新能源與可再生能源技術(shù)

內(nèi)容概要

　　《21世紀(jì)能源與動(dòng)力系列教材：新能源與可再生能源技術(shù)（第2版）》共分為11章。第1章對(duì)新能源的概念、種類、利用的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了簡(jiǎn)明扼要的介紹；第2章對(duì)太陽能的資源狀況，太陽能供熱、制冷和發(fā)電的基本原理、常用工藝技術(shù)進(jìn)行了較為詳細(xì)的介紹；第3章對(duì)風(fēng)能的資源狀況、風(fēng)能發(fā)電技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了介紹和討論；第4章對(duì)地?zé)崮艿馁Y源狀況、常見形式、供熱、于燥以及發(fā)電利用技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了介紹；第5章對(duì)海洋能的資源狀況、海洋能的利用方式、常見的海洋能利用技術(shù)和工藝進(jìn)行了介紹；第6章介紹了生物質(zhì)能的分類、資源狀況、熱解和氣化的概念、原理、工藝和設(shè)備，對(duì)生物質(zhì)能源利用技術(shù)的研究進(jìn)展和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了較為全面的描述；第7章對(duì)氫能的資源狀況、氫氣的制備過程、氫能的利用方式、燃料電池的工作原理、氫能發(fā)電的常見工藝進(jìn)行了系統(tǒng)的論述，并對(duì)氫能利用的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了討論；第8章對(duì)天然氣水合物的賦存形式和資源狀況、利用方式和發(fā)展前景進(jìn)行了介紹；第9章對(duì)潔凈煤技術(shù)的意義、潔凈煤的利用方式與工藝、聯(lián)合循環(huán)的現(xiàn)狀與發(fā)展方向、潔凈煤技術(shù)在我國一次能源中的戰(zhàn)略意義進(jìn)行了討論；第10章介紹了核能的特點(diǎn)；核反應(yīng)堆；核電站的系統(tǒng)組成、現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)；核電站的安全運(yùn)行。第11章對(duì)新能源與可持續(xù)發(fā)展的關(guān)系、能源利用過程中對(duì)環(huán)境造成的影響、能源利用過程中控制污染排放的意義等內(nèi)容進(jìn)行了論述?！　　?1世紀(jì)能源與動(dòng)力系列教材：新能源與可再生能源技術(shù)（第2版）》較為全面地介紹了新能源與可再生能源的資源狀況、利用原理與技術(shù)，系統(tǒng)完整。適合從事能源生產(chǎn)、能源管理、環(huán)境保護(hù)和能源化工等領(lǐng)域的工程技術(shù)人員、研究人員參考和使用，也可作為大專院校熱能與動(dòng)力工程、環(huán)境工程、建筑環(huán)境與設(shè)備等專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的教材

書籍目錄

