第三章常规能源

1、 第一节第一节 煤煤 炭炭 第二节第二节 石石 油油 第三节第三节 天天 然然 气气 第四节第四节 水水 能能 第五节第五节 二次能源二次能源 煤是古代的植物体因煤是古代的植物体因为地壳运动而埋没地为地壳运动而埋没地下，在适宜的地质环下，在适宜的地质环境中经过漫长年代的境中经过漫长年代的演变而成的，演变而成的，碳含量碳含量(即碳的质量分数即碳的质量分数)一一般为般为46%97%。煤。煤是重要的燃料和化学是重要的燃料和化学工业原料。煤在地球工业原料。煤在地球上的储量非常丰富。上的储量非常丰富。 煤是由有机物质和无机物质混合组成的。煤是由有机物质和无机物质混合组成的。煤中有机物质主要由碳（煤中有机

2、物质主要由碳（C）、氢（）、氢（H）氧（氧（O）、氮（）、氮（N）四种元素构成，还有）四种元素构成，还有一些元素则组成煤中的无机物质，主要一些元素则组成煤中的无机物质，主要有硫（有硫（S）、磷（）、磷（P）以及稀有元素等）以及稀有元素等 。 水分水分 灰分灰分 挥发分挥发分 发热量发热量 煤的科学分类为煤炭煤的科学分类为煤炭的合理开发和利用提的合理开发和利用提供了基础，通常最简供了基础，通常最简单的分类方法是根据单的分类方法是根据煤中干燥无灰基挥发煤中干燥无灰基挥发分含量将煤分成褐煤、分含量将煤分成褐煤、烟煤和无烟煤三大烟煤和无烟煤三大类类 。 煤炭是地球上蕴藏量最丰富、分布地域煤炭是地球上蕴

3、藏量最丰富、分布地域最广的化石燃料。根据世界能源委员会最广的化石燃料。根据世界能源委员会的评估，世界煤炭可采资源量达的评估，世界煤炭可采资源量达，占世界化石燃料，占世界化石燃料可采资源可采资源量的量的。 露天开采：露天开采的优点是开采效率露天开采：露天开采的优点是开采效率高，生产成本低，建设周期短，劳动条高，生产成本低，建设周期短，劳动条件好，安全性高。缺点是易受气候和季件好，安全性高。缺点是易受气候和季节影响，矸石占地面积大。节影响，矸石占地面积大。 矿井开采：凡是不经济或不适合露天开矿井开采：凡是不经济或不适合露天开采的煤田就必须采用矿井开采。采的煤田就必须采用矿井开采。 露天开采露天开采

4、矿井开采矿井开采 我国能源资源的基本特点是富煤、贫油、我国能源资源的基本特点是富煤、贫油、 少气。这就决定了煤炭在一次能源中的重少气。这就决定了煤炭在一次能源中的重要地位。统计表明，我国煤炭资源总量要地位。统计表明，我国煤炭资源总量为为，其中已探明储量为，其中已探明储量为，占世界总储量的占世界总储量的，而石油占，而石油占，天然气仅占天然气仅占。 在我国，煤炭资源主要分布在山西、陕在我国，煤炭资源主要分布在山西、陕西、内蒙古、黑龙江、辽宁、山东几个西、内蒙古、黑龙江、辽宁、山东几个省区，著名的大型煤矿有大同煤矿、东省区，著名的大型煤矿有大同煤矿、东胜煤矿、神府煤矿等。胜煤矿、神府煤矿等。 中国煤

5、炭资源总量虽然较多，但探明程中国煤炭资源总量虽然较多，但探明程度低，人均占有储量较少，按度低，人均占有储量较少，按1999年人年人均可采储量对比，中国人均可采储量仅均可采储量对比，中国人均可采储量仅为为90.9吨，约为世界人均可采储量的吨，约为世界人均可采储量的55%。 中国煤炭资源和现有生产力呈逆向分布，中国煤炭资源和现有生产力呈逆向分布，造成了造成了“北煤南运北煤南运”和和“西煤东调西煤东调”的的被动局面。大量煤炭自北向南、由西到被动局面。大量煤炭自北向南、由西到东长距离运输，给煤炭生产和运输造成东长距离运输，给煤炭生产和运输造成了极大的压力。了极大的压力。 我国适合露天开采的煤炭资源不多

6、，煤我国适合露天开采的煤炭资源不多，煤炭生产以地下开采为主。炭生产以地下开采为主。 我国是世界上最大的煤炭消费国。我国是世界上最大的煤炭消费国。 在我国煤炭消费中，煤炭的加工转换在我国煤炭消费中，煤炭的加工转换（包括洗选、发电、供热、炼焦、制气（包括洗选、发电、供热、炼焦、制气及煤制品加工等）增长迅速，而煤炭终及煤制品加工等）增长迅速，而煤炭终端消费增长缓慢端消费增长缓慢。 煤炭是主要的能源，煤炭是主要的能源，但煤炭的开发利用但煤炭的开发利用也严重地污染了人也严重地污染了人们赖以生存的环境，们赖以生存的环境，因此煤炭的清洁开因此煤炭的清洁开发和利用是摆在全发和利用是摆在全人类面前的紧迫问人类面

