精編能源資源資料

1、能源資源能源資源是指為人類(lèi)提供能量的天然物質(zhì)。它包括煤、石油、天然氣、水能等，也包括 太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮堋⒑Ｑ竽?、核能等新能源。能源資源是一種綜合的自然資源?？v觀社會(huì)發(fā)展史， 人類(lèi)經(jīng)歷了柴草能源時(shí)期、煤炭能源時(shí)期和石油天然氣能源時(shí)期，目前正向新能源時(shí)期過(guò)渡，并且無(wú)數(shù) 學(xué)者仍在不懈地為社會(huì)進(jìn)步尋找開(kāi)發(fā)更新更安全的能源，可以相信能源的多元時(shí)代即將來(lái)臨。但是，目前人們能利用的能源仍以煤炭、石油、天然氣為主，在世界一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，這三者的總和約占93%左右。煤人類(lèi)開(kāi)發(fā)利用煤炭的歷史悠久，早在2000多年前的我國(guó)春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，就已用煤作燃料。18世紀(jì)60年從英國(guó)開(kāi)始的產(chǎn)業(yè)革命，使能源結(jié)構(gòu)

2、發(fā)生第一次革命性變化從生物質(zhì)能轉(zhuǎn)向了礦物能源，既由木炭轉(zhuǎn)向了煤炭。至今煤炭仍是人類(lèi)最重要的能源之一。1990年世界一次能源消費(fèi)構(gòu)成中，煤炭占27.3%，僅次于石油，居第二位?；ぴ现械?/5、民用商品能源中的 4/5都來(lái)自煤炭。我國(guó)煤炭資源豐富，儲(chǔ)量居 世界之首，主要分布在華北和東北地區(qū)。煤的形成在地質(zhì)歷史上，沼澤森林覆蓋了大片土地，包括菌類(lèi)、蕨類(lèi)、灌木、喬木等植物。但在不同時(shí)代海平面常有變化 當(dāng)水面升高時(shí)，植物因被淹而死亡。如果這些死亡的植物被沉積物覆蓋而不透氧氣，植物就不會(huì)完全分解，而是在地下形成有機(jī)地層。隨著海平面的升降，會(huì)產(chǎn)生多層有機(jī)地層。經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的地質(zhì)作用，在溫度增高、壓力變大的還

3、原環(huán)境中，這一有機(jī)層最后會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)槊簩?。?埋深和埋藏時(shí)間的差異，形成的煤也不盡相同。煤的開(kāi)采采煤向來(lái)是一項(xiàng)最艱苦的工作，當(dāng)前正在花較大的力量來(lái)改善工作條件。由于煤炭資源的埋藏深度不同，一般相應(yīng)的采用礦井開(kāi)采（埋藏較深）和 露天開(kāi)采（埋藏較淺）兩種方式?？陕短扉_(kāi)采的 資源量在總資源量中的比重大小，是衡量開(kāi)采條件優(yōu)劣的重要指標(biāo)，我國(guó)可露天開(kāi)采的儲(chǔ)量?jī)H占 7.5%，美國(guó)為32%澳大利亞為35%礦井開(kāi)采條件的好壞與煤礦中含瓦斯的多少成反比，我國(guó)煤礦中含 瓦斯比例高，高瓦斯和有瓦斯突出的礦井占40%以上。我國(guó)采煤以礦井開(kāi)采為主，如山西、山東、徐州及東北地區(qū)大多數(shù)采用這一開(kāi)采方式，也有露天開(kāi)采，如內(nèi)蒙古霍

