书城自然科学当代中国科技1000问
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第97章 能源环保(8)

人造汽油计划是2004年北京市政府为应对“高油价时代”的到来而启动的车复合无铅汽油项目。复合无铅汽油由工程师鲁希诺发明,北京清研利华科技发展有限公司拥有该技术的全部知识产权,发明专利号是ZL00109209X,国际主分类号是C10L1/00。生产用的主要原料为化肥厂、酿酒厂、焦化厂副产品,原料来源丰富,价格比较稳定,储存及运输比较方便,生产过程中不用水、不耗电,更不会造成废水、废气、废渣的污染。可以说,现阶段中国还没有可与之抗衡的同类技术,而且即便在国际上,其技术含量也已赶超美国、日本和欧洲国家,产品完全可以达到GB 17930—1999要求,排放可达到欧Ⅱ标准。复合无铅汽油的上市,既是对现有汽油市场结构的调节,又是对中国现有汽油市场的一个有力补充。其主要具有四大特点:产品采用清洁化工艺生产,环保、清洁性突出,而且产品不含铅等有毒物质,可以保证燃烧后排出的气体清洁无害,有利于改善城市环境;使用方便,无须改动装置就可与石油产品装置同时使用,不仅节省汽油费用,而且还可节约改制装置的费用,单独使用或混合使用均可;与乙醇汽油相比,复合无铅汽油成本低、原料易购、来源广泛;生产不受季节和规模限制,与生产汽油、润滑油等产品相比,无需加温、加压,在无水状态中也可以生产,同时复合无铅汽油的生产规模可大可小,根据本单位或个人的经济状况、市场等因素灵活掌握。

地下储气库是怎么回事

地下储气库是利用地下空间储存天然气的系统,包括地下气库、气源管道、压缩机、井口装置、进库管道系统。引来的天然气经增压后储存于地下储气库有多种形式,有的开凿花岗岩形成地下洞穴,有的将地下盐丘溶化成洞穴,有的在黏土层中开挖成洞和利用废弃的矿井等。随着地下储库技术发展、钢铁价格上涨、土地价格昂贵等因素的变化,地下储气库建设的技术经济可行性提高。地下库内,其能量不会损失,输出时可高压输入管道。地下储气库是城市天然气输配系统工程中的重要组成部分,对确保安全平衡供气、解决城市用气不均衡具有重要作用,还可兼作应急后备气源。世界上天然气工业发达国家和天然气消费大国,都建设与天然气需求相适应的地下储气库,中国正大力开发、利用天然气资源,也正在建设地下储气库。

战略石油储备是什么意思

战略石油储备是在战争或自然灾难时,以保障国家石油的不间断供给为目的的石油储备。其服务于国家能源安全,以保障原油的不断供给为目的,同时具有平抑国内油价异常波动的功能,是能源战略的重要组成部分。世界众多发达国家都把石油储备作为一项重要战略加以部署实施。战略储备的主要经济作用是通过向市场释放储备油来减轻市场心理压力,从而降低石油价格不断上涨的可能,达到减轻石油供应对整体经济冲击的程度。对石油进口国而言,战略储备是对付石油供应短缺而设置的头道防线,但其真正的作用不在于弥补损失的进口量,而在于抑制油价的上涨。此外,它还有以下作用:为调整经济增长方式,特别是能源消费方式争取时间;起到威慑作用,使人为的供应冲击不至于发生或频繁发生。在石油输出国组织欧佩克交替实行“减产保价”和“增产抑价”的政策时,战略储备能够使进口国的经济和政治稳定,不会受到人为石油供应冲击的影响。

海上如何储油

海上储油是指一种在海上修建储油设施,用于石油的中转、储存和海上油田开发的储油方式。海上储油设施主要分漂浮式和着底式两大类。漂浮式储油设施是将储油船、储油舱或其他类型的储油装置锚固(定)在特定的海域,用于接收、储存和转运石油。这类设施施工简单、机动性强、造价较低,且不受水深影响,适于建造海上油库;但受气候影响大,稳定性差。着底式储油设施是将钢质或混凝土结构的储油装置直接固结于海底。这类装置不受气候条件影响,稳定性能好;但施工困难、造价高,且不适于在深水中建造,多用于海上油气集输工程,建成采油、储存、装船为一体的综合性设施。

什么是最优潮流

最优潮流是从电力系统稳定运行的角度来调整系统中各种控制设备的参数,在满足节点正常功率平衡及各种安全指标的约束下,实现目标函数最小化的优化过程。目标函数通常包括民电费用、发电耗量或全网的网损。最优潮流的方法有牛顿法、内点法、pq分析法。由于最优潮流是同时考虑网络的安全性和经济性的分析方法,是传统的经济调度方法无法取代的,因此在复杂电力系统的可靠性分析、电力系统的安全运行、传输阻塞的经济控制、经济调度、能量管理系统等方面得到广泛的应用。