7、前的紧迫问题。题。 洁净煤技术（洁净煤技术（clean coal technology）是旨在减少污染和提高效益的煤炭加工、是旨在减少污染和提高效益的煤炭加工、燃烧、转换和污染控制等新技术的总称。燃烧、转换和污染控制等新技术的总称。 它主要包括洁净生产技术、洁净加工技它主要包括洁净生产技术、洁净加工技术、高效洁净转化技术、高效洁净燃烧术、高效洁净转化技术、高效洁净燃烧与发电技术、燃煤污染排放治理技术等。与发电技术、燃煤污染排放治理技术等。 洁净煤技术体系洁净煤技术体系 燃烧前的处理主要是选煤、型煤和水煤燃烧前的处理主要是选煤、型煤和水煤浆三项措施。浆三项措施。 选煤的目的是降低原煤中的灰分、硫

8、分选煤的目的是降低原煤中的灰分、硫分等杂质的含量，并将原煤加工成质量均等杂质的含量，并将原煤加工成质量均匀、能适应用户需要的不同品种及规格匀、能适应用户需要的不同品种及规格的商品煤。的商品煤。 热解法脱硫热解法脱硫 碱法脱硫碱法脱硫 气体脱硫气体脱硫 氧化脱硫氧化脱硫 脱硫流程图脱硫流程图脱硫流程图脱硫流程图 就选煤能力而言，中国仅次于美国，居就选煤能力而言，中国仅次于美国，居世界第世界第2位，但总的来说煤炭入洗率很低，位，但总的来说煤炭入洗率很低，仅有仅有1/4煤炭入洗。煤炭入洗。 型煤是将粉煤或低品位煤加工成一定形型煤是将粉煤或低品位煤加工成一定形状、尺寸和有一定理化性能的煤制品。状、尺寸

9、和有一定理化性能的煤制品。 型煤是各种洁净煤技术中投资小、见效型煤是各种洁净煤技术中投资小、见效快、适宜普遍推广的技术。快、适宜普遍推广的技术。 水煤浆是水煤浆是20世纪世纪70年代兴起的煤基液态年代兴起的煤基液态燃料。它是由煤粉、水和少量添加剂组燃料。它是由煤粉、水和少量添加剂组成。成。 水煤浆的制备以浮选精煤为原料，经脱水煤浆的制备以浮选精煤为原料，经脱水、脱灰、磨制，加添加剂后与水混合水、脱灰、磨制，加添加剂后与水混合成浆。成浆。 干法干法 湿法湿法 混合法混合法 为达到环保目的，工厂企业通常采用高为达到环保目的，工厂企业通常采用高烟囱排放：它是将燃烧装置产生的有害烟囱排放：它是将燃烧装

10、置产生的有害烟气排放到远离地面的大气层中，并通烟气排放到远离地面的大气层中，并通过大气的运动使污染物浓度降低，以改过大气的运动使污染物浓度降低，以改善污染源附近的大气质量，但这种方法善污染源附近的大气质量，但这种方法并不能减少有害物的排放总量，因此燃并不能减少有害物的排放总量，因此燃烧过程中处理，即炉内脱硫、脱硝是十烧过程中处理，即炉内脱硫、脱硝是十分重要的。分重要的。 燃烧后处理主要是烟气净化和除尘。燃烧后处理主要是烟气净化和除尘。 由于炉内脱硫往往达不到环保要求，所由于炉内脱硫往往达不到环保要求，所以还需对燃烧后的烟气进行脱硫处理。以还需对燃烧后的烟气进行脱硫处理。 按其方法分按其方法分:

11、 :干法脱硫和湿法脱硫。干法脱硫和湿法脱硫。 按反应产物的处理方法分按反应产物的处理方法分: :回收法和抛弃回收法和抛弃法。法。 按脱硫剂的使用情况分按脱硫剂的使用情况分: :再生法和非再生再生法和非再生法。法。 通常烟气脱硝也分为干法和湿法。通常烟气脱硝也分为干法和湿法。 干法烟气脱硝主要有选择性催化还原法干法烟气脱硝主要有选择性催化还原法和选择性非催化还原法。和选择性非催化还原法。 湿法脱硝是先将烟气中湿法脱硝是先将烟气中NOx含量最多的含量最多的NO通过氧化剂（如通过氧化剂（如O3、ClO2等）氧化生等）氧化生成成NO2，再被水或碱性溶液吸收。，再被水或碱性溶液吸收。 燃煤产生的大气污染

12、物占我国烟尘排放燃煤产生的大气污染物占我国烟尘排放总量的总量的60%，粉尘占，粉尘占70%以上，因此烟以上，因此烟气除尘是一个突出的问题。气除尘是一个突出的问题。 离心分离除尘器离心分离除尘器 洗涤式除尘器洗涤式除尘器 袋式过滤除尘器袋式过滤除尘器 静电除尘器静电除尘器 飞机、坦克、火箭、汽车等都使用液体飞机、坦克、火箭、汽车等都使用液体燃料，石油的储量又比煤少得多；其他燃料，石油的储量又比煤少得多；其他水能、核能又不能代替液体燃料，因此水能、核能又不能代替液体燃料，因此煤的液化一直是人们努力的目标。煤的液化一直是人们努力的目标。 煤的液化可以分为直接液化和间接液化。煤的液化可以分为直接液化和

