第4章
- 能源科學知識(青少年科普知識閱讀手冊)
- 張娟主編
- 5232字
- 2021-05-31 14:36:28
CAO焚燒爐
垃圾運至儲存坑,進入生化處理罐,在微生物作用下脫水,使天然有機物(廚余、葉、草等)分解成粉狀物,其他固體包括塑料橡膠一類的合成有機物和垃圾中的無機物則不能分解粉化。經篩選,未能粉化的廢棄物進入焚燒爐的第一燃燒室(溫度為600℃),產生的可燃氣體再進入第二燃燒室,不可燃和不可熱解的成分呈灰渣狀在第一燃燒室中排出。第二室溫度控制在860℃進行燃燒,高溫煙氣加熱鍋爐產生蒸汽。煙氣經處理后由煙囪排至大氣,金屬玻璃在第一燃燒室內不會氧化或融化,可在灰渣中分選回收。
COA焚燒爐的特點:可回收垃圾中的有用物質;但單臺焚燒爐的處理量小,處理時間長,目前單臺爐的日處理量最大達到150噸,由于煙氣在850℃以上停留時間難于超過1秒鐘,煙氣中二惡英的含量高,環保難以達標。
CPE:中國石油集團工程設計有限責任公司
中國石油集團工程設計有限責任公司(英文簡稱“CPE”)是中國石油天然氣集團公司(英文簡稱“CNPC”)直屬的,以石油天然氣和煉油化工工程設計為核心業務,大力發展工程總承包和科技產業化,與國際接軌的大型科技企業。
CPE由中國石油天然氣集團公司、四川石油管理局、華北石油管理局、吉化集團公司、大連石油化工公司、遼河石油勘探局、撫順石化公司、青海石油管理局、遼陽化纖公司9家股東共同出資組建,下設西南、東北、北京、撫順、大連、遼陽、青海、巖土工程8個分公司,中油遼河工程有限公司、迪威爾公司、興油監理公司、環境工程公司、中油惠通公司5個子公司及離退休中心1個直屬單位。
CPE經營范圍主要涉及:工程勘察、咨詢、設計、總承包、監理,高新技術產品研制、開發、銷售,新工藝、新技術開發和成果轉讓,以及上述業務的技術咨詢、技術服務、技術轉讓、技術培訓,計算機技術開發、技術服務、設備維修及銷售等。
潮汐能
因月球引力的變化引起潮汐現象,潮汐導致海水平面周期性地升降,因海水漲落及潮水流動所產生的能量成為潮汐能。潮汐能是以勢能形態出現的海洋能,是指海水潮漲和潮落形成的水的勢能。
海洋的潮汐中蘊藏著巨大的能量。在漲潮的過程中,洶涌而來的海水具有很大的動能,而隨著海水水位的升高,就把海水的巨大動能轉化為勢能;在落潮的過程中,海水奔騰而去,水位逐漸降低,勢能又轉化為動能。潮汐能的能量與潮量和潮差成正比。或者說,與潮差的平方和水庫的面積成正比。和水利發電相比,潮汐能的能量密度低,相當于微水頭發電的水平。世界上潮差的較大值約為13~15米,但一般說來,平均潮差在3米以上就有實際應用價值。潮汐能是因地而異的,不同的地區常常有不同的潮汐系統,他們都是從深海潮波獲取能量,但具有各自獨特的特征。潮汐景觀很復雜,但對于任何地方的潮汐都可以進行準確預報。
潮汐能源
潮汐運動中蘊藏著巨大的能量。潮汐能的大小與水體大小及潮差大小有關。潮汐發電是利用潮差來推動水輪機轉動,再由水輪機帶動發電機發電。潮汐發電必須選擇有利的海岸地形,修建潮汐水庫,漲潮時蓄水,落潮時利用其勢能發電。由于漲潮、落潮的不連續性,生成發電也不連續。據計算,世界海洋潮汐能蘊藏量約為27億千瓦,若全部轉換成電能,每年發電量大約為1.2萬億度。
