环境工程导论第2章能源资源与环境污染课件.pptx
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1、第二章第二章 能源资源与环境污染能源资源与环境污染第一节第一节 能源概述能源概述一、能源及其分类一、能源及其分类能够产生各种能量的物质资源能够产生各种能量的物质资源 远古远古,薪柴燃料薪柴燃料为主,少量水力、风力。为主,少量水力、风力。1818世纪后半叶世纪后半叶,17851785年蒸气机的问世,年蒸气机的问世,煤炭煤炭消耗量迅速增加。消耗量迅速增加。1919世纪中叶后世纪中叶后,内燃机的发明和火力发电厂的发展,内燃机的发明和火力发电厂的发展,石油和天然气石油和天然气得到广泛应用。得到广泛应用。上世纪上世纪5050年代年代,核核裂变技术发展,核燃料。裂变技术发展,核燃料。新能源新能源:太阳能、
2、风能、海洋能、地热能、受控核聚变。:太阳能、风能、海洋能、地热能、受控核聚变。能源的分类能源的分类(1)(1)以能量根本以能量根本蕴藏方式蕴藏方式的不同,可将能源分为三大类:的不同,可将能源分为三大类:1)1)第一类能源是来自地球以外的第一类能源是来自地球以外的太阳能太阳能。例如目前使用最多的。例如目前使用最多的煤、石油、天然气等化石资源,生物质能、流水能、风能、煤、石油、天然气等化石资源,生物质能、流水能、风能、海洋能、雷电等海洋能、雷电等 2)2)第二类能源是第二类能源是地球自身蕴藏的能量地球自身蕴藏的能量。地热能资源以及原子能。地热能资源以及原子能燃料,还包括地震、火山喷发和温泉等自然呈
3、现出的能量。燃料,还包括地震、火山喷发和温泉等自然呈现出的能量。3)3)第三类能源是第三类能源是地球和其他天体引力相互作用而形成的地球和其他天体引力相互作用而形成的。主要。主要指地球和太阳、月球等天体间有规律运动而形成的潮汐能。指地球和太阳、月球等天体间有规律运动而形成的潮汐能。(2)能源还可按相对比较的方法来分类。1)一次能源与二次能源:在自然界中天然存在的,可直接取得而又不改变其基本形态的能源,称之为一次能源,由一次能源经过加工转换成另一种形态的能源产品叫做二次能源 2)可再生能源与非再生能源:在自然界中可以不断再生并有规律地得到补充的能源,称之可再生能源。经过亿万年形成的、短期内无法恢复
4、的能源,称之为非再生能源。3)常规能源与新能源:常规能源与新能源是相对而言的,现在的常规能源过去也曾是新能源,今天的新能源将来又成为常规能源。4)燃料能源与非燃料能源:属于燃料能源的有矿物燃料,生物燃料,化工燃料,核燃料共四类。非燃料能源多数具有机械能,有的含有热能,如地热能、海洋热能等;有的含有光能等。能源资源能源资源按开发利用状况分按开发利用状况分按能量转换分按能量转换分按形成和来源分按形成和来源分常规能源常规能源:新能源新能源:一次能源一次能源二次能源二次能源来自太阳辐射的能源来自太阳辐射的能源来自地球内部的能源来自地球内部的能源来自天体引力的能源来自天体引力的能源矿物能、水能、矿物能、
5、水能、生物能生物能太阳能、地热能、太阳能、地热能、核能核能一次能源一次能源二次能源二次能源可再生能源化石燃料核 能能能源源分分类类热 能电 能合成燃料一一次次能能源源核裂变能常规能源新能源化石燃料固体燃料液体燃料气体燃料生物质能可再生能源水 能太 阳 能风 能地 热 能海 洋 能核 能核聚变能电电 能能汽、热水汽、热水 二甲醚二甲醚(CH3OCH3)、乙醇、乙醇 氢氢 能能热热 能能.二二次次能能源源最重要最重要应用最广应用最广化石燃料化石燃料燃料燃料由可燃物质、不可燃成分和水分等物质组成的混合物。由可燃物质、不可燃成分和水分等物质组成的混合物。化石燃料化石燃料动植物残骸变化而形成。由于形成的
