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可燃冰是什么东西?

2018-4-22 09:33| 发布者: dymodel| 查看: 283| 评论: 0|原作者: laoztou

摘要: 可燃冰是一种甲烷气体的水合物。在深海中高压低温的条件下,水分子通过氢键紧密缔合成三维网状体,能将海底沉积的古生物遗体所分解的甲烷等气体分子纳入网状体中形成水合甲烷。这些水合甲烷就象一个个淡灰色的冰球, ...
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可燃冰是一种甲烷气体的水合物。在深海中高压低温的条件下,水分子通过氢键紧密缔合成三维网状体,能将海底沉积的古生物遗体所分解的甲烷等气体分子纳入网状体中形成水合甲烷。这些水合甲烷就象一个个淡灰色的冰球,故称可燃冰。这些冰球一旦从海底升到海面就会砰然而逝。

可燃冰最初被发现,并不是在海底。早在20世纪30年代,工程技术人员就发现,一些输气管经常会被奇怪的冰块堵塞。化学家对这些冰块进行分析后得知,这是甲烷等气体被关在冰晶体中形成的。当时,这些甲烷水合物被视为一种麻烦,而不是一种新型的能源。

直到60年代,苏联科学家才意识到,在自然界也许存在这种水合物,并预测到它作为一种可利用的新能源的前景。1972年,在开发北极圈内的麦雅哈天然气田时,人类第一次发现了这种以矿藏形式存在的天然气水合物。之后,美国科学家在地震研究中证实,在海底600米处就存在这种水合物。

1996年夏天,德国科学家搭乘一艘海洋考察船对北太平洋水域进行考察,以寻找这种神秘的冰晶体。结果,水下摄像机在800米深的海底拍摄到了晶莹的亮光。科学家们迅速从海底取出了样品。为了证实这就是充满甲烷的冰晶体,一位科学家从这种冰块上取下一小块,用火柴点燃:冰雪般的东西开始燃烧,发出魔幻般淡红色的火焰,直至冰块变成了一滩水。

后来的实验证明,1立方米这种可燃冰燃烧,相当于164立方米的天然气燃烧所产生的热值。据粗略估算,在地壳浅部,可燃冰储层中所含的有机碳总量,大约是全球石油、天然气和煤等化石燃料含碳量的两倍。有专家认为,水合甲烷这种新型能源一旦得到开采,将使人类的燃料使用史延长几个世纪。

可燃冰在自然界分布非常广泛,海底以下0到1500米深的大陆架或北极等地的永久冻土带都有可能存在,世界上有79个国家和地区都发现了天然气水合物气藏。根据地质条件分析,理论上“可燃冰”在我国分布也应十分广泛,我国南海、东海、黄海等近300万平方公里广大海域以及青藏高原的冻土层,都有可能存在。在2000年,就有报道称,我国南海、东海等海域发现大量“可燃冰”资源,初步估算其资源量相当于我国陆地石油天然气资源的一半。

天然“可燃冰”埋藏于海底的岩石中,和石油、天然气相比,它不易开采和运输,世界上至今还没有完美的开采方案。科学家们认为,这种矿藏哪怕受到最小的破坏,甚至是自然的破坏,就足以导致甲烷气的大量散失。“可燃冰”中甲烷的总量大致是大气中甲烷数量的3000倍。作为短期温室气体,甲烷比二氧化碳所产生的温室效应要大得多,它所产生的后果将是不堪设想的。同时,陆缘海边的“可燃冰”开采起来也十分困难,一旦出了井喷事故,就会造成海水汽化,发生海啸船翻。目前,“可燃冰”的开采方法主要有热激化法、减压法和注入剂法三种。开采的最大难点是保证井底稳定,使甲烷气不泄漏、不引发温室效应。

此外,“可燃冰”也可能是引起地质灾害的主要因素之一。它的存在很可能导致海床不稳定,引发大规模的海底泥流,对海底管道和通讯电缆有严重的破坏作用。另外,如果地震中海底地层断裂,游离的气体和水合甲烷分解产生的气体就会喷出海面,或在海水表层及水面上形成高度集中的易燃气泡,这不仅对过往行船造成危险,也会给低空飞行的飞机带来厄运。有学者认为,近几个世纪,在百慕大三角区海域发生过的许多船只和飞机神秘失踪的事件可能与此有关。

