可燃冰的学术论文
可燃冰是21世纪公认的替代能源和清洁能源，开发利用潜力巨大，是天然气水合物的俗称。下面是小编为大家精心推荐的可燃冰的学术论文，希望能够对您有所帮助。
可燃冰的学术论文篇一
可燃冰的研究与开发进展
摘要： 可燃冰是21世纪公认的替代能源和清洁能源，开发利用潜力巨大，是天然气水合物的俗称。综合介绍了可燃冰的概况、结构特征、分布情况、开采方法以及开采过程中的难点问题，最后对可燃冰的未来开发前景做了展望，开采可燃冰会给环境带来的一系列问题，要实现工业规模开采和商业化开采还需要一定的时间。
Abstract： Flammable ice is commonly known as natural gas hydrate which is regarded as an alternative and clean energy in the 21st century. Flammable ice has a huge potential of development and utilization. The flammable ice's structural features， distribution， mining methods and difficulties in the mining process are comprehensively presented. The prospects for the future development of flammable ice is given finally. A range of problems to the environment will be taken with the development of flammable ice. It will take a long time to achieve industrial-scale and commercial exploitation.
主题词： 可燃冰;天然气水合物;分布;开采方法
Key words： flammable ice;natural gas hydrate;distribution;mining method
中图分类号：F407.7 文献标识码：A 文章编号：1006-4311(2013)08-0031-03
1 概述
可燃冰是天然气水合物俗称，主要蕴藏在深海和陆地冻土带。许多国家都把目光投向了可燃冰这种鲜为人知的新型能源。近30年来，随着传统能源的日趋枯竭，可燃冰能量密度非常高，达到煤的10倍，燃烧后不产生任何残渣和废气，每立方米可释放出160-180m3的天然气，仅海底可燃冰的储量就够人类使用1000年。
各国科学家对全球天然气水合物资源量，都发现了天然气水合物气藏，它是剩余天然气储量(1.56×1014m3)的128倍[1]，较为一致的评价为2×1016m3。目前世界上有79个国家和地区都在关注这项资源。图1反映能源资源使用情况随时间变化的规律[2]。随着开采技术和手段的不断进步，可燃冰势必成为未来替代石油、煤的首选绿色洁净能源。从能源曲线预测中可以看出，到2050年，天然气水合物在世界能源中所占的比例会超过五成。
2 可燃冰简介
可燃冰即天然气水合物，主要分布于深海沉积物中，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。因其外观像冰一样而且遇火即可燃烧，所以又被称作固体瓦斯和气冰。它是在一定条件(合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、PH值等)下由水和天然气在中高压和低温条件下混合时组成的类冰的、非化学计量的、笼形结晶化合物。分子结构[3]见图2。
反应式为：G+NH2O→G・NH2O
