2 能源与石油工业概述_B.ppt

第1节能量与能源第2节天然气、煤层气与天然气水合物第3节水能第4节二次能源第5节煤炭工业与洁净煤技术第6节石油第7节石油工业及其发展,第1章能源与石油工业概述,第2节天然气、煤层气与天然气水合物,一、天然气的特性,天然气是另一重要的一次能源。它燃烧时有很高的发热值，对环境的污染也较小，是一种重要的化工原料。天然气比石油更容易生成。,一、天然气的特性,①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8090。②天然气分为纯天然气、石油伴生气、凝析气和矿井气4种。,凝析气是石油在高温高压条件下溶解在天然气中形成的混合物。在我国，80％的凝析气藏位于塔里木油田。,二、天然气的勘探和开采,①天然气的勘探、开采同石油类似，但收采率较高，可达6095。②大型稳定的气源常用管道输送至消费区，每隔80160km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。,天然气的管道输送,三、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。,四、天然气资源与生产,天然气是蕴藏量丰富，最清洁而便利的优质能源。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40010126001012m3，此外还有大量非常规天然气资源。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、前苏联和东欧，三者之和约占世界天然气总储量的70。,五、天然气的发展前景,预计到2010年，剩余探明可采储量天然气将为165.81012m3，石油为1441108t；以热量计算，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。2020年能源结构中天然气将占2930，石油占27，煤占24，核电为8，其他能源为4。,六、我国的天然气资源,我国天然气资源丰富。据2000年资料，全国天然气地质资源量为47.231012m3，其中可采资源量为9.31012m3。,七、天然气市场,2001年全世界气体燃料的总消费量为1137百万吨标准油。其中工业消费占44.8，交通运输占4.8，其他行业和生活消费则为50.4。天然气市场非常广阔。,世界各地区的天然气生产/消费图（2002年，单位十亿m3）,亚太,中东,非洲,拉丁美洲,欧洲,北美,八、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。中国煤炭生产居世界首位。中国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,（1）21世纪发展煤层气的意义,①减轻我国石油和天然气的能源供应压力；②能有效地改善煤矿安全生产条件；③将有效地保护大气环境。,1,,2,3,,4,山西,5,,6,,（2）我国的煤层气资源,据初步预测我国煤层气的资源量为31万亿m3，高于我国陆上常规天然气的资源量，居世界第2位。,（2）我国的煤层气资源,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。全国已有146个煤层气抽放矿井，年抽放量6亿7亿m3，利用量达4.8亿m3。主要用于民用、发电、化工原料和锅炉炉窑的燃料等。抚顺和山西阳泉矿区煤层气的抽放量和利用率一直居全国首位。,九、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为甲烷水合物。,天然气水合物分子结构示意图,九、天然气水合物,天然气水合物存在于海底或陆地冻土带内，是由天然气与水在高压低温条件下结晶形成的固态笼状化合物。纯净的天然气水合物呈白色，形似冰雪，可以像固体酒精一样直接被点燃，因此，又被通俗、形象地称为“可燃冰”。1立方米的天然气水合物可以释放出164立方米的天然气。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1.8108亿m3，其含碳总量为石油、天然气、和煤含碳总量的两倍，因此有专家乐观地估计，天然气水合物将成为新的替代能源。天然气水合物的形成有三个基本条件一是低温，二是高压，三是要有气源。