13、间接液化。 石油是仅次于煤的石油是仅次于煤的化石燃料，它是一化石燃料，它是一种天然的黄色、褐种天然的黄色、褐色或黑色的流动或色或黑色的流动或半流动的黏稠的可半流动的黏稠的可燃液体、烃类混合燃液体、烃类混合物。物。 石油也称为石油也称为“原油原油”。它可以被加工成。它可以被加工成各种馏分，包括天然气、汽油、石脑油、各种馏分，包括天然气、汽油、石脑油、煤油、柴油、润滑油、石蜡以及其他许煤油、柴油、润滑油、石蜡以及其他许多种衍生产品，是最重要的液体燃料和多种衍生产品，是最重要的液体燃料和化工原料。化工原料。 石油只是有机物在地球演化过程中的一石油只是有机物在地球演化过程中的一种中间产物。种中间产物。

14、 石油主要是由烷烃、环烷烃、芳香烃等石油主要是由烷烃、环烷烃、芳香烃等烃类化合物组成。烃类化合物组成。 由于石油是一种由多种化合物组成的复由于石油是一种由多种化合物组成的复杂的混合物，因此其成分随产地的不同杂的混合物，因此其成分随产地的不同而变化很大。而变化很大。 目前世界上已找到近目前世界上已找到近3万万个油田和个油田和7 500个个气田，这些油气田遍布于地壳上六大稳气田，这些油气田遍布于地壳上六大稳定板块及其周围的大陆架地区。在定板块及其周围的大陆架地区。在156个个较大的盆地内几乎均有油气田发现，但较大的盆地内几乎均有油气田发现，但分布极不平衡。分布极不平衡。世界石油储量分布图世界石油储

15、量分布图 我国沉积盆地广阔，有我国沉积盆地广阔，有485个沉积盆地，个沉积盆地，拥有沉积岩面积拥有沉积岩面积670万万km2 ，其中陆上面，其中陆上面积积520万万km2，近海大陆架面积，近海大陆架面积150万万km2。 面积大于面积大于4万万km2的大型盆地的大型盆地12个，面积个，面积1万万km2的盆地的盆地50个。这个。这62个盆地占盆地总个盆地占盆地总数的数的12.8%，却拥有全国石油地质资源量，却拥有全国石油地质资源量的的97%；其中；其中9个主要含天然气的盆地拥个主要含天然气的盆地拥有全国天然气地质资源量的有全国天然气地质资源量的80%。 目前，我国石油资源的探明程度远低于目前，我

16、国石油资源的探明程度远低于其他产油国，特别是对近海大陆架可采其他产油国，特别是对近海大陆架可采储资源比仅为储资源比仅为0.145。而以上盆地和大陆。而以上盆地和大陆架中很可能存在丰富的油气资源，因此架中很可能存在丰富的油气资源，因此在油气方面我国尚有巨大的资源潜力。在油气方面我国尚有巨大的资源潜力。 根据根据2000年资料我国石油资源的地质资年资料我国石油资源的地质资源量为源量为1020亿吨，可采资源量亿吨，可采资源量114.4亿吨。亿吨。我国石油资源主要分布在东部区，约占我国石油资源主要分布在东部区，约占地质资源量的地质资源量的40%、可采资源量的、可采资源量的60%。 按目前的开采速度，到

17、按目前的开采速度，到2050年世界石油年世界石油的产量会缩减至的产量会缩减至1960年的水平。年的水平。 目前专家们比较一致的看法是，在石油目前专家们比较一致的看法是，在石油资源严重短缺前，现有的石油资源还可资源严重短缺前，现有的石油资源还可维持维持43年，加上非常规石油年，加上非常规石油(油页岩，油油页岩，油沙等沙等)，估计石油资源可持续开发，估计石油资源可持续开发70年。年。 由于石油资源日益匮乏，人们开始把眼由于石油资源日益匮乏，人们开始把眼光投向另一类烃类资源：油页岩和油砂。光投向另一类烃类资源：油页岩和油砂。 油页岩是埋藏于沉积岩中，和矿物水成油页岩是埋藏于沉积岩中，和矿物水成岩一层

18、层地交错沉积。岩一层层地交错沉积。 油砂也称沥青砂，是一种含有很黏沥青油砂也称沥青砂，是一种含有很黏沥青油的砂石，其中油的砂石，其中80%90%为无机质，为无机质，3%6%为水，为水，6%20%为沥青油。为沥青油。 石油工业是一个以石油勘探、开采、储石油工业是一个以石油勘探、开采、储运、炼制为主的工业，由于其工作的对运、炼制为主的工业，由于其工作的对象是深埋于地下的石油矿藏，因此有较象是深埋于地下的石油矿藏，因此有较高的不确定性，也就是说具有较大的风高的不确定性，也就是说具有较大的风险。险。 目前在世界一次能源的消费中，石油仍目前在世界一次能源的消费中，石油仍处在第处在第1位。根据位。根据20

19、01年的统计资料，世年的统计资料，世界一次性能源消费约为界一次性能源消费约为69.95亿吨标准油，亿吨标准油，其中石油消费量占其中石油消费量占43.0%。 在石油消费中，交通运输占在石油消费中，交通运输占57.0%，工业，工业占占19.7%，其他行业占，其他行业占17.1%，非能源行，非能源行业占业占6.2%。 石油消费偏重于经济发达地区，经济越石油消费偏重于经济发达地区，经济越发展，越需要更多的石油，美国是世界发展，越需要更多的石油，美国是世界第一大石油消费国第一大石油消费国. 20世纪世纪80年代以来，我国石油总产量从年代以来，我国石油总产量从1988年的年的1.012 2亿吨增加到亿吨增