它可用G・nH2O来表示，G代表水合物中的气体分子，n为水合指数(也就是水分子数)。组成天然气的成分如CH4、C2H6、C3H8、C4H10等同系物以及CO2、N2、H2S等可形成单种或多种天然气水合物。形成天然气水合物的主要气体为甲烷，对甲烷分子含量超过99%的天然气水合物通常称为甲烷水合物[4]。
3 可燃冰的分布
科学家们公认，可燃冰在世界范围内有广泛存在的可能性。在陆地上，大约有27% 的面积是可以形成可燃冰的潜在地区，而大洋水域中90% 的面积也属这样的潜在区域。海底可燃冰分布的范围约为4×107km2，占海洋总面积的10%。从所取得的岩心样品看，天然气水合物可以以多种方式存在[5]：①占据大的岩石粒间孔隙;②以球粒状散布于细粒岩石中;③以固体形式填充在裂缝中;④大块固态水合物伴随少量沉积物。图3为全球已知和推断的天然气水合矿床图[6]。
我国可燃冰主要分布在南海海域、东海海域、青藏高原冻土带以及东北冻土带，据粗略估算，其资源量[7]分别约为64.97×1012m3、3.38×1012m3、12.5×1012m3和2.8×1012m3。其中，南海北部陆坡的可燃冰资源量达185亿吨油当量，相当于南海深水勘探已探明的油气地质储备的6倍，达到我国陆上石油总量的50%。此外，在西沙海槽已初步圈出可燃冰分布面积为5242km2，其资源估算达4.1万亿m3。而且在我国东海和台湾省海域也存在大量可燃冰。经海内外专家学者多年探测研究，证实中国台湾省西南面积约77000km2的海域蕴藏着极为丰富的可燃冰球。据科学家粗略估算，远景资源量至少有350亿吨油当量。
中国已在南海北部神狐海域和青海省祁连山永久冻土带取得了可燃冰实物样品。但是相对于深海可燃冰，陆域可燃冰开采更可能提前实现。陆域可燃冰开采主要有以下几点优势[8]：
① 陆地开采天然气水合物，可以对海域可燃冰的研究做出技术等方面的储备，为海洋天然气水合物的利用和开采方法做示范。
② 陆地上开采天然气水合物对出现的灾难性后果更易控制。如果出现事故，可燃冰的开采在陆域要比在深海好控制得多。1立方米可燃冰就可释放出164立方米天然气，在常温和常压环境下极易分解，可燃冰像固体酒精一样可被直接点燃，稍有不慎就可能对环境造成危害。 ③陆地上天然气水合物开采更加经济。祁连山冻土层较薄，为将来的工程和科研带来极大便利，只有80-120米，含可燃冰岩层段埋藏浅，只有130-300多米。祁连山冻土区含可燃冰岩层段埋藏浅。
④陆地多年冻土区可燃冰开采难度低于海洋。一直困扰和束缚世界各国在海底开采可燃冰的难题，是海域可燃冰极易破坏海底生态环境，会在海底瞬间释放时会产生庞大压力。陆域可燃冰的开采前景较海域乐观，陆域可燃冰的开采大多没有这方面的顾虑。
4 可燃冰的开采方法
虽然有着诱人的前景，但是更大的挑战也摆在了人们面前。由于可燃冰非常不稳定，所产生的温室效应要比二氧化碳高10-20倍，在常温和常压环境下极易分解，一旦沉睡中的可燃冰矿藏受到扰动，都可能导致甲烷气体大量逃逸到大气中，包括人为的开采和自然的破坏，从而导致无法想象的后果。在可燃冰中固化的甲烷总量相当于大气中的3000倍。所以目前对可燃冰的开采仍处于试验阶段，主要的开采方法有CO2置换法和综合法、添加化学试剂法、减压法、加热法等[9]。
①加热法又称热激发法，是将蒸汽、热水、热盐水或其他热流体从地面泵入水合物地层，进行电磁加热和微波加热，促使温度上升、水合物分解，见图4。该法更适用于对水合物层比较密集的水合物藏进行开采。如果水合物藏中各水合物层之间存在很厚的夹层，则不宜用此方法进行开采。该方法的主要缺点是会造成大量的热损失，效率很低，甲烷蒸汽不好收集。特别是在永久冻土带，即使利用绝热管道，永冻层也会降低传递给储层的有效热量。所以，减小热量损失、合理布设管道并高效收集甲烷蒸汽是急于解决的问题。
②CO2置换法。近期有学者提出用CO2置换开采，通过形成二氧化碳水合物放出的热量来分解天然气水合物，见图5。将CO2通入天然气水合物储层，同时可以用来处理工业排放的CO2，发展低碳经济。