潮汐發電嚴格地講應稱為“潮汐能發電”,潮汐能發電僅是海洋能發電的一種,但是它是海洋能利用中發展最早、規模最大、技術較成熟的一種。現代海洋能源開發主要就是指利用海洋能發電。利用海洋能發電的方式很多,其中包括波力發電、潮汐發電、潮流發電、海水溫差發電和海水含鹽濃度差發電等,而國內外已開發利用海洋能發電主要是潮汐發電。由于潮汐發電的開發成本較高和技術上的原因,所以發展不快。
潮汐發電是利用潮水漲、落產生的水位差所具有勢能來發電的,也就是把海水漲、落潮的能量變為機械能,再把機械能轉變為電能(發電)的過程。
潮汐發電
潮汐能的利用方式主要是發電。潮汐發電是利用海灣、河口等有利地形,建筑水堤,形成水庫,以便于大量蓄積海水,并在壩中或壩旁建造水利發電廠房,通過水輪發電機組進行發電。只有出現大潮,能量集中時,并且在地理條件適于建造潮汐電站的地方,從潮汐中提取能量才有可能。雖然這樣的場所并不是到處都有,但世界各國都已選定了相當數量的適宜開發潮汐電站的站址。
發展像潮汐能這樣的新能源,可以間接使大氣中的二氧化碳含量的增加速度減慢。潮汐是一種世界性的海平面周期性變化的現象,由于受月亮和太陽這兩個萬有引力源的作用,海平面每晝夜有兩次漲落。潮汐作為一種自然現象,為人類的航海、捕撈和曬鹽提供了方便。更值得指出的是,它還可以轉變成電能,給人帶來光明和動力。據估計,世界海洋的潮汐能約有10億多千瓦,每年可生產12400億度電能,尤其在淺海中潮汐能量更大,黃海就有5500萬瓦。20世紀50年代以來,各國開始興建潮汐發電站,目前最大的一座每年發電量為5億多度。
潮汐能的重要應用之一是發電。潮汐發電的原理,和一般水力發電完全相同,就是利用海水漲落及其造成的水位差,來推動水輪機,水輪機再帶動發電機發電。
潮汐發電站
1961年,法國在英吉利海峽沿岸的朗斯河河口靠近圣馬諾城建了一座潮汐發電站。這是世界上最早建成的潮汐發電站之一,也曾是世界上最大的潮汐發電站。這里的潮差水平為10.9米。最大可達13.5米;水庫壩長350米,漲潮時水庫的水面能延伸到20千米長。電站壩內安裝有直徑為5.35米的可逆水輪機24臺,每臺功率1萬千瓦,發電量達24萬千瓦,每年可供電530億瓦/小時。法國還在圣馬諾灣興建了一座巨型潮汐電站。這座電站裝機1000萬千瓦。相當于朗斯電站的40多倍;年發電量達到25萬億瓦/小時,幾乎是朗斯電站的50倍。法國還準備在圣馬諾灣2000平方千米的海面上建造三座攔潮壩,裝配容量最大的水輪機組,使每年的發電量達35萬億瓦/小時。
中國從20世紀80年代開始,在沿海各地區陸續興建了一批中小型潮汐發電站并投入運行發電。其中最大的潮汐電站是1980年5月建成的浙江省溫嶺縣江夏潮汐試電站,它也是世界已建成的較大雙向潮汐電站之一。它坐落在浙江南部樂清灣北端的江廈港。江廈港為封閉式海港,現在已經在港口筑起一道15.5米的粘土心墻堆石壩,形成一座港灣水庫,總庫容490萬立方米,發電有效庫容270萬立方米。這里的最大潮差8.39米,平均潮差5.08米;電站功率3200千瓦;1989年發電量6.2億瓦/小時。雙向潮汐電站的特點是在漲潮、落潮兩個方向均能發電。江廈電站每晝夜可發電14~15小時,比單向潮汐電站增加發電量30%~40%。江廈電站每年可為溫嶺、黃巖電力網提供100億瓦/小時的電能。中國另一座較大規模的潮汐發電站,是福建平潭幸福洋潮汐發電站,潮差平均為4.54米,最大7.16米。該站年發電量可達31.5億瓦/小時。
