新能源技術(shù)課件

新能源技術(shù)1一、能源技術(shù)概述1.基本概念能量形式:機(jī)械能(風(fēng)能、水能等)、電磁能、熱能、化學(xué)能、原子能、光能。能源:自然界中能為人類提供某種形式能量的物質(zhì)資源。能源種類：按原始來源分:地內(nèi)能源和地外能源以及相互作用能源。按生成方式分:天然(一次)能源和人工(二次)能源按對能源的認(rèn)識過程分：常規(guī)能源和新能源。2能源技術(shù)概述天然(一次)能源和人工(二次)能源二次能源：它是指經(jīng)過消耗一次能源加工轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生的誕生能源。如電能、熱能、煤氣、柴油、氫能、焦炭、沼氣等。

非再生能源：石油、天然氣、原煤、核燃料等一次能源再生能源：太陽能、風(fēng)能、水能、海洋能生物質(zhì)能等地內(nèi)能源：地?zé)崮?地下蒸氣、溫泉、火山)、核能地外能源：主要來自太陽，包括由太陽能轉(zhuǎn)變來的風(fēng)能、水能、礦物燃料(煤，石油等)，及少量宇宙輻射能相互作用能源：主要指潮汐能。常規(guī)能源：已被廣泛利用的能源，如煤、石油、水力、電能新能源：原子能、太陽能(對發(fā)展中國家而言)、雷電能、宇宙射線能、火山能、地震能等。

3再生能源分布:太陽能占99.44%,水能、風(fēng)能、地?zé)崮?、生物能等不?%在非再生能源中，利用海水中的氘資源產(chǎn)生的人造太陽能(聚變核能)幾乎占100%，煤炭、石油、天然氣、裂變核燃料加起來也不足千萬分之一。所以，人類使用的能源歸根到底要依靠太陽能，太陽能是人類永恒發(fā)展的能源保證。能源技術(shù)概述5能源技術(shù)概述世界能源儲量分布與利用6能源技術(shù)概述世界非再生能源儲量分布:中東地區(qū):石油儲量最多,占56.8%；歐洲:天然氣和煤炭儲量最多,各占54.6%和45%亞洲、大洋洲:煤炭各占18%石油、天然氣只有5%7利用能源的過程直接污染地球環(huán)境。主要來源：1)煤、石油等燃料的燃燒；2)汽車排放的廢氣；3)工業(yè)生產(chǎn)(化工廠、煉焦廠等)過程中產(chǎn)生的廢氣。大氣污染：1)酸雨問題；2)溫室效應(yīng)；3)臭氧層破壞。能源技術(shù)概述能源問題即環(huán)境與能源關(guān)系問題聯(lián)合國提出可持續(xù)發(fā)展概念，即要滿足當(dāng)代人的需要，又要考慮不損害后代的需要。因此,今后的能源戰(zhàn)略是多元結(jié)構(gòu)的能源系統(tǒng)和高效清潔的能源技術(shù)。9二、能源技術(shù)1.潔煤技術(shù)

煤碳的污染物和二氧化碳可能導(dǎo)致全球變暖?，F(xiàn)在有兩條潔煤途徑：(1)先進(jìn)燃燒和污染處理，潔煤技術(shù)可用于燃燒前、中、后期。(2)氣化和液化煤，將煤轉(zhuǎn)化為含一氧化碳和氫的“合成氣”。2.煤炭液化(煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)之一)對固體煤炭以特殊方法進(jìn)行化學(xué)加工成為液態(tài)后，可作液體燃料和化工原料使用。從工藝上可分為直接液化:

在高溫高壓下加氫，使煤炭直接生成液態(tài)物質(zhì)；間接液化:

先把煤炭氣化，制成煤氣，再合成為液體燃料。煤炭液化技術(shù)復(fù)雜，難度高，投資大，比天然石油成本高，目前還沒有競爭能力。10能源技術(shù)3.

煤炭氣化(煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)研究的一個重要部分)現(xiàn)狀：煤炭自身氫碳比低，含有灰分、硫分等雜質(zhì)，在開采、運輸、燃燒過程中會污染環(huán)境，燃燒時熱效率低。地下氣化采出煤炭后進(jìn)行熱加工的一種過程:以煤炭作為原料，以氧或氫作氣化介質(zhì)，控制氧化程度，使煤炭轉(zhuǎn)化成為一氧化碳、氫和甲烷等可燃性氣體。在未經(jīng)開采的煤層中進(jìn)行的熱加工過程:通過從地面鉆進(jìn)的一批特定鉆孔，把氣化介質(zhì)送進(jìn)煤層，使煤炭在地下進(jìn)行"發(fā)生爐煤氣"反應(yīng)，生成的煤氣從另一批特定鉆孔引出。煤炭氣化目的：制取清潔的氣體燃料；

制取化工合成用的氣體原料。地上氣化11能源技術(shù)5.天然氣液化

通過施加一定高壓，使天然氣由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，貯存在專門容器內(nèi)。天然氣是埋藏在地層深處的一種富含碳?xì)浠衔锏目扇細(xì)怏w，由億萬年前的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化而來。主要成分是甲烷，其次是乙烷、丙烷、丁烷和其他重質(zhì)氣態(tài)烴類。

