为什么要把煤、石油和天然气称作“化石燃料”?
煤、石油和天然气由生物体的残骸组成。这些生物体生活了5亿年之久,只在显微镜下可见(例如浮游植物);它们的残骸沉入底层沉积物,经时间的推移变成石油和天然气。煤是由植物和树木的残骸形成的(先变为泥炭,而后转化成褐煤)。这些植物和树木埋于地下,在数百万年的时间里,经压力、温度和化学作用的影响,转化成煤。化石燃料是不可再生能源,也就是说这些资源的存量有限。最终,化石燃料会几近消失,而还原化石燃料又过于昂贵,还会对环境带来极大损害。在美国的总能耗中,化石燃料提供的能量占比超过了85%,其中包括了2/3的供电量和几乎所有的交通燃料供给。
煤是在什么时候形成的?又是怎样形成的?
煤是由植物化石变成的。植物化石经一系列变化后,变为泥炭;之后,泥炭又埋入地下。几百万年后,地壳隆起,形成褶皱,给泥炭沉积矿床施加了极大的压力,使其转化为煤。石炭纪时期始于2.5亿年前。美国的地质学家有时会将这段时期分为密西西比纪和宾夕法尼亚纪。大多数的优质煤炭都在宾夕法尼亚纪的地层里。
上图为房柱矿道内的压气机
烛煤是什么?
烛煤是煤的一种,具有某些石油的特性。这种煤的主要价值在于其能快速燃烧。烛煤燃烧时伴有长度较长的发光火焰。它由类似炭的材料、黏土和页岩混合而成。烛煤看上去很像黑色页岩,紧实,呈深黑色。
煤分为哪几类?
在煤形成的第一个阶段,泥炭转化为褐煤。褐煤是煤的一种,呈深棕色。而后,上方物质所施加的压力越来越大,使褐煤转化成了次烟煤。随后更大的压力作用形成了更加坚硬的烟煤。压力的巨大变化又使烟煤变为最硬的煤——无烟煤。
哪个国家的煤炭产量最高?
中国的煤炭产量位居世界第一。据估计,2014年中国的煤炭产量达38.74亿吨。
矿工的金丝雀是什么?
矿工的金丝雀指的是矿工用来测试矿道内部空气纯净度的鸟。开采方至少要用3只鸟对矿洞进行测试,只要有一只鸟遇险就能证明一氧化碳的含量有害。
有些矿工不用鸟,而是用小老鼠。在现代精密的仪器出现之前,这种安保方法应用广泛。
地下煤是如何开采的?
煤的地下开采有两种基本方法——房柱法和长壁法。使用房柱法时,需要先在煤柱处开出矿房或大型地道,而后进行开采,且须留下煤柱做房顶支撑之用。长壁法需要在煤炭的工作面上取出完整、连续的煤炭片。美国有2/3的地下煤都是用房柱法进行开采的,剩下的1/3则用长壁法进行开采。美国的煤层有厚有薄,薄的煤层只有薄薄的一片,厚的煤层超50英尺(15米)。最薄的煤层位于西部各州,比如犹他州和新墨西哥州的煤层厚度为10英尺(3米),怀俄明州的煤层厚度为50英尺(15米)。其他地区(例如英国)使用长壁法进行开采。
哪个国家的储煤量最丰富?
煤炭是储量最丰富的化石燃料之一。
全球煤炭储备的半数以上都位于美国(29%)、俄罗斯(19%)和中国(14%)。
据估计,截至2009年底,全球煤炭的可采储量为8260.01亿吨。
据估计,以目前的开采速率(2010年),煤炭储量还够开采119年。
在所有的能源消耗中,有多少能源来自煤炭的燃烧?
煤所提供的能量在全球主要能量需求中的比值超过了23%,发电量占世界电力的39%。在美国,超过半数的电力消耗是煤炭提供的。全球有将近70%的钢铁生产都依赖于煤炭。
世界上最大的油田是哪个?
1948年,人们在沙特阿拉伯发现的加瓦尔油田是世界上最大的油田,并于1951年开始投产。产层为侏罗系碳酸盐岩,深度2200米,油田面积为3264平方千米。2005年剩余可采储量700亿桶(95.5亿吨)。
美国最大的原油供应商是谁?
美国最大的原油供应商是加拿大。2008年,美国从加拿大进口了9.12263亿桶原油。仅次于加拿大之后的国家级供应商是沙特阿拉伯,2008年美国从沙特阿拉伯进口了5.5975亿桶原油。
美国哪个州的原油产量最多?
美国原油产量最多的州是得克萨斯州。2008年,得克萨斯州的原油产量为3.98014亿桶。阿拉斯加州是仅次于得克萨斯州的第二大原油出产州。2008年,阿拉斯加州共出产2.49874亿桶原油。
首次近海石油钻探是在什么时候进行的?
1896年,首个近海石油钻井成功建成,位于加利福尼亚州圣巴巴拉县萨莫兰海岸的海面。
美国第一口油井是什么时候钻成的?