20、加到1999年的年的1.568 74亿吨，成为世界第五大产油国。亿吨，成为世界第五大产油国。 另外，我国已从石油净出口国变成石油另外，我国已从石油净出口国变成石油净进口国。净进口国。 油田开发包括石油勘探、钻井和油田的油田开发包括石油勘探、钻井和油田的开采。开采。 石油勘探是石油开发中最重要的基础环石油勘探是石油开发中最重要的基础环节，它包括油田的寻找、发现和评估。节，它包括油田的寻找、发现和评估。 石油勘探通常分为区域普查、构造详查、石油勘探通常分为区域普查、构造详查、预探和详探等四个阶段。预探和详探等四个阶段。 钻井，就是从地面打开一条通往油、气钻井，就是从地面打开一条通往油、气层的孔道，

21、以获取地质资料和油气能源。层的孔道，以获取地质资料和油气能源。油田开发示意图油田开发示意图海上钻井海上钻井 开采出来的石油（原油）可以直接作燃开采出来的石油（原油）可以直接作燃料用，且价格便宜；若在炼油厂中进行料用，且价格便宜；若在炼油厂中进行深加工，则经济效益可增加许多倍，而深加工，则经济效益可增加许多倍，而且飞机、汽车、拖拉机等也不能直接燃且飞机、汽车、拖拉机等也不能直接燃用原油，必须把原油炼制成燃料油才能用原油，必须把原油炼制成燃料油才能使用。因此，石油的加工是石油利用中使用。因此，石油的加工是石油利用中非常重要的一环。非常重要的一环。 燃料型：以汽油、煤燃料型：以汽油、煤油、柴油等燃料

22、油为油、柴油等燃料油为主要产品。主要产品。 燃料润滑油型：除燃料润滑油型：除生产燃料油外，还生生产燃料油外，还生产各种润滑油。产各种润滑油。 石油化工类：提供石石油化工类：提供石脑油、轻油、渣油用脑油、轻油、渣油用作生产石油化工产品作生产石油化工产品的原料。的原料。 分离法分离法 如溶剂法、固体吸附法、结晶法如溶剂法、固体吸附法、结晶法和分馏法等，其中最常用的是分馏法。和分馏法等，其中最常用的是分馏法。 转化法转化法 转化法是利用化学的方法对分馏转化法是利用化学的方法对分馏的油品进行深加工。常用的转化法有热的油品进行深加工。常用的转化法有热裂化、催化裂化、加氢裂化和焦化等。裂化、催化裂化、加氢

23、裂化和焦化等。炼油厂的分馏塔炼油厂的分馏塔催化剂催化剂转化法转化法炼油转化器炼油转化器炼油烃化器炼油烃化器炼油厂的组成单元炼油厂的组成单元 炼油厂实例炼油厂实例 石油由许多组分组成，每一组分都各有其沸石油由许多组分组成，每一组分都各有其沸点。通过炼制加工，可以把石油分成几种不点。通过炼制加工，可以把石油分成几种不同沸点范围的组分：同沸点范围的组分：(1)40205 的组分作为汽油；的组分作为汽油；(2)180300 的组分作为煤油；的组分作为煤油；(3)250350 的组分作为柴油；的组分作为柴油；(4)350520 的组分作为润滑油（或重柴油）；的组分作为润滑油（或重柴油）；(5)高于高于5

24、20 的渣油作为重质燃料油。的渣油作为重质燃料油。 按石油产品的用途和特性，可将石油产按石油产品的用途和特性，可将石油产品分成品分成14大类，即溶剂油、燃料油、润大类，即溶剂油、燃料油、润滑油、电器用油、液压油、真空油脂、滑油、电器用油、液压油、真空油脂、防锈油脂、工艺用油、润滑脂、蜡及其防锈油脂、工艺用油、润滑脂、蜡及其制品、沥青、油焦、石油添加剂和石油制品、沥青、油焦、石油添加剂和石油化学品。化学品。 20世纪世纪80年代后期，世界石化产业结构年代后期，世界石化产业结构进行了重大调整，资本重组、资产优化、进行了重大调整，资本重组、资产优化、机构改革、科技开发、产品结构调整成机构改革、科技开

25、发、产品结构调整成为此次世界石化产业结构调整的主旋律。为此次世界石化产业结构调整的主旋律。 由于经济发展的需要由于经济发展的需要、环境保护的要求、环境保护的要求、节能技术的进步以及替代能源的采用等节能技术的进步以及替代能源的采用等因素的影响，使世界油品需求的构成发因素的影响，使世界油品需求的构成发生了很大的变化，加上产油国之间的激生了很大的变化，加上产油国之间的激烈竞争，世界油品结构也随之发生变化。烈竞争，世界油品结构也随之发生变化。 天然气是除煤和石油之外的另一种重要天然气是除煤和石油之外的另一种重要的一次能源。它燃烧时有很高的发热值，的一次能源。它燃烧时有很高的发热值，对环境的污染也较小，