4、林河煤礦就是我國(guó)最大的露天礦區(qū)。煤的利用煤既是動(dòng)力燃料，又是化工和制焦煉鐵的原料，素有“工業(yè)糧食”之稱(chēng)。眾所周知，工業(yè)界和民間常用煤做燃料以獲取熱量或提供動(dòng)力，世界歷史上，揭開(kāi)工業(yè)文明篇章的瓦特蒸汽機(jī)就是由煤驅(qū)動(dòng)的。此外，還可把燃煤熱能轉(zhuǎn)化為電能進(jìn)而長(zhǎng)途輸運(yùn)，火力發(fā)電占我國(guó)電結(jié)構(gòu)的比重很大，也 是世界電能的主來(lái)源之一。煤燃燒殘留的煤矸石和灰渣可作建筑材料。煤還是重要的化工材料。煉焦、 高溫干餾制煤氣是煤最為重要的化工應(yīng)用，還用于民間和制造合成氨原料；低灰、低硫和可磨性好的品 種還可以制造多種碳素材料。礦井開(kāi)采上一頁(yè)對(duì)埋藏過(guò)深不適于用露天開(kāi)采的煤層，可用3種方法取得通向煤層的通道，即豎井、斜井、

5、平硐。豎井是一種從地面開(kāi)掘以提供到達(dá)某一煤層或某幾個(gè)煤層通道的垂直井。從一個(gè)煤層下掘到另一個(gè)煤層的豎井稱(chēng)盲井。在井下，開(kāi)采出的煤倒入豎井旁側(cè)位于煤層水平以下的煤倉(cāng)中，再裝入豎井箕斗 從井下提升上來(lái)。斜井是用來(lái)開(kāi)采非水平煤層或是從地面到達(dá)某一煤層或多煤層之間的一種傾斜巷道。斜井中裝有 用來(lái)運(yùn)煤的帶式輸送機(jī)，人員和材料用軌道車(chē)輛運(yùn)輸。平硐是一種水平或接近水平的隧道，開(kāi)掘于水平或傾斜煤層在地表露出處，常隨著煤層開(kāi)掘，它允 許采用任何常規(guī)方法將煤從工作面連續(xù)運(yùn)輸?shù)降孛妗Ｂ短扉_(kāi)采上一頁(yè)移去煤層上面的表土和巖石（覆蓋層），開(kāi)采顯露的煤層。這種采煤方法，習(xí)慣上叫剝離法開(kāi)采，這是 因?yàn)槁冻龅孛娴拿阂验_(kāi)采殆盡，

6、有必要?jiǎng)冸x表土，使煤層顯露出來(lái)。此法在煤層埋藏不深的地方應(yīng)用最 為合適，許多現(xiàn)代化露天礦使用設(shè)備足以剝除厚達(dá)60余米的覆蓋層。在歐洲，褐煤礦廣泛用露天開(kāi)采，水能在美國(guó)，大部分無(wú)煙煤和褐煤亦用此法。露天開(kāi)采用于地形平坦，礦層作水平延展，能進(jìn)行大范圍剝離 的礦區(qū)最為經(jīng)濟(jì)。當(dāng)?shù)V床地形起伏或多山時(shí)，采用沿等高線剝離法建立臺(tái)階，其一側(cè)是山坡，另一側(cè)幾 乎是垂直的峭壁。露天開(kāi)采使地面受到損害或徹底的破壞，應(yīng)采取措施，重新恢復(fù)地面。美國(guó)有幾個(gè)州 和聯(lián)邦政府的法律規(guī)定了恢復(fù)土地的措施，現(xiàn)在許多采掘企業(yè)已自愿執(zhí)行這些規(guī)定。水能水不僅可以直接被人類(lèi)利用，它還是能量的載體。太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)地球上水循環(huán)， 使之持續(xù)進(jìn)行。地

7、表水的流動(dòng)是重要的一環(huán)，在落差大、流量大的地區(qū)，水能資源 豐富。隨著礦物燃料的日漸減少，水能是非常重要且前景廣闊的替代資源。目前世界上水力發(fā)電還處于起步階段。河流、潮汐、波浪以及涌浪等水運(yùn)動(dòng)均可以用來(lái)發(fā) 電。石油、天然氣石油素有“工業(yè)的血液”之稱(chēng)，是當(dāng)今世界最重要的能源，又是近代有機(jī)化工的重要原料。石油 泛指各種天然形成的可燃性液態(tài)碳?xì)浠衔?，常含有氧、氮、石蠟及硫等組分。在自然界中，與石油共 生的常有天然氣，天然氣也是非常重要的能源，其成因，開(kāi)采和利用與石油相似。石油、天然氣的形成石油、天然氣的勘探和開(kāi)發(fā)石油、天然氣的利用石油、天然氣的形成從海底淤泥在淺海、瀉湖以及湖泊中有大量微小水生物繁殖