1 緒論  1.1 能源的基本概念 1.2 新能源與可再生能源 1.3 新能源與可再生能源的技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 思考題 2 太陽能  2.1 概述 2.1.1 太陽能的特點(diǎn) 2.1.2 中國的太陽能資源分布 2.2 太陽能熱利用 2.2.1 太陽能采集 2.2.2 太陽能熱水器 2.2.3 太陽灶 2.2.4 太陽能干燥器 2.2.5 太陽能溫室 2.2.6 太陽房 2.2.7 太陽能制冷 2.2.8 太陽池 2.2.9 太陽能熱力發(fā)電 2.2.10 太陽能熱力機(jī) 2.2.11 太陽能蒸餾一海水淡化 2.3 太陽能光電轉(zhuǎn)換 2.3.1 太陽能光伏發(fā)電 2.3.2 光伏水泵系統(tǒng) 2.3.3 太陽能光伏技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 2.4 其他形式的太陽能轉(zhuǎn)換 2.4.1 太陽能—?dú)淠苻D(zhuǎn)換 2.4.2 太陽能—生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換 2.4.3 太陽能—機(jī)械能轉(zhuǎn)換 2.5 影響太陽能利用的因素 2.5.1 推廣應(yīng)用太陽能的制約因素 2.5.2 制約因素對(duì)太陽能利用的影響 思考題 3 風(fēng)能 3.1 概述 3.2 風(fēng)況 3.2.1 風(fēng)的起源 3.2.2 風(fēng)的變化 3.2.3 風(fēng)力等級(jí) 3.2.4 風(fēng)況曲線 3.2.5 風(fēng)能特點(diǎn)和風(fēng)能密度 3.3 風(fēng)能資源 3.3.1 風(fēng)的全球資源及分布 3.3.2 中國的風(fēng)能資源 3.4 風(fēng)能利用 3.4.1 風(fēng)能利用概述 3.4.2 風(fēng)力發(fā)電 3.4.3 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的總成本 3.5 風(fēng)能的價(jià)值 3.5.1 節(jié)省燃料 3.5.2 容量的節(jié)省 3.5.3 減少污染物排放 3.5.4 節(jié)省的燃料、容量、運(yùn)轉(zhuǎn)、維修和排放費(fèi)用 3.6 世界風(fēng)電市場(chǎng) 3.7 環(huán)境方面的問題 3.7.1 污染排放 3.7.2 噪音 3.7.3 傷害鳥類 3.7.4 干擾通信 3.7.5 安全問題 3.7.6 影響視覺景觀 3.8 中國風(fēng)力發(fā)電發(fā)展預(yù)測(cè) 思考題 4 地?zé)崮?4.1 概述 4.2 地球的內(nèi)部構(gòu)造 4.3 地?zé)崮艿膩碓?4.4 地?zé)豳Y源 4.4.1 地?zé)豳Y源的分類及特性 4.4.2 地?zé)豳Y源研究狀況 4.4.3 地?zé)豳Y源評(píng)估方法 4.4.4 地?zé)衢_采技術(shù) 4.4.5 地?zé)豳Y源的生成與分布 4.4.6 我國地?zé)豳Y源 4.5 地?zé)崮艿睦?4.5.1 地?zé)崃黧w的物理化學(xué)性質(zhì) 4.5.2 地?zé)崮艿睦酶艣r 4.5.3 地?zé)崮馨l(fā)電 4.5.4 我國地?zé)犭娬窘榻B 4.6 地?zé)崮芾玫闹萍s因素 4.6.1 環(huán)境影響 4.6.2 地?zé)崮艿某杀窘Y(jié)構(gòu) 4.6.3 常見制約因素 4.7 我國地?zé)崮馨l(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 4.7.1 地?zé)崮芾矛F(xiàn)狀 4.7.2 地?zé)崮馨l(fā)展預(yù)測(cè) 思考題 5 海洋能 5.1 海洋 5.2 海洋能 5.2.1 海洋能的分類 5.2.2 海洋能的特點(diǎn) 5.2.3 海洋能的開發(fā) 5.3 海洋能利用技術(shù) 5.3.1 波浪發(fā)電 5.3.2 潮汐發(fā)電 5.3.3 海洋溫差發(fā)電 5.3.4 海（潮）流發(fā)電 5.3.5 海洋鹽差能發(fā)電 5.4 海洋能發(fā)電的趨勢(shì) 