創(chuàng)新型實驗能源

2012年4月4日1創(chuàng)新性實驗匯報材料科學與工程學院太原理工大學2012年4月4日2太原理工大學材料科學與工程學院管線鋼是指用于輸送石油、天然氣等的大口徑焊接鋼管用于熱軋卷板或?qū)捄癜?。管線鋼在使用過程中，除要求具有較高的耐壓強度外，還要求具有較高的低溫韌性和優(yōu)良的焊接性能。世界上等級最高的X120管線鋼卷管線鋼簡介2012年4月4日3材料科學與工程學院太原理工大學能源輸送方法分布利用2022/12/294材料科學與工程學院太原理工大學能源運輸★鐵路運輸：是煤炭的主要運輸方式。此外,鐵路還擔負著大量成品油運輸，今后隨著成品油產(chǎn)量的增加，應積極修建成品油管道，以減輕鐵路運輸?shù)膲毫Γl(fā)揮管道運輸?shù)膬?yōu)勢?！锼愤\輸：是煤炭運輸?shù)牧硪粋€重要方式。水路運輸耗能小，成本低，適合長距離運輸。中國煤炭運輸有充分利用水運和組織水陸聯(lián)運的有利條件。目前供應華東、中南沿海地區(qū)的煤炭都是靠鐵海聯(lián)運的。

★公路運輸：主要擔負煤炭的短途運輸。在煤礦點比較分散、產(chǎn)量較小的地區(qū)，一般都利用汽車運輸。為發(fā)展汽車的煤炭運輸，世界各國都注意提高公路質(zhì)量，并逐步采用大噸位柴油汽車，以降低燃料消耗，提高運輸效率。

2022/12/295材料科學與工程學院太原理工大學能源運輸★管道運輸：主要運送原油、天然氣、成品油、礦漿、煤漿等。它是原油和天然氣的主要運輸方式，美國還開始用管道輸煤。管道運輸具有運量大、連續(xù)、迅速、經(jīng)濟、安全、可靠、平穩(wěn)，有投資少、占地少、費用低，實現(xiàn)自動控制的優(yōu)點。還可以運輸?shù)V石、煤炭、建材、化學品和糧食。管道運輸可省去中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)，縮短運輸周期。目前我國70的原油和99%的天然氣都靠管道運輸。到2010年底，我國已經(jīng)形成7.7萬公里的干線管道，未來5年還要新建5萬公里目前已經(jīng)形成“北油南運”、“西油東進”、“西氣東輸”、“海氣登陸”的油氣輸送格局。特別是跨國進口天然氣，更離不了管道運輸。我國石油企業(yè)“走出去”也在國外大力建設管道，其中截至2008年7月，蘇丹和哈薩克斯坦就有我們5000公里管道。2012年4月4日6材料科學與工程學院太原理工大學能源分布◆固體能源：主要是煤炭，煤炭被稱為工業(yè)的“糧食”，在我國能源構(gòu)成中處于主導地位，直到目前，煤炭在我國能源消費中仍占70％左右。我國處在世界上最主要的煤帶——亞歐大陸煤帶東部，已探明煤炭總儲量超過7700億噸，僅次于俄羅斯和美國，屬于煤炭資源十分豐富的國家。我國煤炭資源地區(qū)分布不平衡，一是北多南少，以秦嶺—大別山一線為界，以北地區(qū)的煤炭資源儲量占全國總儲量的85％，以南地區(qū)只占全國的15％；二是西多東少，位于中西部地區(qū)的山西、內(nèi)蒙古、陜西、河南、安徽、寧夏、新疆、云南、貴州九省區(qū)煤炭儲量占全國總儲量的87.7％，而位于東部沿海地區(qū)的十個省市儲量只占全國的8％。就地區(qū)而言，以山西為中心的華北地區(qū)煤炭儲量占全國的2／3以上，其次是西北和西南地區(qū)。從省區(qū)來看，山西省儲量最為豐富，占全國總儲量的1／3，其次為內(nèi)蒙古自治區(qū)，第三為陜西省，這三省、區(qū)的煤炭儲量約占全國的60％～70％。

2012年4月4日7材料科學與工程學院太原理工大學能源分布◆液體能源：代表是石油，石油是一種高效能燃料動力資源，被譽為“工業(yè)的血液”。我國具有良好的儲油構(gòu)造條件，因為石油資源的分布與沉積巖有密切的關系。我國陸地沉積巖面積為424萬平方千米，占陸地總面積的44%，沉積盆地多達200多個，其中面積在10萬平方千米以上的沉積盆地有松遼、華北、塔里木等10個；此外，我國近海沉積盆地面積為121萬平方千米，主要分布在渤海、黃海南部、東海及珠江口等地，這些沉積盆地均蘊藏著豐富的石油資源，勘探開采前景十分廣闊。為了解決石油的運輸，特別是北油南運的問題，我國專門修建了近2萬千米的輸油管道，其中最主要的輸油管線有大慶——大連、大慶——秦皇島——北京、魯寧線(勝利油田至南京)等，大大減輕了鐵路運輸?shù)膲毫Α?/p>

