C1能源工业-工业系统概论.ppt

工业系统概论第一章能源工业,2,目录,概述煤炭工业石油工业电力产业其它能源产业,生产的系统观,3,一、概述,内容阅读P2－6，注意知识的结构能源──能源资源──能源工业──能源系统,4,方法“概念”的建立关于“概念”的概念──清除“标准答案”的误导。概念人经过反复的观察、思考、实践、总结，对事物的共性形成的确定的认识。认识不可能一次完成，所以概念是发展的。,5,概念建立的过程（以“能源”概念的建立为例）,1．基础边界要清楚能源是一切生产活动的原动力。逻辑上要通发展工业，需要能源，规模越大，需求越多。内涵要完整量总量平衡，品种搭配;质能源的品质，决定生产的面貌;时源源不断，且与发展的阶段和速度适应;空资源分布与需求的分布。2．研究其共性（经济工作者要考虑的）经济运筹两个来源自己有的──开发建设比例、速度、布局、投入自己无的──进口供应渠道，品种，外汇平衡，危机防范。,6,3．注意其个性（中国的经济工作者需要考虑的）国情国大人多,发展初级阶段,坚持政治上的独立世情有没有人供得起人家愿意不愿意供像能源这种战略结构，应立足于自己。4．注意与整体及其它个体的关系。（1）与自然的互动。上游资源，资源的有限性包括环境容量、生态中游横向几大支柱能源工业纵向采掘，加工，转换，储运下游使用，第五大能源节约（2）与社会的互动能源结构生产力水平社会的文明程度,7,背景材料人类利用能源的历史,五大阶段1火的发现和利用2畜力、风力、水力等自然动力的利用3化石燃料的开发和热的利用4电的发现及开发利用5原子核能的发现及开发利用,8,二、煤炭工业,导学教材P617录像太阳石归纳出二个概念过程、条件形成一个观点生产的系统观,9,背景材料煤的形成,煤块上看到植物的叶和根茎等形状的痕迹；如果把煤切成薄片放到显微镜下去看，有时能发现非常清楚的植物组织和构造，而且有时在煤层里还保存着像树干一类的东西──煤主要是由植物变来的。在地质的某些时期，由于气候适宜，地面生长着茂密的植物──地壳变动，被一批一批地埋在地面的低凹地区、湖里或者是海洋的边缘地带──受压力、地心热力和细菌的作用，所含的氧气、氮气以及其他挥发物质等都跑掉了，剩下的大部分形成“泥炭”──泥炭越来越深，受压力和温度的作用，碳质比例增高，就形成了煤。,10,近代煤炭兴起于英国产业革命，1709年开始用焦炭炼铁，60年后发明了蒸汽机，1787年第一艘蒸汽轮船问世，1825年世界第一条铁路在苏格兰建成通车──19世纪煤炭是最易取得、最便宜的燃料。现代煤炭工业始于20世纪20年代，由于世界能源结构发生重大变化，煤炭地位不断下降，石油和天然气的使用率越来越高。1966年煤炭终于被石油超过而退居第二位。1973年第一次石油危机以后，煤炭重新受到重视，生产和利用都有很大发展。微电子技术、洁净煤技术的发展,背景材料煤炭工业的历史,瓦特,11,采煤的场景（录像）,12,案例讨论保证煤炭稳定生产、供应的条件,1．前期工程──调查2．科学地确定矿井生产能力与矿井寿命──设计3．估计矿井的基建周期和淘汰井生产能力的补充──基建4．矿井生产三量平衡──生产5．装备与技术进步──配套6．运输配套──流通7．安全生产与法律──保障8．煤炭生产新观念──洁净煤技术──环境9．经济与社会综合发展──发展,杨拯陆──拯陆背斜,13,几点启示,1．系统工程方法──不是系统，是方法。2．方法要落实到基础，基础就是系统本身。3．还要思考──更深层的基础生产规律。