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发布时间:2020-08-24 15:25:39

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作者:胡元斌

出版社:辽海出版社

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人类的生活——能源科学知识3

人类的生活——能源科学知识3试读:

总序

科学技术是第一生产力。科技的进步已成功地改变了人类的生活方式。人类在不断地探索和发现中积累了越来越多的知识财富。

在漫长的岁月中,从原始人的茹毛饮血到色彩斑斓的现代生活;从古代社会的结绳计数到现代社会垄断人类生活的互联网;从古代的四大发明到如今登月成功。人类几乎在所有领域都取得了令人惊叹的成就。技术更新,知识爆炸,信息扩张……一系列代表着人类社会巨大进步的词汇,充斥着我们的社会,使每个人都感到在巨大的社会进步面前人类自身的局限。作为人类社会充满生机和活力的群体——青少年朋友,在对现有书本知识学习的基础上,更充满着对一切现代科学技术和信息技术的无限渴望。

现代科技不应是少数专家的专利,应该是全民的、全社会的共同财产,怎样能使广大青少年更多更全面地掌握最新的科技知识是摆在我们面前义不容辞的责任。

为此,我们组织多位经验丰富的学者精心策划、编写了这部《青少年科普知识必读丛书》。

本套丛书分海洋、航空航天、环境、交通运输、军事、能源、生命、生物、信息、宇宙等十册。收录词条约五千个。涉及知识面广阔且精微。所包含的内容:从超级火山、巨型海啸、深海乌贼、聪明剑鱼……到地核风暴、冰期奥秘、动物情感、植物智慧……;从登陆火星、探访水星,到穿越极地,潜入深海……既有独特的自然奇观,又有奇异的人文现象;既有对人类创造物的神奇记述,又有人类在探索和改造自然过程中面对的无奈、局限,以及人类对自然所造成的伤害,自然对人类的警告……这是一次精彩的自然与社会的探索历程,是每一位热爱科学、热爱自然的青少年朋友与大自然的一次真诚对话,它将使青少年朋友自觉地意识到,在这个美丽的星球上,人类不应以主宰自居,而应和一切生灵和谐共存,当人与大自然真正达到完美的融合,这个美丽的星球才是完美的、永恒的。

这样一套科普知识阅读词典,摆脱了以往那种令人望而生畏的枯燥乏味、晦涩难懂、呆板平直、味如嚼蜡的叙述方式,拆除了青少年朋友全方位学习和掌握各类知识所筑起的一道道壁障。采用词典的编纂方式,更便于检索和查阅。

本书中,凡是青少年感兴趣的一切自然和社会奥秘几乎无所不有,无所不容。真正做到了庞而不杂,广而不糙。

我们用青少年朋友乐于接受的方式,以细腻生动的笔触、简洁明了的叙述、深入浅出的将各个方面的知识呈现出来,营造出一个适应青少年的阅读氛围,将最适时的信息传达给广大的青少年朋友。这是本套丛书的一大特点,相信每一位拥有本套丛书的青少年朋友对此都会有所体会。

科普读物从来不拒绝科学性、知识性、可读性三者的完美统一,它强化生动性与现实感;不仅要让青少年朋友欣赏科学世界的无穷韵律,更关注技术对现实生活的改变,以及人类所面对的问题和挑战。本丛书的出发点正是用科学的眼光追寻青少年心中对这个已知和未知世界的热情和关注。

本套丛书的编辑对知识的尊重还主要表现在不断追随科学和人类发展的步伐以及青少年对知识的新的渴求。希望广大青少年通过阅读这套丛书,激发学科学的热情,以及探索宇宙奥秘的兴趣,帮助他们认识自然界的客观规律,了解人类社会,插上科学的翅膀,去探索科学的奥秘,勇攀科学的高峰。

愿今天的青少年朋友,都成为明日的科学探索之星,愿人类所居住的这个美丽星球更加美丽、和谐。

R

人造太阳伞

1993年2月4日,俄罗斯科学家成功地在离地面350千米处张开一把特制的太阳伞,把阳光反射到地球上来,犹如在太空升起了一颗“人造月亮”。其亮度相当于月亮光2~3倍,在短短的6分钟里,它向处于黑夜的欧洲地区反射了一道约数千米宽的光带,从南向北依次照亮了里昂、日内瓦、伯尔尼、慕尼黑和白俄罗斯,6分钟后自行烧毁,完成神圣的使命。这是人类历史上利用太阳伞首次成功地反射阳光,它揭开了人类照明和能源史上的新的一页。