何谓用电负荷

用电对象吸取的电功率,可以用功率表、电流表测量。用电对象指用电的地区、用户以及用户内部的车间、工序、工艺或机台等。但不论采用何种方式表示,用电负荷都是指电网供给用电对象的电功率。对于用电对象是单台用电设备的,用电负荷是指输入的电功率;对于用电对象是一个企业的,用电负荷则是指其受电装置电网侧输入的电功率。在实际用电过程中,用电负荷是一个随机变量,每一瞬间数值的大小都可能不同,常用负荷曲线来描述其变化状况。为了控制和比较的需要,在工程上,往往以15、30、60分钟平均值衡量,在负荷曲线上出现的用电负荷最大值称为用电最大负荷,最小值称为用电最低负荷,时段内实用电量除以该时段小时数为平均用电负荷。地区、用户用电均衡程度,常以用电负荷率、年最大负荷利用小时数描述,并通过用电负荷调整加以管理。

绿色发电对环境不会造成污染吗

绿色发电简称“绿电”。利用特定的发电设备,如风机、太阳能光伏电池等,将风能、太阳能等可再生的能源转化成电能,通过这种方式产生的电力因其发电过程中不产生或很少产生对环境有害的排放物(如一氧化氮、二氧化氮、温室气体二氧化碳、造成酸雨的二氧化硫等),且不需消耗化石燃料,节省了有限的资源储备,相对于常规的火力发电,即通过燃烧煤、石油、天然气等化石燃料的方式来获得电力,来自于可再生能源的电力更有利于环境保护和可持续发展。其包括风电、太阳能光伏发电、地热发电、生物质能汽化发电和小水电等几种。

何为工业用电

工业用电是利用电力作为原始能源,从事工业性产品(劳务)的生产经营活动的企业,运用物理、化学、生物等技术进行加工和维持功能性活动所需要的一切电力。是包括采掘业、加工业、修理、铁道、机场、港口、电信等行业在内的生产经营用电的总称。受电变压器总容量在315千伏安以下受电称为普通工业用电,受电变压器总容量在315千伏安及以上受电则称为大宗工业用电。工业用电是电力的大用户,占全国用电的70%,特别是耗电量大的工业,如黑色金属工业、有色金属工业、化学工业等都是三班制连续生产企业,用电具有负荷密度大、用电量大、峰谷差小、年用量最大负荷、利用小时高、功率因数高等特点。

地热能的含义是什么

地热能是地下5 000米深度以内的岩石和水体的总含热量,是地心向地表传送的大量热能,属于新能源。地热能是来自地球深处的可再生热能,来源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。地下水的深处循环和来自极深处的岩浆侵入到地壳后,把热量从地下深处带至近表层。在有些地方,热能随自然涌出的热蒸汽和水而到达地面,这种热能的储量相当大。地热能的利用可以分为地热发电和直接利用两大类。目前人类已经利用的是少数地下蒸汽田,地下热水、温水。对岩浆能的利用尚在研究之中。

如何开发利用地热能

地球内部的热源可来自重力分异、潮汐摩擦、化学反应等,但主要来自放射性热源。地球内部铀(U)、钍(Th)、钾(K)是最主要的三种放射性元素。这些元素在地球演化过程中,不断衰变并对地球加热。这些热源产生的能量就是地热能,即地球的天然能量。地热能的蕴藏量相当于地球煤炭资源热能的17亿倍。

现代开发利用地热技术主要有两种。一是地热水采暖,二是地热蒸汽发电。地热水采暖的方法又有两种:如果地热水温度在60℃左右,且水质较好,含硫化氢等气体和腐蚀性均不严重时,可以直接与普通水暖系统接通,采暖之后的余温水还可排放做其他利用;若地热水的腐蚀性大,为避免管道和散热片锈蚀,必须在地热井口或井下设置换热器,使采暖系统流过的是普通热水。井下换热装置热损失小,且不容易结垢,但技术要求高,是地热利用中的高技术。

地热开采十分奥秘,技术性强。一般地热开采还要注意动态观察,要控制地下水位变化,不可过量开采,否则不仅会破坏地热资源,甚至会引起地层下沉等严重后果。在补给水源不足的地方,开采地热要同时考虑回灌问题,尽可能做到只用其热,不用其水。有地热资源的寒冷地区,采用地热水供暖最为合适,因为地热水的温度比较稳定,建筑物供暖的温度容易控制,比燃煤供暖简便,且无烟尘污染。在不需要采暖的热带地区,利用地热水作热源,用于制冷空调,其技术与太阳能制冷空调差不多,但热源稳定,连续性好,也容易实现。