磁流體發電
利用磁流體發電是一種將熱能轉換成電能的新型發電方式。它的工作原理與傳統的旋轉發電機一樣,都是基于法拉第電磁感應定律,即利用導體切割磁力線產生感應電動勢。但是磁流體發電機中所用的導體是高溫導電氣體,而不是普通電機中所用的固體金屬導線。從能量轉換的角度看,普通火力發電是把燃料中貯藏的化學能經過燃燒或反應變為熱能,熱能在蒸汽透平機中再變成機械能,最后由透平機帶動發電機旋轉使機械能轉化為電能。而磁流體發電則是將燃料燃燒或原子核反應所產生的熱能在發電通道中直接轉換成電能。磁流體發電可以分為許多種類。若以一次能源為標準,大致可分為化學燃料磁流體發電和核燃料磁流體發電兩大類。此外,太陽能也有希望成為磁流體發電的一次能源。
磁流體發電有許多優點,由于其發電機中沒有機械轉動部件,單機容量大,功率密度高,而且設備簡單,便于移動,因此它具有廣泛的應用前景,特別是可作為某些特殊用途的電源(如風洞電源、大功率激光電源以及地震預測和某些實驗所需的電源等)作為民用電站,磁流體發電能提高電站的總熱效率,能節省大量的燃料、減少環境污染。因而,磁流體發電如果得到普遍應用,對電力工業將是一項重大的革新。
儲采比
儲采比又稱回采率或回采比,是指年末剩余儲量除以當年產量得出剩余儲量按當前生產水平尚可開采的年數。例如,2003年世界石油、天然氣和煤炭的儲產比分別為41.0、67.1和192.0。換個說法,是指上年底油田的剩余可采儲量與上年底油田的采出量之比。目前柴達木盆地各油田的平均儲采比為13左右。
由于地質條件和現有技術經濟條件等原因,礦產資源的工業儲量同實際可能采出的數量間有一定差距,即是采出量與工業儲量之比。公式為:K=((Q-Q?)/Q)100%,式中K為儲采比或回采率,Q為工業儲量,Q?為損失量。儲采比的大小,不僅反映礦產資源的利用程度,也直接影響礦石開采年限與基建折舊費用大小。儲采比越大,資源利用越充分,在同樣的開采規模下,礦山服務年限延長,基建投資折舊費用相應減少。
影響儲采比的主要因素有:
(1)礦產資源賦存條件。如礦產埋藏深度,礦體產狀(礦層厚度、傾斜度、夾石剔除厚度),礦體圍巖性質及區域地質構造等;
(2)開采利用方式。如井下或露天開采;
(3)采礦技術裝備。包括開采、裝運與選礦設備等。20世紀80年代初,中國金屬礦山回采率為70%~80%,損失率約20%~30%。
城市固體廢物
城市固體廢物主要是由城鎮居民生活垃圾,商業、服務業垃圾和少量建筑業垃圾等固體廢物構成。其組成成分比較復雜,受當地居民的平均生活水平、能源消費結構、城鎮建設、自然條件、傳統習慣以及季節變化等因素影響。
傳統能源
傳統能源亦稱常規能源。指在現階段科學技術水平條件下,人們已經廣泛使用、技術上比較成熟的能源,如煤炭、石油、天然氣、水能、木材等。隨著科學技術的發展,非常規能源不斷轉化為常規能源。在同一歷史時期,因各國科學技術水平的差別,常規能源與非常規能源的范圍也可能不同。如工業發達國家已把核裂變能列入常規能源,而在中國尚屬非常規能源。傳統能源中的煤炭、石油和天然氣都是由遠古的生物化石演變而成,故統稱為化石燃料。煤炭是世界上儲量最豐富的礦物資源(實測儲量為2.1萬億噸,可采儲量9380億噸),其次為石油(1987年探明儲量為955.4億噸)和天然氣(1987年探明儲量為102.6萬億立米)。