天然气水合物主要出现于水深大于300米的海底沉积物中和寒冷的高纬度区域（特别是永冻土地区）。,（1）天然气水合物的分布,目前，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西哥湾、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部海域等。,天然气水合物图中浅色条状物的赋存状态,,天然气水合物资源主要分布海洋,（1）天然气水合物的分布,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。,美国最大的州。位于北美大陆西北端，东与加拿大接壤，另三面环北极海、白令海和北太平洋。,,俄罗斯,,,天然气水合物储存区,水合物区,不冻层,永久冻结带,（2）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威胁。大量海底甲烷释放对大气污染，且甲烷的温室效应是二氧化碳的20倍。基于天然气水合物是21世纪的重要后续能源，并可能对人类生存环境及海底工程设施产生灾害性影响，全球科学家和各国政府都予以高度关注。,开采可燃冰时发生“井喷”,（3）关注天然气水合物,天然气水合物决定着沉积物的物理特性，因此影响着海底的稳定性。近年在墨西哥湾发生的一系列油气勘探事故，就可能是天然气水合物的离解而引起沉积物的移动，以及原本被天然气水合物封压在其下层的气体的大量释放而造成的。此前世界新闻媒介也曾报导过百慕大三角与天然气水合物有联系的消息，称百慕大三角是野生生物繁殖的热带洋区，故而存在大量的气水合物，由于特殊的封存环境，水合物在该环境中极不稳定，有时可能发生爆炸般的分解，轮船、飞机、军舰陷入这种环境会迅速沉入洋底，甲烷云刹那间可杀死一切有生命的东西。,（3）我国的天然气水合物,2007年5月1日凌晨，国土资源部中国地质调查局在我国南海北部成功钻获天然气水合物实物样品。6月5日上午，国土资源部召开新闻发布会，宣布我国海域天然气水合物资源调查获得重大突破。采集天然气水合物实物样品是公认的世界性难题。国土资源部从1999年开始，启动天然气水合物海上勘查，历经9年，累计投入经费5亿元。我国也因此成为继美国、日本、印度之后第4个通过国家级研发计划采到水合物实物样品的国家，是在南海海域首次获取天然气水合物实物样品的国家。,（3）我国的天然气水合物,目前，天然气水合物工业化开采仍面临一系列技术难题。一是深海钻探技术，我国海上石油开发井水深一般不超过400米天然气水合物埋深一般在海平面1000米以下，预计5年之后深海钻探技术水平方可达到。二是天然气水合物伴生的二氧化碳处理问题。我国此次钻获的实物样品二氧化碳含量低于1，但国际上所采天然气水合物二氧化碳含量平均为25左右。目前，尚缺乏可靠技术对开采过程中释出的二氧化碳进行封存。三是工程技术问题，天然气水合物是在低温高压下形成的产物，外界条件发生变化时，水合物迅速气化，常规钻采技术无法解决。对于海底水合物开发而言，关键的问题是找到水合物密集的矿藏，在不破坏海床稳定性的前提下进行开发。但到目前为止，对天然气水合物的钻探、开采和集输技术的研究尚不多见，没有形成成熟的技术体系，这也是目前不能开发利用天然气水合物的“瓶颈”之一。一些发达国家将其时间表预订在2015年前后，预计天然气水合物进入到商业利用阶段尚有很长一段路要走。,（3）我校的天然气水合物研究,天然气水合物一朵带刺的玫瑰访中国石油大学（华东）副校长王瑞和,第3节水能,一、水能资源,水能是自然存在的一次能源。通过水力发电站，可转换为优质的二次能源电能。水力发电对环境无污染。水能是永不枯竭的优质能源。,二、水能利用,水能利用是水资源综合利用的重要环节。水资源的利用（即通常所说的水利开发）就是要充分合理地利用江河水域的地上和地下水源，以获得最高的综合效益。,二、水能利用,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，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。,三、我国的水力资源,我国土地辽阔，河流众多，径流丰沛pei，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为6.76亿kW，年发电量为59200亿kWh，不论是水能资源的理论蕴藏量，还是可能开发的水能资源，中国在世界各国中均居第一位。