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第四讲能源及其利用一、什么是能源?二、煤炭及其综合利用三、石油和天然气四、核能世界能源结构有过两次大的转变：第—次18世纪开始，从薪柴转向煤。(蒸汽机)第二次上世纪20年代开始,从煤转向石油和天然气。(内燃机，汽车、飞机)第三次大转变，就是从石油和天然气逐步转向新能源。(原子时代)一次能源指在自然界现成存在，可以直接取得且不必改变其基本形态的能源，如煤炭、天然气、地热、水能等。二次能源由一次能源经过加工或转换成另一种形态的能源产品，如电力、焦炭、汽油、柴油、煤气等。常规能源也叫传统能源，就是指已经大规模生产和广泛利用的能源。煤炭、石油、天然气、核能等属非再生的常规能源。而水电则属于再生能源。新能源指以新技术为基础，系统开发利用的能源。二、煤炭及其综合利用煤在全世界的分布煤的平均组成分析煤的特点直接燃烧有什么弊端?煤的综合利用:1、煤的气化煤在氧气不足的情况下进行部分氧化，使煤中的有机物转化为可燃气体，做气体燃料。P.422、煤的焦化即煤的干馏，把煤置于隔绝空气的密闭炼焦炉内加热，煤分解生成固态的焦炭、液态的煤焦油和气态的焦炉气。3、煤的液化煤炭液化油也叫人造石油。煤和石油部是由C、H、O等元素组成的有机物，但煤的平均分子量大约是石油的10倍，煤的含氢量比石油低得多。中温低温高温煤的焦化煤——热裂解（大分子变小分子）——催化加氢——人造石油(450—480摄氏度，12—30Mpa)煤的液化三、石油和天然气石油含氢量较高而含氧量较低煤含氧量较高而含氢量较低碳氢化合物以直链烃为主以芳烃为主比较石油和煤:石油的炼治主要过程：分馏——裂化——重整——精制P.471、石油的分馏2、石油的裂化(可获得更多的汽油)3、催化重整(可获得辛烷值更高的汽油)在一定的温度压力下，汽油中的正链烃在催化剂表面作用下进行结构的“重新调整”，转化为带支链的烷烃异构体。4、加氢精制(提高油品的质量)用催化剂在一定温度压力下使H2和N、S起反应生成NH3或H2S而分离，留在油品中的只是碳氢化合物，可防止环境污染四、核能核裂变原子弹核电站U-235受到高能中子的轰击裂变成两种核素什么是核裂变?中子诱发U-235裂变,形成链式反应,释放出巨大的核能原子弹工作的原理核电站工作的原理1954年，前苏联建成世界上第一座核电站。中国核电发展起步于上世纪80年代中期。核电站的优越性：第一，它的能量巨大，而且非常集中。根据计算，1克U-235=2.5吨标准煤=1吨石油第二，运输方便，适应性强。有人把核电站与火电站作了个形象的比较：一座20万干瓦的火电站~3000吨煤/天~100个火车皮1千克铀~3个火柴盒第三，核资源储量丰富,海水中的铀资源极为丰富，每1000吨海水中大约含铀3克。世界各大洋中铀的总含量可达40多亿吨。不过，从海水中提取铀在技术上还有一些难题需要进一步研究解决。第四，核电成本低，一股比大力发电低20％-50％。缺点：1、产生核废料。目前世界各国的核电站大多数采用“热中子反应堆”(简称“热堆”)，在这种反应堆中有用的核燃料是U-235，而U-235只占天然铀总量的0.7％，其余都是核废料U-238，裂变产物都具有放射性。2、安全性不能做到万无一失，极具危险性。1979年3月28日，美国三里岛核电站事故。1986年4月26日，前苏联切尔诺贝利核电站猛烈爆炸。2011年3月12日，日本褔岛第一核电站爆炸。各国核电发展现状法国法国是世界上最重视核电技术发展的国家，以其安全可靠、工业标准化最完整著称于世。其能源资源严重短缺，能源供应长期受制于人，被迫发展核电，并把它作为解决能源问题的基本国策长期坚持，终于改变了法国能源的结构和供求关系。该国核电已占主导地位，到1991年底，核发电量已占本国总电量的75％，是世界上比例最高的国家。美国是发展核能最早、发展核电站最多的国家，投入运行的核电站已有112座，生产的电力占全国发电总量的21％。日本是个资源极度贫乏的国家，绝大部分能源依靠进口，其中全国99.8%的石油和83.4％的煤炭都靠进口，受政治、经济的不稳定因素影响太大。日本现有40座核电站在运转，占全国能源总量的22％。前苏联重视核电技术发展，发展较早、较快，其核电装机容量仅次于美国和法国，位居世界第三，到1989年，占全国总电量的12.3％。