第十章-能源與環(huán)境

一.世界能源消費狀況1世界能源的消耗呈逐年增加的趨勢石油是現(xiàn)代世界上消耗最多的能源課本232，表10-1、10-2、圖10-1世界能源生產(chǎn)增長率大于人口增長率發(fā)達國家的能源消耗占世界的絕大部分在不同的歷史階段，能源結(jié)構(gòu)具有明顯的變更能源消費增長同經(jīng)濟發(fā)展之間有確定的關系2002年美國人口只占世界人口的4.6%，但能源的消耗卻占世界的24.4%2我國能源的探明儲量和生產(chǎn)狀況34能源消費彈性系數(shù)=能源消費年平均增長率/國民生產(chǎn)總值年平均增長率我國能源的消費狀況能源豐富而人均消耗量少能源構(gòu)成以煤為主燃煤嚴峻污染環(huán)境農(nóng)村能源供應短缺，以生物質(zhì)能為主1997年我國人均能耗僅為1.165噸標準煤，世界人均為2.4噸標準煤。北美為10噸。預料我國2050年將達到2.38噸標準煤。51.能源的基本概念與分類能源：指供應能量的自然資源，是機械能、熱能、化學能、原子能、生物能、光能等的總稱。一次能源二次能源一是自然界中存在的自然能源如煤炭．石油、自然氣、水力、風力、鈾、植物燃料、太陽能、地熱、潮汐能等由一次能源干脆或間接轉(zhuǎn)化為的人工能源，如電力、汽油．煤油。柴油、重油、焦炭、煤氣、沼氣等稱為二次能源。二、能源的利用6常規(guī)能源新能源可再生能源：水力不可再生能源：煤炭、石油、天然氣等可再生能源：太陽能、風能、海洋能不可再生能源：核燃料二次能源電力、焦炭、煤氣、沼氣等一次能源能源分類72.1煤煤是地球上儲量最多的化石燃料。煤的類型主要有泥炭、褐煤、煙煤和無煙煤，其煤化程度依次增高。8不同類型煤的性質(zhì)9成煤作用：泥炭化

(或腐泥化)作用煤化作用10泥炭化

(或腐泥化)作用：在地表常溫、常壓下，由積累在停滯水體中的植物殘體轉(zhuǎn)變成泥炭或腐泥的過程，這一階段以生物化學變更為主。煤化作用：是成煤作用的其次階段，以物理化學作用為主。煤化作用包括成巖作用和變質(zhì)作用兩個階段。成巖作用以壓力為主，使泥炭被壓實、脫水、固結(jié)而轉(zhuǎn)變成褐煤；變質(zhì)作用以溫度為主，壓力為副，使褐煤轉(zhuǎn)變成煙煤、無煙煤。無煙煤進一步變質(zhì)而轉(zhuǎn)變成石墨，但這已不屬煤化作用的范疇。在煤化過程中，煤的化學組成、工藝性質(zhì)、物理性質(zhì)和煤巖特征等都發(fā)生一系列變更。隨著煤化程度的加深，碳含量增加，氧、氫含量削減，顏色由褐色變?yōu)樯詈?、灰黑至鋼灰色，光澤由弱變強等?1主要是碳、氫，還含有少量氧、氮、硫。

S--幾乎全部煤中都含有硫，即使陜西神木的出口優(yōu)質(zhì)煤仍含0.28～0.45%的硫，南方某些煤藏中含硫量高達10%。這就意味著每燃燒1噸這類煤，將會產(chǎn)生近200kgSO2。N--煤燃燒時，所含的氮幾乎全部轉(zhuǎn)變?yōu)镹O和NO2。是大氣污染的重要成分之一。P--我國西南地區(qū)的煤以含磷為特點，有的煤礦層中夾有磷礦層，因此所采的煤含有較多雜質(zhì)磷，燃燒中會產(chǎn)生磷的氧化物，是西南地區(qū)酸雨危害嚴峻的緣由之一?；曳?-煤中的灰分主要是一些不能燃燒的礦物性雜質(zhì)，含有鈣、鎂、鐵、鉛、硅和微量或痕量砷、鋇、鈹、鉛、汞、鋅等礦物雜質(zhì)，也含有放射性元素。12煤的開采與環(huán)境在開采地區(qū)，剝離大量表土和巖石，產(chǎn)生斷裂和塌陷。采煤過程中產(chǎn)生大量廢水，污染水體和土壤。礦區(qū)以煤為燃料，大氣污染嚴峻。煤矸石占用大量土地。13煤的氣化和綜合利用

