
可燃冰是新能源吗\\\/
可燃冰将成为21世纪极具潜力的洁净新能源一、什么是“可燃冰” 这种看起来像冰霜的物质叫“可燃冰”,学名叫“天然气水合物”,因为主要成分是甲烷,因此也常称为“甲烷水合物”。
在常温常压下它会分解成水与甲烷,“可燃冰”可以看成是高度压缩的固态天然气。
“可燃冰”外表上看它像冰霜,从微观上看其分子结构就像一个一个“笼子”,由若干水分子组成一个笼子,每个笼子里“关”一个气体分子。
目前,可燃冰主要分布在东、西太平洋和大西洋西部边缘,是一种极具发展潜力的新能源,但由于开采困难,海底可燃冰至今仍原封不动地保存在海底和永久冻土层内。
二、“可燃冰”是如何形成的呢
可燃冰由海洋板块活动而成。
当海洋板块下沉时,较古老的海底地壳会下沉到地球内部,海底石油和天然气便随板块的边缘涌上表面。
当接触到冰冷的海水和在深海压力下,天然气与海水产生化学作用,就形成水合物。
科学家估计,海底可燃冰分布的范围约占海洋总面积的10%,相当于4000万平方公里,是迄今为止海底最具价值的矿产资源,足够人类使用1000年。
“可燃冰”的形成有三个基本条件:首先温度不能太高,在零度以上可以生成,0-10℃为宜,最高限是20℃左右,再高就分解了。
第二压力要够,但也不能太大,零度时,30个大气压以上它就可能生成。
第三,地底要有气源。
因为,在陆地只有西伯利亚的永久冻土层才具备形成条件和使之保持稳定的固态,而海洋深层300-500米的沉积物中都可能具备这样的低温高压条件。
因此,其分布的陆海比例为1∶100。
三、人类如何开采、利用“可燃冰”
开采方案主要有三种。
第一是热解法。
利用“可燃冰”在加温时分解的特性,使其由固态分解出甲烷蒸汽。
但此方法难处在于不好收集。
海底的多孔介质不是集中为“一片”,也不是一大块岩石,而是较为均匀地遍布着。
如何布设管道并高效收集是急于解决的问题。
方案二是降压法。
有科学家提出将核废料埋入地底,利用核辐射效应使其分解。
但它们都面临着和热解法同样布设管道并高效收集的问题。
方案三是“置换法”。
研究证实,将CO2液化(实现起来很容易),注入1500米以下的洋面(不一定非要到海底),就会生成二氧化碳水合物,它的比重比海水大,于是就会沉入海底。
如果将CO2注射入海底的甲烷水合物储层,因CO2较之甲烷易于形成水合物,因而就可能将甲烷水合物中的甲烷分子“挤走”,从而将其置换出来。
但如果“可燃冰”在开采中发生泄露,大量甲烷气体分解出来,经由海水进入大气层。
甲烷的温室效应比CO2要大21倍,因此一旦这种泄露得不到控制,全球温室效应将迅速增大,大气升温后,海水温度也将随之升高、地层温度上升,这会造成海底的“可燃冰”的自动分解,引起恶性循环。
因此,开采必须要受控,使释放出的甲烷气体都能被有效收集起来。
海底可燃冰的开采涉及复杂的技术问题,所以目前仍在发展阶段,估计需要10至30年的时间才能投入商业开采。
其实,中国、美国、加拿大、印度、韩国、挪威和日本已开始各自的可燃冰研究计划,其中日本建成7口探井,期望在2010年投入商业开采,美国近年也急起直追,希望在2015年在海床或永久冻土带进行商业开采。
可见,“可燃冰”带给人类的不仅是新的希望,同样也有新的困难,只有合理的、科学的开发和利用,“可燃冰”才会真正的为人类造福。
“冰”怎么会“可燃”
即使是二氧化碳在超低温状态下形成的“干冰”也不可燃。
但确有“可燃冰”存在,它是甲烷类天然气被包进水分子中,在海底低温与压力下形成的一种类似冰的透明结晶。
据专家介绍,1立方米“可燃冰”释放出的能量相当于164立方米的天然气。
目前国际科技界公认的全球“可燃冰”总能量,是所有煤、石油、天然气总和的2~3倍。
美国和日本最早在各自海域发现了它。
我国近年来也开始对其进行研究。
“可燃冰”的主要成分是甲烷与水分子(CH4•H2O)。
它的形成与海底石油、天然气的形成过程相仿,而且密切相关。
埋于海底地层深处的大量有机质在缺氧环境中,厌气性细菌把有机质分解,最后形成石油和天然气(石油气)。
其中许多天然气又被包进水分子中,在海底的低温与压力下又形成“可燃冰”。
这是因为天然气有个特殊性能,它和水可以在温度2~5摄氏度内结晶,这个结晶就是“可燃冰”。
有天然气的地方不一定都有“可燃冰”,因为形成“可燃冰”除了压力主要还在于低温,所以一般在冰土带的地方较多。