太阳伞其实是用很薄的涤纶反光膜制成,由无人驾驶“进步”号货运飞船携带到“和平”空间站后,在离“和平”站160米处,飞船头部卷筒以每秒570°的速度旋转,在离心力作用下将薄膜太阳伞打开,这顶太阳伞直径为22米,这时太阳伞距离“和平”号空间站320米,此时飞船卷筒旋转速度为每秒84°,足以使太阳伞绷紧,整个太阳伞重40千克,薄膜只重4000克。

人类平均能耗

世界各国能源消费水平有很大差距。据能源经济学者分析,现代化社会人口平均最低限度的能源消费量为1615千克标准煤,而美、英、德、法等国能源消费量平均每年每人为6700千克,超过最低限度4倍以上,美国超过7~8倍。这些发达国家人口只占世界人口的10%,而能源消费已达世界总能耗的40%。中国人口平均能耗仅有620千克,仅为最低限度的2/5。资料表明,现代化社会每年每人平均最低能耗1615千克标准煤中,衣108千克,食323千克,住323千克,行215千克,其他646千克。

人工能源

人工能源(二次能源)是指由一次能源直接或间接转换成其他种类和形式的能量资源,如煤气、汽油、煤油、柴油、电力、蒸汽、热水、氢气、激光等。其中,已被人类广泛利用并在人类生活和生产中起过重要作用的能源,称为常规能源,通常是指煤炭、石油、天然气、水能4种。而新近才被人类开发利用,有待于进一步研究发展的能量资源称为新能源,相对于常规能源而言,在不同的历史时期和科学技术水平情况下,新能源有不同的内容。

据世界能源会议统计,世界已探明可采煤炭储量共计15980亿吨,预计还可开采200年。探明可采石油储量共计1211亿吨,预计还可开采30~40年。探明可采天然气储量共计119万亿立方米,预计还可开采60年。探明可采铀储量合计235.6万吨(未包括中央计划国家),如果利用得好,可再用2400~2800年。全世界可开发水电装机容量共计22.6亿瓦,年发电量可达9800瓦,可长期开发利用。

为了缓解能源的供需矛盾,世界各国都在积极研究开发新能源,特别是再生能源,以保证人类长期稳定的能源供应。这方面的措施主要有,发展核能和利用太阳能、生物能、氢能、地热能、风能、潮汐能、海洋温差、波浪发电等。

人造能源“树”

德国人亨特·维格纳发明了一种人造能源“树”,“树”上的15片大叶子是聚酯制成的。他用这棵“树”来供应他家的暖气并使一个小游泳池保持一定的温度。叫它“树”是因它的样子像树。

能源树的供暖原理是:在有温差的情况下,热向冷转化。“树”本身中空,叶子中间也是空的,里面有一种水和防冻剂的混合液体。设在房子里的靠小量电能推动的热泵使液体温度始终比外界温度低5℃。

15片叶子从外界潮湿的气流中吸收热量,热泵又使液体温度重新下降,进行循环,由此获得的热量被输送到暖气片上或输入热储存器里储存。在外界温度接近0℃而潮湿空气能在叶子表面呈结晶状态时,能源树发挥的功能最佳。该树已经于1982年成批生产。

染料敏化电池

染料敏化太阳电池主要是模仿光合作用原理,研制出来的一种新型太阳电池,其主要优势是:原材料丰富、成本低、工艺技术相对简单,在大面积工业化生产中具有较大的优势,同时所有原材料和生产工艺都是无毒、无污染的,部分材料可以得到充分回收,对保护人类环境具有重要的意义。自从1991年瑞士洛桑高工(EPFL)M.Grtzel教授领导的研究小组在该技术上取得突破以来,欧、美、日等发达国家投入大量资金研发。

S

三相四线

在低压配电网中,输电线路一般采用三相四线,其中三条线路分别代表A,B,C三相,不分裂,另一条是中性线N(区别于零线,在进入用户的单相输电线路中,有两条线,一条我们称为火线,另一条我们称为零线,零线正常情况下要通过电流以构成单相线路中电流的回路,而三相系统中,三相自成回路,正常情况下中性线是无电流的),故称三相四线制;在380V低压配电网中为了从380V相间电压中获得220V线间电压而设N线,有的场合也可以用来进行零序电流检测,以便进行三相供电平衡的监控。

三地率

依照现行体制,我国的成品油定价是以目标市场的成品油交易价格为基础,根据典型运杂费及国内关税,加上由国家确定的成品油流通费用,形成由国家发改委颁布的国内成品油零售中准价;再由中石油与中石化在中准价上下浮动8%的范围内,制定出旗下石油销售单位具体的成品油零售价格。这个目标市场价格是纽约、新加坡及鹿特丹三地市场前一个月成交价格加权平均后得出的价格(简称三地率)。当三地率波动超过8%时,国家发改委应相应调整国内零售中准价。

