常规能源

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常规能源(Conventional source of energy)

　　常规能源是指技术上已经成熟、已大量生产并广泛利用的能源，如化石燃料，水力等。

　　1、煤炭

　　煤炭是埋在地壳中亿万年以上的树木等植物。由于地壳变动等原因。经过物理和化学作用而形成的含碳量很高的可燃物质。又称作原煤。按煤炭的挥发物含量的不同。将其分为泥煤．褐煤．烟煤和无烟煤等类型。

　　煤炭既是重要的燃料。又是珍贵的化工原料。在国民经济的发展中起着重要作用。煤炭在电源结构中约占72％。在化工生产原料用量中约占50％。在工业锅炉燃料中约占90％。在生活民用燃料中约占40％。自20世纪以来。煤炭主要用于电力生产和在钢铁工业中炼焦。某些国家蒸汽机车用煤的比例也很大。电力工业多用劣质煤(灰分大于30％)；蒸汽机车对用煤质量的要求较高。即灰分应低于25％。挥发分含量要求大于25％。易燃并具有较长的火焰。在煤矿附近建设的坑口发电站。使用了大量的劣质煤作为燃料。直接转化为电能向各地输送。另外。由煤转化的液体和气体合成燃料对补充石油和天然气的使用也具有重要意义。

　　2、石油

　　石油是一种用途极为广泛的宝贵矿藏。是天然的能源物资。在陆地．海上和空中交通方面。以及在各种工厂的生产过程中。都是使用石油或石油产品来作为动力燃料的。在现代国防方面。新型武器．超音速飞机．导弹和火箭所用的燃料都是从石油中提炼出来的。石油是重要的化工原料。可以制成发展石油化工所需的绝大部分基础原料。如乙烯．丙烯．苯．甲苯．二甲苯等。石油化工可生产出成百上千种化工产品。如塑料．合成纤维．合成橡胶．合成洗涤剂．染料．医药．农药．炸药和化肥等与国民经济息息相关的产品。因此可以说石油是国民经济的“血脉”。石油的动荡对于国民经济而言是“牵一发而动全身”。

　　科学家一直对石油是如何形成的这个问题有争论。目前大部分的科学家都认同的一个理论是：石油是沉积岩中的有机物质变成的。因为在已经发现的油田中，99％以上都是分布在沉积岩区。另外。人们还发现现代的海底．湖底的近代沉积物中的有机物。正在向石油慢慢地变化。石油是一种黏稠的液体。颜色深。直接开采出来的未经加工的石油称为原油。由于所含的胶质和沥青的比例不同。石油的颜色也不同。石油中含有石蜡。石蜡含量的高低决定了石油的黏稠度的大小。另外。含硫量也是评价原油的指标。含硫量对石油加工和产品性质的影响很大。

　　3、天然气

　　天然气是地下岩层中以碳氢化合物为主要成分的气体混合物的总称。它主要由甲烷．乙烷．丙烷和丁烷等烃类综合组成。其中甲烷占80％～90％。天然气有两种不同的类型：一种是伴生气。由原油中的挥发性组分所组成。约有40％的天然气与石油一起伴生。称为油气田。它溶解在石油中或是形成石油构造中的气帽。并为石油储藏提供气压。另一种是非伴生气。即气田气。它埋藏更深。很多来源于煤系地层的天然气称为煤成气。它可能附于煤层中或另外聚集。在700万～1700万Pa和40～70℃时每吨煤可吸附13～30m3的甲烷。即使是在伴生油气田中。液体和气体的来源也不一定相同。它们所经历的不同的迁徙途径和迁移过程完全有可能使它们最终来到同一个岩层构造中。这些油气构造不是一个大岩洞。而是一些多孔岩层。其中含有气．油和水。这些气．油和水通常都是分开的。各自聚集在不同的高度水平上。油．气分离程度与二者的相对比例．石油黏度及岩石的空隙度有关。

