煤-石油-天然氣

第三章常規(guī)能源煤炭石油天然氣水能1第一節(jié)煤炭2煤炭資源煤炭是地球上蘊藏量最豐富，分布地域最廣的化石燃料。根據世界能源委員會的評估，世界煤炭可采資源量達4.84104億t標準煤，占世界化石燃料可采資源量的66.8％。3我國能源資源我國能源資源的基本特點是富煤、貧油、少氣。這就決定了煤炭在一次能源中的重要地位。統計表明，我國煤炭資源總量為5.6萬億噸，其中已探明儲量為1萬億噸，占世界總儲量的11％，而石油占2.4％，天然氣僅占1.2％。

煤炭是最可靠的能源

4潔凈煤技術煤炭是主要的能源，但煤炭的開發(fā)利用也嚴重地污染了人們賴以生存的環(huán)境，因此煤炭的清潔開發(fā)和利用是擺在全人類面前的緊迫問題。

56潔凈煤技術（cleancoaltechnology）是旨在減少污染和提高效益的煤炭加工、燃燒、轉換和污染控制等新技術的總稱。

它主要包括潔凈生產技術、潔凈加工技術、高效潔凈轉化技術、高效潔凈燃燒與發(fā)電技術、燃煤污染排放治理技術等。

78燃燒前的處理

燃燒前的處理主要是選煤、型煤和水煤漿三項措施。選煤的目的是降低原煤中的灰分、硫分等雜質的含量，并將原煤加工成質量均勻能適應用戶需要的不同品種及規(guī)格的商品煤。

9選煤

就選煤能力而言，中國僅次于美國，居世界第二位，但總的來說煤炭入洗率很低，僅有1/4煤炭入洗。

10型煤

型煤是將粉煤或低品位煤加工成一定形狀、尺寸和有一定理化性能的煤制品。

型煤是各種潔凈煤技術中投資小、見效快、適宜普遍推廣的技術。11水煤漿

水煤漿是上世紀70年代興起的煤基液態(tài)燃料。它是由煤粉、水和少量添加劑組成。

水煤漿的制備以浮選精煤為原料，經脫水、脫灰、磨制，加添加劑后與水混合成漿。水煤漿氣化、水煤漿燃燒12燃燒中處理

為達到環(huán)保目的，工廠企業(yè)通常采用高煙囪排放：它是將燃燒裝置產生的有害煙氣排放到遠離地面的大氣層中，并通過大氣的運動使污染物濃度降低，以改善污染源附近的大氣質量，但這種方法并不能減少和等有害物的排放總量，因此燃燒過程中處理，即爐內脫硫、脫硝是十分重要的。

13燃燒后處理

燃燒后處理主要是煙氣凈化和除塵。

由于爐內脫硫往往達不到環(huán)保要求，所以還需對燃燒后的煙氣進行脫硫處理。

14煙氣脫硫技術按其方法分:干法脫硫和濕法脫硫按反應產物的處理方法分:回收法和拋棄法按脫硫劑的使用情況分:再生法和非再生法15煙氣脫硝

通常煙氣脫硝也分為干法和濕法。

干法煙氣脫硝主要有選擇性催化還原法和選擇性非催化還原法。

濕法脫硝是先將煙氣中NOx含量最多的NO通過氧化劑（如O3、CIO2等）氧化生成NO2，再被水或堿性溶液吸收。

16煙氣除塵

燃煤產生的大氣污染物占我國煙塵排放總量的60%，粉塵的70%以上，因此煙氣除塵是一個突出的問題。

17常用的煙氣除塵器

離心分離除塵器

洗滌式除塵器

袋式過濾除塵器

靜電除塵器

18煤的液化飛機、坦克、火箭、汽車等都使用液體燃料，石油的儲量又比煤少得多；其它水能、核能又不能代替液體燃料，因此煤的液化一直是人們努力的目標。煤的液化可以分為直接液化和間接液化。

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煤的氣化

H2O(g),O2氣化劑高溫

H2COCH4C1)C+O2=CO26)CO+H2O=CO2+H22)C+1/2O2=CO7)C+2H2=CH43)C+CO2=2CO8)CO+3H2=

CH4+H2O4)C+H2O=CO

+H29)CO+2H2=

CH45)C+2H2O=CO2+2H210)CO2+4H2=

CH4+2H2O20第二節(jié)石油21石油是僅次于煤的化石燃料，它是一種天然的黃色、褐色或黑色的流動或半流動的粘稠的可燃液體烴類混合物。22石油只是有機物在地球演化過程中的一種中間產物。石油主要是由烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴等烴類化合物組成。由于它是一種由多種化合物組成的復雜的混合物，因此石油的成分隨產地的不同而變化很大。23有關石油的知識

