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1、 硅酸盐工业热工基础的补充教材一、 硅gu的基本知识 硅gu（台湾、香港称矽x）是一种化学元素，它的化学符号是Si，旧称矽。原子序数14，相对原子质量28.0855，有无定形硅和晶体硅两种同素异形体，属于元素周期表上IVA族的类金属元素。硅也是极为常见的一种元素，然而它极少以单质的形式在自然界出现，而是以复杂的硅酸盐或二氧化硅的形式，广泛存在于岩石、砂砾、尘土之中。硅在宇宙中的储量排在第八位。在地壳中，它是第二丰富的元素，构成地壳总质量的26.4%，仅次于第一位的氧（49.4%）。硅在地壳中的含量是除氧外最多的元素。如果说碳是组成一切有机生命的基础，那么硅对于地壳来说，占有同样的位置，因为地壳
2、的主要部分都是由含硅的岩石层构成的。这些岩石几乎全部是由硅石和各种硅酸盐组成。长石、云母、黏土、橄榄石、角闪石等等都是硅酸盐类；水晶、玛瑙、碧石、蛋白石、石英、砂子以及燧石等等都是硅石。可是，硅与氧、碳不同，在自然界中没有单质状态存在。这就注定它的发现比碳和氧晚。（3）与酸反应：只与氢氟酸反应：Si + 4HF = SiF + 2H（4）与碱反应：Si + 2OH-+ HO = SiO2-+ 2H（如NaOH，KOH）注意：硅、铝是既能和酸反应，又能和碱反应，放出氢气的单质。硅是人体必需的微量元素之一。占体重的0.026%。硅及含硅的粉尘对人体最大的危害是引起矽肺。矽肺是严重的职业病之一，矿工
3、、石材加工工人以及其他在含有硅粉尘场所的工人应采取必要的防护措施。矽肺（silicosis）又称硅肺，是尘肺中最为常见的一种类型，是由于长期吸入大量含有游离二氧化硅粉尘所引起，以肺部广泛的结节性纤维化为主的疾病。矽肺病人由于两肺发生广泛性纤维组织增生肺组织的微血管循环受到障碍，抵抗力下降，因而容易合并其他疾病，导致病情恶化，甚至死亡。二、动力煤,电煤,焦煤之间的区别 中国能源信息门户（）讯：从广义上来讲，凡是以发电、机车推进、锅炉燃烧等为目的，产生动力而使用的煤炭都属于动力用煤，简称动力煤。 火电厂用的煤炭质量对锅炉设计和生产过程都是重要的基本依据。燃料煤的特性包括两个方面：一是煤特性，二是灰
4、特性。煤特性指煤的水分、灰分、挥发分、固定碳、元素含量（碳、氢、氧、氮、硫）、发热量、着火温度、可磨性、粒度等。这些指标与燃烧、加工（例如磨成煤粉）、输送和储存有直接关系。灰特性指煤灰的化学成分、高温下的特性、以及比电阻等。这些特性对燃烧后的清洁程度，对钢材的腐蚀性以及煤灰的清除等有很大的影响。 动力用煤就类别来说，主要有褐煤、长焰煤、不粘结煤、贫煤；气煤以及少量的无烟煤。从商品煤来说，主要有洗混煤、洗中煤、粉煤、末煤等。劣质煤主要指对锅炉运行不利的多灰分（大于40%）低热值（小于15。73兆焦/千克）的烟煤、低挥发分（小于10%）的无烟煤、水分高热值低的褐煤以及高硫（大于2%）煤等。燃用劣质
5、煤是火电厂对社会的一项贡献。发电用煤的质量要求: 电厂煤粉炉对煤种的适用范围较广，它既可以设计成燃用高挥发分的褐煤，也可设计成燃用低挥发分的无烟煤。但对一台已安装使用的锅炉来讲，不可能燃用各种挥发分的煤炭，因为它受到喷燃器型式和炉膛结构的限制。动力煤市场主要为热电厂、工矿企业提供燃动力 焦煤是中等及低挥发分的中等粘结性及强粘结性的一种烟煤。对煤化度较高，结焦性好的烟煤的称谓。又称主焦煤。 焦煤是中国煤炭分类国家标准中对煤化度较高，结焦性好的烟煤的称谓。该标准规定焦煤由两部分组成，第一类焦煤的干燥无灰基挥发分Vdaf10一28%，粘结指数G65，胶质层最大厚度 (见胶质层指数)y砚25。这部分煤