通常煤作為一次能源干脆燃燒利用。世界總發(fā)電量的47％來自燃煤的火力發(fā)電。我國的煤炭在一次能源消費中的比重始終維持在70％上下。把煤轉(zhuǎn)化為氣體燃料或液體燃料,轉(zhuǎn)化為化工產(chǎn)品,加以綜合利用,從而提高熱效率和經(jīng)濟效益,并防止污染和減輕運輸負擔。目前的趨勢142.2石油石油的組成和分類原油及其加工所得的液體產(chǎn)品總稱為石油。石油是碳氫化合物的混合物，其碳和氫分別占84－87％和12－14％，主要成分為烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴。除純烴類成分之外，原油中還有氮、氧、硫等有機雜環(huán)化合物。石油中還含有微量的V、Ni、Fe、Al、Ca、Na、Mg、Co、Cu等金屬元素。15據(jù)統(tǒng)計，每年通過各種渠道泄入海洋的石油和石油產(chǎn)品，約占全世界石油總產(chǎn)量的0.5%，傾注到海洋的石油量達200萬噸～1000萬噸，由于航運而排入海洋的石油污染物達160萬噸～200萬噸，其中1/3左右是油輪在海上發(fā)生事故導致石油泄漏造成的。我國海上各種溢油事故每年約發(fā)生500起，沿海地區(qū)海水含油量已超過國家規(guī)定的海水水質(zhì)標準2倍～8倍，海洋石油污染特別嚴峻。石油對海洋的污染162.3自然氣自然氣的主要成分是甲烷，但也含有相對分子質(zhì)量較大的烷烴，如乙烷、丙烷、丁烷、戊烷等。還含N2、H2、SO2和H2S等，有時還有稀有氣體氦、氬等。清潔便利高放熱化石燃料中自然氣是一種最佳能源是僅次于氫能的最干凈的能源173.非礦物燃料能源3.1水力探討：水力發(fā)電的優(yōu)點和對環(huán)境的影響183.2核能核電站長期的經(jīng)濟效益明顯核電站平安牢靠核電站對環(huán)境影響比燃燒煤、石油電站要小，是清潔的能源考慮到化石燃料的枯竭及其綜合利用價值，核燃料必將成為主要的載能體19中國在20世紀80年頭中期起先建設核電站，最初的兩座核電站分別坐落于浙江的秦山和廣東的大亞灣。目前中國共有６座核電站，9臺核電機組投入商業(yè)運行，２臺在建。中國核電發(fā)電量占全國總發(fā)電量的2.3%。小資料204新型能源4.1太陽能2122利用太陽能的三種方式太陽能干脆轉(zhuǎn)換成熱能太陽能發(fā)電太陽能干脆轉(zhuǎn)換成化學能關鍵設備是集熱器太陽能電池太陽能電站23平板型集熱器拋物面型反射聚光器2425西藏措美縣哲古鎮(zhèn)光伏電站該電站裝機容量130千瓦，為當?shù)?14戶、近4000名牧民解決了用電難問題26深圳市國際園林花卉博覽園的太陽能光伏電站，2004年8月建成，電站總?cè)萘窟_1兆瓦，年發(fā)電實力約為100萬千瓦時，是亞洲最大的太陽能光伏電站西藏安多100kw光伏電站，安多縣地處海拔4800米的青藏高原，使之成為世界上海拔最高的大型光伏電力系統(tǒng)在太陽能方面，我國政府制定實施了“中國光明工程”支配。支配到2010年，利用光伏發(fā)電技術(shù)解決2300萬邊遠地區(qū)人口的用電問題。274.2生物能源

生物質(zhì)能:指由太陽能轉(zhuǎn)化并以化學能形式貯藏在生物質(zhì)中的能量。全世界每年植物所儲存的能量，如按人平均，相當于目前世界上各種商品能源人均消耗量的十多倍，如折合成標準煤約為20-30t。因此，利用生物質(zhì)能就是間接的利用太陽能。生物質(zhì)能利用方式：常見模式：薪柴、木炭、沼氣等新趨勢：能源樹、從植物中提取酒精代替石油、叢粒藻28生物能---沼氣沼氣燈沼氣爐灶沼氣的綜合利用沼氣成分沼氣發(fā)電29沼氣的形成過程30影響沼氣產(chǎn)量的因素溫度密封、缺氧pH6.7-7.0保持適當?shù)奶嫉雀邷匕l(fā)酵50-55中溫發(fā)酵30-35常溫發(fā)酵10-30氮不足，會產(chǎn)生硫化氫氣體，氮太多，則產(chǎn)生氨而抑制甲烷的生成。31其它的新型能源地熱能核聚變能氫能潮汐能風能325.電能生產(chǎn)對環(huán)境的影響

5.1火力發(fā)電對環(huán)境的影響

火力發(fā)電接受的燃料主要是煤炭、石油或自然氣?；鹆Πl(fā)電過程中燃料燃燒大約將88%的化學能轉(zhuǎn)換為熱能，并將熱能傳遞給水管中的水，使之加熱蒸發(fā)，水蒸氣通過蒸汽管流向渦輪機并沖擊葉片轉(zhuǎn)動，渦輪機可把46%的熱能轉(zhuǎn)換成機械能，發(fā)電機能將所得到的機械能的99%轉(zhuǎn)換成電能，然后通過輸出系統(tǒng)將電能輸送到用戶。也就是說，只有40%的熱能轉(zhuǎn)化為電能。冷卻水熱輻射熱污染33火力發(fā)電接受煤為燃料，排向環(huán)境的污染物量大的，主要是煙塵、爐渣、SO2、NO；若接受石油為燃料，則污染物主要是SO2、NO2；自然氣