冰岛、法国、日本等国早已采用地热水采暖。近年来,中国华北地区也开始了地热水采暖,尤其是北京、天津的地热采暖,供暖面积逐年扩大,例如天津市1991年的地热采暖面积为130万平方米,到1994年就扩大超过了200万平方米。地热采暖的关键问题是要计算好地热可能供暖的面积,估算出采暖建筑物的高峰热负荷和耗热量。由于高峰热负荷在一年中所占时间不多,为了扩大地热供暖的面积,通常与常规锅炉供暖结合,即利用锅炉作调峰,地热水担负基本供暖。这样还可减少管道设施和缩小水泵的规格。另外,由于采暖是季节性的,而地热水则是常年都有,因此地热采暖还可以结合供生活热水。一般说,兼有地热水洗浴的采暖房,地热的年利用率可达10%。

从经济上看,因地热钻井费用高,地热采暖初始投资偏高,但长期运行费用显然比燃煤采暖便宜,特别是大范围供暖,共用一个地热供暖系统,则具有较大的经济优势和环境效益。例如天津市1994年新建的紫金新里地热供暖系统,一口地热井可供20万平方米建筑面积的采暖。

现代开发利用地热技术的另一种是地热蒸汽发电。这一技术主要是提高地热利用效率和研究开发深层的热岩层地热能。1989年美国建成世界上最大规模的地热电站,在加州长谷口钻井深度达6 068米,开采热岩的地热能时采用先进的发电和循环系统,装机容量466万千瓦。日本也进行了一系列高温岩体发电试验,1986年10月进行了大规模高温岩体水压破碎试验,灌入1 000吨高压冷水,连续8小时喷出350吨100℃以上的蒸汽和热水,为人工建造热岩贮层提供了新技术。

现在,科学家们还提出了人造地热的设想。因为地层深部,特别是与火山岩有关的地层,岩石干热,没有含水层,地热无法输出。70年代初美国开始这方面的试验,采用打斜钻井的技术,将钻孔打到3 000~4 000米干热岩体上,获得温度250℃以上,并将岩石破碎,由一个钻孔注入冷水,从另一个钻孔提取热水,然后通过地面热交换器,即可输出由地热加热的水,并用于发电。日本、瑞典、英国和德国也开始了此项探索。由于投资大,进行这项研究和开发的国家还不多。由于干热岩体在地球上分布广泛,预计这项技术推广后,地热资源试验,将不受现有资源分布的局限,这无疑将是地热开发的远景。

太阳能得到哪些开发与利用

太阳能指直接来自太阳的辐射能,是一种取之不尽、用之不竭的清洁可再生能源。人们发现,透过大气层到达地球表面的太阳辐射能密度平均为200瓦/平方米,峰值达1 000瓦/平方米,年接受辐射总量为12×107瓦,相当于全世界能源消耗量的3 000倍。但由于分布不均与日照长短的比差达100倍,因而具有不稳定性的特点。

太阳能的利用有三种形式:一是光合技术,即被绿色植物吸收后经光合作用而长成的有机生物质能。二是光化技术,即利用光化学的作用将介质分解成氢和氧,可取得氢燃料。三是光电技术,即利用光电效应将光能有效地转换成电能的太阳电池。

目前,太阳能利用技术主要有光与热的接收转换科技,而太阳能热发电分为两大类,一类为集中式热发电站,另一类为分散式小功率发电装置。

塔式太阳能电站。20世纪80年代初,美国、日本和欧洲国家先后建设了一批塔式太阳能电站,多数是研究试验性的,投资大,经济效益差。它是由定日镜群、接收器、蓄热槽、主控系统和发电系统五个部分组成。定日镜群用许多平面反光镜组成,每面定日镜都安装在刚性钢架上,采用计算机控制,自动跟踪太阳。所有镜面的反光都集中到高塔的接收器上。接收器也称集热锅炉,它把收集的太阳光转变为热,并加热接收器内的工质。蓄热槽是利用传热性能良好的油或熔盐来吸收热量,以供锅炉使用。锅炉产生的蒸汽送往汽轮机,最后由汽轮机带动发电机发电。控制系统均采用计算机,它对所有设备进行监测,保证安全运行。塔式发电站的运行温度约500℃,热效率15%以上。这种发电站占地面积大,主要是由于定日镜布满塔下。

分散式太阳能发电装置。主要采用碟形抛物面聚光器,并在聚焦面上安装外热式斯特林发电机组。这种太阳能发电系统可独立运行,适合于无电或缺电地区做小型电源,一般功率为10~25千瓦,聚光镜直径10~15米。对于稍大的用电户,也可将几台机组并联发电,组成小型电站。这种装置的优点是,若不进行发电,也可以装成太阳能热力机,直接作为动力机使用,可带动水泵或其他小型传动机械。对于阳光充足的干旱地区,太阳能热力泵有发展前景。