酸化

酸化是强化采油(EOR)的一种措施。酸化施工使用诸如水泥车、泵车一类的施工车辆,将酸性水溶液(如,盐酸、氢氟酸、有机酸)注入地层。注入的酸液会溶解地层岩石或胶结物,从而增加地层渗透率,使油气的产出、驱替水注入更加方便。在酸化施工中,为了提高酸化效果,可以采用聚合物稠化酸注入、有机缓速酸注入、变粘酸酸化、粘弹性表面活性剂酸化等新工艺。

生物质热裂解

生物质热裂解(又称热解或裂解),通常是指在无氧环境下,生物质被加热升温引起分子分解产生焦炭、可冷凝液体和气体产物的过程,是生物质能的一种重要利用形式。

生物质热裂解技术是目前世界上生物质能研究的前沿技术之一。该技术能以连续的工艺和工厂化的生产方式将以木屑等废弃物为主的生物质转化为高品质的易储存、易运输、能量密度高且使用方便的代用液体燃料(

生物油

),其不仅可以直接用于现有锅炉和燃气透平等设备的燃烧,而且可通过进一步改进加工使液体燃料的品质接近于柴油或汽油等常规动力燃料的品质,此外还可以从中提取具有商业价值的化工产品。相比于常规的化石燃料,生物油因其所含的硫、氮等有害成分极其微小,可视为21世纪的绿色燃料。生物油

生物质

快速热解过程中,生物质原料在缺氧的条件下,被快速加热到较高反应温度,从而引发了大分子的分解,产生了小分子气体和可凝性挥发分子以及少量焦炭产物。可凝性挥发分被快速冷却成可流动的液体,称之为生物油或焦油。生物油为深棕色或深黑色,并具有刺激性的焦味。通过快速或闪速热裂解方式制得的生物油具有下列共3同的物理特征:高密度(约1200Kg/m);酸性(p H值为2.8~3.8);高水分含量(15%~30%)以及较低的发热量(14~18.5MJ/Kg)。生物质

生物质是植物通过光合作用生成的有机物,它包括植物、动物及其排泄物、垃圾及有机废水等几大类。生物质的能源来源于太阳,所以生物质能是太阳能的一种。生物质是太阳能最主要的吸收器和储存器,生物质通过光合作用能够把太阳能富集起来,储存于有机物中,这些能量是人类发展所需能源的源泉和基础。生物质是地球上最广泛存在的物质,它包括所有动物、植物和微生物以及由这些有生命物质派生、排泄和代谢的许多有机质。各种生物质都具有一定能量。以生物质为载体,由生物质产生的能量便是生物质能。生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式,直接或间接来源于植物的光合作用。地球上的植物进行光合作用所消费的能量,占太阳照射到地球总辐射量的0.2%,这个比例虽不大,但绝对值很惊人:光合作用消费的能量是目前人类能源消费总量的40倍。可见,生物质能是一个巨大的能源。生物质能的主要来源有薪柴、牲畜粪便、制糖作物、城市垃圾和污水、水生植物等。

生物质能的利用

生物质能一直是人类赖以生存的重要能源,它是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源,在整个能源系统中占有重要地位。有关专家估计,生物质能极有可能成为未来可持续能源系统的组成部分,到21世纪中叶,采用新技术生产的各种生物质替代燃料将占全球总能耗的40%以上。

目前人类对生物质能的利用,包括直接用做燃料的有农作物的秸秆、薪柴等;间接作为燃料的有农林废弃物、动物粪便、垃圾及藻类等,它们通过微生物作用生成沼气,或采用热解法制造液体和气体燃料,也可制造生物炭。生物质能是世界上最为广泛的可再生能源。

据估计,每年地球上仅通过光合作用生成的生物质总量就达1440亿~1800亿吨(干重),其能量约相当于20世纪90年代初全世界总能耗的3~8倍。但是尚未被人们合理利用,多半直接当薪柴使用,效率低,影响生态环境。现代生物质能的利用是通过生物质的厌氧发酵制取甲烷,用热解法生成燃料气、生物油和生物炭,用生物质制造乙醇和甲醇燃料,以及利用生物工程技术培育能源植物,发展能源农场。

