《可燃冰_未来能源希望之窗》由会员分享，可在线阅读，更多相关《可燃冰_未来能源希望之窗（2页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、发明与创新2009 1 1笪 李津军不久前，一则新闻震惊世界： 现年 5 6 岁的俄罗斯总理弗拉基米尔普京乘坐微型潜艇， 下潜至世界最深淡水湖贝加尔湖水面下 1 3 9 5 米处， 并且在水下度过了 4 个多小时的时光。 人们不禁要问， 他到那里去干什么？据路透社报道， 普京此番深潜贝加尔湖，意在探寻可燃冰。 2 0 0 8 年，俄罗斯科学家在贝加尔湖湖底发现了这种未来新能源。 据估计， 贝加尔湖湖底蕴藏的可燃冰， 相当于超过 1万亿立方米的天然气。石油天然气的替代品据有关统计数字和科学家推算，世界上的石油天然气总资源仅仅能维持 4 0 5 0 年，我国的油气总资源也只够 1 0 0 年的消耗
2、。 所以， 一些世界组织曾经发出警告，人类在跨入2 1 世纪以后，不得不面对能源短缺带来的严重后果。 的确， 我们不得不思考： 将来用什么替代日渐枯竭的现有能源？ 可燃冰科学家们正在加紧开发的一种新能源， 为我们打开了一扇通向未来的希望之窗。 它对于即将走进能源冬天的人类来说， 无异于是雪中送炭。所谓可燃冰， 又称易燃冰、 气冰或固体瓦斯； 从表面上看有些像普通的冰块，更准确地说有些像酒精块，颜色呈乳白色， 不透明； 它是被科学家称为 “天然气水合物” 的一种新型矿物， 是在低温高压条件下， 由碳氢化合物气体与水分子组成的一种类冰结晶化合物的固体物质。 其分子结构就像一个个 “笼子” ， 由若
3、干水分子组成的每个 “笼子” 里面 “关” 着一个天然气分子。 关进 “笼子” 的分子除了甲烷外， 还可以是二氧化碳、 氮气、 硫化氢等小分子的气体， 它们被统称为“气水化合物” 。作为一种新型的能源矿产， 可燃冰具有如下特点：一、 可燃冰能量密度高。 每立方米的固体水合物， 可释放 1 6 4 立方米的甲烷气体， 其能量密度是普通天然气的 2 5 倍，是煤和黑色页岩的 1 0倍左右。二、 可燃冰杂质少， 极少污染。 燃烧后几乎不会产生有害污染物质， 尤其是生成的致癌物质二氧化硫， 要比燃烧原油或煤低两个数量级， 是一新型的清洁能源。三、 可燃冰形成条件复杂。 需要低于零下 4 0 的温度和大
4、于 1 0 0 个大气压的压力等环境条件。 能够满足上述条件的区域只有两种情况， 一种是陆地上的高纬度永冻区。目前， 世界上的几个永冻区已经发现了大量的可燃冰， 包括西西伯利亚、 加拿大百慕大三角地区， 以及阿拉斯加北斯洛普地区。 另一种是水深大于 3 0 0 5 0 0米的海底之下， 1 1 5 0 0米之间的孔隙地层。 另外， 一些天文学家指出，在巨大的地外天体及其卫星中，可燃冰也是重要的化合物。 从理论上讲， 在我国南海、 东海、 黄海等近 3 0 0万平方公里广大海域以及青藏高原的冻土层， 都有可能存在可燃冰。四、 可燃冰分布广、 资源丰富。 科学家的评价结果表明， 可燃冰在世界各大洋
5、中均有分布， 仅海底区域分布面积就达 4 0 0 0 万平方公里，占海洋总面积的 1 / 4 ， 是迄今为止海底最具价值的矿产资源。 可燃冰的总资源量为 1 . 8 2 . 1 1 06立方米，相当于世界上油气和煤炭资源总量的 2 倍。五、可燃冰矿层厚、规模大。 目前， 世界上已发现的可燃冰分布区多达 6 0 处， 矿层最厚可达数百米。 单个矿田面积可达数千至数万平方公里，储量可达数万亿至数百万亿立方米。其矿层之厚， 规模之大， 是常规天然气田无可比拟的。众所周知， 深海下有机物质沉积发育， 分布范围广泛， 分布面积巨大，以甲烷为主的烃类气体来源充足， 有利这种天然气水合物生成； 海底可燃冰分
6、布范围占海洋总面积的 1 / 4 ， 相当于 4 0 0 0 万平方公里，是迄今为止海底最有价值、最具前景的能源， 足够人类使用 1 0 0 0 年。 科学家指出， 凡是以往用天然气生产的化肥、 化纤等物品，都完全可以使用可燃冰制造。由此可见， 在石油天然气之后， 可燃冰有望成为人类的又一支柱能源。可燃冰： 未来能源希望之窗环保与发明39发明与创新2009 1 1紧锣密鼓地研究与勘察可燃冰这种神秘能源， 1 8 1 0 年首次在实验室里被发现， 1 9世纪末被一个石油公司在北极永冻土带中发现。 从 2 0 世纪 6 0 年代开始， 西方工业化国家一直在可燃冰的研究领域领先。 前苏联、 美国、