5.4.1 潮汐能發(fā)電 5.4.2 波浪能發(fā)電 5.4.3 海洋溫差發(fā)電 5.4.4 海（潮）流發(fā)電 5.4.5 海洋鹽差發(fā)電 5.5 我國潮汐電站實(shí)例——大官坂潮汐電站 思考題 6 生物質(zhì)能 6.1 概述 6.2 我國的生物質(zhì)資源 6.2.1 農(nóng)作物秸稈 6.2.2 畜禽糞便 6.2.3 林業(yè)及其加工廢棄物 6.2.4 城市生活垃圾 6.2.5 生活污水與工業(yè)有機(jī)污水 6.3 生物質(zhì)能利用技術(shù) 6.3.1 直接燃燒技術(shù) 6.3.2 生物質(zhì)燃燒發(fā)電技術(shù) 6.3.3 生物質(zhì)熱解與液化技術(shù) 6.3.4 生物質(zhì)氣化技術(shù) 6.3.5 沼氣技術(shù) 6.3.6 城市生活垃圾處理技術(shù) 思考題 7 氫能技術(shù) 7.1 氫氣的性質(zhì) 7.2 氫氣作為能源的特點(diǎn) 7.3 氫氣的制備與儲(chǔ)運(yùn) 7.3.1 氫氣的制備 7.3.2 氫氣的純化 7.3.3 氫氣的運(yùn)輸和存儲(chǔ) 7.4 氫氣的利用技術(shù) 7.4.1 氫氣的用途 7.4.2 燃料電池的原理 7.4.3 燃料電池的特點(diǎn)和種類 7.4.4 燃料電池的應(yīng)用 7.4.5 燃料電池的發(fā)展趨勢(shì) 7.5 氫氣利用的發(fā)展前景 思考題 8 天然氣水合物 8.1 概述 8.2 天然氣水合物的物理化學(xué)性質(zhì) 8.3 天然氣水合物的資源分布 8.4 天然氣水合物的環(huán)境效應(yīng) 8.5 天然氣水合物的勘探技術(shù) 8.5.1 天然氣水合物地球物理勘探技術(shù) 8.5.2 地球化學(xué)方法 8.5.3 地質(zhì)勘探方法 8.5.4 其他方法 8.6 天然氣水合物的開發(fā)技術(shù) 8.7 天然氣水合物研究現(xiàn)狀與利用趨勢(shì) 思考題 …… 9 潔凈煤技術(shù) 10 核能 11 新能源與可持續(xù)發(fā)展 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   10.2核燃料 10.2.1核燃料的種類 核電站發(fā)電需要核燃料。目前，產(chǎn)生核能的核燃料包括鈾（U）、釷（Th）和钚（Pu）三種元素。鈾和釷是存在于自然界的天然放射性元素，钚在自然界存量極微，是主要靠核反應(yīng)生產(chǎn)出來的人工放射性元素。 鈾是元素周期表中的第92號(hào)元素，原子量為238.0289。鈾在地表中分布比較廣泛。地殼中的鈾的含量為3 g／t。鈾通常以鈾礦的形式存在，目前已發(fā)現(xiàn)的含鈾礦物已多達(dá)150余種。天然鈾有鈾—238、鈾—235和鈾— 233三種同位素組成，其中鈾— 238約占99.28%，鈾—235約占0.71%，鈾—233含量很少。提純后的鈾具有灰色的金屬光澤。在目前的核技術(shù)中可直接利用的核燃料是鈾— 235。提純后的鈾以金屬形態(tài)存在，其化學(xué)性質(zhì)非?；顫姡膳c其他金屬形成合金，也易與非金屬發(fā)生反應(yīng)。 釷是元素周期表中的第90號(hào)元素，原子量為232.038。釷在地表中的平均含量為9.6g／t。已知的釷礦物有100多種，其中最主要的是獨(dú)居石，其含釷量約為5%。獨(dú)居石是提煉釷的主要礦物，它是一種含有鈰和鑭的磷酸鹽礦物，中文學(xué)名為磷鈰鑭礦，（Ce，Y，La，Th） PO4是提煉鈰、鑭的主要礦物，是商業(yè)針的主要來源。提純后的釷呈銀白色金屬光澤。釷作為核燃料，在高溫氣冷堆中釷一鈾燃料循環(huán)中，90%的釷—232轉(zhuǎn)化為鈾— 233。 