反例1张之洞建汉阳铁厂──前期工程反例21958年大跃进的教训──破坏比例反例3淮南煤矿被小煤窑侵蚀──生产秩序反例4美国制造业遭受经济危机打击──市场能力在宏观上的局限性,14,三、石油工业,导学寻找过程比较不同领域（如煤/油）的异同条件由技术条件扩展到社会条件资源、地理、气候市场、需求、布局政策、法规“磨”这个系统的逻辑增加系统整合的功夫经济上有何问题、管理上怎么办案例1探－采－用的辩证关系案例2输油方法的比较及需要考虑的问题案例3炼油生产发展的历史回顾案例4石油深度加工的条件,15,石油的形成──有机成因说,石油是赋存于地下岩石孔隙中以碳氢化合物为主要成分的液态可燃矿产。（录像）某地质历史时期──许多近水的低洼地带和湖泊、浅海，繁殖着大量的动植物──死亡后，随泥沙沉入湖底和海底，而且越埋越深，终于和外界空气隔绝──在地层的高压、高温下，经过石油菌、硫磺菌的分解作用，把生物体的有机质逐渐分解和“加工”成石油──由于生源物是海洋生物或非海洋生物，石油可分为海相生油和陆相生油。,16,石油工业的龙头──钻井,中国两千年前的汉朝，四川省自贡市一带的盐井历史悠久，举世闻名。1859年8月，美国人德雷克在宾夕法尼亚州的泰特斯维尔设置了一台石油钻机，钻出了北美洲第一口油井。这口井深为21.69m，日产原油达5,000L。1909年用钻岩钻头替换旋转钻头，20年代又发明了硬合金表面旋转切削钻头，可钻透各种岩石。早期的旋转钻进利用蒸汽作为动力，到40年代才普遍采用柴油机作动力。,四川自流井气田气井（1840）,美国第一口油井（1859年，井深21m，日产油3t-5t,17,采油,石油钻探,海上采油平台,18,中国的石油工业,1955年7月，成立石油工业部1955年10月，发现克拉玛依油田1957年10月，中国第一个天然石油基地（玉门油矿）1958年9月，发现青海冷湖油田1959年9月，发现扶余油田1959年10月，发现大庆油田（600万t原油生产能力）进一步开发了山东油田和天津大港油田,19,战略物资──石油,一战英国海军战舰首先用汽油为燃料的内燃机取代以煤炭为燃料的蒸汽机，使石油成为战争胜负的重要因素。二战日本偷袭珍珠港就是为了攫取东印度的石油资源而保护其两翼，希特勒入侵苏联的一个重要战略目标也是为了夺取高加索的油田。后来爆发的两伊战争，海湾战争，其战略意图都是为了争夺和控制中东的石油。,拿破仑翻越阿尔卑斯山,20,案例1探－采－用的辩证关系,生产过程探明储量与可采储量一、二、三次采油法勘探与采油的关系对产量要求须持科学态度产能与资源采出率不切实际的高指标会逼着企业不科学的压榨油田悖论有水快流资源的合理利用是最大的经济卖油烧油深度加工资源的战略性与合理运筹人类应该反思自己的生活方式作为过程的人的本质人与自然的关系人与本类的关系,21,案例2输油方法及需考虑的问题,输油水路（海上、内河），陆路（车运、管道）──如何选择具体情况航道、码头、地形条件，油品的物理化学性质，运距内的自然、气候条件－设施要求、供给条件－运输成本举例管道运输大庆石油成分石蜡基轻质原油物化性能（s一切都离不开对具体情况的把握一切都以时间、地点、条件为转移,22,案例3由历史看生产发展的动因和轨迹,1动因市场拉动-社会需求（经济、环境）－加工深度，技术推动-技术有自己的规律手段由宏观渐入微观机械、土木宏观，化工、材料分子/原子，核量子，信息电子、光子生物基因、染色体系统由微观渐入宏观结构时代机械时代动力时代信息时代社会工程学时代2轨迹生产发展的需要〉刺激投入、促进研究〉实现点上的技术进步〉准备出新的技术平台〉突破〉进入新阶段,23,案例4石油深度加工的条件,（1）生产方式转变技术进步工艺、装备、安全、环保规模与配套经济规模、产业关联布局油田、炼油厂、用户的关系（2）经营机制的转变市场生活消费、生产消费杠杆政策反例价格体系对企业行为的拉动保障秩序、游戏规则反例成品油走私案,中国石油,中国石化,24,四、电力产业,导学思考过程──多系统协调的复杂过程条件──潜质发挥的条件继续“磨”系统观深度──由物理学原理探索提高生产效果途径。