6、原因、地质条件与年代的不同,产动植物残骸变化而形成。由于形成的原因、地质条件与年代的不同,产生了不同种类的化石燃料。生了不同种类的化石燃料。煤煤:深埋在地下的:深埋在地下的高等植物高等植物,在缺氧条件下,在缺氧条件下被厌氧细菌生化降解被厌氧细菌生化降解,形成,形成胶体状的腐殖酸。逐步变成含水很多、黑褐色的泥炭。胶体状的腐殖酸。逐步变成含水很多、黑褐色的泥炭。泥炭层在地热泥炭层在地热和受压的作用下和受压的作用下,被压实、失水,被压实、失水,密度和碳含量相对增加密度和碳含量相对增加,腐殖酸、,腐殖酸、水分、氧、氢和甲烷等挥发物逐渐减少,水分、氧、氢和甲烷等挥发物逐渐减少,形成形成不同种类的褐煤、烟
7、煤、不同种类的褐煤、烟煤、无烟煤等。无烟煤等。石油石油:主要是低等动、植物。生成过程与煤相似,:主要是低等动、植物。生成过程与煤相似,生成条件要求较严格生成条件要求较严格。天然气天然气:的生成过程比石油容易。:的生成过程比石油容易。能源的计量单位能源的计量单位:标准煤标准煤热值热值29.3MJ/kg(7000kcal/kg)原煤原煤平均热值平均热值5000kcal/kg,换算系数换算系数0.714原油原油平均热值平均热值10000kcal/kg,换算系数换算系数1.429天然气天然气平均热值平均热值9310kcal/m3,换算系数换算系数1.33第一节第一节 能源概述能源概述二、中国的能源资源
8、二、中国的能源资源 1.一次能源资源丰富一次能源资源丰富煤煤(世界第三世界第三)、油、气和水能、油、气和水能(世界第一世界第一)。技术可开发总资源量技术可开发总资源量超过超过8231亿亿tce(吨标准煤(吨标准煤29300kJ/kg)。2.2.人均能源资源占有量低人均能源资源占有量低 2000 2000年,人均能源资源占有量,中国分别是世界平均水平:年,人均能源资源占有量,中国分别是世界平均水平:煤炭煤炭 54.954.9 (美国的(美国的9.79.7 )石油石油 11.011.0 (美国的(美国的23.123.1 )天然气天然气 4.34.3 (美国的(美国的6.36.3 )节能节能为煤、油
9、、气和水能之后的为煤、油、气和水能之后的“第五能源第五能源”。3.3.能源资源结构能源资源结构以煤以煤为主为主 4.4.能源资源地区分布不均衡能源资源地区分布不均衡 北多南少、西富东贫北多南少、西富东贫 北煤、南水、西油气北煤、南水、西油气二、中国的能源资源二、中国的能源资源 常规能源资源常规能源资源 1.1.煤炭煤炭 中国最主要的能源资源中国最主要的能源资源。特点特点:(1 1)煤炭储量多。)煤炭储量多。煤炭资源地质总储量煤炭资源地质总储量5059250592亿吨。亿吨。经济可开发经济可开发剩余可采储量为剩余可采储量为11451145亿吨,亿吨,约约占世界的占世界的11116 6。(全国原煤
10、产量由(全国原煤产量由2002年的年的14.15亿吨增加到亿吨增加到2007年的年的25.23亿吨,增长了亿吨,增长了78.3,年均煤炭产量增长,年均煤炭产量增长12.26)(2 2)分布既广泛又集中)分布既广泛又集中。北方煤的地质储量占全国的。北方煤的地质储量占全国的93935 5,山西占全国的,山西占全国的4343。大别大别大别大别山山山山-秦岭秦岭秦岭秦岭-昆仑山一线以北地区资源量约占全国总资源量的昆仑山一线以北地区资源量约占全国总资源量的昆仑山一线以北地区资源量约占全国总资源量的昆仑山一线以北地区资源量约占全国总资源量的94%94%;以南的广大地区;以南的广大地区;以南的广大地区;以南