26、而且还是一种重对环境的污染也较小，而且还是一种重要的化工原料。天然气的生成过程同石要的化工原料。天然气的生成过程同石油类似，但比石油更容易生成。油类似，但比石油更容易生成。天然气是如何形成的天然气是如何形成的? 天然气主要由甲烷、乙烷、丙烷和丁烷天然气主要由甲烷、乙烷、丙烷和丁烷等烃类组成，其中甲烷占等烃类组成，其中甲烷占80%90%。 天然气通常可以分为纯天然气、石油伴天然气通常可以分为纯天然气、石油伴生气、凝析气和矿井气生气、凝析气和矿井气4种。种。 天然气的勘探、开采同石油类似，但收天然气的勘探、开采同石油类似，但收采率较高，可达采率较高，可达60%95%。大型稳定的。大型稳定的气源常用

27、管道输送至消费区，每隔气源常用管道输送至消费区，每隔80160 km需设一增压站，加上天然气压需设一增压站，加上天然气压力高，故长距离管道输送投资很大。力高，故长距离管道输送投资很大。天然气的勘探和开采天然气的勘探和开采天然气的管道输送天然气的管道输送 天然气中主要的有害杂质是天然气中主要的有害杂质是 CO2、H2O、H2S和其他含硫化合物。和其他含硫化合物。 因此，天然气在使用前也需净化，即脱因此，天然气在使用前也需净化，即脱硫、脱水、脱二氧化碳、脱杂质等。硫、脱水、脱二氧化碳、脱杂质等。 天然气是蕴藏量丰富，最清洁而便利的优天然气是蕴藏量丰富，最清洁而便利的优质能源。质能源。 世界上天然气

28、资源丰富，据俄罗斯学者预世界上天然气资源丰富，据俄罗斯学者预测，世界常规天然气的总资源量达测，世界常规天然气的总资源量达4101461014m3，此外还有大量非常规，此外还有大量非常规天然气资源。天然气资源。 与石油一样，世界天然气资源分布也很不与石油一样，世界天然气资源分布也很不均匀，主要集中在中东、均匀，主要集中在中东、 苏联和东欧，三苏联和东欧，三者之和约占世界天然气总储量的者之和约占世界天然气总储量的70%。 世界天然气资源地区分布图世界天然气资源地区分布图 预计到预计到2010年，剩余探明可采储量天然气将为年，剩余探明可采储量天然气将为165.81012 m3，石油为，石油为1441

29、108 t；以热量计；以热量计算，天然气储量已超过石油储量。算，天然气储量已超过石油储量。 2015年世界天然气的产量将超过石油产量。年世界天然气的产量将超过石油产量。 2020年能源结构中天然气将占年能源结构中天然气将占29%30%，石，石油占油占27%，煤占，煤占24%，核电为，核电为8 % ，其他能源，其他能源为为4%。 我国天然气资源丰富，据我国天然气资源丰富，据2000年资料，全年资料，全国天然气地质资源量为国天然气地质资源量为47.231012 m3，其，其中可采资源量为中可采资源量为9.31012 m3。 2001年全世界气体燃料的总消费量为年全世界气体燃料的总消费量为 1 13

30、7百万吨标准油。其中工业消费占百万吨标准油。其中工业消费占44.8%，交通运输占交通运输占4.8%，其他行业和生其他行业和生活消费则为活消费则为50.4%。天然气市场非常广阔。天然气市场非常广阔。 世界各地区的天然气生产世界各地区的天然气生产/消费图（消费图（2002年，单位：十亿年，单位：十亿m3） 发电发电 民用及商业燃料民用及商业燃料 化肥及化工原料化肥及化工原料 工业燃料工业燃料 煤层气（俗称瓦斯）是一种与煤伴生，煤层气（俗称瓦斯）是一种与煤伴生，以吸附状态储存于煤层内的非常规天然以吸附状态储存于煤层内的非常规天然气，其中甲烷含量大于气，其中甲烷含量大于95%，热值，热值33.44 k

31、J/m3以上，是一种优质洁净的能源。以上，是一种优质洁净的能源。 中国是世界上主要的煤炭生产大国之一，中国是世界上主要的煤炭生产大国之一，煤炭生产居世界首位，也是世界上煤炭煤炭生产居世界首位，也是世界上煤炭资源和煤层气资源最丰富的国家之一。资源和煤层气资源最丰富的国家之一。丰富的煤层气资源有望成为中国丰富的煤层气资源有望成为中国21世纪世纪的接替性能源之一。的接替性能源之一。 减轻我国石油和天然气的供应压力；减轻我国石油和天然气的供应压力； 能有效地改善煤矿安全生产条件；能有效地改善煤矿安全生产条件； 将有效地保护大气环境。将有效地保护大气环境。 我国煤层气资源分布广泛，他们分布在我国煤层气资

32、源分布广泛，他们分布在不同的含煤盆地、不同的成煤时代，其不同的含煤盆地、不同的成煤时代，其埋藏深度和勘探程度也相差很大。埋藏深度和勘探程度也相差很大。 据初步预测我国煤层气的资源量为据初步预测我国煤层气的资源量为31万万亿亿m3，高于我国陆上常规天然气的资源，高于我国陆上常规天然气的资源量，居世界第量，居世界第2位。位。 抽放煤层气是减少瓦斯涌出量、防止瓦抽放煤层气是减少瓦斯涌出量、防止瓦斯爆炸和突发事故的根本性措施，到目斯爆炸和突发事故的根本性措施，到目前为止，全国已由前为止，全国已由146个煤层气抽放矿井，个煤层气抽放矿井，年抽放量年抽放量6亿亿7亿亿m3，利用量达，利用量达4.8亿亿m3