宾夕法尼亚州泰特斯维尔的德雷克井于1859年8月28日竣工(有些资料记载为8月27日)。钻井工名叫威廉·“比利大叔”·史密斯(William “Uncle Billy” Smith,死于1890年),他下至地下69.5英尺(21米)处为石油钻探商埃德温·德雷克(Edwin L.Drake,1819—1880)找寻原油。在15年的时间之内,宾夕法尼亚油田的产量就超过了1000万桶/年(每桶360磅/163千克)。
为什么宾夕法尼亚的原油如此宝贵?
美国宾夕法尼亚州产出的石蜡油质地光滑、具有芳香;这种原油能制出高品质的润滑油和润滑脂,因而大放异彩。弗吉尼亚州的西边、俄亥俄州东部以及纽约州南部也发现了类似原油。不同种类的原油浓度和颜色也各不相同,有的原油浓度较低,较为清澈;有的原油浓度较高,像焦油。
烃裂化是什么?
裂化指的是加热复杂物质并使其分解的过程。烃裂化是指用热量(催化剂可有可无)分解石油或重质石油的分馏物,使其沸点变低的方法。1913年,威廉·伯顿(William Burton,1865—1954)研发出了热裂化,即用热量和压力使某些较大的重烃分子分裂成较小的石油级分子的方法。断裂的烃随后进入闪蒸塔,析出裂化渣油。热裂化不仅使汽油产量翻倍,还改善了汽油的质量,使产出的汽油具有极好的抗爆性(不会出现过早点火的情况)。
美国是什么时候开始强制使用无铅汽油的?

1996年,美国停止了机动车含铅汽油的销售。所有1974年后产的待售车辆必须使用无铅汽油。
为什么要向汽油中加铅?
为什么轿车要用无铅汽油?
人们用四乙铅改善汽油易燃性的做法已经有40多年的历史了。这样做可以减少、杜绝大型高性能发动机或小型高压缩比发动机中“爆震”(由于过早点火导致的砰砰声响)的发生。发动机各部件极为紧凑,汽油极有可能流走、燃尽,而四乙铅能起到润滑的作用。现在的新车都装有尾气排放控制器,然而铅会损毁控制器中的催化剂。因此,人们现在只能使用无铅汽油。
汽油中都有哪些添加剂?它们都有什么作用?
新配方汽油是什么?
石油公司被要求推出更清洁、对环境影响更小的新型汽油。通常情况下,新配方汽油(RFG)含有低浓度的苯、芳香烃和石蜡,硫的含量较低,雷德蒸汽压(RVP)较低,还有部分氧化剂成分(无芳香烃成分),例如添加甲基叔丁基醚(MTBE)。甲基叔丁基醚是一种高辛烷值的汽油添加剂,由异丁烯和甲醇反应制得。
这种添加剂是符合臭氧环境空气质量标准的,但它却会对水造成污染,在符合《空气洁净法令》《安全饮用水法》和地下储罐计划等标准方面,给美国国家环境保护局(EPA)带来了极大的挑战。《空气洁净法令》要求烟雾污染重灾城市要从1995年1月1日起,销售新配方汽油。现在,新配方汽油已经在17个城市以及哥伦比亚特区得到使用了。
第一家加油站是什么时候开张的?
1895年12月,A.巴洛(A.Barol)在法国波尔多市开设了第一家加油站(或汽车修理站)。这座加油站提供通宵停车、汽车修理和加油等业务。1897年4月,一家名叫布莱顿自行车与机动车公司的加油站在英国的布莱顿市开业,提供停车和加油服务。1885年,印第安纳州韦恩堡的西尔韦纳斯·鲍泽设计出了最终投入使用的加油泵。这种油泵原先用于输送煤油。20年后,鲍泽制造出了第一个自动调节汽油泵。1912年,田纳西州的孟菲斯市开设了一家标准石油加油站;这座加油站配有13台油泵、1间女士卫生间,还有1位女性服务员,为排队的顾客提供冰水,极具特色。1913年12月1日,海湾炼油公司在宾夕法尼亚州的匹兹堡开设了第一家24小时营业的免下车加油站。然而,这座加油站开张第一天只售出30加仑(114升)汽油。
汽油的辛烷值是什么?
辛烷值是测量汽油防爆震能力的数值。把两种测试燃料——庚烷和异辛烷混在一起来确定燃料的辛烷值。普通庚烷的辛烷值为0,普通异辛烷的辛烷值为100。而后,人们将汽油与这些测试混合物进行对比,找出与测试燃料发出相同爆震的燃料。结果是,测试燃料的辛烷值是发出同样爆震所需庚烷体积的比重。比方说,如果测试混合燃料中的庚烷含量为85%,那么该燃料的辛烷值就是85。实验室中,发动机低速运转时测出的辛烷值为研究法辛烷值,发动机高速运转时测出的辛烷值是马达法辛烷值,而汽油泵上显示的辛烷值则取这两种辛烷值的平均值。
汽油替代燃料作为机动车动力的优缺点有哪些?