③添加化学试剂法。通过从井孔向水合物储层泵入化学试剂，改变水合物形成的相平衡条件，降低水合物稳定温度，如盐水甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇等，引起水合物的分解。它有降低初始能源输入的优点，但一般化学试剂法较热激发法作用缓慢，费用昂贵。
④减压法。为了达到促使水合物分解的目的，通过降低压力而使天然气水合物稳定的相平衡曲线移动，一般是在水合物层之下的游离气聚集层中，使与天然气接触的水合物变得不稳定并且分解为天然气和水，可由热激发或化学试剂作用人为形成，一般是降低天然气压力或形成一个天然气空腔。在该方法中由于没有额外的热量注入水合物开采层，水合物周围环境温度降低会抑制水合物的进一步分解，当水合物分解吸收的热量达到一定程度时，分解所吸收的热量必须由周围物质提供。这种方法在气体全面分解过程中有利于控制开采气体的流量，研究表明，是现有水合物开采技术中经济前景比较好的开采技术，适合于那些储藏中存在大量自由气体的水合物储层。
⑤综合法。综合法对天然气水合物进行有效开采，主要是综合利用降压法和热开采技术的优点。见图6。先用热激法分解天然气水合物，后用降压法提取游离气体，是其具体方法。目前，这种方法已得到了人们的广泛推崇，其技术在国内具有良好的应用前景，已投产的加拿大Mackensie气田和俄罗斯Messoyakha气田均以该法为主要开采技术。
5 前景与展望
除了小型现场试验之外，目前实现开采的只有Messoyakha气田和加拿大Mackensie气田，虽然全世界天然气水合物资源量非常可观，要实现工业规模开采和商业化开采还有很长一段时间，对可燃冰的开采仍处于试验阶段。
据推算，目前已经发现的石油储备量还可用40年，可燃冰的发现，让陷入能源危机的人类看到新希望，当全世界的石油煤炭资源将消耗殆尽的时候，天然气只能还用70年，煤炭只能还用190年。可燃冰在这个时候出现，就能给大家带来新的能源。但是在天然气水合物矿藏的开采过程中如果不能有效地实现对温度压力条件的控制，就会出现一系列的海底滑塌事件、海洋生态的变化以及温室效应的加剧等等环境问题。
参考文献：
[1]邵仲妮.天然气水合物资源分布及勘探开发进展[J].当代石油石化，2007， 15(5)： 24-26.
[2]Makogon Y F， Holditch S A， Makogon T Y. Natural gas hydrates-A potential energy source for the 21st Century[J]. Journal of Petroleum Science and Engineering， 2007(56)： 14-31.
[3]Beauchamp B. Natural gas hydrates： myths， facts and issues[J]. C. R. Geoscience， 2004(36)： 751-765.
[4]秦建军.陆地天然气水合物资源及开发技术[J].勘探开发， 2009(4)： 14-15.
[5]戴智红.天然气水合物的研究与开发现状[J].钻井液与完井液，2005(6)： 51-53.
[6] Matthew R， Steve H， Scott J. Preliminary report on the commercial viability of gas production from natural gas hydrates[J]. Energy Economics， 2009(31)： 815-823.
[7]张金华， 魏伟， 王红岩. 天然气水合物研究进展与开发技术概述[J]. 天然气技术， 2009， 3(2)： 67-69.
[8]孙艳莉.陆域可燃冰： 带刺的玫瑰[J].中国石油石化，2009(22)： 44-45.
[9]宋永臣，阮徐可，梁海峰等.天然气水合物热开采技术研究进展[J].过程工程学报，2009，9(5)：1035-104.