33、。 主要用于民用、发电、作化工原料和锅主要用于民用、发电、作化工原料和锅炉炉窑的燃料等，抚顺和阳泉矿区煤层炉炉窑的燃料等，抚顺和阳泉矿区煤层气的抽放量和利用率一直居全国首位。气的抽放量和利用率一直居全国首位。 天然气水合物（天然气水合物（gas hydrate）是一种新发）是一种新发现的能源。现的能源。 天然气水合物由水分子天然气水合物由水分子和燃气分子构成，外层和燃气分子构成，外层是水分子构架，核心是是水分子构架，核心是燃气分子。其中燃气分燃气分子。其中燃气分子绝大多数是甲烷，所子绝大多数是甲烷，所以天然气水合物也称为以天然气水合物也称为甲烷水合物。甲烷水合物。天然气水合物分子结构示意图天然

34、气水合物分子结构示意图 天然气水合物资源丰富，据估计，全球天然气水合物资源丰富，据估计，全球天然气水合物中甲烷的总量约为天然气水合物中甲烷的总量约为1.8108亿亿m3 ，其含碳总量为石油、天然气、和，其含碳总量为石油、天然气、和煤含碳总量的两倍，因此有专家乐观地煤含碳总量的两倍，因此有专家乐观地估计，当全球化石能源枯竭殆尽，天然估计，当全球化石能源枯竭殆尽，天然气水合物将成为新的替代能源。气水合物将成为新的替代能源。 到目前为止，世界上已发现的海底天然到目前为止，世界上已发现的海底天然气水合物主要分布区有大西洋海域的墨气水合物主要分布区有大西洋海域的墨西哥湾、加勒比海、南美洲东部陆缘、西哥湾

35、、加勒比海、南美洲东部陆缘、非洲西部陆缘和美国东岸外的布莱克海非洲西部陆缘和美国东岸外的布莱克海台等，西太平洋海域的白令海、鄂霍茨台等，西太平洋海域的白令海、鄂霍茨克海、日本海、苏拉威西海和新西兰北克海、日本海、苏拉威西海和新西兰北部海域等。部海域等。天然气水合物资源分布图天然气水合物资源分布图 我国最有希望的天然气水合物储存区可我国最有希望的天然气水合物储存区可能是南海和东海的深水海底。能是南海和东海的深水海底。 陆上寒冷永冻土中的天然气水合物主要陆上寒冷永冻土中的天然气水合物主要分布在西伯利亚、阿拉斯加和加拿大的分布在西伯利亚、阿拉斯加和加拿大的北极圈内。北极圈内。天然气水合物储存区天然气

36、水合物储存区 天然气水合物固然给人类带来了新的能天然气水合物固然给人类带来了新的能源希望，但它也可对全球气候和生态环源希望，但它也可对全球气候和生态环境甚至人类的生存环境造成严重的威胁。境甚至人类的生存环境造成严重的威胁。 基于天然气水合物是基于天然气水合物是21世纪的重要后续世纪的重要后续能源，并可能对人类生存环境及海底工能源，并可能对人类生存环境及海底工程设施产生灾害性影响，全球科学家和程设施产生灾害性影响，全球科学家和各国政府都予以高度关注。各国政府都予以高度关注。 水能是自然界广泛存在的一次能源。它水能是自然界广泛存在的一次能源。它可以通过水力发电站方便地转换为优质可以通过水力发电站方

37、便地转换为优质的二次能源的二次能源电能。所以通常所说的电能。所以通常所说的“水电水电”既是被广泛利用的常规能源，既是被广泛利用的常规能源，又是可再生能源。而且水力发电对环境又是可再生能源。而且水力发电对环境无污染，因此水能是世界上众多能源中无污染，因此水能是世界上众多能源中永不枯竭的优质能源。永不枯竭的优质能源。 水能利用是水资源综水能利用是水资源综合利用的重要环节。合利用的重要环节。 水资源的利用（即通水资源的利用（即通常所说的水利开发）常所说的水利开发）就是要充分合理地利就是要充分合理地利用江河水域的地上和用江河水域的地上和地下水源，以获得最地下水源，以获得最高的综合效益。高的综合效益。

38、水能利用是一项系统工程，其任务是根水能利用是一项系统工程，其任务是根据国民经济发展的需要和水资源条件，据国民经济发展的需要和水资源条件，在河流规划和电力系统规划的基础上，在河流规划和电力系统规划的基础上，拟定出最优的水资源利用方案。拟定出最优的水资源利用方案。 我国土地辽阔，河流众多，径流丰沛，我国土地辽阔，河流众多，径流丰沛，落差巨大，蕴藏着丰富的水能资源。据落差巨大，蕴藏着丰富的水能资源。据估计，我国河流水能资源的理论蕴藏量估计，我国河流水能资源的理论蕴藏量为为6.76亿亿kW，年发电量为，年发电量为59 200亿亿kWh，不论是水能资源的理论蕴藏量，还是可不论是水能资源的理论蕴藏量，还是