8、。當(dāng)它們死亡后就沉積在湖底，形成一層富含有機(jī)質(zhì)的淤泥。偶爾 一兩只恐龍的結(jié)局與之相同，但它們并不是形成石油的主要來(lái)源。 到石油底部水體含氧量很少，使死亡的有機(jī)體不致被氧化分解。隨著埋藏成巖作用的進(jìn)行，壓力和熱使有機(jī)體首先轉(zhuǎn)化為各種不同的干酪根，然后在溫度升高的 情況下，分解轉(zhuǎn)化為石油或天然氣。經(jīng)構(gòu)造或水動(dòng)力作用，油或氣向高孔隙度的砂巖層聚集，形成油砂巖或焦油砂巖，少數(shù)巖石如頁(yè)巖內(nèi)的石油不易排出，就形成含油的頁(yè)巖即油頁(yè)巖。石油、天然氣的勘探和開(kāi)發(fā)石油多集中在被不透水巖層包圍或限制的砂巖內(nèi)，一般位于構(gòu)造凸起處。在多孔的巖石中石油浮在鹽水層的上面，采用鉆孔進(jìn)行開(kāi)采。在環(huán)繞大陸的淺海底有許多產(chǎn)油地層。

9、在這里可以架起支柱固 定在大陸架巖石上的海上鉆井平臺(tái)。但是在較深的地方，必須采用系于固定位置的海上浮動(dòng)鉆臺(tái)。但是 全世界開(kāi)采剩下的許多石油資源卻是一種黑色柏油狀稱(chēng)為瀝青的物質(zhì)，不那么容易開(kāi)采。因此，當(dāng)傳統(tǒng)開(kāi)采石油的油田產(chǎn)量逐漸萎縮時(shí)，需要采用新的方法來(lái)開(kāi)采石油，下面依次講述石油技術(shù)上的四大進(jìn)展： 以四維地震勘探石油注氣抽油定向鉆探海洋石油開(kāi)發(fā)以四維地震勘探石油上一頁(yè)1927年，地質(zhì)學(xué)家根據(jù)反射聲波轉(zhuǎn)換成地殼的詳盡剖面圖，并據(jù)此拼合 今成一種3維模型，它能揭示多孔巖層中的石油蘊(yùn)藏狀況，從而將石油的發(fā)現(xiàn)率和收宀 媳. 獲率提高20%二現(xiàn)在已能將反復(fù)地震法勘測(cè)的結(jié)果組合成4維模型，該模型不僅能勘測(cè)出

10、油田中石油、氣體和水之所在，還能預(yù)測(cè)出它們下一步的流向。但它對(duì)埋藏在極硬巖層中或鹽床（下圖中厚的白色層所示）下的油田則無(wú)能為力。圖中從地表產(chǎn)生的聲波在普通巖層和含油 巖層（深棕色所示）、含水巖層（蘭色所示）或含氣巖層（黃色所示）之間的界面上反射。反射回來(lái)的聲 波經(jīng)計(jì)算機(jī)處理轉(zhuǎn)換成圖象，最終便形成一個(gè)能指導(dǎo)鉆井操作的模型。注氣抽油當(dāng)?shù)刭|(zhì)學(xué)家們開(kāi)始研究新的時(shí)間經(jīng)歷勘測(cè)法時(shí)，他們驚奇地發(fā)現(xiàn)，關(guān)于石油流動(dòng)的最基本的觀念 之一棗石油天然地處于上面較輕的氣體和下面較重的地下水之間棗是過(guò)于簡(jiǎn)化了真正的油田的行為。事 實(shí)上，大多數(shù)油井所產(chǎn)生的均是復(fù)雜的分形流動(dòng)模式，這種模式使得石油同氣體和水混合起來(lái)了。專(zhuān)家