在美国大多数城市地区,汽油燃烧的尾气排放是空气污染的一大来源。研究人员正在研发更为清洁、更加经济的替代燃料。这些替代燃料有乙醇、甲醇、生物柴油、压缩天然气、电力和氢气。目前,没有任何一种替代燃料能与汽油比肩,也就是说要想达到燃烧汽油推动汽车前进的距离的话,就要燃烧更多的替代燃料。据推测,在未来,一户家庭可能拥有好几辆不同的汽车,这些汽车适应不同种类的旅途而燃烧不同种类的燃料。比如,适合短途旅行的电力车或混合动力车,适合长途旅行的乙醇或电力混合动力车,适合长距离大载重量的生物柴油车。
乙醇汽油是如何制成的?
乙醇汽油是90%的无铅汽油和10%的乙醇混合而成的,它作为一种机动车燃料,已经获得了部分认可。乙醇汽油的性能可与100%的无铅汽油比肩,另外还在抗爆性上更胜一筹(不会出现过早点火的情况)。使用乙醇汽油无须对汽车发动机进行修改,而且所有的汽车生产商都支持汽油车车主加乙醇汽油(混有10%的乙醇)。
玉米是美国数量最多的谷物,因此是生产乙醇的主要原料。然而,乙醇燃料还能用其他有机原材料制成,例如燕麦、大麦、小麦、卢粟、甜菜或甘蔗等。制成乙醇的原料可能还有土豆、木薯(一种含淀粉的植物)和纤维素(如果碾碎后变为发酵糖)。加工过程中,玉米淀粉经研磨、烹煮,而后变为糖,与酵母菌发生反应,转化成酒精。酒精经蒸馏,去除所有水分,直至酒精纯度达到200(100%酒精)。
1英亩(4046.9平方米)玉米能产出250加仑(946升)乙醇;1英亩甜菜能产出350加仑(1325升)乙醇;1英亩糖能产出630加仑(2385升)乙醇。将来,机动车燃料几乎可以完全由垃圾生成;但就目前来说,加工价格还太过高昂。
怎样才能对比各种燃料的价格?
通常情况下,人们以燃料的一般销售价格为单位进行报价,比如“美元/加仑”。然而,每加仑燃料的能量含量不同,因此,每能量单元的燃料价格往往与每加仑燃料价格不同。以下表格列出了每加仑燃料的平均价格、每加仑汽油能量当量的平均价格,以及2009年,每百万BTU(British
Thermal Unit,英制热量单位)的平均价格(单位:美元)。
*(每加仑汽油当量)就算在能量等效的情况下,节省下来的钱并不多;但当每加仑燃料的实际差价增加时,人们对替代燃料的兴趣会增加。
乙醇和乙醇汽油有什么不同?
乙醇(E85)是85%的酒精和15%的汽油混合而成,只能用于灵活燃料汽车(FFVs)。灵活燃料汽车就是为使用乙醇汽油、乙醇(E85)或两种燃料混合物等燃料而设计出来的。
机动车尾气中的主要成分有哪些?
汽车尾气的主要成分有氮气、二氧化碳和水。除此之外还有少量的氮氧化物、一氧化碳、碳氢化合物(烃)、乙醛和其他不完全燃烧产物。按照形成数量来说,最严重的空气污染物有:一氧化碳、氮氧化物和碳氢化合物(烃)。
哪种化石燃料最为清洁?
最为清洁的化石燃料是天然气。天然气主要由甲烷构成,燃烧后释放二氧化碳和水汽。碳和石油燃烧后所释放的有毒物质级别更高,其中包括氮氧化物、二氧化硫等。碳燃烧时排放出的二氧化碳最多。同样产出1单元的能量时,天然气燃烧后释放出的二氧化碳要比石油或碳的排放量低25%—50%。
一加仑的汽油燃烧后能形成多少二氧化碳?
1加仑(3.8升)汽油燃烧后能形成19.4磅(8.8千克)的二氧化碳。普通小客车的二氧化碳年排放量达5.3吨(11,464磅)。
合成燃料是什么?
人工合成燃料,又名合成燃料,是用炭和油页岩人工合成的气体和液体燃料。总的来说也就是炭转化成了气体或液体的碳基合成燃料。相较炭而言,这些合成燃料更易运输,燃烧更为清洁。合成天然气也是从炭转化而来的。这种工艺的缺点在于需水量较大,而且生产出来的新燃料的燃料含量要比纯炭低30%—40%。用油页岩合成的合成燃料是通过从岩石基底提取石油制成的。油页岩还能制成汽油和煤油。人类废物和动物废物中的生物量也能制成合成燃料,将废物转化成甲烷的是浸煮器中的厌氧菌。
哪个国家的天然气储量最丰富?
据估计,全球天然气总储量达6254万亿立方英尺,其中41%储存于中东地区,32%储存于欧洲和俄罗斯。
热电联产是什么?
热电联产是一种产能工艺,即只用一个主要热源产出热能(蒸汽或热水)和电能的过程。这种工艺能使一种设备产出两种有效能源,让主要能源的能量净产值从30%—35%升至80%—90%。热电联产可以极大地节约成本,对环境的影响比老方法要小得多。现在许多地方都配有热电联产设备,其中包括炼油厂、化工厂、造纸厂、实用建筑群和采矿业。