39、可能开发的水能资源，中国在世界各国中能开发的水能资源，中国在世界各国中均居第一位。均居第一位。水能资源水能资源水资源分布水资源分布 水力资源的开发方式是按照集中落差而水力资源的开发方式是按照集中落差而选定，大致有三种基本方式，即选定，大致有三种基本方式，即、和和。但这三种开发方式还。但这三种开发方式还要各适用一定的河段自然条件。要各适用一定的河段自然条件。 按不同的开发方式修建起来的水电站，按不同的开发方式修建起来的水电站，其枢纽布置、建筑物组成等也截然不同，其枢纽布置、建筑物组成等也截然不同，故水电站也随之而分为故水电站也随之而分为、和和三种基本类型。三种基本类型。 世界防洪效益最为显著的水

40、利工程：三世界防洪效益最为显著的水利工程：三峡水库总库容峡水库总库容393亿亿m3，防洪库容，防洪库容221.5亿亿m3，能有效地控制长江上游洪水，增，能有效地控制长江上游洪水，增强长江中下游抗洪能力。强长江中下游抗洪能力。 世界上最大的水电站：三峡电站总装机容世界上最大的水电站：三峡电站总装机容量量1 820万万kW，年发电量，年发电量846.8亿万亿万kWh。 世界上建筑规模最大的水利工程：三峡世界上建筑规模最大的水利工程：三峡大坝轴线长大坝轴线长2 309.74 m，装有，装有26台台70万万kW的水轮发电机组，双线的水轮发电机组，双线5级船闸加升级船闸加升船机，无论单项、总体都是世界建

41、筑规船机，无论单项、总体都是世界建筑规模最大的水利工程。模最大的水利工程。 世界上工程量最大的水利工程世界上工程量最大的水利工程 ：主体建：主体建筑土石方挖填量为筑土石方挖填量为1.34亿亿m3，混凝土浇，混凝土浇筑量筑量2 794万万m3，钢筋，钢筋46.30万吨，金结万吨，金结25.65万吨。万吨。 世界上施工难度最大的水利工程：世界上施工难度最大的水利工程：2000年混凝土浇筑量为年混凝土浇筑量为548.71万万m3 ，月浇筑，月浇筑量为量为55万万m3 ，创造了混凝土浇筑量的世，创造了混凝土浇筑量的世界记录。界记录。 施工期流量最大水利工程施工期流量最大水利工程 ：三峡工程截：三峡工程

42、截流流量为流流量为9 010 m3/s，施工导流最大洪峰，施工导流最大洪峰流量达流量达79 000 m3/s。 世界泄洪能力最大的泄洪闸：三峡工程世界泄洪能力最大的泄洪闸：三峡工程泄洪闸最大泄洪能力为泄洪闸最大泄洪能力为10.25万万m3/s。 世界级数最多、总水头最高的内河船闸：世界级数最多、总水头最高的内河船闸：三峡工程双线三峡工程双线5级船闸，总水头级船闸，总水头113 m。 世界上规模最大、难度最高的升船机：世界上规模最大、难度最高的升船机：升船机有效尺寸为升船机有效尺寸为120m18m3.5m，最大升程最大升程113 m，船箱带水中量达，船箱带水中量达11 800吨，过船吨位吨，过船

43、吨位3 000吨。吨。 世界上水库移民最多、工作最为艰巨的世界上水库移民最多、工作最为艰巨的移民建设工程：三峡水库移民最终可达移民建设工程：三峡水库移民最终可达113万。万。三峡流域工程示意图三峡流域工程示意图 利用水库控制和调节径流，在时间上进利用水库控制和调节径流，在时间上进行重新分配，以满足各用水部门的需要，行重新分配，以满足各用水部门的需要，提高水量的利用率。提高水量的利用率。 （1） （2）：是指一昼夜内进行的径流重新：是指一昼夜内进行的径流重新分配，即调节周期为分配，即调节周期为24小时。小时。 ：调节周期为：调节周期为1周周(7天天)。：对径流在一年内重新分配，当：对径流在一年内

44、重新分配，当汛期洪水到来发生弃水，仅能存蓄洪水汛期洪水到来发生弃水，仅能存蓄洪水期部分多余水量的径流调节，称为期部分多余水量的径流调节，称为(或季调节或季调节)；能将年内来水完；能将年内来水完全按用水要求重新分配，又不需要弃水全按用水要求重新分配，又不需要弃水的径流调节称为的径流调节称为。 ：当水库容积大到可把多年期：当水库容积大到可把多年期间的多余水量存在水库中，然后以丰补间的多余水量存在水库中，然后以丰补欠，分配在若干枯水年才用的年调节，欠，分配在若干枯水年才用的年调节，称多年调节。称多年调节。（坝）；（坝）；（溢洪道或闸）；（溢洪道或闸）；（引水渠或隧洞，包括调压井）；（引水渠或隧洞，包

45、括调压井）；（包括尾水渠、升压站）。（包括尾水渠、升压站）。 水电站内部结构示意图水电站内部结构示意图 水力发电就是利用水力水力发电就是利用水力( (具有水头具有水头) )推动推动水力机械水力机械( (水轮机水轮机) )转动，将水能转换为转动，将水能转换为机械能，如果在水轮机上接上另一种机机械能，如果在水轮机上接上另一种机械械( (发电机发电机),),随着水轮机转动便可发出电随着水轮机转动便可发出电来，这时机械能又转换为电能。来，这时机械能又转换为电能。发电机组发电机组 2000年年3月月14日，广东省日，广东省8号机组移交生产，标志着该电站的建号机组移交生产，标志着该电站的建设已全面完成，成