11、們?nèi)缃裰?，傳統(tǒng)的對(duì)油井進(jìn)行抽油，直到油流漸漸枯竭的方法，時(shí)常使得60滅更多的油未被采不出來(lái)。一種更為有效的方法是將天然氣、蒸汽或液態(tài)二氧化碳注入枯井。然后，注入物便通過(guò)巖石上的 微孔向下擴(kuò)散，若是計(jì)劃周密，注入物還會(huì)將被遺棄的石油推向相鄰的油井。另一個(gè)辦法是時(shí)常將水注 到石油的下面以增大其壓力，從而幫助它向上流到地表。定向鉆探稱(chēng)為“定向鉆探”的第三大技術(shù)進(jìn)展可以開(kāi)發(fā)被遺忘的儲(chǔ)油層，而成本卻 比注入法來(lái)得低。石油工程技術(shù)人員可以利用各種新設(shè)備來(lái)使油井在地下數(shù)千米處 的儲(chǔ)油層內(nèi)從垂直走向變?yōu)橥耆阶呦颉鹘y(tǒng)上，鉆探工要轉(zhuǎn)動(dòng)長(zhǎng)長(zhǎng)的鉆桿，即“鉆具組”，鉆具組將地表的鉆機(jī)同油井底部的鉆頭連為一體。當(dāng)

12、鉆桿必須拐彎時(shí),這種方法就不行了。因此，要使鉆探方向改變，并不是使鉆具組改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向，而 是讓安裝在靠近鉆頭處泥漿驅(qū)動(dòng)電機(jī)，只轉(zhuǎn)動(dòng)起挖掘作用的帶尖頭的金剛石鉆齒，從而使安在泥漿驅(qū)動(dòng) 電機(jī)與鉆頭之間的彎管接頭，控制鉆探方向。國(guó)際上一些公司已研制出先進(jìn)的傳感器，其精確讀大為提高。傳感器負(fù)責(zé)測(cè)定鉆井周?chē)鷰r石的電 阻，其它一些傳感器則發(fā)射出中子和射線，然后對(duì)被巖石和孔隙流體散射回來(lái)的中子和射線進(jìn)行計(jì)數(shù)。 上述測(cè)量結(jié)果以及鉆頭當(dāng)前所在位置通過(guò)用來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和潤(rùn)滑井筒的泥漿流中的脈沖被發(fā)送回地表。工 程技術(shù)人員于是就能調(diào)整鉆探的路徑，從而使鉆頭迂回前進(jìn)到達(dá)構(gòu)造帶中最富油的部分。海洋石油開(kāi)發(fā)上一頁(yè)石油工業(yè)最后

13、一大新領(lǐng)域在于深水油田，即海面以下1000米或更深的油田。如此深處的油田向來(lái)是人類(lèi)能力所不及的，然而如今這一局面已經(jīng)改觀。遙控水下機(jī)器人已經(jīng)能夠在海底安裝復(fù)雜的設(shè)備， 它們是防止井噴、將油流調(diào)節(jié)到盛行的高壓下以及防止天然氣凍結(jié)阻塞管道所必需的。海底成套設(shè)備將 把一群群水平式油井聯(lián)為一體。然后，采得的石油既可以直接集中到海面的油庫(kù)中，也可以通過(guò)長(zhǎng)長(zhǎng)的 水下管道輸送到淺水地帶原有的平臺(tái)上。在今后的三年中，預(yù)計(jì)將在墨西哥灣以及挪威、巴西和西非的 海岸外修建這類(lèi)海底設(shè)施。防礙開(kāi)發(fā)海上油田和氣田的并非只是深水。巨大的水平走向的鹽層和玄武巖 層有時(shí)就隱伏在大陸邊緣深水中的海底下。開(kāi)采深水下的石油仍然耗資極

