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全球首次!中国海域可燃冰试采成功,啥是可燃冰?

发布时间: 2017-05-19 09:07 | 来源: 中国网 | 作者: 胡俊 | 责任编辑: 胡俊

据新华社消息,5月18日,由国土资源部中国地质调查局组织实施的我国首次海域天然气水合物试采在南海神狐海域实现连续超过7天稳定产气,试采取得圆满成功,实现了我国天然气水合物开发的历史性突破。世界首次实现安全可控开采可燃冰

5月10日起,中国地质调查局从我国南海神狐海域水深1266米海底以下203-277米的天然气水合物矿藏开采出天然气。经试气点火,已连续产气8天,最高产量3.5万立方米/天,平均日产超1.6万立方米,累计产气超12万立方米,天然气产量稳定,甲烷含量最高达99.5%,实现了预定目标。

南海北部神狐海域的天然气水合物试开采现场距香港约285公里,采气点位于水深1266米海底以下200米的海床中。(来源:央视新闻)

此次试开采同时达到了日均产气1万方以上以及连续一周不间断的国际公认指标,这不仅表明我国天然气水合物勘查和开发的核心技术得到验证,也标志着中国在这一领域的综合实力达到世界顶尖水平。

开采可燃冰点火成功(来源:中国地质调查局)

这次试采成功是我国首次、也是世界第一次成功实现资源量全球占比90%以上、开发难度最大的泥质粉砂型天然气水合物安全可控开采,为实现天然气水合物商业性开发利用提供了技术储备,积累了宝贵经验,打破了我国在能源勘查开发领域长期跟跑的局面,取得了理论、技术、工程和装备自主创新,实现了在这一领域由“跟跑”到“领跑”的历史性跨越,对保障能源安全、推动绿色发展、建设海洋强国具有重要而深远的意义。

中国地质调查局可燃冰试采平台上的工作人员(来源:中国地质调查局)

答疑解惑可燃冰是个啥?

“可燃冰”可不是冰呦,它是天然气水合物的俗称。是一种自然存在的冰状笼型化合物,外观貌似冰雪,却可被点燃。据了解,1立方米的天然气水合物分解后可生成164-180立方米的天然气,是一种高效清洁能源,被誉为21世纪的绿色能源。

可燃冰

可燃冰主要分布于海洋、少量分布于陆地冻土带。这是因为,水合物形成的必备条件是低温、高压。如在零度的温度条件下,压力条件增加到5MPa (相当于500米水深所能提供的压力)以上时,水和气体混合在一起可以开始形成水合物。海底往往容易形成这样的条件。

作为接替能源,“可燃冰”在全球资源储量非常丰富。地球上大约有27%的陆地具备形成可燃冰的条件,在世界大洋水域中约有90%的面积也属这样的潜在区域。美国科学家在上个世纪估计,自然界中甲烷水合物的资源储量可能是地球上所有化石燃料的2倍。

世界已发现“可燃冰”分布图(据中国地质科学院矿产资源研究所)

可燃冰的发现

19世纪30年代初,人们开始注意到天然气输气管线中形成的可燃冰(天然气水合物)。因为水合物造成的天然气输气管道堵塞问题给天然气工业带来许多麻烦。1934年,前苏联在西伯利亚地区被堵塞的天然气输气管道里首先发现了天然气水合物。同年,美国一位学者发表了水合物造成天然气输气管线堵塞的有关数据,人们开始更加详细地研究天然气水合物和它的性质。

可燃冰实验合成历史

1810年,英国学者Humphrg Davy在伦敦皇家研究院首次合成氯气水合物。气水合物(Gas Hydrate)一词最早出现在Davy次年所著的书中。在这以后的一百二十多年中,人们仅通过实验室来认识水合物。1832年,Faraday在实验室合成氯气水合物,并对水合物的性质作了较系统的描述。其后人们陆续在实验室合成了Br2、SO2、CO2、H2S等的气水合物。提出了著名的Debray规则“在给定温度下,所有可分解成固体和气体的固态物质都有一个确定的分解压力,其随温度变化。”1884年Roozeboom提出了天然气水合物形成的相理论。此后不久,Villard在实验室合成了CH4、C2H6、C2H4、C2H2等的水合物。1919年,Scheffer和Meijer建立了一种新的动力学理论方法来直接分析天然气水合物,他们应用Clausius—Clapeyron方程建立三相平衡曲线,来推测水合物的组成。

2007年3月30日,“海洋四号”科考船上的工作人员向亲友挥手告别。当日,广州海洋地质调查局“海洋四号”科学考察船再度起航,赴我国南海北部海域考察天然气水合物(俗称可燃冰)的情况。该船曾在海洋能源勘查领域立下卓越功勋,被誉为“英雄科考船”。

1990年,中国科学院兰州冰川冻土研究所冻土工程国家重点实验室科研人员与莫斯科大学列别琴科博士成功进行了天然气水合物人工合成实验。合成实验采用甲烷气体和蒸馏水为原料,恒温恒压下在高压容器中进行。

2001年,我国第一个拥有自主知识产权的海洋天然气水合物模拟实验室在中国地质调查局青岛海洋地质研究所建成。并于2001年11月3日成功地合成、取出天然气水合物并点燃。

可燃冰能干啥?

可燃冰不仅储量巨大,而且高效清洁、燃烧值高,那么这种绿色清洁的能源到底能干什么呢?

可燃冰是天然气和水结合在一起的固体化合物,外形与冰相似。由于含有大量甲烷等可燃气体,因此极易燃烧。同等条件下,可燃冰燃烧产生的能量比煤、石油、天然气要多出数十倍,而且燃烧后不产生任何残渣和废气,避免了最让人们头疼的污染问题。科学家们如获至宝,把可燃冰称作"属于未来的能源"。

可燃冰高效清洁、燃烧值高

可燃冰的最大特点就是能量密度高。它占用体积小,却蕴含大量的能量。举个例子,一辆使用天然气为燃料的汽车,一次加100升天然气能跑300公里的话,那么加入相同体积的可燃冰,这辆车就能跑5万公里。

可燃冰使用前景广阔,但同时也存在风险。

据估算,全球海底可燃冰的甲烷总量大约是地球大气中甲烷总量的 3000 倍,如果开采不慎导致甲烷气体的大量泄漏,将可能引发强烈的温室效应。如何安全、经济地开采可燃冰,并且从中分离出甲烷气体,依然是目前各国研究和利用可燃冰的核心难题。

未来可燃冰会替代传统能源吗?

可燃冰储量巨大,所含有机碳资源总量相当于全球已知煤、石油和天然气总量的两倍,被国际公认为石油、天然气的接替能源。

作为一种高效清洁能源,“可燃冰”在中国境内的储量有多少?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。国土资源部专家曾表示,通过15年的调查和预测,在南海地区预计有680亿吨油当量的“可燃冰”;除了南海外,在青海地区又发现了350亿吨标准油当量的天然气水合物,中国能源网信息官韩晓平表示,考虑到青藏高原仍有未探明储量的资源,这一地区的“可燃冰”资源储量将会更大。

资料来源:新华社、央视新闻等

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