能源科学导论论文之未来的新能源

未来的新能源——可燃冰

姓名：陈珊珊序号：84 班级：星期二

摘要：通过了解可燃冰这个新能源，分析其发现历史和分布地区，提出可燃冰的开采方案，探讨可燃冰的商业用途，开发能源利用新技术，解决人们生活的能源需要，为未来的新能源带来希望，解决能源危机，促进人类的可持续发展。

关键词：天然气水合物，开采，甲烷，新型能源

参考文献：《神秘的可燃冰——话说新能源丛书》

Future new energy——combustible ice

NameTuesday

Abstract: Through understanding the new energy, combustible ice analysis of its history and distribution area, found the mining scheme proposed flammable ice, discuss flammable ice commercial purposes, energy development, using new technology to solve people living energy needs, for the future of new energy to bring hope, solve the energy crisis, and promote the sustainable development of human beings.

Keyword: Gas hydrate, mining, methane, new energy

References:《The mysterious flammable ice -- new energy series of words 》

1.定义

可燃冰，是天然气水合物（natural gas hydrate;gas hydrate）。

定义一：天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状结晶物质。

定义二：分布于深海沉积物中，由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质。

2.成因分析

是天然气分子（烷类）被包进水分子中，在海底低温与压力下结晶形成的。形成可燃冰有三个基本条件：温度、压力和原材料。首先，可燃冰可在0℃以上生成，但超过20℃便会分解。而海底温度一般保持在2~4℃左右；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，并且气压越大，水合物就越不容易分解。最后，海底的有机物沉淀，其中丰富的碳经过生物转化，可产生充足的气源。海底的地层是多孔介质，在温度、压力、气源三者都具备的条件下，可燃冰晶体就会在介质的空隙间中生成。

3.分布

海底天然气水合物作为 21 世纪的重要，及其对人类生存环境及海底工程设施的灾害影响，正日益引起科学家们和世界各国政府的关注。本世纪六十年代开始的深海钻探计划 (DSDP) 和随后的大洋钻探计划 () 在世界各大洋与海域有计划地进行了大量的深海钻探和地球物理勘查，在多处海底直接或间接地发现了天然气水合物。

世界上海底天然气水合物已发现的主要分布区是大西洋海域的墨西哥湾、加勒比海、南美东部陆缘、非洲西部陆缘和美国外的布莱克海台等，西太平洋海域的白令海、鄂霍茨克海、千岛海沟、冲绳海槽、日本海、四国海槽、日本南海海槽、苏拉威西海和新西兰北部海域等，东太平洋海域的中美洲海槽、加利福尼亚滨外和秘鲁海槽等，印度洋的阿曼海湾，南极的罗斯海和威德尔海，北极的巴伦支海和波弗特海，以及大陆内的黑海与里海等。

因此，从20 世纪80 年代开始，美、英、德、加、日等发达国家纷纷投入巨资相继开展了本土和国际海底天然气水合物的调查研究和评价工作，同时美、日、加、印度等国已经制定了勘查和开发天然气水合物的国家计划。特别是日本和印度，在勘查和开发天然气水合物的能力方面已处于领先地位。

2009年9月中国地质部门公布，在发现了一种名为可燃冰(又称天然气水合物)的环保新能源，预计十年左右能投入使用。这是中国首次在陆域上发现可燃冰，使中国成为加拿大、美国之后，在陆域上通过国家计划钻探发现可燃冰的第三个国家。初略的估算，远景资源量至少有350亿吨。

4.发现历史

1778年英国化学家普得斯特里就着手研究气体生成的气体水合物温度和压强。

1934年，人们在油气管道和加工设备中发现了冰状固体堵塞现象，这些固体不是冰，就是人们现在说的可燃冰。

1965年苏联科学家预言，天然气的水合物可能存在海洋底部的地表层中，后来人们终于在北极的海底首次发现了大量的可燃冰。

19世纪70年代，美国地质工作者在海洋中钻探时，发现了一种看上去像普通干冰的东西，当它从海底被捞上来后，那些“冰”很快就成为冒着气泡的泥水，而那些气泡却意外地被点着了，这些气泡就是甲烷。据研究测试，这些像干冰一样的灰白色物质，是由天然气与水在高压低温条件下结晶形成的固态混合物。

目前的科研考察结果表明，它仅存在于海底或陆地冻土带内。纯净的天然气水合物外观呈白色，形似冰雪，可以像固体酒精一样直接点燃，因此，人们通俗而形象地称其为“可燃冰”。