广度──火电水电核电地热、朝汐、太阳能、风能动态──建立像电力动态大系统的初步概念。,马克思,25,风筝实验──1752年,美国学者富兰克林，费城城外，夏天的下午风筝架顶粗铁丝，牵线（麻线）和缎带处系铁钥匙莱顿瓶“论闪电和电的相同”论文避雷针独立宣言“这个人从天上取闪电，从暴君手里夺取民权”,风筝实验,富兰克林,26,电力史上的最辉煌的成就,1821年丹麦科学家奥斯特发生电流的磁效应1831年法拉第发现电磁感应定律，并制出电磁式发电机1866年德国西门子制成自激式发电机1879年，爱迪生发明炭丝灯泡，1882年纽约建第一座直流发电厂（录像）1888年美籍南斯拉人特斯拉发明三相感应电动机和交流电传输系统,爱迪生,27,案例4.1火电生产过程,考察清华试验电厂原理装备三大系统运行,发电的科学原理电磁感应定律,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,案例4.2提高火电生产效果的途径,依据热力学基本定律Q1（T1）→W→Q2（T2）I──能量守衡II──效率,41,启示,（1）思维空间、坐标、系统不断变化，视野一步步打开，即可避免僵化。（2）学经济的人要想深入地思考问题，同样需要深厚的自然科学功底和工程基础。（3）更深一步，将技术经济社会问题作系统整合，综合是更高一级的思维。,42,案例4.3火电生产综合观,，1.水量质2．煤（1）烧前生产宏观调运厂内输送卸煤传输加工（2）烧后出灰输灰堆灰综合利用。3．环保,90年代中技公司从俄罗斯引进的80万千瓦超临界发电机组,43,大禹治水,“汤汤洪水方割，荡荡怀山襄陵，浩浩滔天”尧──鲧gun──舜──禹──启（夏）诗经“奕奕梁山，维禹甸之”,大禹像,绍兴大禹陵,44,秦始皇统一全国－水利,春秋前期──春秋战国时期秦穆公──秦孝公商鞅──秦昭王（李冰）──秦襄王──秦王赢政（郑国）都江堰（录像）,东汉建宁元年（168年）的李冰石像,都江堰,45,中国水电站,官厅水库,刘家峡水电站,小浪底水利枢纽,46,案例4.4由水电开发认识整体规划之必须,1.水电基本生产过程。（录像）2．水电开发的特殊问题。（1）流域问题淹没、水土、生态、分水。（2）移民问题三门峡）（3）效益问题3．水电与火电之比较。4．关于农村小水电。,47,三门峡移民事件,三门峡位于作为豫晋两省界河的黄河中游，南岸是河南陕县，北岸是山西平陆县。三门峡的名称来自于一个传说故事。相传大禹治水的时候，用神斧在现在三门峡大坝的地方，劈开了人门、神门、鬼门三道峡谷。从此滔滔黄河水向东流去。黎民百姓得以免受水灾之苦。三门峡出口有三座石岛顶住黄河的激流，从北而南称为梳妆台、炼丹炉和砥柱石。砥柱石是成语「中流砥柱」的出处。,枯水期中流砥柱,三门峡水库冰雪消融,48,三门峡移民事件,农建14师142团老东里五连部分战友在西安光华宾馆2001年5月4日合影,三门峡库区湿地，是丹顶鹤聚居之地,苗福存“司令”的遗孀,49,案例4.4由水电开发认识整体规划之必须,1.水电基本生产过程。2．水电开发的特殊问题。（1）流域问题淹没、水土、生态、分水。（2）移民问题三门峡）（3）效益问题3．水电与火电之比较。4．关于农村小水电。,50,核能（录像）,核能是在原子核发生变化释放出来的能量。分为聚变能和裂变能。聚变能是两个轻的原子核（如氘和氚）合成一个核时放出的能量。而重原子核（如铀）分裂成两个核时释放出来的能量称裂变能。太阳能是氢的聚变能。现有的反应堆都是裂变堆。1kg铀裂变释放的能量，约等于2700t标准煤全部燃烧所获得的能量。