新能源技术教学课件ppt作者侯雪主编第十章课件.ppt

* 第十章 可燃冰 * 第一节 可燃冰的形成 一、可燃冰的概念 可燃冰（又称天然气水合物）是天然气和水结合在一起的固体化合物，外形晶莹剔透，与冰相似。因其外貌极像冰雪或固体酒精而且遇火即可燃烧，所以又被称为“固体瓦斯”和“气冰”。 * 燃烧的可燃冰 可燃冰结晶体 * 二、可燃冰的形成 可燃冰是在一定条件（合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、PH值等）下，由气体或挥发性液体与水相互作用过程中形成的白色固态结晶物质，外观像冰。 可燃冰是天然气分子（烷类）被包进水分子中，在海底低温与压力作用下结晶形成的。可燃冰的形成有三个基本条件，缺一不可。即温度、压力和气源。 * 首先: 可燃冰形成的温度在0℃～-20℃之间，超过20℃便会分解。海底温度一般保持在2℃～4℃左右，为可燃冰的形成提供了温度条件； 其次: 可燃冰在0℃时，只需30个大气压即可生成，而以海洋的深度，30个大气压很容易保证，为可燃冰的形成提供了压力条件， 最后: 海底沉淀的有机物中丰富的碳经过生物转化，可产生充足的气源。 * 三、可燃冰的性质 从物理性质来看: 可燃冰的密度接近并稍低于冰的密度，剪切系数、电解常数和热传导率均低于冰。 从化学结构来看: 可燃冰是由水分子搭成像笼子一样的多面体格架，以甲烷为主的气体分子被包含在笼子格架中。不同的温压条件，可燃冰具有不同的多面体格架。 * 四、可燃冰的有效利用 可燃冰开的发利用有着灿烂前景，但是可燃冰的开发利用难度极大。 可燃冰的主要成分为甲烷（80％）和水（20％），在低温和高压的共同作用下，甲烷与水结晶形成固态的“冰”球。如果这种冰球被从海底提升到海面，在常温和常压环境下极易分解，冰球砰然而逝，留下一摊水，甲烷气体则悄然溜掉。甲烷是一种已知的反应快速、影响明显的温室气体，所产生的温室效应要比二氧化碳大得多。 * 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。 日本于2012年2月启动可燃冰钻探试验作业， 2013年日本将通过海洋研究开发机构的海底勘探船“地球”号，在水深约1300米地层内进行可燃冰分解作业。 美国近年也急起直追，2012年初，美国能源部在阿拉斯加的可燃冰研究取得了积极成果。　2012年10月美国能源部宣布，将斥资600万美元投入到可燃冰的研究项目，重点评估在深海和极地区域的可燃冰资源，希望在2015年在海床或永久冻土带进行商业开采。 * 第二节 可燃冰的分布 科学家的评价结果表明，仅在海底区域，可燃冰的分布面积就达4000万平方公里，占地球海洋总面积的1/4。2012年，全球总共有116处地方发现了可燃冰，预计全球海域的可燃冰资源相当于全球690亿油当量，其中南海占大部分。 已发现的主要存在于北极地区的永久冻土区和世界范围内的海底、陆坡、陆基及海沟中。大多数人认为贮存在可燃冰天然气水合物中的碳至少有1×1013t，约是已探明的所有化石燃料（包括煤、石油和天然气）中碳含量总和的2倍。 * 我国2004年发现疑似“可燃冰”，2011年，我国正式启动了可燃冰的专项研究， 2013年有望再度打钻取样。 据中国地质科学院矿产资源研究所最新调查结果显示，通过南海北部海域的钻探，有三个站位发现可燃冰。可燃冰附存于纹层状粉砂黏土沉积物中，饱和度最高达40%，甲烷含量大于99%。据初步估计，南海可燃冰资源量相当于650亿吨石油，够我国使用130年。这预示着南海可燃冰开发的光明远景。 * 第三节 可燃冰的开采 开采可燃冰的方法有四种 1、热激开采法 直接对可燃冰进行加热，使可燃冰的温度超过其平衡温度，从而促使可燃冰分解为水与天然气的开采方法。 这种方法至今尚未很好地解决热利用效率较低的问题，而且只能进行局部加热，因此该方法尚有待进一步完善。 * 2、减压开采法 是一种通过降低压力促使可燃冰分解的开采方法。减压途径主要有两种： ①采用低密度泥浆钻井达到减压目的；②当可燃冰层下方存在游离气或其他流体时，通过泵出天然气水合物层下方的游离气或其他流体来降低可燃冰层的压力。 成本较低，适合大面积开采，是可燃冰传统开采方法中最有前景的一种技术。当可燃冰位于温压平衡边界附近时，减压开采法才具有经济可行性。 * 3．置换开采法 该方法的依据是可燃冰稳定带的压力条件。在一定的温度条件下，可燃冰保持稳定需要的压力比CO2水合物更高。因此在某一特定的压力范围内，可燃冰会分解，而CO2水合物则易于形成并