燃料的合理利用与开发(二
从燃烧原理到能源选择,搞懂不同燃料的清洁与效率之争
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燃料的合理利用与开发(二
从燃烧原理到能源选择,搞懂不同燃料的清洁与效率之争
天然气
上一节我们看到煤和石油燃烧时常冒黑烟、留残渣——本质是它们含 C、H、S、N 等多种杂质,燃烧不易彻底。家用燃气灶蓝色火焰无烟又高效,这要从天然气的'纯净成分'讲起。
蜂窝煤冒黑烟留煤渣 = 煤中 C/S/N 杂质燃烧不彻底;燃气灶蓝色无烟 = CH₄ 近乎纯净燃烧
甲烷
上一页我们知道天然气是清洁燃料,那它的「主力」到底是谁?答案就是甲烷——天然气里 80% 以上都是它。
中心碳原子像立柱顶,四个氢原子像四条腿伸向正四面体四个顶点
沼气
沼气:背景、意义与延伸了解
煤气
上一页我们说天然气主要成分是甲烷,是一种相对'纯净'的气体燃料。但老一辈厨房里烧的煤气可没那么'单纯'——它其实是好几种气体的混合物。
煤气像混合果汁,是多种气体的组合;甲烷则像单一果汁,是纯净物
液化石油气
上一节我们认识了管道里的天然气,今天来看另一种常见燃料——罐装的液化石油气。同样是'气',它的存在方式很不一样。
瓶内都是高压,气体被压成液体;打开阀门减压,气体就跑出来
煤的综合利用
上页我们认识了煤气、天然气这些清洁的气体燃料。但煤本身是黑色固体,直接烧问题很多。怎么把"黑煤"变成更方便、污染更小的能源?这就要综合"榨取"它的价值。
树干当木材、果实榨汁、果核取种——煤也按干馏、气化、液化三条路线,从同一块黑煤中"榨"出不同的宝贝
石油的综合利用与炼制
上一页我们把煤变成气体和液体燃料,但自然界本就藏着一种现成的液体燃料——石油。原油是黏稠的黑色液体,要怎么变成加油站里的汽油和柴油呢?这就要靠炼制。
沸点低的烃住在塔顶(凉快),沸点高的烃住在塔底(热乎)
可燃冰
前面我们学了甲烷和天然气——可燃冰可以理解为被「冻」成固体的天然气:把甲烷关进水分子的笼子里,一立方米能释放约164立方米甲烷。
水分子搭的笼子把甲烷困住,冰融化(分解),气泡就逃出来
燃烧反应
认识了天然气、甲烷、可燃冰等燃料之后,问题自然就来了——为什么它们能烧,石头却烧不起来?这一页我们来拆解「燃烧反应」的本质。
柴=可燃物,风=氧气,火种=达到着火点,三样齐才烧得旺
燃料的充分燃烧
燃气灶下方有个进风阀,开大开小火苗颜色不同——蓝火焰安静是充分燃烧,黄火焰夹黑烟就是没烧透。前面认识了多种燃料,这一页看怎么让它们「烧得更值」。
燃料与氧气恰好按比例完全消耗;任一方过量都是浪费,效率降低并增加污染
不完全燃烧
上页说充分燃烧需要充足氧气。可现实中氧气常常'跟不上'——紧闭门窗的炭盆、压了大锅的煤气灶——燃烧没能走完全程,只进行了一半。这叫不完全燃烧。
氧气进不去,碳只能被'半氧化'成一氧化碳,热量也没全释放
化石燃料的环境影响
上节我们讲了不完全燃烧会生成剧毒的 CO——但其他燃烧产物呢?烟囱里冒的烟、汽车尾气、工厂废气,进入空气后会对环境造成多方面影响。这页就来看。
能量有了,但 CO₂ 让屋子越来越热、CO 让人头晕中毒、SO₂ 呛人——地球就是那个「大房间」
酸雨
上一节课我们说到化石燃料燃烧会让空气变脏,可它更阴险的一面藏在云里——化作雨水悄悄落下来,连故宫的汉白玉栏杆都被啃出麻点。这就是酸雨。
SO2、NOx 随烟气升空,遇云中水汽变成稀酸再落下,相当于烟囱在天上偷偷撒酸
本节要点
- ✓气体燃料以碳氢化合物为主,燃烧产物主要是 CO₂ 和 H₂O
- ✓充分燃烧要满足「氧气足、接触好」两个条件
- ✓不完全燃烧生成 CO 和碳粒,既损失能量又污染空气
- ✓化石燃料含硫氮杂质,燃烧排放的 SO₂、NOx 是酸雨源头
- ✓煤、石油通过干馏与分馏实现综合利用,延伸出多种化工原料
课后思考
先独立思考,再对照参考答案。三题分别检验你的回顾、应用与迁移能力。
参考答案CO 中碳未完全氧化;血红蛋白与 CO 结合力约为 O₂ 的 200–300 倍,易致缺氧窒息。这正是煤炉通风不良最危险的原因。
参考答案推荐发展沼气:秸秆厌氧发酵产甲烷,能量利用率高于直接燃烧,废渣可作肥料,且不依赖管网。兼顾经济与环保。
参考答案可燃冰主要成分为 CH₄,其温室效应约为 CO₂ 的 25 倍,开采中泄漏反而加剧全球变暖;同时可能引发海底地质不稳定。