一樣，含炭量不一樣，從而發(fā)燒量也就不一樣。按發(fā)燒量大小次序分為無煙煤、煙煤和褐炭等。煤炭在地球上分布較為廣泛，不集中某一產(chǎn)地?；瘜W與能源第14頁“化學與社會”專題講座化學與能源14石油是水中堆積微生物殘骸，在高壓作用下形成碳氫化合物。石油經(jīng)過精制后可得到汽油、煤油、柴油和重油。石油在地球上分布不均，中東占54%，北美占12%，南美占9%，幾乎占了可確認埋藏量3/4。油頁巖是水中堆積微生物殘骸水藻化后形成，含灰分過多，多半不能自燃。油砂是含重質(zhì)油4-20%砂子。油頁巖和油

8、砂在美洲大陸偏多。化學與能源第15頁“化學與社會”專題講座化學與能源15天然氣直接采掘于地下，含甲烷為主。在攝氏零下162度被冷卻液化后，作為液化天然氣用油罐輸送。天然氣分布也偏于中東、美洲和歐洲大陸。化學與能源第16頁“化學與社會”專題講座化學與能源16化石燃料對環(huán)境影響1、開采過程對環(huán)境影響最經(jīng)典是煤炭開采對環(huán)境影響。塌陷損害包含開采對土地損害、對村莊損害。據(jù)不完全統(tǒng)計，迄今為止平均每開采萬噸煤炭塌陷農(nóng)田0.2公頃，平均每年塌 陷2萬公頃。我國建筑物下壓煤超出48億噸，其中村莊下壓煤占2/3。 在山東、河北、河南、安徽和江蘇五省平原地域，壓煤村莊1100個，居住村民百萬以上?；瘜W與能源第1

9、7頁“化學與社會”專題講座化學與能源17遼寧阜新一些民房出現(xiàn)了大裂縫 化學與能源第18頁“化學與社會”專題講座化學與能源18年6月1日，溫家寶在遼寧本溪探望采煤沉陷區(qū)老工人 溫家寶總理化學與能源第19頁“化學與社會”專題講座化學與能源19對水資源影響 煤炭開采造成水資源污染對生態(tài)環(huán)境影響也量大面廣。 平均每開采 1 噸原煤需排放 2 噸污水。 更嚴 重是，在有些地域，因為水源和江河湖海嚴重污染，造成居民用水短缺。 化學與能源第20頁“化學與社會”專題講座化學與能源202、利用過程對環(huán)境影響 化石燃燒時產(chǎn)生污染物對環(huán)境影響主要有兩個方面。 一是全球氣候改變。燃料中碳轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸歼M入大氣，使大氣

10、中二氧化碳濃度增大，從而造成溫室效應，改 變了全球氣候，危害生態(tài)平衡。 二是熱污染?；痣娬景l(fā)電所剩“余熱”被排出到河流、湖泊、大氣或海洋中，在多數(shù)情況下會引發(fā)熱污染。比如，這種廢熱水進入水域時，其溫度比水域溫度平均要高出78，以致顯著改變原有生態(tài)環(huán)境。 化學與能源第21頁“化學與社會”專題講座化學與能源21 核能利用是20世紀能源科學主要成就。核能又稱原子能，是原子核中核子裂變時釋放出來能量。核子指是組成原子核基本單位粒子，是質(zhì)子和中子統(tǒng)稱。人類和平利用核裂變能關(guān)鍵技術(shù)是實現(xiàn)鏈式裂變反應。鏈式裂變反應指是原子核可控連續(xù)裂變過程。核反應堆是維持可控核裂變鏈式反應裝置。核反應堆普通由堆芯、控制棒、

11、反射層、堆內(nèi)支撐機構(gòu)、反應堆容器等組成。四、核能利用化學與能源第22頁“化學與社會”專題講座化學與能源22 我國正在加速核電建設(shè)，繼秦山一期及大亞灣兩座核電站建成之后，還將建設(shè) 4 座跨世紀大型核電站，共 8 個機組，660萬千瓦，這 4 座大型電站是：秦山核電二期工程(260萬千瓦)，廣東嶺澳核電站(2100萬千瓦)，秦山核電三期工程(270萬千瓦)，連云港核電站(21 00萬千瓦)。 化學與能源第23頁“化學與社會”專題講座化學與能源23秦山核電三期工程化學與能源第24頁“化學與社會”專題講座化學與能源24 近半個世紀以來，人類一方面發(fā)展核能，其次，到現(xiàn)在為止，沒有任何國家找到安全、永久處