11、的广大地区约占约占约占约占6%6%。其中新疆、内蒙古、山西和陕西等四省区占全国资源总量的。其中新疆、内蒙古、山西和陕西等四省区占全国资源总量的。其中新疆、内蒙古、山西和陕西等四省区占全国资源总量的。其中新疆、内蒙古、山西和陕西等四省区占全国资源总量的81.3%81.3%,江,江,江,江南九省仅占南九省仅占南九省仅占南九省仅占1.6%1.6%。(3 3)煤种比较齐全,质量较好)煤种比较齐全,质量较好。低硫煤。低硫煤6767,高硫煤仅,高硫煤仅3 3。高硫煤主要集中在西南和中。高硫煤主要集中在西南和中南地区。南地区。(4 4)开发条件较好)开发条件较好。煤层一般不超过。煤层一般不超过1000m10
12、00m二、中国的能源资源二、中国的能源资源 2.2.石油和天然气石油和天然气石油和天然气探明储量占全国能源石油和天然气探明储量占全国能源2 28 8和和0.30.3。剩余可采储量的保证程度,石油剩余可采储量的保证程度,石油2020年,年,天然气天然气4949年年。特点:。特点:(1 1)资源分布相对集中。)资源分布相对集中。陆上陆上石油和天然气资源量分别占全国总量的石油和天然气资源量分别占全国总量的73738 8和和78781 1。石油主要在北部。天然气石油主要在北部。天然气陆上主要分布在中部和西部地区,分别占陆上资源量的陆上主要分布在中部和西部地区,分别占陆上资源量的陆上主要分布在中部和西部
13、地区,分别占陆上资源量的陆上主要分布在中部和西部地区,分别占陆上资源量的43.2%43.2%和和和和39.0%39.0%。(2 2)质量以常规油为主)质量以常规油为主。中国石油资源质量是以常规油为主,天然气资源主要是油型气,。中国石油资源质量是以常规油为主,天然气资源主要是油型气,陆上天然气陆上天然气油型气资源占油型气资源占8282。(3 3)资源埋藏深度中等,勘探难度越来越大)资源埋藏深度中等,勘探难度越来越大。陆上石油埋藏深度在。陆上石油埋藏深度在200020003500 m3500 m为为2020。气田气田4747的地质构造比较复杂,勘探开发难度较大。的地质构造比较复杂,勘探开发难度较大
14、。(1吨吨=7桶桶)我国1990年以来石油的年产量、进口量和消费量的增长情况 我国每年的石油进口量占消费量的比重 我国的能源跨地区调配工程:我国的能源跨地区调配工程:西 电 东 送西 气 东 输北 煤 南 运北部通道北部通道北部通道北部通道主要集中在华北和西北两大地区。主要任务主要集中在华北和西北两大地区。主要任务主要集中在华北和西北两大地区。主要任务主要集中在华北和西北两大地区。主要任务是将是将是将是将“三西三西三西三西”(即内蒙古西部、山西、陕西)的火电(坑口电(即内蒙古西部、山西、陕西)的火电(坑口电(即内蒙古西部、山西、陕西)的火电(坑口电(即内蒙古西部、山西、陕西)的火电(坑口电站)
15、和黄河上游的水电送往京津唐地区。站)和黄河上游的水电送往京津唐地区。站)和黄河上游的水电送往京津唐地区。站)和黄河上游的水电送往京津唐地区。中部通道中部通道中部通道中部通道将沿长江展开。长江为深谷型河道,可开发将沿长江展开。长江为深谷型河道,可开发将沿长江展开。长江为深谷型河道,可开发将沿长江展开。长江为深谷型河道,可开发座水电站。随着这些梯级水电站的开发建设,将有数千万座水电站。随着这些梯级水电站的开发建设,将有数千万座水电站。随着这些梯级水电站的开发建设,将有数千万座水电站。随着这些梯级水电站的开发建设,将有数千万千瓦的强大电力,源源不断送往华中、华东和福建以及广东等千瓦的强大电力,源源不
