科普-中华学生百科全书-第197部分

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其中，最常用的工艺是：先将煤块粉碎成极细的粉末，然后放入气化炉中，
通入蒸汽和氧气，加热到　1100℃，产生出氢和一氧化碳的混合物，叫做“合
成气”。这样的合成气用起来跟天然气一样。合成气还可以进一步与催化剂
一起放入反应器中进行化学反应，变成液态的碳氢化合物，如酒精、汽油、
柴油和润滑油等。
　　　　其实，早在第二次世界大战期间，纳粹德国迫于运油困难，就开发出了
用煤炭合成汽油的技术，并建有　9　个煤制合成油工厂。战后，因无法与廉价
的石油竞争，工厂遂全部关闭停产了。南非富产煤炭而无石油资源，在其特
殊的政治和资源条件下，于　50　年代初就建成了一个小型合成油工厂。1981
和　1982　年相继建成两个大型煤制合成油工厂，其规模相同，各产出发动机燃
料　150　万吨。
　　　　煤炭气化和液化的另一种方法是“氢化分解法”——应用空间时代的火

箭技术，将碎成粉状的煤与高温氢气混合，在高压条件下产生高质量的无污
染的气态或液态的碳氢化合物。
　　　　有了这些气化和液化技术，别说燃烧值很低的油页岩，就连极不易燃的
煤矸（gān）石也可变为优质燃料了。可是，上述煤的气化和液化方法都涉及
化学加工过程，需要破坏和重新调整煤的分子结构。这种过程，工艺比较复
杂，投资大，成本高，特别是液化，暂时还不具备大量建厂投产的条件。能
不能不对煤开肠剖肚，重新组构，即不让它改变化学成分，不发生“脱胎换
骨”的变化，而只进行改变其形态的物理加工，就做成液态燃料呢？能！瑞
典的科学家首先回答了这个问题。1973　年，他们研究出了一种比上述气化液
化技术要方便得多、也经济得多的制煤浆技术。他们先把煤块研磨成直径　90
微米以下的极细微粒，然后通过浮选除去灰份和有害杂质，再把它们同水混
合到一起，水与煤的比例可达　25∶75。最后加进一种叫做表面活性剂的特殊
添加剂，就制成了一种廉价而清洁的、胶体状的代油燃料——煤浆。它可以
用作工业和铁路机车的锅炉燃料、水泥窑燃料、冶金加热炉燃料、合成氨造
气原料，以及船用柴油机燃料等等。
　　　　余热利用技术、综合发电、高效大容量输电技术，以及将微计算机引入
能源管理系统等，也是能源技术中近期蓬勃发展起来的、很有效的节流之术，
并且已经取得了相当可观的实效。
　　　　能量守恒和转换定律告诉我们，在任何与周围隔绝的物质系统（称作孤
立系统或封闭系统）中，不论发生什么变化，能量的形态可能发生转换，但
能量的总和却永恒不变。非封闭系统能与外界发生能量交换，因而它的能量
会有改变，但它增加（或减少）的能量值一定等于外界减少（或增加）的能
量值。所以，从总体上来看，其能量之和仍然是恒定不变的。可见，能量既
不能创生，也不能消灭，只能在各部分物质之间传递，或者由一种形态转换
成另一种形态。因此，某一装置、过程或系统所用的全部能量在完成某种功
能后，剩余的能量最终总表现为热能。可惜，这些热能绝大部分被当作废热
给排放掉了，或者作为余热任其自然散失。譬如，刚刚炼出的赤热的焦炭，
温度高达　1000℃左右；工业用炉体的温度有　700℃～900℃；高温废气大都在
150℃以上，甚至有的高达七八百度；还有废热水，温度高的为　60℃～90℃，
低的也有　30℃～60℃。这些都是宝贵的能源，应该、也能够加以利用。比如，
综合发电就是利用高温废气和高温废水，提高能源利用效率的好办法。70　年
代以来，日本在节能上狠下功夫，取得了很大进展：1979　年制订的规划中要
求，节能率　1985　年为　10％，1990　年为　14．8％，1995　年为　17．1％；实际上，
到　80　年代后期，日本的总体能耗水平，按单位产值能耗计，几乎降低　20％。
1978　年，日本政府制定的节能计划——“月光计划”，就以大型节能技术为
重点，其中又以余热利用为首选项目。从日本人的节能实践活动效果看，其
能耗的降低，很大一部分是由余热的利用带来的。由此可见余热利用在提高
能源利用效率中的重要作用。
　　　　随着现代科学技术的高度发展，新型电力电缆和新型输电方式将产生明
显的经济效益和节能效果。电力电缆主要采用油浸电缆和聚乙烯电缆。现在
已研制成功的油浸电缆可耐压　500　千伏，聚乙烯电缆可耐压　275　千伏。今后
将采用管线充气输电电缆、极低温电阻电缆及超导电缆进行　100　万千伏以上
的大容量输电。日本电子技术综合研究所正在研制浸渍液氦聚合物绝缘超导
电缆。目前，直流输电技术也已试验成功。由于在直流电系统中，电流的大

