1、第四讲第四讲 能能 源源 及及 其其 利利 用用一、什么是能源一、什么是能源?二、煤炭及其综合利用二、煤炭及其综合利用三、石油和天然气三、石油和天然气四、核能四、核能世界能源结构有过两次大的转变：世界能源结构有过两次大的转变：第第次次 18世纪开始，从薪柴转向煤。世纪开始，从薪柴转向煤。(蒸汽机蒸汽机)第二次第二次 上世纪上世纪20年代开始年代开始,从煤转向石油和天然气。从煤转向石油和天然气。(内燃机，汽车、飞机内燃机，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。第三次大转变，就是从石油和天然气逐步转向新能源。(原子时代原子时代)一次能源一次能源 指在自然界现成存在，可以直接取
2、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、煤炭及其综合利用二、煤炭及其综合利用 煤在全世界的分布 煤的平均组成煤的平均组成分析煤的特点 直接燃烧有什么弊端?煤的综合利用煤的综合利用:1、煤的气化煤的气化 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，煤在氧气不足的情况下
3、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。做气体燃料。P.422、煤的焦化、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。的焦炭、液态的煤焦油和气态的焦炉气。3、煤的液化、煤的液化 煤炭液化油也叫人造石油。煤和石油部是由煤炭液化油也叫人造石油。煤和石油部是由C、H、O等元素组成的有机等元素组成的有机物，但煤的平均分子量大约是石油的物，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。倍，煤的含氢量比石油低得多。中温中温低温低温高温高温煤煤 的的 焦
4、焦 化化煤煤热裂解（大分子变小分子）热裂解（大分子变小分子）催化加氢催化加氢人造石油人造石油 (450480摄氏度，摄氏度，1230Mpa)煤的液化煤的液化三、石油和天然气三、石油和天然气石油石油含氢量较高含氢量较高而含氧量较低而含氧量较低 煤含氧量较高而含氢量较低煤含氧量较高而含氢量较低 碳氢化合物以碳氢化合物以直链烃直链烃为主为主 以芳烃为主以芳烃为主比较石油和煤比较石油和煤:石油的炼治主要过程：石油的炼治主要过程：分馏分馏裂化裂化重整重整精制精制P.471、石油的分馏、石油的分馏2、石油的裂化、石油的裂化 (可获得更多的汽油可获得更多的汽油)3、催化重整催化重整(可获得辛烷值更高的汽油可
5、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“重新调整重新调整”，转化为带支链的烷烃异构体，转化为带支链的烷烃异构体。4、加氢精制加氢精制(提高油品的质量提高油品的质量)用催化剂在一定温度压力下使用催化剂在一定温度压力下使H2和和N、S起反应生成起反应生成NH3或或H2S而分离，而分离，留在油品中的只是碳氢化合物，可防止环境污染留在油品中的只是碳氢化合物，可防止环境污染四、核能四、核能 核裂变核裂变 原子弹原子弹 核电站核电站U-235受到高能中子的轰击裂变成两种核素受到高能中子的轰击裂变成两
6、种核素什么是核裂变什么是核裂变?中子诱发中子诱发U-235裂变裂变,形成链式反应形成链式反应,释放出巨大的核能释放出巨大的核能原子弹工作的原理原子弹工作的原理核电站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于上世纪80年代中期年代中期。核电站的优越性：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，第一，它的能量巨大，而且非常集中。根据计算，1克克U-235=2.5吨标准煤吨标准煤=1吨石油吨石油第二，运输方便，适应性强。有人把核电站与火电站作了个形象第二，运输方便，适应性强。有人把
7、核电站与火电站作了个形象的比较：的比较：一座一座20万干瓦的火电站万干瓦的火电站3000吨煤吨煤/天天100个火车皮个火车皮 1千克铀千克铀3个火柴盒个火柴盒第三，核资源储量丰富第三，核资源储量丰富,海水中的铀资源极为丰富，每海水中的铀资源极为丰富，每1000吨海水吨海水中大约含铀中大约含铀3克。世界各大洋中铀的总含量可达克。世界各大洋中铀的总含量可达40多亿吨。不过，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。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，一股比大力发电低第四，核电成本低，一股比大力发电低20-50。缺点：缺点：1、产生核废料
8、。目前世界各国的核电站大多数采用、产生核废料。目前世界各国的核电站大多数采用“热热中子反应堆中子反应堆”(简称简称“热堆热堆”)，在这种反应堆中有用的核，在这种反应堆中有用的核燃料是燃料是U-235，而，而U-235只占天然铀总量的只占天然铀总量的0.7，其余都，其余都是核废料是核废料U-238，裂变产物都具有放射性。，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。、安全性不能做到万无一失，极具危险性。1979年年3月月28日，美国三里岛核电站事故。日，美国三里岛核电站事故。1986年年4月月26日，前苏联切尔诺贝利核电站猛烈爆炸。日，前苏联切尔诺贝利核电站猛烈爆炸。2011年
9、年3月月12日，日本褔岛第一核电站爆炸。日，日本褔岛第一核电站爆炸。各国核电发展现状各国核电发展现状法国法国 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
10、电量已占年底，核发电量已占本国总电量的本国总电量的75，是世界上比例最高的国家。，是世界上比例最高的国家。美国美国 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座，生产的电力占全国发电总量的21。日本日本 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。日本现有本现有40座核电站在运转，占全国能源总量的座核电站在运转，占全国能源总量的22。前苏联前苏联 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，到和法国，位居世界第三，到1989年，占全国总电量的年，占全国总电量的12.3。
