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讲好我们的地球故事之二十六——冰火交融的能源之星——可燃冰
2017-12-05 11:19 来源:吉林大学博物馆 编辑:矿材网

 还记得吗?2017年5月18日,国土资源部中国地质调查局在南海宣布:“中国正在南海北部神狐海域进行的可燃冰——又称天然气水合物试采,实现连续超过8天的稳定产气。这标志着中国成为全球第一个实现了在海域可燃冰试开采中获得连续稳定产气的国家。”又一个世界第一。惊喜尚未消减,时间未过半年,11月16日,国土资源部又在北京宣布:天然气水合物新矿种获得国务院正式批准,成为我国第173个矿种。可见,这神奇的冰火交融的能源资源在当今动荡的世界上对我们祖国的未来有多么重要。


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 可燃冰的学名叫天然气水合物。顾名思义,这其中有以甲烷为主的天然气,还有大量的水。二者形成的分子构造很有意思,在高压低温条件下,甲烷分子被锁定在由水构成的多面体“笼子”的空腔之中,水和气十分投缘,如果拿走了气体分子,水“笼”就会垮台,水和气相依为命,缺一不可。


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 在相对稳定状态下,可燃冰呈固体结晶状态,多为白色、淡黄色、琥珀色和暗褐色。每立方米的可燃冰在标准状态下可释放160—180m3的天然气,二者的体积比为164∶1。


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 可燃冰分布于深海沉积物或陆域永久冻土中,它们是从哪儿来的呢?一般来说需要具备四个条件。1.低温:它能够在0—10℃时生成,超过20℃便会分解,而海底温度一般保持在2—4℃左右;2.高压: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;3.气源:巨量的海洋生物死亡后的碳质,可提供丰富的气源;4.多孔介质和水:海底地层中的孔隙和适量的水也是可燃冰形成不可或缺的条件。


 可燃冰具有巨大的能源潜力,其中甲烷占80%—99.9%,燃烧后只产生水和少量二氧化碳,没有任何残渣,而且燃烧污染比煤、石油和天然气都小得多,是公认的“清洁能源”。


 可燃冰在世界上分布广泛,在世界大洋水域中约有90%的面积是天然气水合物的潜在地区,有27%的陆地也属这样的潜在区域。据潜在气体联合会(PGC,1981)估计,陆域可燃冰资源量为1.4×1013—3.4×1016m3,包括海洋可燃冰在内的资源总量为7.6×1018m3,储存在可燃冰中的碳至少有1×1013t,约是当前已探明的所有化石燃料(包括煤、石油和天然气)中碳含量总和的2倍。 


 在我国,经初步勘查,仅南海海域就赋存约740多亿吨油当量的可燃冰,青藏地区也发现了350亿吨油当量的可燃冰,未探明的潜在储量可能还有很多。


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 由于天然气水合物的非渗透性,常常可以作为其下层游离天然气的封盖层。因而,加上汽水合物下层的游离气体量,这种估计还可能会大些。科学家估算,海底可燃冰的储量至少够人类使用1000年。


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 天然的可燃冰呈固态,开发中不会像石油那样自喷流出或抽提出来。人们设计了多种开发方法,包括注热法、降压法、注化学试剂法、气体置换法等,虽然原理并不复杂,但目前开发工艺尚不成熟。我国在这方面虽然走在世界前列,但距离商业开发仍有很远的距离。


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 天然可燃冰是人类的天使,也可能是人类的魔鬼,它在给人类带来可替代能源前景的同时,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,其温室效应为CO2的20倍,全球海底可燃冰的甲烷总量是大气中的3000倍,若有不慎,让其逃逸到大气中去,将产生灾难性的后果。所以科学、合理、有序地开采可燃冰并造福于人类,也许是对潜在海洋威胁的一种释放。


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