7、日本等国家， 都非常重视可燃冰的研究和地质勘察工作。 7 0 年代， 前苏联先后在白令海和西伯利亚永冻层发现了具有工业意义的矿藏和矿点。 9 0 年代， 美国在大西洋布莱克海进行深海钻探， 圈定3 0 0 0 平方公里面积的可燃冰，计算储量 1 8 0 亿吨 （油当量） 。 日本经过勘察， 在其东部海槽发现了 4 块可燃冰分布区。我国对可燃冰的研究起步较晚，2 0 世纪 8 0 年代，在南海北部进行油气普查时， 曾发现了成矿显示。 9 0 年代中期又进行了专门的地质调查， 并取得了突破性进展， 展示出良好的资源前景。 1 9 9 9 年 1 0 月， 由广州海洋地质调查局承担， 国土资源部中国
8、地质调查局首次在我国海域南海北部西沙海槽区， 开展可燃冰前期试验性调查， 经过 5 年的不懈努力， 终于获得了重大发现。 我国的南海简直可以说是一半海水一半火焰。 经过科学家们5 年多的地球物理、 地球化学等方面的探测证据表明， 仅南海一地的可燃冰储量就相当于中国现有已探明石油、 天然气资源的一半。南海， 在中国古代的记载中又叫做涨海、 沸海， 是因为南海风高浪急，如同沸水一样起伏不停。 在它奔腾汹涌的浪涛下面，隐藏着无尽的宝藏。1 9 5 6 年， 莺歌海的渔民发现了沸水石油气苗， 拉开了中国石油下海找油的序幕。随着南海地质勘察的展开， 人们发现， 这里蕴藏着丰富的石油天然气。 初步估计，
9、整个南海的石油地质储量大致在 2 3 0 3 0 0亿吨之间， 约占总资源量的 1 / 3 ，是世界 4 大海洋油气聚集中心之一。 南海因此被称为“第二个波斯湾” 。更让人兴奋的是，从南海的水深、 沉积物和地貌环境来看， 它是我国可燃冰储量最为丰富的地区。 初步勘测结果表明， 仅南海北部的可燃冰储量就已达到我国陆上石油总量的一半左右， 此外， 在西沙海槽已初步圈出可燃冰分布面积为 5 2 4 2 平方公里，其资源量估算达 4 . 1 万亿立方米。 按成矿条件推测， 整个南海的可燃冰的资源量相当于我国常规油气资源量的一半。从这个意义上讲， 说南海一半是海水一半是火焰， 一点也不夸张。如能开发南海
10、的可燃冰， 像“西气东输” 那样， 实现 “南气北输” ，形成大的能源战略转移， 将具有非常重大的意义。实用开采已经上日程可燃冰在地下深处高压低温环境中才能存在，是一种散逸气体， 当前的关键是开采技术和方法问题。 据联合海洋研究所主席詹姆斯说： 这种新能源是溢流气体，开采时最易泄漏， 排出后会造成温室效应， 破坏海的稳定平衡， 加剧气候变暖， 对海洋本身也有极大的危害， 甚或造成大陆架边缘的动荡， 导致灾难性海啸； 有的学者还列举出地球历史上 （大约 8 0 0 0多年前）北欧的一次海啸就是因这种气体的释放造成的， 同时也威胁海底油气管线、 水下电缆等设施。 因此， 对这种新能源的开发利用，
11、更关键的问题是环境保护问题。拿我国的南海来说， 可燃冰主要存在于海底以下 0 1 1 0 0 米的未固结沉积层中。因此， 也有科学家将海域中的可燃冰开采形象地称为 “深海浅挖” 。 开采可燃冰的一个国际性难题便是保证井底稳定，目前还没有一个工业化开采可燃冰的完美方案。但开采的方法基本确定， 主要有热激化法、 减压法和化学试剂法等 3 种。热激化法是向可燃冰矿层注入热能 （蒸气、 热水、 热盐水等） 或利用火驱法，提升矿层地温以分解可燃冰。 但这种方法热损耗大， 效率较低。近年来，人们试验直接在井下加热，如采用井下电磁加热方法， 使采收率高达 7 0 % ，较其他方法更为有效。 减压法是为了开采可燃冰层下面存在的游离气， 以便降低矿层压力， 促使可燃冰分解。 化学试剂法则是利用化学试剂掺入可燃冰改变其平衡条件，促其发生失稳作用进行开采。 此法降低能耗明显， 但费用昂贵。目前， 日本和美国已经宣布， 将在2 0 1 0 年实现对可燃冰的商业性开采。我国的实用开采也已经上了日程。 未来 1 0 年，我国将投入 8 . 1 亿元对这项新能源的资源量进行全面勘测。普 京 深 潜 探 查可 燃 冰环保与发明40