日益增多的成果表明,由自然或人为因素所引起的温压变化,均可使水合物分解,造成海底滑坡、生物灭亡和气候变暖等环境灾害。由此可见,“可燃冰”作为未来新能源的同时也是一种危险的能源。“可燃冰”的开发利用就像一柄“双刃剑”,需要加以小心对待。

冰”怎么会“燃烧”?但在自然界中确实存在这种能够燃烧的“冰”。事实上,可燃冰是一种甲烷气体的水合物。在深海中高压低温的条件下,水分子通过氢键紧密缔合成三维网状体,能将海底沉积的古生物遗体所分解的甲烷等气体分子纳入网状体中形成水合甲烷。这些水合甲烷就象一个个淡灰色的冰球,故称可燃冰。这些冰球一旦从海底升到海面就会砰然而逝。 

可燃冰最初被发现,并不是在海底。早在20世纪30年代,工程技术人员就发现,一些输气管经常会被奇怪的冰块堵塞。化学家对这些冰块进行分析后得知,这是甲烷等气体被关在冰晶体中形成的。当时,这些甲烷水合物被视为一种麻烦,而不是一种新型的能源。 

直到60年代,苏联科学家才意识到,在自然界也许存在这种水合物,并预测到它作为一种可利用的新能源的前景。1972年,在开发北极圈内的麦雅哈天然气田时,人类第一次发现了这种以矿藏形式存在的天然气水合物。之后,美国科学家在地震研究中证实,在海底600米处就存在这种水合物。 

1996年夏天,德国科学家搭乘一艘海洋考察船对北太平洋水域进行考察,以寻找这种神秘的冰晶体。结果,水下摄像机在800米深的海底拍摄到了晶莹的亮光。科学家们迅速从海底取出了样品。为了证实这就是充满甲烷的冰晶体,一位科学家从这种冰块上取下一小块,用火柴点燃:冰雪般的东西开始燃烧,发出魔幻般淡红色的火焰,直至冰块变成了一滩水。 

后来的实验证明,1立方米这种可燃冰燃烧,相当于164立方米的天然气燃烧所产生的热值。据粗略估算,在地壳浅部,可燃冰储层中所含的有机碳总量,大约是全球石油、天然气和煤等化石燃料含碳量的两倍。有专家认为,水合甲烷这种新型能源一旦得到开采,将使人类的燃料使用史延长几个世纪。 

可燃冰在自然界分布非常广泛,海底以下0到1500米深的大陆架或北极等地的永久冻土带都有可能存在,世界上有79个国家和地区都发现了天然气水合物气藏。根据地质条件分析,理论上“可燃冰”在我国分布也应十分广泛,我国南海、东海、黄海等近300万平方公里广大海域以及青藏高原的冻土层,都有可能存在。在2000年,就有报道称,我国南海、东海等海域发现大量“可燃冰”资源,初步估算其资源量相当于我国陆地石油天然气资源的一半。 

天然“可燃冰”埋藏于海底的岩石中,和石油、天然气相比,它不易开采和运输,世界上至今还没有完美的开采方案。科学家们认为,这种矿藏哪怕受到最小的破坏,甚至是自然的破坏,就足以导致甲烷气的大量散失。“可燃冰”中甲烷的总量大致是大气中甲烷数量的3000倍。作为短期温室气体,甲烷比二氧化碳所产生的温室效应要大得多,它所产生的后果将是不堪设想的。同时,陆缘海边的“可燃冰”开采起来也十分困难,一旦出了井喷事故,就会造成海水汽化,发生海啸船翻。目前,“可燃冰”的开采方法主要有热激化法、减压法和注入剂法三种。开采的最大难点是保证井底稳定,使甲烷气不泄漏、不引发温室效应。 

此外,“可燃冰”也可能是引起地质灾害的主要因素之一。它的存在很可能导致海床不稳定,引发大规模的海底泥流,对海底管道和通讯电缆有严重的破坏作用。另外,如果地震中海底地层断裂,游离的气体和水合甲烷分解产生的气体就会喷出海面,或在海水表层及水面上形成高度集中的易燃气泡,这不仅对过往行船造成危险,也会给低空飞行的飞机带来厄运。有学者认为,近几个世纪,在百慕大三角区海域发生过的许多船只和飞机神秘失踪的事件可能与此有关。 

日益增多的成果表明,由自然或人为因素所引起的温压变化,均可使水合物分解,造成海底滑坡、生物灭亡和气候变暖等环境灾害。由此可见,“可燃冰”作为未来新能源的同时也是一种危险的能源。“可燃冰”的开发利用就像一柄“双刃剑”,需要加以小心对待。

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