解放军文职招聘考试一．能源分类

 一．能源分类
地球上的能源按来源可分为三类：来自地球以外的，地球本身的，地球与其他天体相互作用的。
第一类是来自地球外天体的能量，主要是太阳辐射能。除了太阳直接照射到地球的光和热外，传统能源煤、石油、天然气、生物质能也都间接地来源于太阳。
第二类是地球本身蕴藏的能量。如地球内部的地热能，地壳中保留的核燃料（铀、钍、锂等）所储存的核裂变能，海洋中氘、氚储存的核聚变能等。
第三类是由于地球和月亮、太阳等天体相互作用所产生的能量，如风能、潮汐能等。风能来自于太阳对大气层的不均匀照射形成的气流。潮汐能来源于地球的自转。
按能源是否可从自然界得到补充，又可分为可再生能源和非再生能源两大类。太阳能、水能、生物质能（柴草）、风能、潮汐能、地热等可以从自然界得到补充，称为可再生能源；煤炭、石油、天然气等化石燃料，铀、钍等核燃料是亿万年前地壳运动形成，用一点少一点，称为非再生能源。
二．常用能源
1.煤炭
煤炭是远古时代广袤的森林，石油、天然气则是低等动物在地壳变动时埋于地下，处在缺氧、高温、高压环境，历经漫长的地持年代演变而成。
煤炭的主要化学成分是碳、氢、氧和氮，一般碳占60%-90%，氧占4%-8%，每燃烧一公斤煤大约可产生1.08×107-3.34×107焦耳的热量，煤既可作为燃料也可作为化工原料。1765年瓦特发明蒸气机，1825年第一条铁路通车。以此为标志的第一次工业革命，使世界能源结构发生第一次大转变，即从木材等薪炭转向煤炭，形成以煤炭为主要能源的时期。
从20世纪20年代开始，世界能源结构发生第二次大转变，即从煤炭转向石油和天然气。到20世纪中叶以后，世界各工业国家以消耗石油和天然气为主。
面临能源危机，许多国家又把希望寄托于煤炭。世界探明的煤炭储量比石油丰富得多，因此煤炭在能源结构中又呈上升趋势。将在下面讨论的煤炭燃料带来的大气污染问题，使各国对洁净煤技术的研究和推广都很重视，现在比较新的是采用煤的汽化和液化技术。
煤的汽化：是在一定的温度和压力下，通过汽化剂以一定的流动方式将煤转化成可燃气体的过程。煤气中有用的成分是H2、CO、CH4（甲烷）等，用空气和水蒸气作汽化剂可制成低热值煤气，用氧气和水蒸气作汽化剂可制得中热值煤气，中热值煤气经甲烷化可制得高热值煤气。煤炭的汽化可将所有种类的煤转化为用途广泛的民用煤气、化工合成原料气、工业燃料气等。
煤的液化：直接液化是煤在适当的温度和压力下，催化加氢裂化成液态烃，在反应过程中脱除氮、氧、硫等。间接液化是利用煤炭汽化产品为原料气，经净化后进行改质反应，调整H2与CO的比例，制成液体产品。
应用煤炭的汽化和液化技术可从根本上提高煤的利用效率并减少大气污染。
2.石油
主要成分是碳氢化合物和少量氧化物、硫化物等的混合物。燃烧一公斤石油可产生4.090×107-4.514×107 J的热量。石油产生的热量比煤多，用蒸馏和裂化等方法还可提炼出汽油、煤油、柴油、重油等不同沸点的石油产品。19世纪末，内燃机的普遍使用，尤其是航空事业的发展，促进了石油炼制工业的发展，也使石油的需求量大增。据估计，世界大型和超大型油田的储量正以每年4%到6%的平均速度减少。目前人们已经从海底开采石油，利用煤炭生产石油。煤炭和石油都是以碳和氢为主的化石燃料，煤经液化后也可分馏出各种石油产品。某些植物分泌的液体，稍经加工便可作燃料使用。另外木材加工石油在英、美等国初步达到实用阶段。再就是从废弃物中提取石油，日本人用1kg的废塑料制成0.5L的汽油、0.5L柴油和0.5L煤油（塑料本身就是一种石油化工产品）。加拿大的废水处理中心建立了一个以粪便为原料的提取柴油的工厂。