14、大，然而，新發(fā)明和必要性已 給該領(lǐng)域帶來(lái)了新的探索高潮。石油、天然氣的利用石油素有“工業(yè)的血液”之稱(chēng)，是當(dāng)今世界最重要的動(dòng)力能源，又是近代有機(jī)化工的重要合成原 材料。提煉油品過(guò)程中回收礦物臘和硫，煉油剩余物如石油焦可以作電極，瀝青是重要的建筑材料。汽 車(chē)、輪船和飛機(jī)的問(wèn)世，使石油作為內(nèi)燃機(jī)燃料，有了新的和廣泛的用途。除汽油以外，石油是煤油、 粗柴油、潤(rùn)滑油、殘?jiān)剂嫌?、瀝青和石蠟的來(lái)源。太陽(yáng)能石油、天然氣不僅有廣泛的工業(yè)用途，而且石化產(chǎn)品在人們的生常中也被大量地使用著，裝點(diǎn)著 人們的家庭。造型各異不同種類(lèi)的家用電器、箱包器皿、生活用具乃至儲(chǔ)存著豐富信息的軟盤(pán)幾乎沒(méi)有 一樣離得開(kāi)石化產(chǎn)品。太陽(yáng)能

15、取之不盡、用之不竭的太陽(yáng)能是一種可廣泛利用的清潔能源。太陽(yáng)是光明 的象征，46億年來(lái)太陽(yáng)一直照耀著地球，送來(lái)光、也送來(lái)熱。將陽(yáng)光聚焦，可以將 光能轉(zhuǎn)化為熱能。傳說(shuō) 阿基米德就曾經(jīng)利用聚光鏡反射陽(yáng)光，燒毀了來(lái)犯的敵艦。 在日照充分的地方，人們?cè)谏a(chǎn)和生活中已大量使用太陽(yáng)灶、太陽(yáng)能熱水器和干燥 器。太陽(yáng)灶的原理很簡(jiǎn)單，用金屬或其他材料制成類(lèi)似鏡面的裝置，將陽(yáng)光反射到 某一焦點(diǎn)，就可以得到 100攝氏度或者更高的溫度，足夠用來(lái)做飯、燒水或加熱各種物體了。如果鏡面 的方向能夠隨著太陽(yáng)的位置變化而自動(dòng)調(diào)整，太陽(yáng)能的利用率就更高了。例如，現(xiàn)在世界上最大的拋物 面型反射聚光器有 9層樓高，總面積2 ,500

16、平方米，焦點(diǎn)溫度高達(dá) 4, 000攝氏度，許多金屬都可以被 熔化。太陽(yáng)能熱水器的構(gòu)造要簡(jiǎn)單的多。因?yàn)椴恍枰a(chǎn)生太高的溫度。在大多數(shù)情況下，可以將太陽(yáng) 能熱水器的集熱器制成箱式、蛇型管式、直管式、平板式或枕式，通過(guò)管道與水源和儲(chǔ)水箱相連。太陽(yáng) 能熱水器在我國(guó)北方比較常見(jiàn)。陽(yáng)光也可以用來(lái)發(fā)電。比較常見(jiàn)的光電池是硅電池，它能將13%-20%勺日光能轉(zhuǎn)化為電能。許多電子計(jì)算器和其他小型電子儀器現(xiàn)在已經(jīng)采用太陽(yáng)能電池供電，人造衛(wèi)星和宇宙飛船更是主要依靠太陽(yáng) 能電池來(lái)提供電力。但是陽(yáng)光在達(dá)到地面以前要經(jīng)過(guò)大氣的反射、散射和吸收，能量損失較大，加上陰 天、晝夜變化和雨雪等降水過(guò)程的影響，目前地面上利用日光