5.开采方案

目前，世界许多国家正在积极研究“可燃冰”资源开发利用技术。迄今，“可燃冰”的开采方法主要有热激化法、减压法和注入剂法三种。

第一、热激化法

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。但只、额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时急于解决的问题。

第二、减压法

将核废料埋在地底，利用核辐射效应使其分解。但它们都面临着和热激化法同样布设管道并高效收集的问题。

第三、注入剂法

将二氧化碳液化，注入1500米以下的洋面，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。如果将二氧化碳注射入海底的甲烷水合物储层，因二氧化碳较之甲烷抑郁形成水合物，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有效收集起来。

6.商业用途

可燃冰的化学成份是固体甲烷。在低温、大压力下形成。颜色白色块状物居多。能替代常用能源煤油气。唯独不能用来炼钢和其它特殊用途如开飞机。可然冰辛烷值低只能用生活方面为主。炼钢不用愁，炼钢有电就解决了。现炼钢均为高压炭棒中频炼钢。可燃冰最直接用途用耒烧火锅非常高级。其它用途需开发贮存、运输、应用、开采多方面问题短时间内不可能推广应用。

7.未来规划

作为未来重要的新型能源矿藏——“可燃冰”将首次纳入到能源规划之中。2011年3月15日，可燃冰将纳入“十二五”能源发展规划，加快加强勘探和科学研究，以便为未来开发利用奠定基础。

无论是国土资源部，还是国家能源局，对可燃冰的态度都日渐明确。作为一种新型能源，可燃冰纳入“十二五”能源发展规划更多的是侧重于勘探和科学研究。

国土资源部总工程师张洪涛曾向记者介绍，天然气水合物又称“可燃冰”，是由水和天然气在高压、低温条件下混合而成的一种固态物质，外貌极像冰雪或固体酒精，遇火即可燃烧，具有使用方便、燃烧值高、清洁无污染等特点，是公认的尚未开发的最大新型能源。[1]

在2011年全国“两会”期间，副局长钱智民向媒体透露，天然气水合物将在能源发展规划中得到体现。而我国矿产资源权威人士也明确表示，在“十二五”能源规划中，可燃冰作为一种新型资源将被纳入其中。

数据显示，“十一五”期间，全国油气勘探投入2750多亿元，平均每年550亿元，较“十五”期间翻番；同期页岩气、砂岩气、天然气水合物等非常规油气资源勘查速度进一步加快，而“十二五”期间，相关工作将更上一层楼。

我国在南海、青藏高原冻土带先后发现可燃冰，其中我国作为第三大冻土大国，具备良好的天然气水合物赋存条件和资源前景。据科学家粗略估算，远景资源量至少有350亿吨油当量。

虽然开发利用前景广阔，但短期内可燃冰的开采瓶颈却难以突破。

“可燃冰勘探开发是一个系统工程，涉及海洋地质、地球物理、地球化学、流体动力学、钻探工程等多个学科。”广州海洋地质调查局专家说，大力开展可燃冰勘探开发研究，可带动相关产业发展，形成新的经济增长点。

业内分析人士指出，尽管我国可燃冰勘探研究起步较晚，但在海域可燃冰勘探和实验合成等领域已经与世界保持同步，在某些方面还形成了自己的技术特色，在可燃冰纳入能源规划的大背景下，提早获得开采技术突破的可能性应该存在。

8.危害

天然气水合物在给人类带来新的能源前景的同时，对人类生存环境也提出了严峻的挑战。天然气水合物中的甲烷，其可燃冰温室效应为 CO2的20倍，温室效应造成的异常气候和海面上升正威胁着人类的生存。全球海底天然气水合物中的甲烷总量约为地球大气中甲烷总量的3000 倍，若有不慎，让海底天然气水合物中的甲烷气逃逸到大气中去，将产生无法想象的后果。而且固结在海底沉积物中的水合物，一旦条件变化使甲烷气从水合物中释出，还会改变沉积物的物理性质，极大地降低海底沉积物的工程力学特性，使海底软化，出现大规模的海底滑坡，毁坏海底工程设施，如：海底输电或通讯电缆和海洋石油钻井平台等。

天然可燃冰呈固态，不会像石油开采那样自喷流出。如果把它从海底一块块搬出，在从海底到海面的运送过程中，甲烷就会挥发殆尽，同时还会给大气造成巨大危害。