可燃冰的学术论文篇二
浅析可燃气体报警器的应用与维护
摘要：随着经济的增长，石油化工企业也得到了高速的发展，可燃气体、有毒及易爆气体的种类越来越多，范围也越来越广。气体很容易泄漏，特别是可燃易爆或者是有毒的气体，一旦泄漏将会给人们的生命及财产带来威胁。本文主要是概述了可燃气体报警器应用及维护方面注意的问题，为安全生产提供一定的保证。
关键词：报警器 应用 维护
前言：
气体具有随意扩散性，所以，可燃气体在使用的时候一旦泄漏，那么扩散将无法阻止，污染会非常快，容易造成大面积燃烧、爆炸及中毒的情况。一般这种事故的发生都没有预告性，是偶尔突发的，传播扩散的速度也是非常的快，造成的危害大，营救也不是很容易。所以，如果有可燃易爆有毒气体的泄漏，要施行有效的措施减少事故的损失，比如说安装可燃气体检测报警器。安装报警器需要安装在适当的地方，并保证能准确的检测可燃气体等有害气体的浓度，能够发挥正常的效应。检测的结果若是浓度高，超过报警器的设定值，那么报警器便会发出信号，给人们预防事故的提醒，这样便能保证环境的安全，也维护了人们的生命、财产安全。
一、可燃气体检测报警器的概述
(一)概述
依据工作原理对可燃气体检测报警器进行分类，主要包括半导体型、电化学型、催化燃烧型;如果依据报警器的应用方式进行分类，主要包括固定式、可移动式、便携式。可燃气体检测报警器的工作主要是对工作的环境里的空气进行检测，测量可燃气性气体的浓度有没有超过报警器的设定值，依据结果，传给工作人员信息，避免危害的爆发。
(二)工作原理
可燃气体检测报警器的主要是对工作环境中空气的可燃气体多少的测量，通过对泄漏的可燃气体的浓度值的测量，将结果与报警器的设定值比较。如果，可燃气体的浓度值比设定值大，那么报警器便会进行工作传递报警信号，使工作人员能够根据报警惕的提醒展开有效的预防措施。一个检测报警器的组成主要包括探测器、报警控制主机。探测器测量可燃气体的浓度，便会转给探测仪表，如果浓度超过报警器的设定值，探测器便会发声光信号，人们便会立即利用有效的办法应对，杜绝恶劣事件的爆发。固定安装式的检测报警器安装后，检测范围便已经固定。如果需要监测一个规模较大的工业生产装置时，少有的几个监测点不能保证检测结果的准确，所以既要注意报警器布点安装的疏密、上下高度、也要注意可能泄露的距离。报警器的布点安装是否合理关系到投资的合理性及能否被接受的程度，还关系到投资的效果及安全生产。
二、影响可燃气体检测报警器的因素
(一)环境对报警器的影响
可燃气体检测报警器在工作的时候，会受到环境的干扰。对有毒气体的检测时，检测前后的温度不同会影响空气分子的活跃，当温度较低时，仪器会对可燃气体的泄漏判断错误。环境湿度也会对检测带来影响。所以说环境的因素，会影响检测器的反应，有时候不能够快速的将已经释放的气体浓度报告给工作人员。
(二)安装位置对检测报警器的影响
气体的密度对报警器的安装有所影响，如果气体密度比空气密度小时，那么探头应该安装在比泄漏点高的地方;反之，便安装在比泄漏点低的地方。气体在扩散的时候，因为密度与空气不同，所以有的漂浮在空气上方，有的流动在空气下方，影响了检测效果。所以在检测器安装的时候，要注意室外检测器的安装位置，不能安装的过低，避免“水泡”的结果。要将传感器安装的方向保持向下，避免天气不好下雨的时候使传感器灌水，受到损害不能正常工作。
(三)化合物对报警器的影响
因为可燃气体检测多数是安在户外，所以要特别的注意报警器的安装位置。如果安装在户外，有时候遇到雨水，同时工业化的发展，排放的化合物混入雨水，容易转化为酸雨。酸雨容易对报警器腐蚀，降低报警器的灵敏度，缩短使用时间，更为恶劣的是可能无法正常报警，引发严重的问题。