17、發(fā)電受到一定限制。無(wú)論是生物質(zhì)能、風(fēng)能，還是水力、溫差和潮汐能，歸根結(jié)底都是太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化形式。即使礦物 燃料，也是通過(guò)生物的化石形式保存下來(lái)的億萬(wàn)年以前的太陽(yáng)能。太陽(yáng)能不僅不會(huì)造成污染，而且取之 不盡、用之不竭，是最廉價(jià)的能源。風(fēng)能風(fēng)能是太陽(yáng)能的一種轉(zhuǎn)換形式，是一種重要的自然能源。據(jù)有關(guān)專(zhuān)家估算， 在全球邊界層內(nèi)的總能量為1.3 X 1015瓦，一年中約為1.4 X 1016千瓦時(shí)電力的能量,相當(dāng)于目前全世界 每年所燃燒能量的3000倍。其中1/10為可取用的極限量。風(fēng)能 的特點(diǎn)為：能量巨大，但能量密度低，當(dāng)流速同為3米/秒時(shí)，風(fēng)力的能量密度僅為水力的1/1000 ;利用簡(jiǎn)單、無(wú)污染、可再生；

18、不穩(wěn)定性大，連續(xù)性、可靠性差；時(shí) 風(fēng)能是太陽(yáng)能的一種轉(zhuǎn)換形式，是一種重要的自然能源。據(jù)有關(guān)專(zhuān)家估算， 在全球邊界層內(nèi)的總能量為1.3 X 1015瓦，一年中約為1.4 X 1016千瓦時(shí)電力的能量,相當(dāng)于目前全世界 每年所燃燒能量的3000倍。其中1/10為可取用的極限量。風(fēng)能 的特點(diǎn)為：能量巨大，但能量密度低，當(dāng)流速同為3米/秒時(shí)，風(fēng)力的能量密度僅為水力的1/1000 ;利用簡(jiǎn)單、無(wú)污染、可再生；不穩(wěn)定性大，連續(xù)性、可靠性差；時(shí) 空分布不均。生物質(zhì)能取之不盡、用之不竭的太陽(yáng)能是一種廣泛利用的清潔能源。太陽(yáng)是光明的我 們知道，燃燒薪柴等生物質(zhì)的能源會(huì)造成煙塵的污染。那么，在不容易獲得其他能源的

19、廣大農(nóng)村地區(qū)該怎么辦呢？在農(nóng)村到處可以看到許多生物質(zhì)的廢棄物，如人畜糞便、秸稈、雜草和 不能食用的果蔬，等等。將這些廢棄物收集起來(lái)，經(jīng)過(guò)細(xì)菌發(fā)酵可以產(chǎn)生沼氣，用沼氣做燃料和照明， 就可以有效地解決問(wèn)題。沼氣具有很高的熱值，燃燒后生成二氧化碳和水，不污染空氣，不危害農(nóng)作物 和人畜健康；生成沼氣的原料本身就是各種廢棄物，用來(lái)生成沼氣后可以大大減少垃圾的數(shù)量。地?zé)崮苌烧託鈱?shí)際上是利用厭氧微生物在密閉條件下分解有機(jī)物。燃燒和呼吸等都是在氧氣的幫助下 對(duì)有機(jī)物進(jìn)行分解，一方面消耗氧氣放出二氧化碳；另一方面釋放能量。地?zé)崮軓闹苯永玫責(zé)岬囊?guī)模來(lái)說(shuō)，最常用的是地?zé)崴茉?，占總利用量?/3以上，其次是地?zé)崴B(yǎng)殖和種植約占20%地?zé)岵膳s占13%地?zé)崮芄I(yè)利用約占 2%利用地?zé)崮?，占地很少，無(wú)廢渣、粉塵污染，用后的棄（尾）水既可綜合利用，又 可回注到地下儲(chǔ)層，達(dá)到增加壓力、保護(hù)儲(chǔ)層、保護(hù)地?zé)豳Y源的雙重目的。據(jù)美國(guó) 地?zé)豳Y源委員會(huì)（GRC 1990年的調(diào)查，世界上18個(gè)國(guó)家有地?zé)岚l(fā)電，總裝機(jī)容量 5827.55兆瓦，裝機(jī)容量在100兆瓦以上的國(guó)家有美國(guó)、菲律賓、墨西哥、意大利、新西蘭、日本和印尼。我國(guó)的地?zé)豳Y源也很豐富，但開(kāi)發(fā)利用程度很低。主要分布在云南、西藏、河北等省區(qū)。除以上利用外，從熱水中還可提取鹽類(lèi)、有益化學(xué)組分和硫磺等。海