甲醇俗稱“木精”，性能穩(wěn)定，象石油一樣能直接當(dāng)作燃料，使用時不污染環(huán)境，便于運輸和貯存。20世紀(jì)末，甲醇合成技術(shù)已獲成功，如果在天然氣產(chǎn)地附近設(shè)立甲醇工廠，把天然氣加工成甲醇，可經(jīng)濟(jì)合理地解決天然氣液化問題。液化途徑──利用天然氣作原料合成甲醇。13能源技術(shù)6.水能的利用水力發(fā)電優(yōu)點，經(jīng)濟(jì)、干凈和易維修葛州壩水利樞紐裝機(jī)容量為271萬千瓦三峽水電站總?cè)萘繛?768萬千瓦當(dāng)今世界僅次于三峽水電站的第二大的水電站---伊泰普水電站,位于巴拉那河流經(jīng)巴西與巴拉圭兩國邊境的河段.總裝機(jī)容量1260萬千瓦，年發(fā)電量可達(dá)750億度。14能源技術(shù)7.蓄能技術(shù)針對熱能或電能儲存，著眼于大規(guī)模、長時間應(yīng)用。電能儲存是當(dāng)前研究的重點。蓄能技術(shù)一般要求:儲能密度大變換損耗小運行費用低維護(hù)較容易不污染環(huán)境根據(jù)這些要求衡量，抽水蓄能方案較優(yōu)越電的蓄能技術(shù)大致分三類：直接儲存電磁能把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能儲存超導(dǎo)線圈蓄能系統(tǒng)鉛電池,鈉硫電池,鋅氯電池等壓縮空氣,需要時釋放15能源技術(shù)由于它是把燃料通過化學(xué)反應(yīng)釋出的能量變?yōu)殡娔茌敵?，所以被稱為燃料電池。它是利用氫和氧生成水的過程來產(chǎn)生電力的一種裝置。燃料電池：第四種電力(電力火電、水電、核電為三種當(dāng)今能以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的電力)工作原理:通過物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時連續(xù)地向其供給活物質(zhì)(起反應(yīng)的物質(zhì))--燃料和氧化劑,促使物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時釋出的能量直接將其轉(zhuǎn)換為電能。17能源技術(shù)具體地說，燃料電池是利用水的電解的逆反應(yīng)的"發(fā)電機(jī)"。它由正極、負(fù)極和夾在正負(fù)極中間的固體電解質(zhì)板所組成。工作時向負(fù)極供給燃料(氫H2)，向正極供給氧化劑(空氣O2)。氫在負(fù)極分解成正離子H+和電子e-。氫離子進(jìn)入電解液中，而電子則沿外部電路移向正極。用電的負(fù)載就接在外部電路中。在正極上，空氣中的氧同電解液中的氫離子吸收抵達(dá)正極上的電子形成水。這正是水的電解反應(yīng)的逆過程。燃料電池的用途:電動車動力源,可移動電源、家庭電源與分散電站等18三、能源利用與開發(fā)19能源利用與開發(fā)熱機(jī)效率：4％30％以上卡諾循環(huán)熱能及其到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換天然氣的開發(fā)；地?zé)崮?；地?zé)崮苁莵碜缘貧ぶ碌母邷啬茉础Ｒ粋€典型的地?zé)崮茈妶隹梢暂p松地輸送100MW電量，這是風(fēng)能和太陽能所無法企及的。21電能能源利用與開發(fā)電能指電以各種形式做功的能力。有直流電能、交流電能、高頻電能等，這幾種電能均可相互轉(zhuǎn)換。22能源利用與開發(fā)機(jī)械能水力發(fā)電；海洋能(潮汐能、海浪能、溫差能)；風(fēng)能利用23氫能能源利用與開發(fā)“喝”氫的汽車25能源技術(shù)2.超級能源：可燃冰可燃冰是天然氣的附生產(chǎn)品，其應(yīng)用范圍與天然氣大致相同，是一種典型的石油替代產(chǎn)品。1m3可燃冰釋放160m3天然氣,儲量是煤石油天然氣等的兩倍.可燃冰,“天然氣水合物”的俗稱。它是甲烷類天然氣被包進(jìn)水分子中，在低溫高壓條件下形成的透明結(jié)晶，多呈白色或淺灰色。外貌類似冰雪，可以像酒精塊一樣燃燒，故稱為“可燃冰”。26(2)裂變產(chǎn)物有多種組合方式，裂變時放出中子能源利用與開發(fā)29鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的可能性和可控性1)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的可能性——中子增殖一次鈾核裂變中，平均可以放出2.4個中子2)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可以控制——緩發(fā)中子能源利用與開發(fā)30能源利用與開發(fā)可控式鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的實現(xiàn)1)中子必須慢化核裂變中釋放的中子，動能大多在Mev的數(shù)量級，必須使快中子慢化為熱中子。慢化劑：水，重水，石墨等。2)臨界體積增殖系數(shù)加大K的方法：提高濃縮鈾中235U的比例

加大反應(yīng)體的體積事實證明：當(dāng)反應(yīng)體積達(dá)到一定的臨界體積時，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)就會持續(xù)。313)用控制棒控制反應(yīng)堆的速率控制棒：易于吸收中子的硼或鎘能源利用與開發(fā)核反應(yīng)堆，又稱為原子反應(yīng)堆或反應(yīng)堆，是裝配了核燃料以實現(xiàn)大規(guī)?？煽刂屏炎冩?zhǔn)椒磻?yīng)的裝置。核反應(yīng)堆=裂變原子核＋熱載體32鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的歷史(1942，12，2)原子彈、氫彈、中子彈能源利用與開發(fā)33能源利用與開發(fā)34能源利用與開發(fā)35核電站簡介核電站利用原子核裂變反應(yīng)所放出的核能，由冷卻劑帶出，把水加熱為蒸汽，驅(qū)動汽輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電。兩個回路系統(tǒng)核蒸氣供應(yīng)系統(tǒng)蒸汽驅(qū)動汽輪發(fā)電機(jī)工作的系統(tǒng)能源利用與開