长期以来,有人认为我国的海域纬度较低,不可能存在“可燃冰”;而实际上我国东海、南海都具备生成条件。
东海底下有个东海盆地,面积达25万平方公里。
经20年勘测,该盆地已获得1484亿立方米天然气探明加控制储量。
尔后,中国工程院院士、海洋专家金翔龙带领的课题组根据天然气水化物存在的必备条件,在东海找出了“可燃冰”存在的温度和压力范围,并根据地温梯度、结合东海地质条件,勾画出“可燃冰”的分布区域,计算出它的稳定带的厚度,对资源量做了初步评估,得出“蕴藏量很可观”结论。
可燃冰是可再生能源还是不可再生的
可燃冰储量很多,但是是不可再生资源,看了下面这篇文章,你会了解它的形成过程,也就知道它为什么是不可再生资源了 可燃冰:未来能源 最近,新华社播发了一条消息,报导了在我国南海发现了新型能源——“可燃冰”,从而使人们对“可燃冰”产生了极大的兴趣。
另类天然气 可燃冰顾名思义点火能燃烧,是一种非常规能源。
它是天然气分手(除氢、氦和氖外)充填在水的晶体笼架中形成的冰状固体物,又叫(天然)气水合物或固体气。
由于可燃冰中以甲烷(大于90%)为主,故也称甲烷水合物。
充填甲烷的可燃冰1立方米可产出气164立方米和水0.8立方米,其能量密度是煤和黑色页岩的10倍左右,故是一种能量密度高的能源。
要形成可燃冰,必须同时具备三个条件:一是低温(0~1 0℃)、二是高压 (>1OMPa或水深300m及更深)、三是充足的气源。
由于形成条件的制约,可燃冰通常仅分布在海洋大陆架外的陆坡、深海和深湖以及永久冰土带。
大约27%的陆地(极地冰川冰土带和冰雪高山冻结岩)和90%的大洋水域是可燃冰的潜在区,其中大洋水域的30%可能是其气藏的发育区。
目前陆地上发现的可燃冰气藏与常规气藏赋存形式相同,都在成岩的层状地层中,因此开发上和常规气层开发基本相同。
陆上可燃冰气藏与海洋可燃冰气藏相比,气层厚度相对较大,并且均发现在含油气盆地中,气藏是下生上储型,气源是来自下伏地层中的常规气藏的热解气,因为甲烷的碳同位素组成通常为-41%。
至-49%。
目前海洋中发现的可燃冰数量与规模比陆地上大,主要分布在东、西太平洋边缘、西大西洋边缘,此外,东大西洋边缘和印度洋有小量发现。
中、北美洲沿岸发现最多。
目前海洋中发现可燃冰多寡可能与研究调查程度详疏有关。
随着研究和调查探查的增加,世界海洋中发现的可燃冰逐渐增加,1993年海底发现57处, 2001年增加到88处。
海洋中每处可燃冰范围往往很大,美国东南海岸外的布莱克海岭可燃冰面积就有约26000平方千米。
海洋可燃冰往往赋存于新生代成岩欠佳或未成岩沉积物中,在砂岩和粉砂岩中以细粒浸染状分布于孔隙中或以网脉状充填裂隙中,若在未成岩沉积物中通常呈团块状,絮云状、薄层状和透镜状,故含气整体性较差,但在砂岩储集层中含气整体性较好,海洋可燃冰在上新世地层中发现多。
海洋可燃冰充填的天然气,大多数来自下伏同体系沉积层 (物)和同层沉积物形成的生物气为主,由甲烷碳同位素组成,通常为-57‰至-96‰。
由来已久 可燃冰(气水合物)的研究可追溯到200多年前。
18— 19世纪是在实验室内的小规模的研究。
1778年和1811年分别实验成功二氧化硫水合物和氯气水合物,此后至20世纪30年代前,实验获得了甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷,氮、二氧化碳、硫化氢、氩、氪和氙各自的水合物。
30年代初苏联学者在西伯利亚输气管道中首次发现了自然形成的可燃冰,1946年苏联学者最先提出在永久冻土带有可燃冰的假想。
60年代开始,苏联、美国、德国、荷兰相继开展水合物的结构和热动力学研究。
1960年在西伯利亚发现了第一个可燃冰气藏--麦素雅哈气田,并于1969年投入开发,采气14年,总采气50.17 × 108m3(约为该气田总产气量的36%)。
1972年美国学者和苏联学者分别在阿拉斯加北极斜坡第三系中和黑海海底沉积物中取得可燃冰天然样品。
世界第一个可燃冰气藏的发现和开发,以及在地层中可燃冰自然样品的获得,对20世纪后叶可燃冰的综合研究和勘探、评价及研究领域迅速扩大,研究国家不断扩大,起了重大推动作用。
美国、日本、印度、俄罗斯、德国、美国、加拿大、挪威和巴基斯坦、荷兰在寻找海洋可燃冰上有较大的投入,并取得显著的进展。