1个铀235核──吸收慢中子（热中子）──分裂成2个较轻核，并产生2个快中子及能量──和慢化剂原子碰撞，其运动速度会减慢，变成热中子──又被铀235核吸收，发生第二次裂变──能量由堆芯中的冷却剂带出并利用。,51,核能电站（录像）,世界上第一座铀裂变反应堆（1942年）第一座核电站1954年6月在前苏联建成。法国，比利时、西班牙核电比例达总发电量一半。秦山核电站──压水堆式核电站，1991年12月15日发电成功，位于浙江省嘉兴市东南40km。,52,案例4.5核能发电与核能供热,核电生产过程核电技术经济分析核电可靠性分析核废料处理与环境,53,切尔诺贝利核事故,54,风能,堂吉诃德英文版（1687年）,55,风能,内蒙古自冶区户用小风机,内蒙古辉腾锡勒风电场,广东南澳风电场,56,风力发电录像,李白行路难长风破浪会有时，直挂云帆济沧海明朝的郑和七下西洋470年前，哥伦布横渡大西洋，发现了美洲新大陆。“低地之国”荷兰的风车历史。德国风力发电能力220万kW.h，美国为180万kW.h，丹麦为110万kW.h。,57,太阳能（录像）,到达地球大气层的能量约为其总辐射能的22亿分之一，约为1731012kW能量。30在大气上层被反射回去，回到宇宙空间47被空气，海洋和地面吸收，变成维持地表温度的热，并产生昼夜和四季的温度变化，最终以热辐射形式回到宇宙空间。23造成水分蒸发，通过雨、雪等降水产生自然界水的循环。──水力能和海水热能来源于此0.2经过光合作用被植物所利用,58,氢能,400多年前，瑞士科学家巴拉塞尔斯将铁片放入硫酸中，发现发出了许多气泡，1766年英国化学家卡文迪许发现，其重量轻，为同体积的空气重量6.9,并在空气中燃烧成水，1783年法国拉瓦锡命名氢20世纪50年代，美国利用液氢做超音速和亚音速飞机的燃料，特别是1957年前苏联宇航员加加林乘坐人造卫星遨游太空，1963年美国宇宙飞船上天，紧接着1968年阿波罗号飞船实现了人类首次登月的创举，都是氢燃料的功劳。以氢和重氢为燃料的核聚变能。每90kg水中就有1kg氢；每升海水中约含0.03g的氘，海水中共含有45亿t的氘，共人类用10－15亿年。,59,案例4.6电力系统系统经济性,供电可靠性电能质量大系统的优势建立对这种动态大系统的初步认识,60,其它能源,羊八井地热发电站,江厦潮汐电站,白沙口潮汐电站,西藏的地热资源,61,案例4.7我国的能源战略,发展是硬道理发展的权利发展的理性对各种限度的认识（不平衡的限度、生态的限度）加速开发，注意比例，在保证基本供给上下足功夫全民节能节能不是理论问题，而是实践问题,62,我国能源人均产量、消费量及储量,63,我国能源生产结构,64,我国是石油消费大国,,65,生产安全问题,一、生产安全问题是一个系统的问题二、正确认识安全水准生产安全问题是由于系统错误所引起的，系统错误的出现有一定的概率，科学上叫“失败概率”，反之为保证系统不失败就叫“保证率”。三、解决生产安全问题要靠法制化和专业化。,66,生产安全问题,仅2007年上半年以来据国家安监总局7月10日，全国煤矿事故遇难人数就达到1799人。2007年8月1日，河南陕县支建矿透水事故中被困3天的69名矿工已全部安全升井。,67,切入课题的一般方法,确定对象尽量汇集可以找到的相关资料，由资料了解一般情况。列出提纲有准备的实际现场调研将资料与现场交互，甚至反复多次，搞清对象开题报告锁定主攻方向，汇集数据，开展研究注意子项之间的相互联系和交互，由小综合到大综合分析内部和外部重大比例关系，理清结构针对结构中反映出来的问题，修正研究方向补充项目。回馈提炼表达，收获（鉴定、发表、专利、成果、奖项）,