6、的结焦性特别好，可以单独炼出合格的高炉蕉。另一类焦煤的干燥基无灰基挥发分Vdaf20一28%，粘结指数 G5065，结焦性比前者差。焦煤具有中等挥发分和较好的粘结性，是典型的炼焦煤，在加热时能形成热稳定性很好的胶质体，单独炼焦时所得焦炭块大，裂纹少，机械强度高，但 由于收缩度小，膨胀压力大，可能造成推焦困难现象，甚至引起炉体的损坏。在炼焦配合煤中焦煤可以起到 焦炭骨架和缓和收缩应力的作用，从而提高焦炭机械 强度，是优质的炼焦原料。(见配煤)从世界范围来说， 焦煤的资源比较匾乏，它是必须加以保护的宝贵资源， 所以已很少用焦煤单独炼焦。 焦煤炼焦后的产品是：是焦炭、煤焦油和煤气。焦炭主要应用在钢铁
7、厂与冶炼厂。三、煤结（成）焦性基本知识 结（成）焦性是指煤在干馏时能够结成焦炭的性能，结焦性好的煤一定有好的粘结性。煤干馏：指煤在隔绝空气条件下加热、分解，生成焦炭（或半焦）、煤焦油、粗苯、煤气等产物的过程。按加热终温的不同,可分为三种：9001100为高温干馏，即焦化；700900为中温干馏；500600为低温干馏（见煤低温干馏）。煤干馏过程主要经历如下变化：当煤料的温度高于100时，煤中的水分蒸发出；温度升高到200以上时，煤中结合水释出；高达350以上时,粘结性煤开始软化，并进一步形成粘稠的胶质体（泥煤、褐煤等不发生此现象）；至400500大部分煤气和焦油析出，称一次热分解产物；在450
8、550，热分解继续进行，残留物逐渐变稠并固化形成半焦；高于550，半焦继续分解,析出余下的挥发物（主要成分是氢气），半焦失重同时进行收缩，形成裂纹；温度高于800,半焦体积缩小变硬形成多孔焦炭。当干馏在室式干馏炉内进行时，一次热分解产物与赤热焦炭及高温炉壁相接触，发生二次热分解，形成二次热分解产物（焦炉煤气和其他炼焦化学产品）。煤干馏的产物是焦炭、煤焦油和煤气。四、未来最有前景的新能源-页岩气的基本慨念 页岩气，主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般还含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气，以及微量的惰性气体，如氦和氩等。是从页岩层中开采出来的一种非常重要的非常规天然
9、气资源。页岩气的形成和富集有着自身独特的特点，往往分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中。较常规天然气相比，页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的优点，大部分产气页岩分布范围广、厚度大，且普遍含气，这使得页岩气井能够长期地以稳定的速率产气。2012年11月国家发布了支持页岩气开发利用的补贴政策，规定今后三年中央财政对页岩气开采企业给予补贴，补贴标准为0.4元/立方米。补贴标准的出台将刺激页岩气消费需求，有助于行业开发进度加快。 世界页岩气资源量为457万亿立方米，同常规天然气资源量相当，其中页岩气技术可采资源量为187 万亿立方米。全球页岩气技术可采资源量排名前5 位国家依次为：中国（
10、36 万亿立方米，约占20%）、美国（24 万亿立方米，约占13%）、阿根廷、墨西哥和南非。中国页岩气资源丰富，技术可采资源量为36 万亿立方米，是常规天然气的1.6 倍。在开采技术成熟、经济性适当时，将会产生巨大的商业价值。美国和加拿大已经开始了对页岩气的勘探开发，特别是美国，已对密西根、印第安纳等5个盆地的页岩气进行商业性开采，2005年页岩气产量达到198亿立方米，成为一种重要的天然气资源。中国页岩气藏的储层与美国相比有所差异，如四川盆地的页岩气层埋深要比美国的大，美国的页岩气层深度在8002600米，而四川盆地的页岩气层埋深在20003500米。页岩气层深度的增加无疑在我们本不成熟的技
