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1、第 9章 世界能源结构与消费3. 制并有计划的开采石油和天然气发展原子能加速开发利用新能源节流表 9源分类按形成条件分类按利用技术状况分类一次能源 二次能源常规能源煤 炭石 油天然气油 砂油页岩生物质能 （植物杆秸）水 能焦炭、煤气汽油、煤油柴油、重油液化石油气甲醇、酒精苯 胺电力、蒸汽、热水、新能源核燃料太阳能地 热海洋能潮汐能风 能沼气、氢能激 光化学电能表 9界能源消费量和构成在消费量中所占比例 / % 年 份 消费量 / 万 吨 标准煤 煤 炭 石 油 天然气 水电和核电 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2 3 9 1 9 4 2 9 2 4 2 0 6 4
2、 3 9 5 6 8 5 2 3 9 1 1 1 4 7 6 4 0 2 000000 6 0 . 9 4 9 . 5 3 3 . 5 3 0 . 8 2 7 . 3 2 7 . 2 3 3 . 3 4 4 . 0 4 4 . 2 3 8 . 6 1 0 . 1 1 5 . 1 2 0 . 1 2 1 . 5 2 1 . 7 1 . 8 2 . 1 2 . 4 3 . 5 1 2 . 4 标准煤 19260原煤的发热量为 20920kj/ 10920/29260 = 国的能源现状和构成在消费量中所占比例 / % 年 份 消费量 / 万吨( 标准煤 ) 煤 炭 石 油 天然气 水 电 1955
3、1960 1970 1980 1990 1998 2000 2002 6 9 6 8 3 0 1 8 9 2 9 2 9 1 6 0 2 7 5 9 8 7 0 3 1 3 6 0 0 0 1 3 0 2 9 7 148 0 0 0 9 3 . 0 9 3 . 9 8 0 . 9 7 2 . 2 7 6 . 2 7 1 . 6 6 6 . 1 66 4 . 9 4 . 1 1 4 . 7 2 0 . 7 1 6 . 6 1 9 . 8 2 4 . 6 2 3 . 4 0 . 5 0 . 9 3 . 1 2 . 1 2 . 1 2 2 . 7 2 . 1 1 . 5 3 . 5 4 . 0 5
4、. 1 6 . 5 6 . 8 7 . 8 、 石油和天然气无烟煤 烟煤 褐煤 泥煤含碳量 / % 8 5 9 5 7 0 8 5 5 0 7 0 501. 煤的种类及主要成分煤的化学组成元素 C H O N % 8 5 . 0 5 . 0 7 . 6 0 . 7 1 . 7C： 主要可燃成分 ，C (s) + g) = g) kj主要可燃元素 有效氢 与 C S 可燃烧化合氢 与 O 结合 ， 不能燃烧O , S, 害成分2. 煤的有效洁净利用 洁净煤技术（ 简称 国洁净煤技术主要技术领域：煤炭利用前净化技术煤炭洁净燃烧煤炭的转化技术污染控制与废气、废物管理（ 1） 煤的气化g), C +
5、) C + 1/2 ) C + 2 C + 2) 3 C + ) 2 C + 2 20) 4 22）煤的液化煤与石油的区别： 煤： H : C = H : C = 煤分子量石油分子量 10倍直接液化法间接液化法煤间接液化工厂3. 石油和天然气石油的主要组成元素为C H O N 7% 1014% 5% 和煤相比 （ 1） 石油含氢量高 ， 含氧量低 。（ 2） 石油中的碳氢化合物以直链烃为主煤中的碳氢化合物以芳烃为主各种石油产品：能1. 原子核的组成和结合能例： 23592U A = 235 Z = 92 n = 23514323892U A = 238 Z = 92 n =238 146 23