,四、水力资源的开发方式和水电站的基本类型,水力资源的开发方式是按照集中落差而选定，大致有三种方式，即堤坝式、引水式和混合式。各适用一定的河段自然条件。①堤坝式在河流地形地质适宜的地方建拦河坝，抬高上游河段水位形成水库，与下游天然水位形成压差，即可引水发电。②引水式在坡度较陡的河段及河弯两端高程相差较大地方利用引水道引水，与天然水面形成落差，用以发电。③混合式电站水头取得，一部分利用拦河坝提高水位，一部分利用引水道集中水头。,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，故水电站也随之而分为堤坝式、引水式和混合式三种基本类型。,五、三峡工程世界之最,世界上最大的水电站三峡电站总装机容量1820万kW，年发电量846.8亿万kWh。世界上建筑规模最大的水利工程三峡大坝轴线长2309.74m，装有26台70万kW的水轮发电机组，双线5级船闸加升船机，无论单项、总体都是世界建筑规模最大的水利工程。,五、三峡工程世界之最,世界级数最多、总水头最高的内河船闸三峡工程双线5级船闸，总水头113m。,水电站内部结构示意图,水力发电就是利用水力具有水头推动水力机械水轮机转动，将水能转换为机械能，如果在水轮机上接上另一种机械发电机,随着水轮机转动便可发出电来，这时机械能又转换为电能。,第4节二次能源,一、二次能源,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、符合人们生产生活使用条件的能源产品。,二、二次能源特点,二次能源通常都属高品质的能源，与一次能源相比，它们或者是热值高、燃烧清洁、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；或者是能满足不同工艺的要求。,三、二次能源种类,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、废蒸汽也属此类。,1气体燃料简称煤气。是以可燃气体为主要成分的混合气体。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二次能源。按制气原料和制气工艺不同煤气分为干馏煤气、气化煤气和油制气。,煤隔绝空气加热分解。,,高温下，气化剂与煤化学反应而成。,,石油制气原料，压力温度、催化而成,,四、燃料型二次能源,2.液体燃料,液体燃料最常用汽油和柴油；还有燃料油、航空煤油、醇类液体燃料（甲醇、乙醇）；新兴的柴油的替代燃料二甲基醚（DME）等。,3.焦炭,二次能源中焦炭是最重要的固体燃料。焦炭是冶金工业不可缺少的原料。特别在现代高炉炼铁中，它既为矿石在炉内还原提供热源和还原剂，又是整个高炉料柱的主要支撑物和疏松剂。,4.焦炭产生,焦炭是煤在焦炉炭化室内，隔绝空气加热到1300℃以上，使煤炭化获得的产物。焦炭生产除了作为重要的二次能源产品外，还有焦炉煤气和多种煤化工产品。,1.电能,电能是由一次能源转换而来的二次能源。由于电能输送、控制、转换和使用都非常方便，又不污染环境，因此是一种非常优质的二次能源。,非燃料型二次能源,2.电气化的重要意义,电气化是实现工业自动化和农业现代化的基础。电能替代其他能源可大大降低单位产值的能耗，节约能源。电气化为迅速提高现代社会的生活水平及文明程度奠定了物质基础。发展电能是新能源的广泛应用和建立可持续发展能源系统的必然结果。,3.世界电力工业,世界电力工业起源于10世纪后期。世界上第一台火力发电机组是1875年建于巴黎北火车站的直流发电机，用于照明供电。1879年，美国旧金山实验电厂开始发电，这是世界上最早出售电力的电厂。,3.世界电力工业,经过约100年的发展，到1980年全世界发电装机总容量达到20.24亿kW，年发电量达到82473亿kWh1997年全世界发电装机容量超过32亿kW，年发电量达到139487亿kWh。,亚美尼亚核电站曾是原苏联的一个加盟共和国,水电站,4.我国电力工业存在的问题,电力供应不能适应国民经济的发展；人均装机容量和发电量低；电源结构不合理；火力占比重大，水电效率低，核电刚起步。电力技术装备水平低，经济性较差；电网的建设滞后于电源的建设，供电的自动化水平低；环境污染严重。,发电厂水电,凤滩电厂中国湖南省沅陵县,发电厂火电,大同二厂,发电厂核电,大亚湾核电站,2006年世界水力发电消费前10位国家排行榜,