钚是元素周期表中的第94號(hào)元素，原子量為239.244，自然界中存量極微，大多在天然鈾礦中伴生。提純后的钚是白色金屬，其化學(xué)性質(zhì)極其活潑。由于钚—239裂變反應(yīng)截面大于鈾—235的反應(yīng)截面，故钚— 239裂變反應(yīng)釋放的能量大于鈾— 235。 目前核科學(xué)界正在研究將天然鈾中的鈾— 238轉(zhuǎn)化為钚— 239，這一技術(shù)將極大地提高天然鈾的資源利用率，為核燃料提供更廣泛的來源。 10.2.2核燃料的制取與燃料元件 自然界中鈾礦物的種類很多，按其化學(xué)性質(zhì)一般分為氧化物、鹽類和其伴生的碳?xì)浠衔锏取：櫟V物的加工一般分為三個(gè)過程。首先要進(jìn)行鈾礦石的預(yù)處理，對(duì)鈾礦物進(jìn)行破碎和研磨，將鈾礦物加工成所需的粒度（200目占30%～65%）。有的鈾礦物還在破碎與研磨之間增加焙燒，以提高有效成分的溶解度。其次，對(duì)鈾礦石進(jìn)行浸出，利用浸出液具有選擇性溶解的特性，將鈾礦石析出并轉(zhuǎn)入浸出液中。最后對(duì)浸出液進(jìn)行濃縮和提純，制取較純的鈾化物。 通過上述加工過程得到的鈾化學(xué)濃縮物，在純度和化學(xué)形態(tài)上仍不能達(dá)到使用要求，需要進(jìn)一步精制和轉(zhuǎn)化，以制取鈾化合物，如UO2、U3O8和UO3。若進(jìn)行同位素分離，還需將鈾化物轉(zhuǎn)化成UF4、UF6等鈾氟化物。 釷的制取也要經(jīng)過預(yù)處理和濃縮兩個(gè)主要過程。預(yù)處理的任務(wù)是分離掉其他礦物，提高礦石釷的品位，并使礦石粒度符合分解工序的要求。礦石經(jīng)過破碎、磨細(xì)、選礦（重力選礦或磁力選礦）等工序，預(yù)處理后的獨(dú)居石含量可達(dá)95%～99%。濃縮過程的目的是初步分離掉大量的稀土、鈾和其他雜質(zhì)，制備有一定純度的釷濃縮物，主要分為三步：（1）礦石分解，通過酸法浸取、堿法分解、氯化焙燒和硫酸鹽化焙燒等方法，將釷、稀土、鈾和其他雜質(zhì)分離。（2）釷濃縮物制備，將釷與鈾、稀土和其他雜質(zhì)分離的過程，采用的方法有溶劑萃取、離子交換、沉淀法等。（3）核純釷化合物制備，釷化合物的核純標(biāo)準(zhǔn)為：鈾、釤、釓、銪、鏑均小于0.05 ppm，含水量小于0.1%；化合物形態(tài)能滿足制備金屬釷的需要，主要形態(tài)有：二氧化釷、氯化物及氟化物。 钚的提取是由鈾核燃料元件，在反應(yīng)堆進(jìn)行燃燒和輻照后，生成钚— 239。把它分離出來需送到專用的后處理廠進(jìn)行分離加工，把殘余的鈾分離出來，還要把钚—239同其他裂變產(chǎn)物分離。后處理方法分為濕法和干法兩種，目前主要用濕法。濕法又分為沉淀法、溶劑萃取法，離子交換法三種。目前主要用溶劑萃取法。其基本原理是利用鈾、钚及裂變產(chǎn)物的不同價(jià)態(tài)，在有機(jī)溶劑中有不同的分離系數(shù)，將它們逐一分開。钚—239分離出來后，還需要純化，去除微量雜質(zhì)，才能作為核燃料。 核反應(yīng)堆是提取核能的關(guān)鍵設(shè)備。核燃料是核反應(yīng)堆的基本元件。對(duì)于不同類型的核反應(yīng)堆，核燃料元件的結(jié)構(gòu)、形狀和組分是不同的。輕水堆的核燃料元件一般是棒狀的陶瓷二氧化鈾，燃料元件的包殼為鋯合金。重水堆核燃料元件采用天然二氧化鈾，燃料元件由短棒束組成，包殼為鋯合金?？熘凶釉鲋扯讶剂显捎枚趸櫋⒍趸谢旌现瞥?，燃料元件結(jié)構(gòu)與輕水堆類似。高溫氣冷堆燃料元件為二氧化鈾與二氧化釷的混合物，形狀為柱形或球形。

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