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第14章 环境资源(2)

煤气

煤气指的是以煤为原料加工制得的含有可燃成分的气体。煤气既可以作为燃料也可以作为化工原料。煤气中的一氧化碳和氢气可以合成氨、甲醇等,是重要的化工原料。煤气也可以用天然气、轻质油和重油制得。煤气可以分为:水煤气、半水煤气和空气煤气。这些煤气的发热值较低,故又统称为低热值煤气。一般民用的煤气是煤的干馏得到的焦炉煤气,属于中热值煤气,热效率比较高,燃烧稳定,净化程度好,运输也比较方便。

火力发电

火力发电是以燃烧石油、煤或天然气,将水变成蒸汽以旋转气轮机,带动发电机的一种发电方法。我国的发电方式以火力发电为主,煤是主要原料。火力发电系统主要由燃烧系统(以锅炉为核心)、汽水系统(主要由各类泵、给水加热器、凝汽器、管道、水冷壁等组成)、电气系统(以汽轮发电机、主变压器等为主)、控制系统等组成。火力发电具有污染重、成本高等缺点。目前正在大力发展清洁环保的发电方式。

水力发电

水力发电指的是将水能转化成电能的过程。是利用江河、湖泊或海洋的水位的一种发电方法。在自然状态下,河川水流的这种潜能以克服摩擦、冲刷河床、携带泥沙等形式消耗掉。水力发电站可以充分利用这部分能量。水力发电站要在场房内安装水轮机、发电站和变压器等机械设备。因水力发电厂所发出的电力其电压低,要输送到远距离的用户,必须将电压经过变压器提高后,再由架空输电路输送到用户集中区的变电所,再次降低为适合于家庭用户、工厂之用电设备之电压,并由配电线输送到各工厂及家庭用户。世界各国从20世纪70年代起开始大力发展水电。水力发电机的设备比较简单,转速比较低,没有高温高压,综合效益显著。世界水力发电站的水能利用率在80%左右,比火力发电和其他可再生能源的利用率都高。

风能

风能是一种可再生、无污染而且储量巨大的能源,它可谓是取之不尽、用之不竭。地球上的风能相当于目前全世界能源总消耗量的100倍,相当于1.08万亿吨煤的蕴藏量。

风能的利用主要是以风能做动力和风力发电两种形式,其中又以风力发电为主。丹麦是最早利用风力发电的国家。目前,世界风力发电总量居前三位的分别是德国、西班牙和美国,三国的风力发电总量占全球风力发电总量的60%以上。不过风能也有许多不足:如风力的不经常性和分散性,它方向不定,有时大有时小,变幻莫测,若用来发电则应解决调速、调向、储能等特殊问题。风的空气密度极小,仅是水的密度的1/816,因此要获得于水能同样的功率,风力机的风轮直径要比水轮机的叶轮直径大几百倍。风能利用必须解决的问题,是如何降低风力发电机叶片的巨大制造成本,提高转子效率,延长发电机寿命等。

风力发电站

风力发电站是利用风能驱动风轮机以带动发电机产生电能。风力发电站主要由能量转换装置、蓄能装置和控制系统等组成。风力发电站按容量大小可以分为大、中、小三种。容量在10千瓦以下的为小型;10~100千瓦的为中型;100千瓦以上的为大型。单机组容量从几十瓦到5000瓦不等。中小型发电站的技术问题已经解决,主要用于充电、照明、卫星地面站电源、灯塔和导航设备的电源,以及民用电力达不到的边远地区。但是风能是一种随机性能源,有间歇性,而且风向不定。所以风力发电要有控制系统。

地热能

地热能指的是地壳内部的热能,这种能量来自于地球内部的熔岩,是以热力形式存在的,它集中分布在构造板块边缘一带,也是火山和地震多发的地区。有人计算过,假若把地球上储存的煤燃烧时放出的热量当做100的话,那么地球上储存的石油只有煤的3%,核燃料才为煤的15%,而地热则为煤的1.7亿倍。地热能能量巨大,大约是世界上油气资源所能提供能量的5万倍,每天从地球内部传到地面的能量,就相当于全人类一天使用能量的2.5倍。地热能有两种类型:一是以地热水或蒸汽形式存在的水热型;另一种则是以干热岩体形式存在的干热型。干热岩体热能是未来大规模发展地热发电的真正潜力。人们利用地热能的重要方式便是地热发电。目前世界上18个国家有地热发电,总装机容量5827.55兆瓦。