6、592U 和 23892U 是两种不同的核素 ， 且互为同位素原子核 质子 （ p） 质子和中子总称为核子中子 （ n）核素 （ 质子数和中子数都相同的一类元素 ） ：元素符号Z质子数 ， 即原子序数A核子总数 ， 称为质量数质量数 （ A） = 质子数 （ Z） + 中子数 （ n）同位数 质子数相同而中子数不同的核素互为同位数核引力 原子核内部核子之间存在的一种很强的结合力原子核的结合能 若干个核子结合成原子核时所释放的能量结合能的计算： 质量亏损 m = （ 中子质量 +质子质量 ） - 核的质量 E = mc2 c（ 光速 ） = 3 108 m E = m算 1 21H） 时可释放出
7、多少能量 （ 结合能 ）解： 1m = m = 1H m = m = ( 10E = m10(3 108 m=108子数 （ 质量数 ） 小的原子核 ， 每克结合能小核子数 （ 质量数 ） 中等程度的原子核 ， 每克结合能最大核子数 （ 质量数 ） 大于 200的原子核 ， 每克结合能变小核反应 使原子核转变成新原子核的过程核裂变 让核子数大的原子核分裂 ， 生成核子数中等程度的新原子核的过程核聚变 让核子数很小的原子核聚合 ， 用中子 （ 10n） 轰击较重原子核使之分裂成较轻原子核的反应 。 1073010614456 89563 10 10n 14054 94382 10 9941 4
8、10 控制棒 ） ： B f 控制 n = 1中子慢化剂：使裂变产生的快中子减为慢中子反应堆：压水堆沸水堆重水堆石墨冷气堆轻水堆核反应堆核电站运行的两大问题：安全问题 核废料的处理问题例： 21H + 21H 4210 8 很轻的原子核在极高的温度下合并成一个较重的原子核的反应 。中国环流一号核聚变的优点：核聚变产物 氦核 ， 稳定 ， 无放射性污染 ， 无难于处理的废料 核聚变原料 氘 、 氚 ， 资源丰富 ， 可从海水中提取1 地球上的海水约有 1018吨 ， 聚变原料十分丰富 。实现核聚变的两个关键问题：反应温度足够高： 109人为控制核聚变反应的速度 能源的开发、利用1. 氢能 以氢作
9、为燃料而释放出的能量氢能的特点：（ 1） 氢气的导热性好 ， 比大多数气体的导热系数高出 10倍（ 2） 氢的发热值是所有化石燃料 、 化工燃料和生物燃料中最高的 ， 是汽油发热值的 3倍 。（ 3） 氢燃烧性能好 ， 点燃快 ， 与空气混合时有广泛的可燃范围 ，而且燃点高 ， 燃烧速度快 。（ 4） 制氢的原料 水 ， 资源极为丰富 。燃烧产物 水 ， 对环境无污染 。（ 5） 氢能利用形式多 ， 既可以通过燃烧产生热能 ， 在热力发动机中产生机械功 ， 又可以作为能源材料用于燃料电池 ， 或转换成固态氢用作结构材料 。（ 6） 氢可以以气态 、 液态或固态的金属氢化物出现 ， 能适应贮运及
10、各种应用环境的不同要求 。（ 1）氢的制取g) + 1/2 g)催化剂l）氢的制取方法：水煤气法：在高温下用 与水反应C + 2l) = 2H2(g) + O2(g)热化学分解法太阳能制氢： 1/2 开 需吸收 930放出 463=O 键放出 249分解 12930452）氢的储存氢的密度 = g不利于储存 ，如： 15 402。若是将氢液化 ， t=， 需耗费很高的能量 。(200300 热 3 系储氢合金 混合稀土 )钛系储氢合金 镧镍合金 . 太阳能 、 风能太阳能的本质是核聚变能 ， 其中最主要的核反应为：4 11H 42 2 109kj阳能利用方法：1） 光 热转换2） 光 圳垃圾发电站1）经过发酵或高温热分解制备甲醇、乙醇等液体燃料。2）在密闭容器内经高温干馏生成一氧化碳、氢气、甲烷等气体燃料。3）在厌氧条件下生成沼气（