生物燃料

生物燃料是指通过生物资源生产的燃料乙醇和生物柴油,可以替代由石油制取的汽油和柴油,是可再生能源开发利用的重要方向。受世界石油资源、价格、环保和全球气候变化的影响,20世纪70年代以来,许多国家日益重视生物燃料的发展,并取得了显著的成效。我国的生物燃料发展也取得了很大的成绩,特别是以粮食为原料的燃料乙醇生产已初步形成规模。

美国科学家最新的研究成果显示,作为目前应用最广泛的两种生物燃料,生物柴油和乙醇燃料尽管比化石燃料更加优越,但不可能满足社会的能源需求。研究人员发现,即使美国种植的所有玉米和大豆都用于生产生物能源,也只能分别满足全社会汽油需求的12%和柴油需求的6%。而玉米和大豆首先要满足粮食、饲料和其他经济需求,不可能都用来生产生物燃料。

生物燃油

生物柴油是清洁的可再生能源,是指植物油与甲醇进行酯交换制造的脂肪酸甲酯,是一种洁净的生物燃料,也称之为“再生燃油”。

生物制氢

生物制氢是生物质通过气化和微生物催化脱氢方法制氢。在生理代谢过程中产生分子氢过程的统称。

生物乙醇

生物乙醇是以生物质为原料生产的可再生能源。它可以单独或与汽油混配制成乙醇汽油作为汽车燃料。汽油掺乙醇有两个作用:一是乙醇辛烷值高达115,可以取代污染环境的含铅添加剂来改善汽油的防爆性能;二是乙醇含氧量高,可以改善燃烧,减少发动机内的碳沉淀和一氧化碳等不完全燃烧污染物排放。同体积的生物乙醇汽油和汽油相比,燃烧热值低30%左右,但因为只掺入10%,热值减少不显著,而且不需要改造发动机就可以使用。

全球现在使用生物乙醇做成ETBE(Ethyl Ter-tiary Butyl Ether)替代MTBE,通常以5%~15%的混合量在不需要修改、替换现有汽车引擎的状况下加入;有些时候ETBE也以替代铅的方式加入汽油中,以提高辛烷值而得到较洁净的汽油;也可以完全替代汽油使用为输送燃料。

生物柴油

生物柴油是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原料油通过酯交换工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。生物柴油是生物质能的一种,它是生物质利用热裂解等技术得到的一种长链脂肪酸的单烷基酯。生物柴油是含氧量极高的复杂有机成分的混合物,这些混合物主要是一些分子量大的有机物,几乎包括所有种类的含氧有机物,如:醚、酯、醛、酮、酚、有机酸、醇等。生物柴油是一种优质清洁柴油,可从各种生物质提炼,因此可以说是取之不尽,用之不竭的能源,在资源日益枯竭的今天,有望取代石油成为替代燃料。

生活污水和工业有机废水

生活污水主要由城镇居民生活、商业和服务业的各种排水组成,如冷却水、洗浴排水、盥洗排水、洗衣排水、厨房排水、粪便污水等。工业有机废水主要是酒精、酿酒、制糖、食品、制药、造纸及屠宰等行业生产过程中排出的废水等,其中都富含有机物。

生活垃圾

随着城市规模的扩大和城市化进程的加速,中国城镇垃圾的产生量和堆积量逐年增加。城镇生活垃圾主要是由居民生活垃圾,商业、服务业垃圾和少量建筑垃圾等废弃物所构成的混合物,成分比较复杂,其构成主要受居民生活水平、能源结构、城市建设、绿化面积以及季节变化的影响。中国大城市的垃圾构成已呈现向现代化城市过渡的趋势,有以下特点:(1)垃圾中有机物含量接近1/3甚至更高。(2)食品类废弃物是有机物的主要组成部分。(3)易降解有机物含量高。

目前中国城镇垃圾热值在4.18兆焦/千克(1000千卡/千克)左右。

石墨弹

石墨是天然产出的一种铁黑至钢灰色,表面闪耀金属光泽的鳞片状或致密块状、土状集合体,具有很高的导电性,它比一般的钢、铁、铅的导电性能要高将近100倍。

石墨弹具有瘫痪供电系统等多种功能。

石墨炸弹是选用经过特殊处理的碳丝制成,每根碳丝的直径相当小,仅有几千分之一厘米,因此,可在高空中长时间漂浮,由于碳丝经过流体能量研磨加工制成,且又经过化学清洗,因此,极大地提高了碳丝的传导性能。石墨炸弹在空中爆炸,会在敌方上空丢下大量的

