煤-石油-天然气

第三章常规能源煤炭石油天然气水能1第一节煤炭2煤炭资源煤炭是地球上蕴藏量最丰富，分布地域最广的化石燃料。根据世界能源委员会的评估，世界煤炭可采资源量达4.84104亿t标准煤，占世界化石燃料可采资源量的66.8％。3我国能源资源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要地位。统计表明，我国煤炭资源总量为5.6万亿吨，其中已探明储量为1万亿吨，占世界总储量的11％，而石油占2.4％，天然气仅占1.2％。

煤炭是最可靠的能源

4洁净煤技术煤炭是主要的能源，但煤炭的开发利用也严重地污染了人们赖以生存的环境，因此煤炭的清洁开发和利用是摆在全人类面前的紧迫问题。

56洁净煤技术（cleancoaltechnology）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。

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、高效洁净燃烧与发电技术、燃煤污染排放治理技术等。

78燃烧前的处理

燃烧前的处理主要是选煤、型煤和水煤浆三项措施。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匀能适应用户需要的不同品种及规格的商品煤。

9选煤

就选煤能力而言，中国仅次于美国，居世界第二位，但总的来说煤炭入洗率很低，仅有1/4煤炭入洗。

10型煤

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。

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。11水煤浆

水煤浆是上世纪70年代兴起的煤基液态燃料。它是由煤粉、水和少量添加剂组成。

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成浆。水煤浆气化、水煤浆燃烧12燃烧中处理

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，以改善污染源附近的大气质量，但这种方法并不能减少和等有害物的排放总量，因此燃烧过程中处理，即炉内脱硫、脱硝是十分重要的。

13燃烧后处理

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，所以还需对燃烧后的烟气进行脱硫处理。

14烟气脱硫技术按其方法分:干法脱硫和湿法脱硫按反应产物的处理方法分:回收法和抛弃法按脱硫剂的使用情况分:再生法和非再生法15烟气脱硝

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和选择性非催化还原法。

湿法脱硝是先将烟气中NOx含量最多的NO通过氧化剂（如O3、CIO2等）氧化生成NO2，再被水或碱性溶液吸收。

16烟气除尘

燃煤产生的大气污染物占我国烟尘排放总量的60%，粉尘的70%以上，因此烟气除尘是一个突出的问题。

17常用的烟气除尘器

离心分离除尘器

洗涤式除尘器

袋式过滤除尘器

静电除尘器

18煤的液化飞机、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；其它水能、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。煤的液化可以分为直接液化和间接液化。

19

煤的气化

H2O(g),O2气化剂高温

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第二节石油21石油是仅次于煤的化石燃料，它是一种天然的黄色、褐色或黑色的流动或半流动的粘稠的可燃液体烃类混合物。22石油只是有机物在地球演化过程中的一种中间产物。石油主要是由烷烃、环烷烃、芳香烃等烃类化合物组成。由于它是一种由多种化合物组成的复杂的混合物，因此石油的成分随产地的不同而变化很大。23有关石油的知识

石油也称为“原油”。它可以被加工成各种馏分，包括天然气、汽油、石脑油、煤油、柴油、润滑油、石蜡以及其他许多种衍生产品，是最重要的液体燃料和化工原料。24原油加工示意图25炼油厂的加工流程燃料型：以汽油、煤油、柴油等燃料油为主要产品。燃料－润滑油型：除生产燃料油外，还生产各种润滑油。石油化工类：它是提供石脑油、轻油、渣油用作生产石油化工产品的原料。26燃料型炼油厂的流程图27石油炼制的方法分离法，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。转化法，转化法是利用化学的方法对分馏的油品进行深加工。常用的转化法有热裂化、催化裂化、加氢裂化和焦化等。28炼油厂的组成单元29石油产品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同沸点范围的组分：(1)40~205℃的组分作为汽油；(2)180~300℃的组分作为煤油；(3)250~350℃的组分作为柴油；(4)350~520℃的组分作为润滑油（或重柴油）；(5)高于520℃的渣油作为重质燃料油；30石油产品按石油产品的用途和特性，可将石油产品分成14大类，即溶剂油、燃料油、润滑油、电器用油、液压油、真空油脂、防锈油脂、工艺用油、润滑脂、蜡及其制品、沥青、油焦、石油添加剂和石油化学品。31炼油厂的分馏塔32由于石油资源日益匮乏，人们就把眼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的砂石，其中80%~90%为无机质，3%~6%的水，6%~20%的沥青油。33油田的开发油田开发包括石油勘探、钻井和油田的开采。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。通常石油勘探分为区域普查、构造详查、预探和详探等四个阶段。钻井，就是从地面打开一条通往油、气层的孔道，以获取地质资料和油气能源。343536第三节天然气37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80%~90%。通常天然气可以分为纯天然气、石油伴生气、凝析气和矿井气四种。3839天然气的勘探和开采天然气的勘探、开采同石油类似，但收采率较高，可达60%~95%。大型稳定的气源常用管道输送至消费区，每隔80~160km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。404142天然气的净化天然气中主要的有害杂质是和其他含硫化合物。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。43天然气的应用1发电2民用及商业燃料3化肥及化工原料4工业燃料4445煤层气煤层气（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气，其中甲烷含量大于95%，热值33.44kJ/m3以上，是一种优质洁净的能源。46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21世纪的接替性能源之一。47148349550651752天然气水合物天然气水合物（gashydrate）是一种新发现的能源。天然气水合物由水分子和燃气分子构成，外层是水分子构架，核心是燃气分子。其中燃气分子绝大多数是甲烷，所以天然气水合物也称之为甲烷水合物。53“可燃冰”释放的气体能够在空气中燃烧（资料照片）。

新能源勘探史上的重要里程碑

54天然气水合物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1.8×108亿m3，其含碳总量为石油、天然气、和煤含碳总量的两倍，因此有专家乐观的估计，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。55GasHydrate:Whereisitfound?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。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北极圈内。天然气水合物的分布56夹杂着白色颗粒状“可燃冰”的海底沉积物放入水中随即冒出大量气泡57夹杂着白色颗粒状“可燃冰”的海底沉积物58可燃冰——未来的新能源可燃冰是一种新能源。可燃冰的学名为“天然气水合物”，是天然气在0℃和30个大气压的作用下结晶而成的“冰块”。“冰块”里甲烷占80%—99.9%，可直接点燃，燃烧后几乎不产生任何残渣，污染比煤、石油、天然气都要小得多。西方科学家称其为“21世纪能源”或“未来能源”。1立方米可燃冰可转化为164立方米的天然气和0.8立方米的水。科学家估计，海底可燃冰分布的范围约4000万平方公里，占海洋总面积的10%，海底可燃冰的储量够人类使用1000年。59天然气水合物的威胁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境甚至人类的生存环境造成严重的