快速增长的中国经济对石油的需求越来越大，2003年GDP增长9.1%，是建立在日消耗石油达546万桶基础上。这个数字意味着，中国的石油消耗量位于全球之二，仅次于美国。2003年中国进口9100万吨原油，较2002年增长31%。据估计，交通领域消耗了我国50%的石油用量。提高能源使用效率，减少在汽车方面的能耗，采用燃料电池为主发展汽车工业可能是一条路。
燃料电池是将燃料的化学能直接转变成电能的发电方法。燃料电池由燃料、氧化剂、电极、电解液四部分组成。燃料有氢、甲醇、液氨、天然气等。燃料、氧化剂在电极上与电解液进行氧化-还原反应，在反应中放出电子，形成电流。在产生电流这点上燃料电池与一般电池类似。只是一般电池的反应物是预先放在电池中，消耗完则电池寿命结束；而燃料电池的反应物质是贮存在电池以外，当燃料和氧化剂源源不断地输入电池时，电流连续输出。以清华大学汽车安全与节能国家重点实验室为主研制的、使用高压气瓶储氢方案的、我国第一辆使用氢能源的“燃料电池城市客车”原型车已通过国家验收。
3．天然气
天然气是可燃的低分子量的烷烃气体混合物，主要成分是甲烷、乙烷和少量丙烷、丁烷。天然气燃烧时不产生灰渣，产生的二氧化碳量少（比石油少50%，比煤炭少75%）、使用方便，可液化也可经管道输送。市售的液化气是天然气在高压下液化后的产品。目前我国实施的西气东送工程，是把新疆、陕西丰富的天然气经管道送到能源需求大的东部地区，实现东西部互赢。2003年12月西部天然气已通到上海。
4.水力
水能是天然水流具有的势能和动能。地球上的水在太阳的照射下受热蒸发，水蒸汽上升到高空成为云，在一定条件下凝成雨、雪落到地面汇集成江、河，形成循环的可再生能源。随着水轮机技术的改进，尤其是发电机和输电技术的发展，水力发电已成为电力的重要组成部分。我国的水电资源大量蕴藏在西南地区，在西部大开发中建设梯级电站和坑口电站，实施西电东送，将有助解决东部能源问题。
5.生物质能
生物质能又称为“绿色能源”，更广义地把可再生的、污染小的能源都称为绿色能源。生物质能是指通过植物的光合作用，将太阳的辐射能以生物质能的形成固定下来。生物质能来源于太阳能，是取之不尽的可再生能源。地球上的生物质能种类繁多，如贮存在树木、农作物秸杆、动物排泄物、江湖沉积物、农产品加工后的有机废料、生活垃圾的有机物中。利用生物质能由来已久，目前生物质能的转换技术大体分为三类：
(1)直接燃烧获取热量   这是最简单的方法，但转换效率低，污染环境。
(2)生物转换技术  以自然或人工方法，将生物质通过微生物发酵转换为液体或气体燃料。我国农村广泛使用的“沼气”主要以农作物秸杆、动物排泄物、农产品加工后的有机废料为原料，通过甲烷细菌发酵，产生以甲烷为主，含有二氧化碳、氮气等的气体混合物。该气体可燃，作能源使用；发酵后的渣液是很好的农家肥。广泛使用沼气是解决农村能源的最有效办法。按2004年报道，我国农村已有一千多万户使用沼气，位居世界第一。
我国在吉林建设了60万吨乙醇生产线，原理是用玉米发酵生产乙醇，将乙醇添加汽油变性生成乙醇燃料，再以10%的比例兑到普通汽油中做成乙醇燃料汽油。
(3)化学转换技术   通过化学方法使生物质转换成燃料物质，化学方法目前有三种：有机溶剂提取法、汽化法、热分解法。