什么是化石燃料?
化石燃料亦称矿石燃料,是一种碳氢化合物或其衍生物,包括煤炭、石油和天然气等。化石燃料的运用能使工业大规模发展,而替代水车。当发电的时候,在燃烧化石燃料的过程中会产生能量,从而推动涡轮机产生动力。旧式的发电机是使用蒸汽来推动涡轮机的。现时,很多发电站都已采用燃气涡轮引擎,那是利用燃气直接来推动涡轮机的。
化石燃料通常包括 煤、石油、天燃气三种。
化石能源是一种碳氢化合物或其衍生物。它由古代生物的化石沉积而来,是一次能源。化石燃料不完全燃烧后,都会散发出有毒的气体,却是人类必不可少的燃料。
天然气
天然气是指自然界中天然存在的一切气体,包括大气圈、水圈、和岩石圈中各种自然过程形成的气体(包括油田气、气田气、泥火山气、煤层气和生物生成气等);石油是一种粘稠的、深褐色液体,被称为“工业的血液”。
煤炭是埋藏在地下的植物受地下和地热的作用,经过几千万年乃至几亿年的炭化过程,释放出水份、二氧化碳、甲烷等气体后,含氧量减少而形成的。
煤中有机质是复杂的高分子有机化合物,主要由碳、氢、氧、氮、硫和磷等元素组成,含碳量非常丰富。
由于地质条件和进化程度不同,含碳量不同,从而发热量也就不同。按发热量大小顺序分为无烟煤、半无烟煤、烟煤和褐煤等。煤炭在地球上分布较为广泛,不集中某一产地。
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基本种类
化石燃料煤炭
煤炭是埋藏在地下的植物受地下和地热的作用,经过几千万年乃至几亿年的炭化过程,释放出水份、二氧化碳、甲烷等气体后,含氧量减少而形成的,含炭量非常丰富。由于地质条件和进化程度不同,含炭量不同,从而发热量也就不同。按发热量大小顺序分为无烟煤、烟煤和褐煤等。煤炭在地球上分布较为广泛,不集中某一产地。
石油
石油是水中堆积的微生物残骸,在高压的作用下形成的碳氢化合物。石油经过精制后可得到汽油、煤油、柴油和重油。石油在地球上分布不均,中东占54%,北美占12%,南美占9%,几乎占了可确认埋藏量的3/4。
油页岩
油页岩是水藻炭化后形成的,含灰分过多,多半不能自烯。油砂是含重质油4~20%的砂子。油页岩和油砂在美洲大陆偏多。
天然气
天然气直接采掘于地下,含甲烷为主。在摄氏零下162度被冷却,液化后,作为液化天然气 用大型专用海轮或油罐输送。天然气的分布也非常偏于中东,美洲和欧洲大陆。
可燃冰
可燃冰是最近发现的储存在深海低的一种以甲烷的固体形式存在的可燃物。
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石油燃料
石油是一种全球使用量最高的化石燃料,耗尽的时间较其他的较慢。可广泛使用的可再生能源例如肥料发电、能量高的核能发电和科学不断的进步都可减少对化石燃料的依赖。此外,石油使用量高也因为它是石化产品的原材料, 用途广泛。
从1800年至2000年间每年每一种化石燃料在供给和需求概念原则的建议下,当化石燃料的供应下降,价格就会上升。因此当化石燃料价格高的时候,能源选择性会更多,原先普遍被认为不符合经济效益的可再生能源会成为较符合经济效益而开发的能源之一。现时,虽然人工汽油和其他的可再生能源的所需要成本及加工技术较普通的石油生产为高及复杂,但在将来的经济效益较普通的石油生产为高。
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相关影响
环境影响
开采过程对环境的影响最典型的是煤炭开采,包括开采对土地的损害、对村庄的损害和对水资源的影响。据不完全统计,迄今为止平均每开采万吨煤炭塌陷农田0.2公顷,平均每年塌 陷2万公顷。中国建筑物下压煤超过48亿吨,其中村庄下压煤占2/3。
化石燃料在利用过程中对环境的影响主要是燃烧时各种气体与固体废物和发电时的余热所造成的污染。化石燃料时产生的污染物对环境的影响主要有两个方面。一是全球气候变化。燃料中的碳转变为二氧化碳进入大气,使大气中二氧化碳的浓度上升,从而导致温室效应加剧,改变了全球的气候,生态平衡失衡。二是热污染。火电站发电所剩“余热”被排出到河流、湖泊、大气或海洋中,在多数情况下会引起热污染。例如,这种废热水进入水域时,其温度比水域的温度平均要高出7~8℃,使生物要离开该水域。