12、理高放射性核廢料辦法。 核能發(fā)電已有45年歷史，所提供電力約占世界電力生產(chǎn)18%，已取得巨大經(jīng)濟效益。但自19591995年全球共發(fā)生18次重大核事故。 其中，1986年4月26日，位于烏克蘭境內(nèi)切爾諾貝利核電站發(fā)生重大事故，電站第4號反應堆起火燃燒，致使大量放射性物質(zhì)逸入大氣中。據(jù)1992年6月官方報道，已有60008000名烏克蘭人死于核輻射，而且還長久嚴重影響著附近居民正常生活?；瘜W與能源第25頁“化學與社會”專題講座化學與能源25當前，處理核廢料，各國大都采取淺部暫時掩埋辦法。一些發(fā)達國家甚至將災難轉(zhuǎn)移，把大量有毒廢料運往窮國。在利用深部巖石洞室做為永久儲存庫方面，即使科學家為之奮斗了

13、幾十年，迄今未獲圓滿處理。核泄漏不能完全防止問題已引發(fā)全球關(guān)注。因為技術(shù)上原因及各界人士強烈抗議，使一些核電生產(chǎn)大國在選擇永久存放核廢料地點時，陷于困境。 化學與能源第26頁“化學與社會”專題講座化學與能源26五、人類將優(yōu)先開發(fā)五種新能源 在過去20世紀中，人類使用能源主要有三種，就是原油、天然氣和煤炭。而依據(jù)國際能源機構(gòu)統(tǒng)計，假使按當前勢頭發(fā)展下去，不加節(jié)制，那么，地球上這三種能源能供人類開采年限，分別只有40年、50年和240年了。化學與能源第27頁“化學與社會”專題講座化學與能源27 核能在今后一段時期內(nèi)還將有所發(fā)展，不過核電站最大使用期只有25-30年，核電站建造、拆除和安全防護費用也

14、相對不低，過多地建設(shè)核電站是否明智可取，還有待今后實踐和歷史來檢驗。 那么，人類將向何處尋找新能源呢？ 先進國家能源教授認為，太陽能、風能、地熱能、波浪能和氫能這五種新能源，在今后將必定會優(yōu)先取得開發(fā)利用。化學與能源第28頁“化學與社會”專題講座化學與能源28太陽能 太陽能利用形式很多，比如太陽能集熱為建筑供暖、供熱水，用太陽能電池驅(qū)動交通工具和其它動力裝置，等等，這些都屬于太陽能小型、分散利用形式。太陽能大型、集中和利用形式，則是太空發(fā)電。在距地面三萬多公里高空同時衛(wèi)星上，太陽能電池天天二十四小時均可發(fā)電，而且效率高達地面10倍。太空電能能夠通知過對人體無害微波向地面輸送?；瘜W與能源第29頁

15、“化學與社會”專題講座化學與能源29太陽能發(fā)電站主要目標就是集中太陽能源，用來驅(qū)動發(fā)電站渦輪。這種搜集系統(tǒng)能夠制造高達1000 。這是拋物槽發(fā)電站用一排拋物槽集中陽光?；瘜W與能源第30頁“化學與社會”專題講座化學與能源30風能風能利用技術(shù)不停革新，使這種豐富無污染能源正重放異彩。據(jù)預計，二三十年內(nèi)，風力發(fā)電量將要占歐共體電占全國總電力30%左右。化學與能源第31頁“化學與社會”專題講座化學與能源31鹽湖風力發(fā)電站位于烏魯木齊附近土烏大高速公路兩側(cè)，是亞洲最大風力發(fā)電站，在這里風車林立，綿延數(shù)里，非常壯觀！ 化學與能源第32頁“化學與社會”專題講座化學與能源32地熱能 當前世界上已經(jīng)有近二百座地熱發(fā)電站投入了運行，裝機容量數(shù)百萬千瓦。研究表明，地熱能蘊藏量相當于地球煤炭儲量熱能1.7億倍，可供人類消耗幾百億年，真可謂取之不盡、用之不竭，今后將優(yōu)先利用開發(fā)。化學與能源第33頁“化學與社會”專題講座化學與能源33羊八井地熱電站施工現(xiàn)場羊八井位于拉薩北90公里處，地熱田面積17.1平方公里 化學與能源第34頁“化學與社會”專題講座化學與能源34波浪能 主要開發(fā)形式是海洋潮汐發(fā)電。80年代中期挪威成功地建成一座小型潮汐發(fā)