小和方向不像交流电那样随着时间作周期性变化，而是恒定不变的，不存在
长距离交流输电时产生的不稳定性问题。所以，直流输电系统不仅输电线单
价低、稳定性好，而且直流电缆系统不必充电，因而不需要充电电流补偿装
置。但是，现有电力系统均采用交流发电机和交流电，要进行直流输电，就
必需配置把交流电转换成直流电的电流变换装置。尽管变电装置成本较高，
但在其他方面采用新技术可以降低总成本，所以，直流输电的经济效益仍很
可观。现在，直流系统已能用于远距离输电。新型交流输电方式有　6　相输电
（我们通常所用的电，大都是三相交流电，它是由三相交流发电机产生的。
这种发电机有三个绕组，每一个绕组称为一“相”，发电时三个绕组的电动
势变化频率相同，但相位各差　120°），各相相位差为　60°。依次类推，还
有　9　相、12　相等输电方式。美国能源部正在积极研究　6　相输电技术，已建成
80　千伏试验输电线。日本东京大学和关西电力公司也正在研究　6　相输电。6
相输电的优点是，减少输电线体积和用地，节省输电费用。此外还有，用低
于　50　赫频率的低频输电、用　60　赫以上频率的高频输电、交直流重迭输电、
隧道充电绝缘输电、波导管输电、光电输电等方式。
　　　　　微计算机用于能源管理系统不但是自动化技术发展的必然趋势，也是提
高能源利用效率、大量节能的有效途径。由传感器、接口、转换器、仪器和
微计算机等互相配合组成的监控系统用于能源管理后，锅炉可节约能源　5
％～20％，电动机可节电　10％～60％（例如，1～20　马力变速电机节电　17％～
30％，成本降低　50％），水泵可节能　30％，内燃机节油　10％～40％，而经
济效益则由于产品质和量的上升而成倍增长。


　　　　　　　　　　　　　继往开来

　　　　　到这里，我们已在能源技术百花园里匆匆地走一圈。但毕竟是走马观花，
一晃而过。对前面所介绍的内容，在您的记忆中虽不至于已成过眼云烟，但
也不能对园内一草一木都印象很深刻，甚至就连其中的奇葩（pā）异草恐怕
也难一一记清。为了加深印象，巩固知识，让我们一起回味一下本书的主要
内容，并进一步鉴往观来，作一个概括的分析和预测吧。
　　　　　火，本是一种自然现象。当人们发现它是摄取和转换能量的最基本的形
式，并加以利用以后，人类便在文明的康庄大道上迅猛前进了。到目前为止，
人类对一切能源的利用，归根结底，或从引伸意义上讲，都是以火或用燃烧
的形式来实现的。人类日常生活中使用的许多能源，大都通过燃烧取能。火
力发电将化石燃料和木材，城市垃圾中的有机物质等生物质能转换成电能等
等，都是直接以火的形式来利用能源。而风能、水能和生物质能等本身呢，
实质上是太阳熊熊燃烧之后辐射能量所转化出来的。当然，太阳的光和热，
不用说，更是烈火高温的直接产物了。核电站燃烧核燃料，通过裂变链式反
应产生很高的温度，将水变成蒸汽，推动涡轮机发电，实质上，它还是以燃
烧形式从核燃料中取能。即使是燃料电池，尽管并不产生很高的温度，也看
不到火光，但本质上依然是燃烧，科学家们将其称之为“冷燃烧”。没有能
源，人类便不能生存，更不能发展。因此，完全可以说，人类正是在火的光
辉照耀下，迈出了一个又一个大发展的步伐，日益文明昌盛起来。
　　　　　人类对常规能源的利用，无论是在开源方面，还是在节流方面，都在不