　　天然气是一种重要能源。燃烧时有很高的发热值。对环境的污染也较小。同时也是一种重要的化工原料。以天然气为原料的化学工业简称为天然气化工。主要有天然气制炭黑．天然气提取氦气．天然气制氢．天然气制氨．天然气制甲醇．天然气制乙炔．天然气制氯甲烷．天然气制四氯化碳．天然气制硝基甲烷．天然气制二硫化碳．天然气制乙烯．天然气制硫磺等。

　　天然气的勘探．开采与石油类似。但采收率较高。可达60％～95％。大型稳定的气源常用管道输送至消费地区。每隔80～160km必须设一增压站。加上天然气压力高。故长距离管道输送投资很大。最近10年液化天然气技术有了很大发展。液化后的天然气体积仅为原来体积的1／600。因此可以用冷藏油轮进行运输。运到使用地后再进行气化。另外。天然气液化后。可为汽车提供方便的污染小的天然气燃料。

　　4、水能

　　许多世纪以前。人类就开始利用水下落时所产生的能量。最初。人们以机械的形式利用这种能量。在19世纪末期。人们学会将水能转换为电能。早期的水电站规模非常小。只为电站附近的居民服务。随着输电网的发展及输电能力的不断提高。

　　水力发电逐渐向大型化方向发展。并从这种大规模的发展中获得益处。水能资源最显著的特点是可再生。无污染。开发水能对江．河的综合治理和综合利用具有积极作用。对促进国民经济发展。改善能源消费结构。缓解由于消耗煤炭．石油等化石能源所带来的污染有重要意义。因此。世界各国都把开发水能放在能源发展战略的优先地位。到1998年。发达国家可开发水能资源已经开发了60％。而发展中国家仅开发了20％。所以今后大规模的水电开发主要集中在发展中国家。中国水能资源的理论蕴藏量．技术可开发量和经济可开发量均居世界第一位。其次为俄罗斯．巴西和加拿大。

　　5、核能

　　由于原子核的变化而释放的巨大能量叫做核能。也叫做原子能。经过科学家们的大量实验研究和理论分析。发现释放核能可以有重核的裂变和轻核的聚变两条途径。核能发电是一种清洁．高效的能源获取方式。对于核裂变。核燃料是铀．钚等元素。核聚变的燃料则是氘．氚等物质。有一些物质。如钍。其本身并非核燃料。但经过核反应可以转化为核燃料。

　　1)重核的裂变

　　科学家们发现。用中子去轰击质量数为235的铀核。铀核会分裂成大小相差不大的两个部分。这种现象叫做裂变。裂变后的产物以很大的速度向相反方向飞开。与周围的物体分子碰撞。使分子动能增加。核能转化成周围物体的内能。实验表明。裂变时释放的核能十分巨大。lkg铀一235中的铀核如果全部发生裂变。释放出的核能相当于2500tce@完全燃烧时放出的能量。是同样质量煤燃料时放出能量的250万倍。

　　从1932年发现中子到1939年发现裂变。经历了7年之久才把巨大的裂变能从铀核中解放出来。仅发生裂变释放能量还不够理想。作为核燃料的原子核在中子轰击下发生分裂。一个原子核吸收一个中子裂变后。除了能释放巨大的能量。还伴随产生2～3个中子。即由中子引起裂变。裂变后又产生更多的中子。在一定的条件下。这种反应可以连续不断地进行下去。称为链式反应。经过科学家的努力。实现了人为控制链式反应。使裂变可以进行．可以停止。形成了核反应堆。

　　2)轻核的聚变

　　科学家们在对核反应的研究中还发现。两个较轻的原子核结合成一个较重的原子核时。也能释放出核能。这种现象叫做聚变。由于聚变必须在极高的温度和压强下进行。所以也叫做热核反应。例如。把一个氘核(质量数为2的氢核)和一个氚核(质量数为3的氢核)在高温．高压的环境下结合成一个氦核时。就会释放出核能。我们最熟悉的太阳内部就在不断地进行着大规模的核聚变反应。由此释放出的巨大核能以电磁波的形式从太阳辐射出来。地球上的人类自古以来。每天都在享用着这种聚变释放出的核能。