46、为世界上最大的抽水设已全面完成，成为世界上最大的抽水蓄能电站。总装机容量蓄能电站。总装机容量240万万kW的广蓄的广蓄电站，一期工程总投资约电站，一期工程总投资约27亿元，二期亿元，二期工程总投资近工程总投资近30亿元。亿元。 小水电是指容量为小水电是指容量为的小水电的小水电站，容量小于站，容量小于的水电站又称农村的水电站又称农村小水电。小水电。 运行寿命长，坚固耐用，价格稳定，并运行寿命长，坚固耐用，价格稳定，并且水资源是可再生的。对于用电规模较且水资源是可再生的。对于用电规模较小的边远地区来说，所有这些优点使小的边远地区来说，所有这些优点使 水水力电站成为最具有吸引力的选择对象。力电站成为

47、最具有吸引力的选择对象。 拥有连接电厂和用电中心的输电网的地拥有连接电厂和用电中心的输电网的地区并不多。许多地区，特别是在发展中区并不多。许多地区，特别是在发展中国家，还必须依赖就地的小型电厂供电。国家，还必须依赖就地的小型电厂供电。 几乎处处都有可以用来发电的小河流。几乎处处都有可以用来发电的小河流。 一般来说，小型水电站造成的环境影响较小。一般来说，小型水电站造成的环境影响较小。 当把河水用于其他目的时，如灌溉和供水等，当把河水用于其他目的时，如灌溉和供水等，如能同时加上小水电发电系统，往往会更有如能同时加上小水电发电系统，往往会更有吸引力。吸引力。 在工业化国家，常常把小型水电站作为局部

48、在工业化国家，常常把小型水电站作为局部地区工业的能源。但在适宜的条件下，小型地区工业的能源。但在适宜的条件下，小型电站也可并入公用供电系统供电。电站也可并入公用供电系统供电。 对已有的大坝和设施上的旧的小型电站进行对已有的大坝和设施上的旧的小型电站进行改建，发电的成本较低，在经济上比较合算。改建，发电的成本较低，在经济上比较合算。 中国有丰富的水力资源，可开发量达中国有丰富的水力资源，可开发量达，其中小水电开发量，其中小水电开发量。小。小水电资源分布也很广泛，在全国水电资源分布也很广泛，在全国个个县（市）中有县（市）中有个县有可开发小水电个县有可开发小水电资源，其中可开发量在资源，其中可开发量

49、在的县有的县有个，个，的县有的县有个，超过个，超过的县有的县有个。个。 1986年，中国在杭州建立了年，中国在杭州建立了 1998年，联合国开发计划署（年，联合国开发计划署（UNDP）又正式把又正式把设在中国，这设在中国，这表明中国的小水电已从中国走向世界。表明中国的小水电已从中国走向世界。 二次能源又称人工能源是指由一次能源二次能源又称人工能源是指由一次能源经过加工直接或间接转换成其他形式的、经过加工直接或间接转换成其他形式的、符合人们生产生活使用条件的能源产品。符合人们生产生活使用条件的能源产品。 二次能源通常都属高品质的能源，与一二次能源通常都属高品质的能源，与一次能源相比，它们或者是热

50、值高、燃烧次能源相比，它们或者是热值高、燃烧清洁、热效率高；或者是运输使用方便，清洁、热效率高；或者是运输使用方便，能够容易地转换成其他形式的能量；或能够容易地转换成其他形式的能量；或者是能满足不同工艺的要求。者是能满足不同工艺的要求。 如焦炭、煤气、电力、各种石油制品、如焦炭、煤气、电力、各种石油制品、蒸汽、热水、酒精、氢气、激光等都属蒸汽、热水、酒精、氢气、激光等都属于二次能源，生产过程中排出的余能、于二次能源，生产过程中排出的余能、余热，如高温烟气、可燃废气、废蒸汽余热，如高温烟气、可燃废气、废蒸汽也属此类。也属此类。 气体燃料简称煤气，是以可燃气体为主气体燃料简称煤气，是以可燃气体为主

51、要成分的混合气体。它是人为地利用固要成分的混合气体。它是人为地利用固体燃料或液体燃料加工而得到的气态的体燃料或液体燃料加工而得到的气态的二次能源。二次能源。 按制气原料和制气工艺不同，煤气又可按制气原料和制气工艺不同，煤气又可分为干馏煤气、气化煤气和油制气。分为干馏煤气、气化煤气和油制气。 液体燃料种类繁多，除最常用的汽油和液体燃料种类繁多，除最常用的汽油和柴油外，还有燃料油、航空煤油、醇类柴油外，还有燃料油、航空煤油、醇类液体燃料（甲醇、乙醇）以及新兴起的液体燃料（甲醇、乙醇）以及新兴起的柴油的替代燃料柴油的替代燃料二甲基醚（二甲基醚（DME）等。等。 燃料油的主要性能指标包括黏度、硫含燃料油的主要性能指标包括黏度、硫含量、低温性能和安定性等。量、低温性能和安定性等。 二次能源中，焦炭是最重要的固体燃料，二次能源中，焦