断进步。对于煤炭、石油和天然气等化石燃料，从勘探、开采、运输到使用，
技术不断进步，日新月异，令人目不暇接。这对能源本身的盛衰与荣辱，不
但没有影响，反而进一步促进了与这些常规能源有关的能源技术的进步和发
展。于是，资源卫星勘探技术、煤炭地下气化技术、二次三次采油技术、煤
炭液化和气化技术、磁流体发电和燃料电池等直接发电技术，以及高效大容
量输电和余热利用等等新节能技术相继诞生并发展起来，而且已经和正在给
人类带来极大的社会与经济效益。人们对水力能的利用，已经今非昔比，走
上了大规模、经济地开发和系统设计、综合利用的轨道。在常规能源技术领
域，目前，磁流体发电技术、燃料电池、水力能源综合利用工程、高效大容
量输电技术和余热利用技术等已成为人们关注的热点。
　　　　本世纪中叶以来，人们对核聚变能、太阳能、地热能、海洋能、风能和
生物质能等等新能源的研究开发和利用付出了辛勤的劳动，坚持进行着孜孜
不倦的研究，并取得了许多可喜的成果与重大突破。
　　　　如果从　50　年代初算起，人们研究和开发核聚变能已经有　40　年了。人们
已攻克了许多难关，虽然尚未达到受控热核聚变的目标，但是正在一步步地
逼近实现受控热核聚变的临界条件。随着托卡马克和磁镜约束聚变反应装
置，以及激光驱动等惯性约束聚变反应装置的不断改进，对于等离子体温度、
粒子密度和持续时间等实现聚变的主要条件已达到或接近受控热核聚变必须
的临界条件；这使我们已经看到受控热核聚变航船的桅杆和旌旗出现在地平
线上。而且，据目前发展来看，惯性约束反应堆有可能比磁约束聚变反应堆
更早一些实现商业应用规模。对低温核聚变——冷核聚变的研究，道路虽然
曲折坎坷，甚至在　1989　年还出了一场闹剧，但是，它毕竟是许多科学家所梦
寐以求的；在几十年的研究和试验过程中，有失败的痛苦，也有胜利的喜悦，
并积累可靠的科学数据。所以，尽管许多议论纷纷，仍然有很多科学家和工
程师在坚持研究，它目前依然是开发和研究核聚变能的一个热点。
　　　　在大规模地利用太阳能方面，近　20　年来发展很快。目前，世界上已经建
立起许多装机容量相当可观的太阳热试验电站；还有不少功率已达数十万千
瓦至上百万千瓦的太阳光发电站也陆续建造成功。随着宇航技术的高度发
展，到太空去建造卫星发电站，非但不是遥远的将来才能办到的事，而且很
有可能成为能源技术今后的主攻方向之一。发射“人造月亮”——在几千千
米的高空布设太空伞，不但已指日可待，而且许多国家都在近几年内竞相将
它发射上天，已成为近期内开发和利用太阳能的一个热点。这项技术起初可
能是以做试验和解决照明为主，将来会逐步发展到与地面大规模太阳能发电
结合起来。
　　　　“地球是个庞大的热库，有源源不绝的热流。”（李四光）目前，世界
上凡是有条件的地方，利用地下热水和地热蒸汽取暖、洗澡、医疗、做饭、
温室种植、禽类孵养、水产培育等等已经相当普遍了。地下热水和地热蒸汽
在纺织、造纸、制革和制冷等工业领域也已得到了大量应用。自本世纪初意
大利建成第一座地热蒸汽发电站以来，经过　70　年代后的大发展，地热发电技
术也有了长足进步。世界上的地热发电站越来越多，近十年来正以　20％左右
的年增长率发展着。然而，地热蒸汽和地下热水的形成需要一定的地质和地
理条件，不是任何地方都有这种资源。不过，在地球上干热岩到处都有。因
此，开井汲取干热岩中的热能技术受到人们的重视，正在迅速发展起来。目
前，世界上利用干热岩发电的试验电站，装机容量最大的已达　20　万千瓦。预

计在今后　20　年内，数十万至几百万千瓦的干热岩发电站将可进入实用化阶
段。
　　　　覆盖着地球表面　71％的海洋中蕴藏着巨大