11、术上又增添了难度。中国主要盆地和地区页岩气资源量约为15万亿30万亿立方米，与美国283万亿立方米大致相当，经济价值巨大。另一方面，生产周期长也是页岩气的显著特点。页岩气田开采寿命一般可达3050年，甚至更长。美国联邦地质调查局最新数据显示，美国沃思堡盆地Barnett页岩气田开采寿命可达80100年。开采寿命长，就意味着可开发利用的价值大，这也决定了它的发展潜力。中石油(PetroChina)在中国四川省发现了页岩气，这证实了，在中国这个渴求能源的国家，这种非常规燃料储量巨大。根据预期，页岩气即蕴藏在页岩中的天然气可以通过提供廉价而充足的新型燃料来源，在未来几十年里改变世界第一大能源消耗国中
12、国的能源供给格局。2011 年我国能源消费结构中，煤炭消费占比70%，石油消费占比18%，天然气占比仅为5%。随着煤炭资源的消耗以及对清洁能源的日益重视，我国必然会加大天然气等清洁能源的开采和利用。到2012年，我国页岩气开发处于气藏勘探和初步开采试点阶段。截至2012 年4 月，我国共确定33 个页岩气有利区，页岩气完井58 口，其中水平井15 口。随着页岩气勘探权逐步向民间开放，未来十年页岩气开发将有望迎来快速发展的“黄金十年”。到2015 年末，仅页岩气开采阶段设备需求超过150亿元，至2020 年末相关设备需求则超过1000 亿元。我国的页岩气进入到大规模商业开发阶段还需要技术、资金、
13、管道和政策上的种种支持，但是目前页岩气开发各方的准备工作也已经陆续展开。据中国页岩气产业勘查开采与前景预测分析报告前瞻14分析认为，我国页岩气开发距离大规模商业化还有3-5年的距离，预计2015年我国页岩气产量将会在40亿立方米左右，2020年将会达到500-700亿立方米之间。而由页岩气开发带来的相关技术和服务的市场空间将在2015年达到420-430亿元。 国土资源部2009年10月份在重庆市綦江县启动了中国首个页岩气资源勘查项目。7这标志着继美国和加拿大之后，中国正式开始这一新型能源页岩气资源的勘探开发。 将对中国新型能源建设起到积极的示范作用，在中国油气领域具有里程碑意义。2012年3
14、月20日，壳牌公司已经与中国石油签署了一份产品分成合同，将在中国四川盆地的富顺永川区块进行页岩气勘探、开发及生产。两家公司对页岩气的开发还处于勘探阶段，暂并未进入实质性开采。2012年9月24日 ，全国首个页岩油气产能建设项目中石化梁平页岩油气勘探开发及产能建设示范区8个钻井平台全面开钻8随着国土部酝酿的第三次页岩气招标地块的逐渐清晰，中国政府对于页岩气开发的态度也逐渐明朗化。每立方米0.4元的中央财政补贴，让更多的企业对这块能源肥肉跃跃欲试。而这场“页岩气革命”背后的种种环境危机却被人为的隐藏在了“显而易见”的经济红利之下。开发一口页岩气井需近万吨水，而作为压裂液的核心化学成分则有596种之
15、多。这些被注入破裂地层的污染水会随时间的推移融入地下水中，这一问题已在美国的众多页岩气采区出现。就曾有报到指称在被污染地区的自来水中检测出超过了300种化学成分。其中多数均来自压裂液，而危害远不止于此。图左为未被过滤的受污染自来水除此之外，更为影响广泛的就是因地层压裂导致的地震，在阿肯色州的页岩气采区3级以下的地震一年内发生了近千起，而在地质条件更为不稳定的地区甚至会发生3级以上强度的地震活动。这些频繁的小震引起了当地居民的惊恐与不满，导致了大量集体诉讼案件的出现。不同的学习内容，预习作业也有差异。概念型内容可采用阅读理解的方法进行预习，计算型的内容可采用尝试练习的方法进行预习，空间图形内容可采用实验操作的方法进行预习。of rural drinking water sources, protection of drinking water sources in rural areas by the end of the delimitation of the scope of protection, complete with warning signs, isolating network protection facilities