石墨丝

,这些碳纤维丝团像蜘蛛网一样密密麻麻地飘落到电力输送塔、变压器等电力设施上。当电流流经石墨细丝时,电流流动加快,开始放电,如果电流进一步增强,则会烧断输电线,导致短路,甚至由于过热或电流过强而引起火灾。

石墨炸弹是将石墨粉或石墨丝装入炸弹,并在其中装上炸药的一种“软炸弹”,因其不以杀伤敌方兵员为目的而得名;又因其对供电系统的强大破坏力而被称为断电炸弹,俗称“电力杀手”。石墨丝

石墨丝没有黏性,却能附在一切物体表面,它可以通过爆炸和火药引爆散布在敌方阵地,破坏敌方防空和发电设备。石墨丝在造成过流短路时,还会受热汽化和产生电弧,使导电的石墨纤维涂覆在电力设备上,破坏它们原有的绝缘性能,使电力设施长期受损,难以修复。石墨丝可进入电子设备内部、冷却管道和控制系统的黑匣子;石墨丝弹头对包括停在跑道上的飞机、电子设备、发电厂的电网等所有东西都产生破坏作用。

石墨丝中断电力供应后,将使敌方的通信、指挥管制、电脑等系统立即中断;石墨炸弹也可以造成民间广播、电视和交通等系统完全瘫痪,军事力量与民生设施都可能在短期失去功能,甚至能造成整个城市的恐慌,因此还具有心理战的作用。这就是石墨炸弹能引起了人们高度重视的根本原因。

石油

石油又称原油,是从地下深处开采的棕黑色可燃黏稠液体。主要是各种烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物。它是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成的混合物,与煤一样属于化石燃料。

石油植物

石油植物是指那些可以直接生产工业用燃料油,或经发酵加工可生产燃料油的植物的总称。现已发现的大量可直接生产燃料油的植物,主要分布在大戟科,如绿玉树、三角戟、续随子等。这些“石油植物”能生产低分子氢化合物,加工后可合成汽油或柴油的代用品。

石油移动

石油移动是当今世界货流地理上最为壮观的现象。它是石油工业发展和石油成为世界性能源的产物,形成了跨越大洋的石油航线,引来了沿线的经济繁荣和政治风云。在20世纪初,随着内燃机的发明、汽车工业的崛起和燃油锅炉的应用,石油成为仅次于煤炭的第二大能源,开始形成世界性的货流。1937年时,世界海上货流中的石油比重已由1929年的13.8%递增到21.4%,主要由西半球流向东半球。

二次大战以后,发生了两次世界性石油“危机”,使其比重有所下降。而且,石油的主流方向由东半球向西半球转变。出自波斯湾的石油货流是世界石油移动的主流。从波斯湾流出的石油,西向油流,主要穿行苏伊士运河,经地中海,抵西欧、北美;1967年后,因运河关闭,遂全部绕道好望角北上西欧、北美。东向油流,经马六甲海峡,大部北上日本。到1973年波斯湾竟集中了世界油流总量的3/5。

石油提取

石油是从油页岩中提取出来的。油页岩又称油母页岩,是由沉积在浅海和湖沼中的腐泥转换而来的。它的原始物质除古代水生植物、孢子和花粉之外,还有若干动物质。在地壳不断下降和在深水缺氧的条件下,经嫌气细菌的作用,使腐泥中的有机物质发生还原与分解反应,形成含有丰富碳氢化合物的沥青砂和油页岩。全世界油页岩和沥青砂含油的总储量高达14160亿吨。已探明的矿藏含油4400亿吨,相当于7084亿吨标准煤。

对油砂矿的开采,浅层的可采取原地露天开采的方法,深层矿脉必须附设地下开采设备。加拿大的埃克森资源公司在冷湖矿建造一种能向地下427米深处的厚沥青砂矿床注入热蒸汽的装置,通过定向井眼,确保蒸汽在矿床中最大限度地均匀分配,以加热沥青砂并迫使油流至地面,这种方法称为“半原地”回收法。油母页岩是一种不透水的含油岩石。用上述的方法开采是行不通的。对这种油矿的开采大体步骤是:把油页岩矿石粉碎成极细的粉末,经过加热处理,或者化学处理,便可从油页岩中获得原油。但这种方法采油率低,从5000万吨矿石中仅能提取500吨石油。因此,研究和探索新的采油手段和提取石油的方法,是科学家们的努力目标。

石油产品

最初,煤油是销路最好的石油产品,提炼煤油,是用蒸汽加热原油,蒸馏分馏出各种组分,或叫馏分。在不同的温度下,各种馏分分别蒸发,分别凝结。最轻的馏分先蒸馏出来,为汽油,中间的镏分是煤油,最重的馏分,当时的人还不懂得用来提取润滑剂,就卖给工厂做锅炉燃料。