作用影响
化石燃料至少到本世纪中叶,化石燃料仍然是世界能源供应的主要来源。欧佩克秘书处《2025年的石油展望》报告指出,可再生能源如风能、太阳能、地热、现代生物质能和水电只占世界发电量的2%。
然而根据气候变化政府间委员会(IPCC)的报告,全球超过一半的碳排放量来自发电厂和与能源业相关的工业活动。欧佩克报告给碳的收集存储(CCS)带来了希望。 欧佩克报告描绘了应用CCS技术的大致步骤。
二氧化碳提高采收率技术已广泛导用于美国二叠纪盆地、加拿大的韦伯恩油田、挪威的斯雷普纳油田和阿尔及利亚中部的萨拉油田。
CCS技术与其他减缓温室气体排放技术的性价比的关系,从很大程度上决定了其发展的前途。欧佩克称,由于发电厂和工业设施、燃料成本、距离、地区、二氧化碳运输量、二氧化碳存储方式等等都存在差异,所以成本变化范围也非常大。
标
一、石油也称原油,是人们从地下开采出来颜色由黄色到黑色的可燃性粘稠液体,常与天然气共存,是很复杂的混合物。石油的性质因产地不同而不同,密度、粘度、凝固点的差别也很大,以凝固点而言,有的高达30℃,有的低至-66℃。热值43.7~46.2MJ/kg。石油中各组分的沸点差别很大,从常温到500℃以上。石油的主要元素是碳和氢,分别占83~87%和11~14%。此外,还含有少量的硫(0.06~8%)、氮(0.02~1.7%)、氧(0.08~1.8%)以及微量金属元素(镍、钒、铁、铜等)。我国大庆和任丘的石油以烷烃为主,新疆、辽河和胜利的石油是烷烃,环烷烃混合石油,台湾的石油则以芳香烃为主。
二、天然气从广义上讲,指的是埋藏在地层中自然形成的气体的总称。但通常所指的天然气只指贮藏于地层较深部的可燃性气体(即气态的化石燃料)和与石油共存的气体(常称为油田伴生气)。天然气的主要成分是甲烷,此外根据不同的地质形成条件,还含有不同数量的乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷等低碳烷烃以及二氧化碳、氮气、氢气、硫化物等非烃类物质。有的气田中还含有氦气。甲烷含量高的天然气称为干气,含有2个或2个以上碳原子的烷烃较高的天然气称为湿气。我国四川自贡产天然气。
三、煤也叫煤炭,埋藏在地下的固态可燃性矿物。煤是一种混合物,没有单一的分子结构,虽然很多科学家经长期研究已介绍有关煤结构的普通形式,结构是多碳环,一些环相互键合(稠合的),其他环键合成长链,等等。比较常见的有怀泽的烟煤结构模型,但都还没有能揭示出煤的实质结构。煤中有机物元素主要是碳,其次是氢,还有氧、氮和硫等元素。煤可以分为无烟煤、烟煤、次烟煤、褐煤,它们的性质如下:
四、油页岩又称油母页岩,一种高矿物质的腐泥煤,为低热值的固态化合燃料。颜色由浅灰色到深褐色,可提取石油(产油率低于6%的属贫矿,高于10%的属富矿),也可直接作燃料。油页岩主要包括油母、水分和矿物质。油母含量约10~15%(干基),是复杂的高分子化合物,富含脂肪烃结构,较少芳香烃结构,氢碳物质的量比为1.25~1.75,水分4~25%,矿物质主要有石英、高岭土、粘土、云母、碳酸盐岩以及硫铁矿等。
⒈煤:被称为“工业的粮食”。
⑴煤是一种混合物,主要含有碳元素。
⑵煤燃烧放出的热量,主要是碳元素和氧元素反应放出的。
⑶煤的综合利用:煤隔绝空气加强热——化学变化,可使煤分解成许多有用的物质,有:
焦炭:冶金、炼铁等
煤气:气体燃料。它的有效成分有H2、CO等。
⒉石油:被称为“工业的血液”。
⑴石油是一种混合物,主要含有碳、氢元素。
⑵石油的炼制:石油经分馏(利用沸点不同)——物理变化,能得到各种不同的产品。如:液化石油气。
⒊天然气(俗名沼气、坑气)
⑴天然气的主要成分是甲烷(CH4),甲烷是最简单的有机物;
⑵甲烷的物理性质:甲烷是一种无色无味的气体,难溶于水,密度比空气小。
甲烷的化学性质:具有可燃性,燃烧时产生明亮的蓝色火焰,放出热量。化学方程式:
CH4 + 2O2====CO2 + 2H2O
方法:在火焰上方罩一个干燥的烧杯,观察烧杯内壁是否有水珠生成,若有水珠生成证明可燃物中含有氢元素;迅速把烧杯倒过来向烧杯内注入少量澄清石灰水,振荡,若石灰水变浑浊证明含有碳元素。(也可在火焰上方罩一个内壁附有石灰水的烧杯)。