16、断送往华中、华东和福建以及广东等千瓦的强大电力,源源不断送往华中、华东和福建以及广东等千瓦的强大电力,源源不断送往华中、华东和福建以及广东等地区。地区。地区。地区。南部通道南部通道南部通道南部通道以开发云南、贵州、广西的水电为主,以以开发云南、贵州、广西的水电为主,以以开发云南、贵州、广西的水电为主,以以开发云南、贵州、广西的水电为主,以开发贵州等地火电(坑口电站)为补充,向广东等东部用电开发贵州等地火电(坑口电站)为补充,向广东等东部用电开发贵州等地火电(坑口电站)为补充,向广东等东部用电开发贵州等地火电(坑口电站)为补充,向广东等东部用电负荷中心送电。负荷中心送电。负荷中心送电。负荷中心送
17、电。西电东送西电东送轮南轮南上上海海西气东输西气东输北煤南运北煤南运我国的煤炭资源主要集中在我国的煤炭资源主要集中在“三西三西”(即山西、陕(即山西、陕西、内蒙古西部),西、内蒙古西部),水力资源则有水力资源则有70%在西南地区在西南地区。而。而东南沿海供电中,东南沿海供电中,80%来自煤电。北煤南运,西煤东运。来自煤电。北煤南运,西煤东运。在京沪、京广铁路线上,在京沪、京广铁路线上,货运的货运的40%运的是运的是发电用发电用煤煤。黄金水道的黄金水道的30%、高速公路的四分之一、高速公路的四分之一运的还是发运的还是发电的煤。这个比率依然满足不了需求电的煤。这个比率依然满足不了需求。大秦线大秦线
18、朔黄线朔黄线焦作兖州日照焦作兖州日照地理意义地理意义 对输入地区对输入地区对输入地区对输入地区为东部地区提供清洁、优质、可靠、为东部地区提供清洁、优质、可靠、为东部地区提供清洁、优质、可靠、为东部地区提供清洁、优质、可靠、廉价的能源,改善环境质量,促进东部地区经济发展和廉价的能源,改善环境质量,促进东部地区经济发展和廉价的能源,改善环境质量,促进东部地区经济发展和廉价的能源,改善环境质量,促进东部地区经济发展和社会进步。社会进步。社会进步。社会进步。还能够有效地带动相关行业的发展,还能够有效地带动相关行业的发展,还能够有效地带动相关行业的发展,还能够有效地带动相关行业的发展,拉动国内需求。拉动
19、国内需求。拉动国内需求。拉动国内需求。对输出地区对输出地区对输出地区对输出地区把西部丰富的资源优势把西部丰富的资源优势把西部丰富的资源优势把西部丰富的资源优势转化为经济优势,增加就业,增加税收,转化为经济优势,增加就业,增加税收,转化为经济优势,增加就业,增加税收,转化为经济优势,增加就业,增加税收,增加财政收入增加财政收入增加财政收入增加财政收入 ,改善基础设施和投资环境,进而大大,改善基础设施和投资环境,进而大大,改善基础设施和投资环境,进而大大,改善基础设施和投资环境,进而大大促进西部地区的经济发展。促进西部地区的经济发展。促进西部地区的经济发展。促进西部地区的经济发展。煤炭、石油的全球
20、调配煤炭、石油的全球调配关注煤炭、石油运输线路沿线的地理事物和地理特征,关注关注煤炭、石油运输线路沿线的地理事物和地理特征,关注俄罗斯、哈萨克斯坦共和国与我国的油气运输线路。俄罗斯、哈萨克斯坦共和国与我国的油气运输线路。里里海海中中哈哈输输油油管管道道安加尔斯克安加尔斯克大庆输油管道大庆输油管道第一节第一节 能源概述能源概述二、中国的能源资源二、中国的能源资源 3.水能水能中中国国可可开开发发的的水水能能资资源源量量,在在全全国国能能源源资资源源探探明明总总储储量量结结构构中中占占95。开开发程度为发程度为1156。(1)水水能能资资源源量量大大,居居世世界界第第一一。占占世世界界总总量量比比