石油工业一向以生产汽油、煤油和工业锅炉用的燃料油为主。20世纪20年代至30年代,更先进的炼油技术出现,以法国人荷德利发明的(催化裂化法)最为重要。所谓催化裂化就是利用热力、压力和催化剂把重油裂解为较轻油类,主要是汽油。另一种炼油法是聚合法,与裂化法刚好相反:把小分子合成大分子,将提炼所得的较轻气体聚合成汽油和其他液体。提高油品质量的主要途径是使用多种添加剂,美国20世纪50年代车用机油的换油期2800千米,添加剂用量不到5%;60年代添加剂用量增加到8%~10%。车用机油换油期延长5600千米;70年代增加到15%,后者达到6000~20000千米。

石油开采新技术

张力腿型平台是美国大陆石油公司于1984年首次在北海油田使用的。该平台采用柔韧和超强度的缆绳把浮动采油装置固定在指定位置,而不是采用普通支柱支撑沉重的上部结构。张力腿型平台使用的钢材比商业平台少1/3。三维地震成像和水平钻井系统等技术,已经使一些石油生产国找到了新的石油和天然气储量,并为一些老油田注入了新的活力。这种技术利用海底油井设施和自然压力,通过海底输油管道把石油和天然气输送到现有的石油开采平台上,可以以大大低于新建平台的成本建立这些系统。英国石油公司及其他石油公司广泛使用浮动采油装置(F05)。

水平钻井技术的应用已经使太平洋联合公司每口油井的成本从400万美元降到100万或100万美元以下,而钻井深度保持不变。这对每口油井的利润产生了巨大影响。最初在近海开发的水平油井开始时是打入一个称为“产油地带”(即油层)的竖井。然后井眼转动90°,并继续沿油层水平方向打进1219多米。使用这项技术可使通过高度断裂的石灰岩的油量增加3~5倍。在同一竖井的井眼打出两个或两个以上的水平分叉,这也是这项技术最近取得的进步的一部分。这种油井被称为双水平和四水平油井,它可以提高钻井效率。降低钻井费用。由于三维地震成像系统的不断改进,找到新的井位已变得容易多了。

三维地震成像系统是一种利用穿过地面发送的声音信号,形成有关油田地下地质情况的计算机图像的系统。由休斯敦陆标制图公司及其他公司研制的最新三维成像软件也可望在美国墨西哥湾发现新的油田。技术的发展还使石油和天然气公司更加远离海岸开采石油。1995年12月底,设在休斯敦的壳牌石油公司宣布将耗资14亿美元,开始对位于深水域的“厄萨”油田开采项目进行研究,该公司很可能将使用最新的张力腿型平台(TLP)设计开发这一项目。

石油草

可以提取出高含量石油的植物,被称为石油草。1978年,美国加利福尼亚大学的卡尔文,以热带植物为基础,培育出好几种能提取液体燃料的植物,它们是含有碳氢化合物的白色乳状液。割开表皮液体就会流出,可直接用做汽车的燃料。人们称这类植物为“石油草”卡尔文因此获得了诺贝尔奖金。石油草长得很快,只要栽植7个月,每英亩可以提取石油10桶,石油草的茎秆也是很好的燃料,一英亩干草的热值相当从中提取的石油热值的5倍。石油草要生长在热带地区。如果能培养在非热带地区生长这类植物,其意义将不可估量。

数百年来,煤、石油和天然气一直是人类能源的主角,随着能源消耗量的不断增加,这些不可再生的能源日趋紧缺。在人们对能源的前景感到忧虑的时候,科学家们设想,既然煤、石油和天然气的“祖宗”都是远古时代的植物,那么能不能种植绿色植物,今天,“石油农业”已悄悄地在全世界兴起。

沙漠太阳能电厂

1984年12月,美国在洛杉矶市225千米远的莫赫夫沙漠地区,建成第一个大型的太阳能发电站,发电功率可达13800千瓦,收集阳光的抛物面型聚光器的面积达71700平方米。到1988年12月止,在这里共建成了7套太阳能发电系统,总发电功率达20万千瓦。1990年,美国的卢兹工程公司又在洛杉矶东北方向的莫哈韦沙漠上建造了一座更大的太阳能发电厂。该电厂在852个太阳能收集器上安装了19万片反射镜,将水煮沸驱动涡轮机发电。发电成本很少,每千瓦小时只有8~9美分。

