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“冰”还能燃烧?一起来看看“可燃冰”的奥妙

字号+ 作者:黄超亮 来源:摘自php泛站群演示教程 2017-05-29 10:00:03 我要评论

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  新华社青岛5月28日电(记者张旭东)18日,中国宣布对南海可燃冰试采实现连续187个小时稳定产气,这是全球首次对资源量占全球90%以上、开发难度最大的泥质粉砂型储层可燃冰成功试采,引发世界各国高度关注和积极评价。

  最近可燃冰成了热点“新闻人物”,那么到底什么是可燃冰?有哪些价值?勘探开采有哪些难点?什么时候我们日常生活中才能用上可燃冰?新华社记者专访了国际欧亚科学院院士、青岛国家海洋科学研究中心主任李乃胜。

  记者:到底什么是可燃冰?它是怎么形成的?

  李乃胜:一句话,可燃冰是天然气水合物,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。因其外观像冰一样且遇火即可燃烧,所以又被称作“可燃冰”、“固体瓦斯”或“气冰”。

  详细点说,地层或海洋深处的大量有机质在缺氧环境中,厌气性细菌把有机质分解,最后形成石油和天然气。其中,许多天然气又被包进水分子中,和水可以在温度2至5摄氏度内结晶,这个结晶就是“可燃冰”。

  “可燃冰”外表上看它像冰,从微观上看其分子结构就像一个一个“笼子”,由若干水分子组成一个“笼子”,每个笼子里“关”一个气体分子。

  可燃冰在海洋和陆地上都存在,目前人类探明的可燃冰主要分布在海底和陆地的永久冻土带。要形成可燃冰,需要三个基本条件:原材料、温度和压力。首先温度不能太高,最高限是20℃左右,再高就分解了;第二压力要够,但也不能太大,零度时,30个大气压以上它就可能生成;第三,地底要有气源,也就是天然气。

  记者:可燃冰的全球储量如何?

  李乃胜:粗略的估计,全球约有三分之一的陆地和三分之一的海底地区,具备形成天然气水合物的地质条件。已有发现显示,海洋可燃冰资源主要分布在北半球,且太平洋边缘海域资源最为丰富,其次是大西洋。

  初步估计,可燃冰的储量比地球上现在已知的石油总储量要大上几百倍。有数据说,全球可燃冰的资源量约为2100万亿立方米,大约可供人类使用1000年左右。

  我国可燃冰资源十分丰富,主要分布在南海和东海海域、青藏高原冻土带等区域,地质资源量约为1000亿吨油当量,是目前我国资源最丰富的清洁能源之一,具有大规模发展潜力。

  记者:可燃冰与其他能源相比,有哪些特点?

  李乃胜:可燃冰有两大传统能源不具备的优势。

  一是能效高,烧得快。由于天然气含量占可燃冰体积的80%至99%,比常规天然气的纯净度平均高约10个百分点。1立方米的可燃冰可分解出164立方米甲烷气体,同等条件下可燃冰燃烧产生的能量比煤和石油要高出数十倍,这是传统能源远远达不到的标准。

  二是非常环保,烧的好。和煤比起来,可燃冰没有粉尘污染,和石油比起来没有毒气污染,甚至和传统天然气比起来没有其他杂质污染。具体来说,与等热值煤炭相比,每千立方米气可分别减排二氧化碳、二氧化硫约4.33吨和0.0483吨,且基本不含铅尘、硫化物以及PM2.5等有害物质,是非常干净的能源。

  记者:可燃冰勘探开采的难点在什么地方?

  李乃胜:可燃冰虽然好用易用,但却很难得到。

  我们以海底可燃冰为例说明这个问题。天然气水合物的传统开采方法主要是降压法,近年来还提出了固态开采法和混合泥浆开采法等方法,但那个方法都不简单。

  首先,可燃冰存在的地质条件比较脆弱,开采时密封性要求高,稍有不慎,会造成海底滑坡事故,对开采的机械和所采的矿藏造成双重伤害;开采工具需要克服海水的压力送下去,需要选用专用的抗腐蚀材料,制造技术要求很高。

  开采对温度也有要求,否则可燃冰就都挥发了,前功尽弃。尤其在我国南海等亚热带、热带海域开采可燃冰,需要把机组冷冻然后工作,这就要求精确地研究投入产出比。开采出来后可燃冰需要在低温高压的条件下保存和运输,这里面也牵涉到特种船舶的匹配制造等一系列问题。

  记者:什么时候我们的生活中才能用上可燃冰?为了早日用上这么好的资源,我们应该做什么?

  李乃胜:20世纪80年代初起,世界各主要资源国都将可燃冰开发列入国家发展战略,在近些年全球新一轮的可燃冰勘查开采热潮中,美、日、印、德等国纷纷将可燃冰资源勘查和开发利用纳入其国家能源中长期发展规划,并编制了详细的发展路线图。

  我国可燃冰资源勘查也在努力追赶。今年5月18日,我国宣布在南海试采可燃冰实现连续187小时稳定产气,这是全球首次对开发难度最大的泥质粉砂型储层可燃冰成功试采,引发世界各国高度关注和积极评价。

  以中国这次重大突破为标志,可燃冰开采已经达到了“技术上可行”阶段,但在实现“经济上可行”,即民用化、商业化的征程中还有一些障碍需要克服。主要是如何进一步降低开采和运输成本、降低对矿藏周边环境影响等。

  在未来可燃冰开发过程中,要进一步确立可燃冰资源在我国能源战略中的地位,优先编制可燃冰开发中长期规划;汲取发达国家先进经验,瞄准世界一流水平,建立健全开采的技术标准和技术体系,增强核心技术自主研发能力。

  同时,要对可燃冰开采可能诱发的气候、地质及生物影响进行深入研究,提出应对方案;深化基础研究,摸清成矿原理,建立符合我国国土实际的理论模型,提升我国相关研究的国际地位。

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