迄今,世界上至少有30多个国家和地区进行可燃冰的研究与调查勘探。
可燃冰勘探取得重大进展是依靠地震 BSR(似海底反射层)。
BSR是海底地震反射剖面中一种地震反射层,位于海底下几百米沉积中且与海底地形近于平行。
BSR为海底沉积物中可燃冰稳定带基底,其上是可燃冰或气藏赋存处。
目前,世界海上可燃冰发现及范围圈定主要有赖于BSR。
20世纪末和21世纪初是利用BSR大力勘探海上可燃冰时期。
除麦索雅哈气田可燃冰开发外,可燃冰均未开发。
有的放矢的可燃冰钻探在能源匮乏的日本走在前面,在该国南海海槽已钻7口探井,还与加拿大合作在加拿大马更歇三角洲冰土带进行可燃冰钻探。
蕴藏丰富 可燃冰是潜力极巨大的超级潜在能源,在整体上和区域上其资源量是惊人的,但各家估测值不一(280×1012m3—5600000×1012m3)。
目前对可燃冰中甲烷总量较为一致的估计是2.0×1016m3或2.1×1016m3,相当于当前已探明化石燃料(煤、石油和天然气)总含碳量的两倍,所以西方学者称其为是“21世纪能源”或“未来能源”。
一些研究和勘探较深入地区发现可燃冰资源量是巨大的。
据日本地质调查的估计,日本海及其周围可燃冰资源6×1012m3,按1995年日本耗气量计算可供100年使用。
我国可燃冰研究开始较晚。
1990年中国科学院兰州冰川研究所冻土工程国家重点试验室与莫斯科大学冻土专业学者合作开展室内可燃冰合成试验;20世纪90年代中期石油大学郭天民等在实验室合成了可燃冰;90年代末和21世纪初西安交通大学刘芙蓉等从事可燃冰实验室研究并合成了可燃冰。
1992年史斗等出版了“国外天然气水合物研究进展”(兰州大学出版社);1998年《天然气地球科学》出版了“天然气水合物专辑”(3—4期);2001年《天然气地球科学》(1—2期)为香山科学会议第160次即“天然气水合物研究现状及我国的对策”学术讨论出了专刊。
90年代后期以来国家自然科学基金委员会还批准一些可燃冰基金项目。
1996年末开展了“西太平洋水合物找矿前景与方法调研”、1998年完成了“中国海域气体水合物勘探研究调研”。
1998—1999年863项目开展了“海底气体水合物资源探查的关键技术”研究,1999年广州海洋地质调查局在南海西沙海槽区至少在130千米地震剖面上发现了BSR;2000年广州海洋地质调查局在西沙海槽继续进行以可燃冰为目标的地震测量。
经过两年多工作已大致圈出8000平方千米BSR可燃冰范围。
此外,在台湾省东南和西南海底也发现了可燃冰。
由于我国可燃冰研究只有十余年,因此关于我国可燃冰资源量总估价还为时过早,在去年2月底香山会议上姚伯初估计南海可燃冰资源量为(60—70)×1012m3;方银霞估计东海的资源量为24×1012m3;作者估计全国可燃冰总资源量不少于100×1012m3。
从上可知,我国目前可燃冰只在实验室的、调研的、地震勘探(BSR)的初期研究和勘探阶段,未涉及钻探、开发勘探和研究。
尽管全世界可燃冰资源量准确数据有待进一步研究确定,但其量巨大不可置疑。
由于可燃冰赋存形状复杂,故在开发上难度大,如开采后如何不漏失比CO2,大20倍温室效应的甲烷;对未成岩矿藏开采后如何防止水下电缆、工程受滑动影响破坏;把开采成本降到商业价位等问题,导致目前尚未进行商业开发。
然而随着科学技术的进步,可燃冰作为新一代能源必将得到大量利用,弥补常规能源的不足。
日本力争 2010年商业性开发可燃冰;美国企图在 2015年从海域或永久冻土带中进行可燃冰商业生产。
国外可燃冰研究和勘探都得到石油集团或公司的支持,我国三大石油公司在这方面显得十分逊色。
为开发我国可燃冰,三大石油公司应支持我国可燃冰的研究和开发。
用“可燃冰”作燃料,有哪些优点
有极强的燃烧力,可直接点燃,燃烧后几乎不产生任何残渣,污染比煤、石油、天然气都要小得多.
《可燃冰》的阅读答案
新能源的定义是很模糊的可燃冰因为发现开发的较晚,所以一般都称之为新能源但是新能源是绿色洁净可再生的,有开发潜力的能源,可燃冰并不符合所以说这里应该存在重复定义的问题,不必太纠结如果不幸你在做题的话,那我只能说,题目往可做的方向做,记住可燃冰是新能源就是了P.S.天然气、可燃冰、沼气的主要成分都是甲烷,但是是不同的能源,尤其注意沼气是可再生的