到1987年,德国已有10个太阳能电站投入使用,发电13万千瓦时。德国巴伐利亚电力公司建造的一个500千瓦的太阳发电装置,除直接提供电力外,还把多余的电力用来电解水制取氢气,电解得到的氢气可能作为燃料电池的燃料气体,也可以供其他用途,这样就等于把多余的太阳能储存起来,在需要时随意使用。比如,在阴雨天需要用电时,用氢气作燃料,就可以再发电。1990年,德国又建造了一座可以日夜运转的太阳能发电站。白天把阳光制取的氢气利用储氢材料贮存起来。这种储氢材料有一个特点,在吸收氢后能放出热能,使空气加热到49℃,足可以用于室内取暖。日落之后,可以利用储氢材料释放的氢气作为燃料再发电。

森林能源

森林能源是森林生长和林业生产过程提供的生物质能源,主要是薪材,也包括森林工业的一些残留物等。森林能源在我国农村能源中占有重要地位。薪材来源于树木生长过程中修剪的枝杈,木材加工的边角余料,以及专门提供薪材的薪炭林。1979年全国合理提供薪材量8885万吨,实际消耗量18100万吨,薪材过樵1倍以上;1995年合理可提供森林能源14322.9万吨,其中薪炭林可供薪材2000万吨以上,全国农村消耗21339万吨,供需缺口约7000万吨。

渗透能

渗透能就是以不同浓度的溶液之间的水压差而产生的能量发电。海洋渗透能是一种十分环保的绿色能源,它既不产生垃圾,也没有二氧化碳的排放,更不依赖天气的状况,可以说是取之不尽,用之不竭。而在盐分浓度更大的水域里,渗透发电厂的发电效能会更好,比如地中海、死海,我国盐城市的大盐湖,美国的大盐湖。当然发电厂附近必须有淡水的供给。据挪威能源集团的负责人巴德·米克尔森估计,利用海洋渗透能发电,全球范围内年度发电量可以达到16000亿度。

如果有两种盐溶液,一种溶液中盐的浓度高,一种溶液的浓度低,那么把两种溶液放在一起并用一种渗透膜隔离后,会产生渗透压,水会从浓度低的溶液流向浓度高的溶液。江河里流动的是淡水,而海洋中存在的是咸水,两者也存在一定的浓度差。在江河的入海口,淡水的水压比海水的水压高,如果在入海口放置一个涡轮发电机,淡水和海水之间的渗透压就可以推动涡轮机来发电。

瘦煤

瘦煤是烟煤的一类,是对煤化度较高的烟煤的称谓,是低挥发成分的中等黏结性的炼焦用煤。瘦煤的干燥无灰基挥发分Vdaf>10%~20%,黏结指数G>20~65。挥发物较少,黏结性弱,能单独结焦,属炼焦煤。在炼焦时能产生一定量的胶质体。单种煤炼焦,生成的焦炭,熔融性差,耐磨小,易于破碎,但块度大。常用于配煤炼焦作为瘦化剂,在炼焦配合煤中,瘦煤可以起到骨架和缓和收缩应力,从而增大焦炭块度的作用,是配合煤中的重要组分,以提高焦炭的块度,减少焦炭的裂纹。也用作做气化的原料,或用作燃料。

水资源承载能力

水资源承载能力指的是在一定流域或区域内,其自身的水资源能够持续支撑经济社会发展规模,并维系良好的生态系统的能力。水环境承载能力指的是在一定的水域,其水体能够被继续使用并仍保持良好生态系统时,所能够容纳污水及污染物的最大能力。

十八胺乳液

将纯十八胺固体以物理方式溶解于除盐水中,制成乳液。流动性不好,超过10%浓度就不容易流动。如果要用泵输送,浓度最好不要大于3%。不易保存,放置几天后就会分层,十八胺会浮于上层。

在溶解过程中一般不允许使用添加剂,否则可能会对锅炉造成不可预知的损害。纯十八胺乳液为乳白色牛奶状液体。可采用固体十八胺乳化加药装置自动完成将固体十八胺制成乳液并加入锅炉,免去采购、运输、储藏、加药等一系列步骤。

双流地热发电

双流地热发电又叫做热交换法地热发电。

这是20世纪60年代以来在国际上兴起的一种地热发电新技术。这种发电方式不是直接利用地下热水所产生的蒸汽进入汽轮机做功,而是通过热交换器利用地下热水来加热某种低沸点的工质,使之变为蒸气,然后以此蒸汽去推动汽轮机,并带动发电机发电。因此,在这种发电系统中,采用两种流体:一种是采用地热流体作热源;另一种是采用低沸点工质流体作为一种工作介质来完成将地下热水的热能转变为机械能。所谓双流系统地热发电即是由此而得名的。