石油也稱為“原油”。它可以被加工成各種餾分，包括天然氣、汽油、石腦油、煤油、柴油、潤滑油、石蠟以及其他許多種衍生產品，是最重要的液體燃料和化工原料。24原油加工示意圖25煉油廠的加工流程燃料型：以汽油、煤油、柴油等燃料油為主要產品。燃料－潤滑油型：除生產燃料油外，還生產各種潤滑油。石油化工類：它是提供石腦油、輕油、渣油用作生產石油化工產品的原料。26燃料型煉油廠的流程圖27石油煉制的方法分離法，如溶劑法、固體吸附法、結晶法和分餾法等，其中最常用的是分餾法。轉化法，轉化法是利用化學的方法對分餾的油品進行深加工。常用的轉化法有熱裂化、催化裂化、加氫裂化和焦化等。28煉油廠的組成單元29石油產品石油由許多組分組成，每一組分都各有其沸點。通過煉制加工，可以把石油分成幾種不同沸點范圍的組分：(1)40~205℃的組分作為汽油；(2)180~300℃的組分作為煤油；(3)250~350℃的組分作為柴油；(4)350~520℃的組分作為潤滑油（或重柴油）；(5)高于520℃的渣油作為重質燃料油；30石油產品按石油產品的用途和特性，可將石油產品分成14大類，即溶劑油、燃料油、潤滑油、電器用油、液壓油、真空油脂、防銹油脂、工藝用油、潤滑脂、蠟及其制品、瀝青、油焦、石油添加劑和石油化學品。31煉油廠的分餾塔32由于石油資源日益匱乏，人們就把眼光投向另一類烴類資源：油頁巖和油砂。油頁巖是埋藏于沉積巖中，和礦物水成巖一層層地交錯沉積。油砂也稱瀝青砂，是一種含有很黏瀝青油的砂石，其中80%~90%為無機質，3%~6%的水，6%~20%的瀝青油。33油田的開發(fā)油田開發(fā)包括石油勘探、鉆井和油田的開采。石油勘探是石油開發(fā)中最重要的基礎環(huán)節(jié)，它包括油田的尋找、發(fā)現和評估。通常石油勘探分為區(qū)域普查、構造詳查、預探和詳探等四個階段。鉆井，就是從地面打開一條通往油、氣層的孔道，以獲取地質資料和油氣能源。343536第三節(jié)天然氣37天然氣主要由甲烷、乙烷、丙烷和丁烷等烴類組成，其中甲烷占80%~90%。通常天然氣可以分為純天然氣、石油伴生氣、凝析氣和礦井氣四種。3839天然氣的勘探和開采天然氣的勘探、開采同石油類似，但收采率較高，可達60%~95%。大型穩(wěn)定的氣源常用管道輸送至消費區(qū)，每隔80~160km需設一增壓站，加上天然氣壓力高，故長距離管道輸送投資很大。404142天然氣的凈化天然氣中主要的有害雜質是和其他含硫化合物。因此天然氣在使用前也需凈化，即脫硫、脫水、脫二氧化碳、脫雜質等。43天然氣的應用1發(fā)電2民用及商業(yè)燃料3化肥及化工原料4工業(yè)燃料4445煤層氣煤層氣（俗稱瓦斯）是一種與煤伴生，以吸附狀態(tài)儲存于煤層內的非常規(guī)天然氣，其中甲烷含量大于95%，熱值33.44kJ/m3以上，是一種優(yōu)質潔凈的能源。46中國是世界上主要的煤炭生產大國之一，煤炭生產居世界首位，也是世界上煤炭資源和煤層氣資源最豐富的國家之一。豐富的煤層氣資源有望成為中國21世紀的接替性能源之一。47148349550651752天然氣水合物天然氣水合物（gashydrate）是一種新發(fā)現的能源。天然氣水合物由水分子和燃氣分子構成，外層是水分子構架，核心是燃氣分子。其中燃氣分子絕大多數是甲烷，所以天然氣水合物也稱之為甲烷水合物。53“可燃冰”釋放的氣體能夠在空氣中燃燒（資料照片）。

新能源勘探史上的重要里程碑

54天然氣水合物天然氣水合物資源豐富，據估計全球天然氣水合物中甲烷的總量約為1.8×108億m3，其含碳總量為石油、天然氣、和煤含碳總量的兩倍，因此有專家樂觀的估計，當全球化石能源枯竭殆盡，天然氣水合物將成為新的替代能源。55GasHydrate:Whereisitfound?我國最有希望的天然氣水合物儲存區(qū)可能是南海和東海的深水海底。陸上寒冷永凍土中的天然氣水合物主要分布在西伯利亞、阿拉斯加和加拿大的北極圈內。天然氣水合物的分布56夾雜著白色顆粒狀“可燃冰”的海底沉積物放入水中隨即冒出大量氣泡57夾雜著白色顆粒狀“可燃冰”的海底沉積物58可燃冰——未來的新能源可燃冰是一種新能源?？扇急膶W名為“天然氣水合物”，是天然氣在0℃和30個大氣壓的作用下結晶而成的“冰塊”?！氨鶋K”里甲烷占80%—99.9%，可直接點燃，燃燒后幾乎不產生任何殘渣，污染比煤、石油、天然氣都要小得多。西方科學家稱其為“21世紀能源”或“未來能源”。1立方米可燃冰可轉化為164立方米的天然氣和0.8立方米的水?？茖W家估計，海底可燃冰分布的范圍約4000萬平方公里，占海洋總面積的10%，海底可燃冰的儲量夠人類使用1000年。59天然氣水合物的威脅天然氣水合物固然給人類帶來了新的能源希望，但它也可對全球氣候和生態(tài)環(huán)境甚至人類的生存環(huán)境造成嚴重的