可燃冰是怎么形成的?形成可燃冰的基本条件

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可燃冰是怎么形成的?我们知道,地球上的生命起源于海洋,而海洋中的生命又分为两种,一种是陆生生物,另一种是海洋生物。陆生生物主要依靠水分为生,而而海洋生物主要依靠大气层为生。那么,如果把地球上的所有生物都放在一个密闭的空间里,会发生什么呢?答案是,它们会窒息而死。这听起来似乎乎很奇怪,但事实就是如此。因为在这样的环境中,氧气含量非常低,所以它们的呼吸系统会受到严重破坏,最终导致死亡。


一:海底可燃冰是怎么形成的

可燃冰,学名“天然气水合物”,是一种气体分子和水分子在低温高压下形成的结晶物质
,分解为气体后,甲烷含量一般在80%以上,最高可达99.9%。
可燃冰外貌极像冰雪,遇火可以燃烧,又称“气冰”、“固体瓦斯”等。自然界中多呈块状、层状、透镜状、结核状、脉状、浸染状、分散状等形态。2007年起,在中国海域陆续发现了多种形态的可燃冰,2009年中国祁连山冻土区发现的可燃冰则以裂隙充填型为主。
可燃冰主要有三种结构类型。I型由甲烷、乙烷、二氧化碳、硫化氢等较小直径的气体分子和水分子结合而成;Ⅱ型由甲烷、乙烷等小分子,丙烷及异丁烷等较大分子和水分子结合而成;H型由气体组分中有异戊烷等较大气体分子和水分子结合而成。
在自然界,Ⅰ型可燃冰最常见,Ⅱ型次之,H型较为罕见。我国南海北部的可燃冰以I型为主,甲烷含量最高达99.5%。祁连山冻土区的可燃冰以II型为主,甲烷含量为54%~76%,除甲烷外,还有乙烷、丙烷等其他烃类气体。

二:可燃冰是怎么形成的?海底生存

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

三:可燃冰形成的三大条件

新华社青岛5月28日电(

最近可燃冰成了热点“新闻人物”,那么到底什么是可燃冰?有哪些价值?勘探开采有哪些难点?什么时候我们日常生活中才能用上可燃冰?新华社

李乃胜:一句话,可燃冰是天然气水合物,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。因其外观像冰一样且遇火即可燃烧,所以又被称作“可燃冰”、“固体瓦斯”或“气冰”。

详细点说,地层或海洋深处的大量有机质在缺氧环境中,厌气性细菌把有机质分解,最后形成石油和天然气。其中,许多天然气又被包进水分子中,和水可以在温度2至5摄氏度内结晶,这个结晶就是“可燃冰”。

“可燃冰”外表上看它像冰,从微观上看其分子结构就像一个一个“笼子”,由若干水分子组成一个“笼子”,每个笼子里“关”一个气体分子。

可燃冰在海洋和陆地上都存在,目前人类探明的可燃冰主要分布在海底和陆地的永久冻土带。要形成可燃冰,需要三个基本条件:原材料、温度和压力。首先温度不能太高,最高限是20℃左右,再高就分解了;第二压力要够,但也不能太大,零度时,30个大气压以上它就可能生成;第三,地底要有气源,也就是天然气。

李乃胜:粗略的估计,全球约有三分之一的陆地和三分之一的海底地区,具备形成天然气水合物的地质条件。已有发现显示,海洋可燃冰资源主要分布在北半球,且太平洋边缘海域资源最为丰富,其次是大西洋。

初步估计,可燃冰的储量比地球上现在已知的石油总储量要大上几百倍。有数据说,全球可燃冰的资源量约为2100万亿立方米,大约可供人类使用1000年左右。

我国可燃冰资源十分丰富,主要分布在南海和东海海域、青藏高原冻土带等区域,地质资源量约为1000亿吨油当量,是目前我国资源最丰富的清洁能源之一,具有大规模发展潜力。

李乃胜:可燃冰有两大传统能源不具备的优势。

一是能效高,烧得快。由于天然气含量占可燃冰体积的80%至99%,比常规天然气的纯净度平均高约10个百分点。1立方米的可燃冰可分解出164立方米甲烷气体,同等条件下可燃冰燃烧产生的能量比煤和石油要高出数十倍,这是传统能源远远达不到的标准。

二是非常环保,烧的好。和煤比起来,可燃冰没有粉尘污染,和石油比起来没有毒气污染,甚至和传统天然气比起来没有其他杂质污染。具体来说,与等热值煤炭相比,每千立方米气可分别减排二氧化碳、二氧化硫约4.33吨和0.0483吨,且基本不含铅尘、硫化物以及PM2.5等有害物质,是非常干净的能源。

李乃胜:可燃冰虽然好用易用,但却很难得到。

我们以海底可燃冰为例说明这个问题。天然气水合物的传统开采方法主要是降压法,近年来还提出了固态开采法和混合泥浆开采法等方法,但那个方法都不简单。

首先,可燃冰存在的地质条件比较脆弱,开采时密封性要求高,稍有不慎,会造成海底滑坡事故,对开采的机械和所采的矿藏造成双重伤害;开采工具需要克服海水的压力送下去,需要选用专用的抗腐蚀材料,制造技术要求很高。

开采对温度也有要求,否则可燃冰就都挥发了,前功尽弃。尤其在我国南海等亚热带、热带海域开采可燃冰,需要把机组冷冻然后工作,这就要求精确地研究投入产出比。开采出来后可燃冰需要在低温高压的条件下保存和运输,这里面也牵涉到特种船舶的匹配制造等一系列问题。

李乃胜:20世纪80年代初起,世界各主要资源国都将可燃冰开发列入国家发展战略,在近些年全球新一轮的可燃冰勘查开采热潮中,美、日、印、德等国纷纷将可燃冰资源勘查和开发利用纳入其国家能源中长期发展规划,并编制了详细的发展路线图。

我国可燃冰资源勘查也在努力追赶。今年5月18日,我国宣布在南海试采可燃冰实现连续187小时稳定产气,这是全球首次对开发难度最大的泥质粉砂型储层可燃冰成功试采,引发世界各国高度

以中国这次重大突破为标志,可燃冰开采已经达到了“技术上可行”阶段,但在实现“经济上可行”,即民用化、商业化的征程中还有一些障碍需要克服。主要是如何进一步降低开采和运输成本、降低对矿藏周边环境影响等。

在未来可燃冰开发过程中,要进一步确立可燃冰资源在我国能源战略中的地位,优先编制可燃冰开发中长期规划;汲取发达国家先进经验,瞄准世界一流水平,建立健全开采的技术标准和技术体系,增强核心技术自主研发能力。

同时,要对可燃冰开采可能诱发的气候、地质及生物影响进行深入研究,提出应对方案;深化基础研究,摸清成矿原理,建立符合我国国土实际的理论模型,提升我国相关研究的国际地位。