21、例例:理理论论蕴蕴藏藏量量为为14.3,技技术可开发量为术可开发量为16.4,经济可开发量为,经济可开发量为17.2,均居世界第一位。,均居世界第一位。(2)水水能能资资源源分分布布很很不不均均匀匀,主主要要集集中中在在西西南南地地区区,占占全全国国总总量量的的67.8。大大大大部部部部分分分分集集集集中中中中在在在在西西西西南南南南地地地地区区区区,其其其其次次次次在在在在中中中中南南南南地地地地区区区区.(长长江江干干支支流流、黄黄河河上上游游、红红水水河河等等)而经济发达的东部沿海地区水能资源较少。而经济发达的东部沿海地区水能资源较少。而经济发达的东部沿海地区水能资源较少。而经济发达的东
22、部沿海地区水能资源较少。(3)大大型型水水电电站站的的比比重重大大,位位置置集集中中。单单站站规规模模大大于于200万万kW的的水水电电站站资资源源量量占占50,集集中中在在西西南南地地区区。葛葛洲洲坝坝水水电电站站2715万万kW,二二滩滩水水电电站站330万万kW,三峡水电站为,三峡水电站为1820万万kW。新能源及可再生能源资源新能源及可再生能源资源新能源及可再生能源资源新能源及可再生能源资源新能源新能源:核能(核聚变)核能(核聚变)、太阳能、风能、波浪能、潮汐能、地热能、生物质能、太阳能、风能、波浪能、潮汐能、地热能、生物质能、海洋能及其所产生的二次能源氢能海洋能及其所产生的二次能源氢
23、能可再生能源可再生能源:水能、太阳能、风能、波浪能、潮汐能、地热能、生物质能、海洋水能、太阳能、风能、波浪能、潮汐能、地热能、生物质能、海洋能等。能等。1 1核能资源核能资源2 2可再生能源可再生能源(1 1)太阳能)太阳能。太阳内部发生高温。太阳内部发生高温核聚变核聚变反应所释放的辐射能。太阳的辐射能,反应所释放的辐射能。太阳的辐射能,2020亿分之一到达地球大气高层,这其中亿分之一到达地球大气高层,这其中3030被大气层反射,被大气层反射,2323被大气层吸被大气层吸收,其余收,其余47%47%到达地球表面,其功率约为到达地球表面,其功率约为8 8 10101313kWkW。目前,利用主要
24、是解决城乡居民生活用能,如太阳能热水器、被动太阳房、目前,利用主要是解决城乡居民生活用能,如太阳能热水器、被动太阳房、太阳灶。未来太阳灶。未来:太阳能热发电、光伏发电太阳能热发电、光伏发电(2 2)风能)风能。风能是空气流动产生的一种动能,其大小决定。风能是空气流动产生的一种动能,其大小决定于风速和空气的密度。于风速和空气的密度。风能资源的风能资源的总储量非常巨大,但它的能量密度低,且总储量非常巨大,但它的能量密度低,且不稳定不稳定,只能在一定的技术经济条件下,作为重要的补充,只能在一定的技术经济条件下,作为重要的补充能源进行开发利用。能源进行开发利用。全国有全国有15159 9万台微型和小型
25、风力机万台微型和小型风力机(0.1kW(0.1kW至至5kW)5kW)在在运行,总装机容量运行,总装机容量2 23434万万kWkW。第一节第一节 能源概述能源概述二、中国的能源资源二、中国的能源资源 风能发电有着广阔的市场和前景风能发电有着广阔的市场和前景 风能是目前可再生能源中一项最有效的能源技术,风能是目前可再生能源中一项最有效的能源技术,风能既可以风能既可以化解温室效应化解温室效应带来的气候危机,而且也可以带来的气候危机,而且也可以解决并解决并提供稳定提供稳定的能源供应。的能源供应。据专家道据专家道:地球上风能的地球上风能的蕴藏量是水能的蕴藏量是水能的1010倍倍,只,只要能够将地球上
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