　　面对强大的核能。人们总是又爱又怕。第二次世界大战中使用的原子弹已经给人类的记忆留下了很深的伤痕。核武器的发展是科学家们所忌惮的事情。实现核能的和平利用。就能够代替化石燃料。人们已经成功地生产出各种规格的核反应堆。它是核潜艇．核动力破冰船．核电站等设施的核心部件。

　　火电机组技术

　　超超临界火电机组具有显著的节能和改善环境的效果，超超临界机组与超临界机组相比，热效率要提高1.2%，一年就可节约6000吨优质煤。未来火电建设将主要是发展高效率高参数的超临界（SC）和超超临界（USC）火电机组，它们在发达国家已得到广泛的研究和应用。

　　供电煤耗指标

　　供电标准煤耗率是指火电厂每生产1 kW?h电能平均耗用的标准煤量，它是衡量发电效率的一个主要指标。日本、德国等发达国家每生产1 kW?h电能平均耗用的标准煤量不足300g。

　　烟气脱硫工艺

　　我国大型火电机组烟气脱硫工艺部分技术国际领先。循环流化床干法烟气脱硫工艺是一种烟气脱硫除尘一体化的工艺技术。福建龙净环保股份有限公司在引进消化吸收国外技术基础上进行了再创新，解决了大型火电机组采用烟气循环流化床单塔工艺存在的塔内烟气分布不均、再循环物料流动不畅、除尘器无法实现正常工作等多项技术难题。

　　远距离输电

　　我国远距离输电世界领先，在国际上首次成功实施了具有国际领先水平的500千伏系统串补投运与附加励磁阻尼控制装置抑制效果的联合试验，有效解决了点对网输电易引发次同步谐振，从而危及电厂安全的难题，填补了中国电力史在大型火电厂远距离安全输电技术上的一项空白。

　　SSR-DS为国内首创，世界唯一应用无功调制方式抑制次同步谐振的在运行装置，为解决串补输电次同步谐振问题开创了新的方向，推动了串补技术的应用和发展，填补了国际空白。

　　SSR-DS实现了控制策略、控制方式、设备技术、连接方式等四大创新。经比较，SSR-DS抑制次同步谐振效果优于阻塞滤波器、励磁系统附加控制（SEDC）、可控串补等方案，代表了当前世界上解决次同步谐振问题最先进的技术水平。

　　能源与环境问题任何一种能源的开发利用都会给环境造成一定的影响。以化石燃料为代表的常规能源造成的环境问题尤为严重，主要表现在以下方面。

　　1．大气污染

　　化石燃料的利用过程会产生一氧化碳(CO)、二氧化硫(S02)、氮的氧化物(Nq)等有害气体，不仅导致生态系统的破坏，还会直接损害人体健康。在很多国家和地区，因大气污染造成的直接和间接损失已经相当严重，如欧盟每年超过100亿美元，我国也高达120亿元人民币。

　　2．温星效应

　　大气中二氧化碳(c02)的浓度增加一倍，地球表面的平均温度将上升1．5～3℃，在极地可能会上升6～8℃，结果可能导致海平面上升20～140cm，将给许多国家造成严重的经济和社会影响。由于大量化石能源的燃烧，大气中C02浓度不断增加，每100万大气单位中的C02数量，在工业革命前为280个单位，到1988年为349个单位，现在还要更高。

　　3．酸雨

　　化石能源燃烧产生的大量S02、NOx等污染物，通过大气传输，在一定条件下形成大面积酸雨，改变酸雨覆盖区的土壤性质，危害农作物和森林生态系统，改变湖泊水库的酸度，破坏水生生态系统，腐蚀材料，造成重大经济损失。酸雨还导致地区气候改变，造成难以估量的后果。

　　若再考虑能源开采、运输和加工过程中的不良影响，则损失将更为严重。平均每开采1万吨煤，受伤人数为15～30人，可能造成2000平方米土地塌陷。全球平均每年塌陷的：土地有200多平方千米。

　　核能的利用虽然不会产生上述污染物，但也存在核废料问题。世界范围内的核能利用，将产生成千上万吨的核废料。如果不能妥善处理，放射性的危害或风险将持续几百年。

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