統計的幾種能源中如煤炭、石油、天然氣、核能等都屬一次性非再生的常規能源。而水電則屬于再生能源,如葛洲壩水電站和三峽水電站,只要長江水不干涸,發電就不會停止。煤和石油天然氣則不然,它們在地殼中是經千百萬年形成的(按現在的采用速率,石油可用幾十年,煤炭可用幾百年),這些能源短期內不可能再生,因而人們對此有危機感是很自然的。
錯峰用電
錯峰用電是指根據電網負荷特性,通過行政、技術、經濟等手段將電網用電高峰時段的部分負荷轉移到用電低谷時段,從而減少電網的峰谷負荷差,按照“以發定供、以供定用”的原則,最大限度提高發、供電設備的利用率,優化資源配置,提高電網安全性和經濟性。
錯峰用電也就是指錯開用電高峰期用電。許多大城市或者工業城市因用電緊張供電不足,在用電高峰期供電部門為了保證一些如職能部門、醫院、學校等的正常用電,對企業、區域用電戶進行用電時間的調整,錯開分配,對某些企業、工廠在一定的時間內停止供電。如:某工廠周一、周三停電,調整到周日用電、夜間用電等。
抽水蓄能發電站
抽水蓄能電站是具有調峰、填谷、調頻、調相和事故備用等多種作用的特殊電源,有運行靈活和反應快捷的特點,對確保電力系統安全、穩定和經濟運行具有重要作用。該電站的電機組實質就是既可以作水泵又可以用來發電的水輪發電機組。當電網用電量處于低谷值時,把多余的電能用來抽水,即把下游調節池中的水重新提到上游位置,以備再度發電充分利用水資源。這個過程是電能轉化成水的機械能,水的機械能再轉化成電能的過程。
抽水蓄能發電機組一般建在水庫的大壩上,壩內、壩外有兩個水位差較大的蓄水庫。隨著經濟的發展和人民生活水平的提高,電力系統運行的可行性和安全性要求將不斷提高。由于社會生產和生活規律決定了用電量在一天24小時內是不均衡的,電力系統要用調峰手段來解決這種電力盈缺現象,因此,為滿足電網安全、穩定和經濟運行的需要,建設適當比例的抽水蓄能電站是必要的。
采煤綜合機械化
從20世紀60年代開始,在一些發達國家采煤工作面落煤、運煤和支護等主要工序逐步實現機械化。采煤綜合機械化使礦井面貌發生深刻的變化,工作面單產大大提高,礦井生產高度集中,井型不斷擴大,促使開拓布置、采煤方法、通風安全和勞動組織等方面發生全面的改革。采區巷道掘進日益廣泛地使用掘進機,以適應工作面的快速推進。1952年,大功率滾筒采煤機問世經多次改進,到90年代已出現第四代直流電牽引雙搖臂滾筒采煤機。德國的EDN系列滾筒采煤機大修周期平均為50萬噸煤,壽命在5年以上。重型可彎曲鏈板運輸機也是綜合采煤的重要設備之一。工作面運輸機趨向重型單鏈運輸機,與雙鏈運輸機比較,其溜槽壽命長50%以上,可通過150萬~200萬噸煤,斷鏈事故減少90%,還可拐彎90°。1970年,德國研制出高性能掩護式支架后,自移支架的發展進入了一個新階段。自移支架大多為掩護式,穩定性好,受力均勻,適用于頂板破碎和厚度變化大的煤層。在地質條件不適宜綜采的煤層中,則都使用單體液壓支柱,德、英、日等國已淘汰了摩擦式金屬支柱。有些國家還趨向用短壁采煤法回采不規則或有斷層的煤層以及殘留的煤柱。