常用的低沸点工质有氯乙烷、正丁烷、异丁烷、氟利昂-11、氟利昂-12等。在常压下,水的沸点为100℃,而低沸点的工质在常压下的沸点要比水的沸点低得多。根据低沸点工质的这种特点,我们就可以用100℃以下的地下热水加热低沸点工质,使它产生具有较高压力的蒸汽来推动汽轮机做功。这些蒸气在冷凝器中凝结后,用泵把低沸点工质重新打回热交换器,以循环使用。

这种发电方法的优点是,利用低温位热能的热效率较高,设备紧凑,汽轮机的尺寸小,易于适应化学成分比较复杂的地下热水。缺点是,不像扩容法那样可以方便地使用混合式蒸发器和冷凝器;大部分低沸点工质传热性都比水差,采用此方式需有相当大的金属换热面积;低沸点工质价格较高,来源欠广,有些低沸点工质还有易燃、易爆、有毒、不稳定、对金属有腐蚀等特性。

此种系统又可分为单级双流地热发电系统、两级双流地热发电系统和闪蒸与双流两级串联发电系统等。

双回路供电

双回路供电是指2个变电所或1个变电所2个仓位出来的同等电压的2条线路。当一条线路有故障停电时,另一条线路可以马上切换投入使用。

世界十大油田

(1)加瓦尔油田:位于沙特阿拉伯东部,首都利雅得以东约500千米处,探明储量达107.4亿吨,年产量高达2.8亿吨,占整个波斯湾地区的30%,为世界第一大油田。油井为自喷井,原油含腊量少,多为轻质油,凝固点低于-20℃,便于运输。有输油管通腊斯塔努拉油港(世界最大油港)外运。(2)大布尔干油田:位于科威特东南部,探明储量99.1亿吨,年产7000万吨左右。原油特点与加瓦尔油田相似,多由米纳艾哈迈迪油港外运。(3)博利瓦尔油田:位于委内瑞拉东部,奥里诺科平原上。多为重质油,探明储量52亿吨,年产达100万桶。(4)萨法尼亚油田:位于沙特阿拉伯的东北部海域,探明储量33.2亿吨。原油部分通过输油管运往黎巴嫩的黎波里、西顿,叙利亚的巴尼亚斯港装船。一部分输往腊斯塔努拉外运。(5)鲁迈拉油田:位于伊拉克南部,50年代即已开发,紧邻本国油港,发展迅速。探明储量26亿吨,年产量占全国的60%。出口经本国在波斯湾头的三个油港,即霍尔厄尔阿巴亚、米纳厄尔巴克尔与法奥。(6)基尔库克油田:位于伊拉克北部,开发较早。探明储量24.4亿吨,原油多经管道从地中海东岸的几个港口(土耳其的杜尔托尔港,黎巴嫩的西顿港等)出口。(7)罗马什金油田:位于俄罗斯的伏尔加——乌拉尔油区(即“第二巴库”)。储量达24亿吨,年产1亿吨左右,居俄罗斯的第二位。该油田主要生产中质与重质原油,含硫量较高。(8)萨莫洛特尔油田:位于俄罗斯西西伯利亚油区(即秋明油田或“第三巴库”),地处西西伯利亚中部。探明储量20.6亿吨,年产1.4亿吨左右,在世界上仅次于沙特阿拉伯的加瓦尔油田,为俄罗斯最大的油田。上述二油田除供国内消费外,一部分还经“友谊”输油管(以阿尔梅季耶夫斯克为起点,分别经乌日格罗德和布列斯特出口,年输送能力约1亿吨)向东欧国家出口占一半以上,向西方国家出口约占40%左右。(9)扎库姆油田:位于阿拉伯联合酋长国的中西部,探明储量15.9亿吨,多数为自喷井。原油质量好,含腊少,有管道通往鲁韦斯油港和首都阿布扎比外运。(10)哈西梅萨乌德油田:位于阿尔及利亚东北部,撒哈拉沙漠的北端。油田中干井少,单产高;原油含硫量低,质量好。有输油管通往阿尔泽、贝贾亚等港口外运。

世界油库——波斯湾地区

波斯湾为印度洋的一个边缘海,介于阿拉伯半岛和伊朗高原之间。面积24万平方千米。第二次世界大战后,这里石油的开采与输出已成为本区占绝对优势的经济部门;现在这里仍有丰富的石油蕴藏,故有“世界油库”和“石油之海”的称号。

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