2022/12/298材料科學與工程學院太原理工大學能源分布◆氣體能源：天然氣是存在于地下巖石儲集層中以烴為主體的混合氣體的統(tǒng)稱。包括油田氣、氣田氣、煤層氣、泥火山氣和生物生成氣等。主要成分為甲烷，通常占85%-95%；其次為乙烷、丙烷、丁烷等。它是優(yōu)質(zhì)燃料和化工原料。其中伴生氣通常是原油的揮發(fā)性部分，以氣的形式存在于含油層之上，凡有原油的地層中都有，只是油、氣量比例不同。即使在同一油田中的石油和天然氣來源也不一定相同。他們由不同的途徑和經(jīng)不同的過程匯集于相同的巖石儲集層中。天然氣分布相對集中，主要分布在陸上西部的塔里木、鄂爾多斯、四川、柴達木、準噶爾盆地，東部的松遼、渤海灣盆地，以及東部近海海域的渤海、東海和鶯—瓊盆地，目前這9個盆地遠景資源量達46萬億立方米，占全國資源總量的82%；已探明天然氣地質(zhì)儲量6.21萬億立方米，占全國已探明天然氣地質(zhì)儲量的93%；剩余資源量40萬億立方米，占全國剩余資源量的81%。同時，我國還具有主要富集于華北地區(qū)非常規(guī)的煤層氣遠景資源。

2012年4月4日9材料科學與工程學院太原理工大學能源利用●煤炭的利用：煤的氣化、液化和干餾是煤綜合利用的主要方法。利用這些加工手段可以從煤中獲得多種有機化合物。煤的氣化就是把煤轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過程。在高溫下煤和水蒸氣作用得到CO、H2、CH4等氣體，生成的氣體可作為燃料或化工原料氣。煤的液化是把煤轉(zhuǎn)化為液體燃料的過程。在一定條件下，使煤和氫氣作用，可以得到液體燃料，也可以獲得潔凈的燃料油和化工原料。煤氣化生成的CO和H2（水煤氣）在經(jīng)過催化合成也可以得到液體燃料。用水煤氣還可以合成液態(tài)碳氫化合物和含氧有機化合物。煤干餾是將煤隔絕空氣加強熱，使其發(fā)生復雜的變化，得到焦炭、煤焦油、焦爐氣、粗氨水、粗苯等。從煤干餾得到的煤焦油中可以分離出苯、甲苯、二甲苯等有機化合物。利用這些有機物可移制得染料、化肥、農(nóng)藥、洗滌劑、溶劑和多種合成材料。

2012年4月4日10材料科學與工程學院太原理工大學能源利用●石油的利用：石油產(chǎn)品大部分都是燃料，同時，石油化學品還可以用來制造塑料、合成纖維、如尼龍、合成橡膠、藥物、還有肥料。獲取石化產(chǎn)品的主要過程是輕油裂解與柴油裂解。經(jīng)由這些過程可以產(chǎn)生兩種中間產(chǎn)物——丙烯和乙烯。這兩種化合物可以用來生產(chǎn)一系列的塑料、聚乙烯、聚苯烯等產(chǎn)品；這些產(chǎn)品又被用在各種工業(yè)，如紡織業(yè)、汽車制造業(yè)、健康醫(yī)療業(yè)以及食品包裝業(yè)。石油若使用不當，會外泄到水里，迅速擴散，對許多種生態(tài)造成極大的危害，同時也會將原本干凈的海灘污染成又黑又黏，幾乎無法除去的粘稠物。因此應該合理利用石油。2012年4月4日11材料科學與工程學院太原理工大學能源利用●天然氣的利用：天然氣是一種優(yōu)質(zhì)的能源，具有熱值大，運輸使用方便，燃燒完全，無煙無渣，價格較為便宜等優(yōu)點。因此，廣泛應用于交通、冶金、電力、輕工等行業(yè)的內(nèi)燃機、汽車、煉鋼、熱處理、印染、紡織等諸多方面，同時大量供給居民作為生活燃料。天然氣還是寶貴的化工原料，在化學工業(yè)中的應用極其廣泛，可以生產(chǎn)近千種化工產(chǎn)品，目前國內(nèi)外大規(guī)模生產(chǎn)的天然氣化工產(chǎn)品有數(shù)十種，其中有一部分中間產(chǎn)品，主要有合成氨、甲醇、甲烷氯化物、硝基甲烷、乙炔、二硫化碳、碳黑、氫氰酸等。利用上述產(chǎn)品可以進一步加工制造氮肥、有機玻璃、合成纖維、合成橡膠、塑料、醫(yī)藥溶劑、電影膠片、炸藥、高能燃料等。

2012年4月4日12材料科學與工程學院太原理工大學

天然氣工業(yè)的發(fā)展還對黑色金屬冶煉及壓延加工工業(yè)、非金屬礦物制品業(yè)、專用設備制造業(yè)、武器彈藥制造業(yè)、普通機械制造業(yè)、電氣機械及器材制造業(yè)、非金屬礦采選業(yè)等的發(fā)展起到直接的推動作用。

天然氣在工業(yè)中另一個不可替代的重要作用是特殊工藝的用氣。如優(yōu)質(zhì)鋼、有色金屬電子器材、玻璃、建筑陶瓷、衛(wèi)生潔具、搪瓷制品、儀器儀表等產(chǎn)品使用天然氣作燃料，在產(chǎn)品質(zhì)量、技術(shù)保證、產(chǎn)量提高、科學管理等方面具有較強的競爭力，濟效益明顯提高。

人們還可以從天然氣中提取寶貴的氦氣和氬氣作為航天和電氣工程的重要原料；利用天然氣生產(chǎn)出石油蛋白，作為飼料代替糧食喂養(yǎng)家畜、加禽和魚類；回收單質(zhì)硫以制造硫酸及硫化物產(chǎn)品。

由于科學的迅猛發(fā)展，促使天然氣利用領域不斷擴大。根據(jù)近期研究領域和實驗的目的的發(fā)展趨勢，在以下幾個領域?qū)⒂袛U大：熱電聯(lián)產(chǎn)和聯(lián)合循環(huán)發(fā)電中作為燃料應用；替代汽車等運輸工具的燃料油；天然氣空調(diào)系統(tǒng)；天然氣燃料電池；天然氣合成油及化