(四)检测介质对报警器的影响
有的时候报警器的工作环境存在很多种气体，所以也提高了对检测器的要求。如果检测器没有适应工作的环境，那么便不能够准确的检测周围释放的气体浓度，同时检测器也可能出现问题，有所损坏。
三、可燃气体检测报警器的应用
可燃气体泄漏后，如果遇到空气并与空气混合到一定的浓度的时候，遇到火很容易爆炸。泄漏的可燃气体与空气的混合气被变成爆炸性混合气体。所以使用检测报警器的时候，对报警器的说明、用途、方法等进行详尽的了解，非常的重要。
(一)应用报警器监测报警
在一般日常家庭中安装的可燃气体报警器，大多时候都是安装在易燃易爆的气体环境中，所以家庭使用的时候，要对报警器的检测结果尽早解决。同时也要保证系统的连动，能够尽快报告信息或者自动解决等。
(二)应用报警器寻找泄漏点
如今家庭的居住环境一般都是面积比较广，煤气管道、热水管道都埋的地方比较隐蔽，不容易被检测到，所以一定要施加方法，找到泄漏地点。因为气体是从泄漏点扩散的，所以浓度越高，距离泄漏点越近，对堵漏及维护提供了方便。如果通过计算机系统，将计算机同可燃气体报警器连接，那么，气体泄漏的点便更加的方便检测，也能够针对气体的泄漏应用有效的方法解决，减少有毒气体造成的危害。可燃气体报警器对气体泄漏的检测能够快速的找到泄漏的地方，节省费用也节省了时间。
(三)应用报警器防护个人
有时候密闭空间储藏了可燃易爆有毒物品的时候，下水沟电缆沟等也有安全隐患的时候，工作人员进入这样的环境工作的时候，便携式报警器可以帮助检测危害气体的浓度，很重要。
四、可燃气体报警器的检定与维护
(一)检定
可燃气体报警器是《计量法》规定，要对可燃气体报警器按时检定，通过向有关部门申请，一年一检。随着时间的变化，探测器的灵敏度会有时候灵敏，有时候不灵敏，所以检测器指示的浓度可能存在误差。所以，在可燃气体检测报警器在对有毒气体进行检定时，要注意对传感器灵敏度的变化进行补偿，缩减检测的结果值同标准气样的给定值的不符。
(二)维护
1、要保持报警器的干净清洁
可燃气体检测报警器检测可燃及有毒气体的浓度时，一般都检测的空气都充满了污染，可燃或有毒气体，很容易使可燃气体检测报警器造成污染，污染了的报警器有可能造成测量的不准确。所以，要对可燃气体检测报警器进行清洁，维持报警器的干净，以免耽误正常了报警器的正常工作。特别是有的时候，可燃气体检测报警器一般都安装在空气污染的室外，工作环境一般都比较恶劣，所以污染也是无法避免的，更需要使用人员对报警器经常维护，保证清洁。如果维护的工作不好，不能保持报警器的清洁干净，那么可能会对报警器造成损坏，将会对可燃气体的探测等不准确，影响工作效率，所以要对报警器经常的清洁，保持干净，减少故障的发生。
2、保证系统可靠、良好接地
为了能够减少并消除电磁的干扰，使电压数值保持平稳，探测数据能够准确，要保证
可燃气体报警器良好、可靠的接地，所以要按时检测报警器有没有按标准接地。
3、定期更换报警器的易损件
无论什么物品长时间的使用都会受到损坏，可燃可燃气体检测报警器也不例外，会损坏逐渐老化，最后影响了报警器的工作效率，有时也可能对测量的结果造成影响，不够准确，耽误工作。所以，报警器的使用不能超过规定的使用时间，要经常的更换，以免耽误使用。
五、总结
可燃气体检测报警器是重要的安全检测设备，使用者只有充分了解其结构功能，并做好日常维护，才能保证其正常运行，从而达到安全预警的目的，保障安全生产。
参考文献：
[1]吴燕.可燃气体报警器检定[J]. 科技传播. 2011(05)
[2]邱明.检定可燃气体报警器[J]. 企业标准化. 2006(08)
[3]刘亮.可燃气体检测报警系统设计[J]. 中国仪器仪表. 2008(04)