地热发电站

地热发电站指的是利用地下热水、蒸汽或者高温岩体作为能源建立的发电站。地热发电是根据能量转换原理把地热能转换为机械能,然后又把机械能变为电能。地热发电站包括蒸汽型地热发电站和热水型地热发电站。1904年,意大利在拉德瑞罗地热田建立世界上第一座0.75马力的地热发电实验装置,到1982年世界地热装机容量已经达到271万千瓦,每年以10%的速度增长。2000年,中国地热的装机容量达到1764万千瓦。在一些能源缺乏的地区,利用地热发电具有重大意义。

蒸汽发电

蒸汽发电指的是靠地下汲取的蒸汽推动汽轮机旋转的发电方式。自从瓦特发明了蒸汽机,人们逐渐认识到蒸汽对人类的价值。蒸汽可以产生巨大的能量,用来发电等。这种发电需要先从蒸汽中把热水分离出来,再将热水送回到地下。推动汽轮机的蒸汽经复水器、冷却塔后变成冷水。可以用来冷却蒸汽。用蒸汽发电可以减少资源浪费、提升企业整体经济运行质量,还能循环利用能源,为公司创造可观的经济效益。现在有一种“富氧蒸汽发电法”是利用发电厂具有大量蒸汽的有利条件,将一部分蒸汽涤新技术、新设备处理,使之成为“富氧蒸汽”做热源而发电的方法。

森林覆盖率

森林覆盖率指的是一定范围内林地面积占该范围总面积的百分比。不同的国家森林覆盖率的计算方法不同。例如中国森林覆盖率指郁闭度0.3以上的乔木林、竹林、国家特别规定的灌木林地、经济林地的面积,以及农田林网和村旁、宅旁、水旁、路旁林木的覆盖面积的总和占土地面积的百分比。全世界森林平均覆盖率为22%,中国的森林覆盖率为12.7%。森林地区分布很不平衡,它受地理环境的制约和影响。全球森林主要集中分布在南美、俄罗斯、中非和东南亚地区。占有全世界60%的森林,俄罗斯、巴西、印尼和民主刚果这4个国家最高,森林覆盖率占全球的40%。

再生的海洋能源

我们知道海洋地下蕴藏着丰富的石油和天然气,这是我们不可缺少的能源。但是海洋本身也为我们提供了许多能源,包括潮汐、波浪、海流等动能和海洋温度差、盐度差等能量。还有海洋生物能、海洋地热能等能源。这些能源都是海上、海中或海底的可再生能源,一般都是属于新能源,是取之不尽、用之不竭的,而且无污染。潮汐能就是潮汐运动时产生的能量,是人类利用最早的海洋动力资源。中国在唐朝沿海地区就出现了利用潮汐来推磨的小作坊,后来法、英等国也出现了潮汐磨坊。全世界的海洋潮汐能约有20多亿千瓦,每年可发电12400万亿度。世界上第一个也是最大的潮汐发电厂就处于法国的英吉利海峡的朗斯河河口,年供电量达5.44亿度。另外波浪能也有巨大的能量,可以用来发电。总之这些海洋能源为人类的生活带来了许多方便,也为社会的发展作出了极大的贡献。

原子能

原子能又称“核能”。是指在核反应过程中,原子核结构发生变化而释放出的巨大能量。核能仅与原子核的状态有关系。释放原子能的方法之一是在核反应堆中,利用受控核聚变,全世界有许多核反应堆在运转,我们通常所说的原子能技术就是利用受控核裂变能量的技术。另一种是利用受控核聚变,这一方法还是处于试验阶段,要掌握这种方法还要做大量的工作。原子能是能够大规模发展又不容易造成污染的唯一能源。原子能可以用来应用在医疗卫生和食品保鲜等方面。

核聚变

核聚变指的是由两个很轻很结实的原子核聚合到一起,变成一个比较重的原子核的核反应,称为聚变反应。聚变反应形成一种新的原子核叫核聚变。聚变反应放出的原子能,就叫做聚变能。核聚变燃烧的燃料是氘和氚,而这两种物质在海水中大量存在。所以核聚变是一种取之不尽、用之不竭的新能源。核聚变会产生巨大的能量,1千克氘和氚通过聚变反应释放出来的能量,同燃烧1万吨优质煤放出来的能量相等。核聚变和核裂变都是通过核反应产生的,但聚变比裂变产生的威力大得多。

核能发电

核能发电指的是利用核反应堆作为热源,产生高温高压蒸汽从而驱动发电机发电的一种发电方式。核能发电站与火力发电站类似,只是所使用的燃料不同。1954年,前苏联建成世界上第一座核能发电站,装机容量为5兆瓦。之后英、美等国也相继建成各种类型的核电站。到1960年,有5个国家建成20座核电站,装机容量1279兆瓦。因为核聚变能产生巨大的能量,所以用核能发电必须要有特殊的保护措施,要安全地从核反应堆中取出能量,以免对附近的居民造成伤害。