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第30章 千姿百态的发电新技术(1)

火力发电、水力发电已无人不知,风力发电和潮汐发电也已有所了解。

近年来,科学家另辟蹊径研究和开发新型发电方法,知此者却寥寥无几。

让我们悄悄来到一个已建成的水坝上去挖个洞,让部分水流出来——那会酿成水灾,是伤天害理的事情,我们不能做。

其实,事实不完全是这样的!那只是我们利用没有充分利用好的余水来发电。这是开发水力发电的一个新招,但目前还用得不多,鲜为人知。

在日本静冈县,位于天龙川中游的秋叶水坝高89米,已有两个功率为3.5万千瓦的水电站。为进一步开发电力,人们在水坝高67米的地方,挖了一个直径6.5米、长21米的洞。水洞从1988年12月开始挖掘,仅20天就顺利贯通。从这个洞泻下的水,最大流量最每秒钟达到116立方米,水流驱动设在20米高处的发电机水轮,从而建成功率为4.7万千瓦的第一个余水发电站。当然,并不是所有的水坝都能这么挖洞,必须经过周密的计算。

再让我们悄悄爬到城市的下水道去——去做贼吗?

也不是的,而是去利用污水。日本科学家发明了一种使污水沉积物固体化的方法。据称,这种固体沉积物每千克具有1750万焦耳的发热量,相当于低质煤的发热量。利用它发电,既可节约能源,又可保护环境,真是一举两得。

科学家预计,如果一座中等城市的污水得到充分利用,就可满足10%住户取暖和制冷的需要。日本打算利用城市地下水道的污水沉淀物作为能源,建造一座世界上独一无二的发电站。

家庭照明、冰箱和电视机使用的电是交流电,而手电筒用的干电池是直流电。所谓交流电是电流大小和方向随时间变化,而直流电的电流方向不随时间变化。

有一些特殊材料,如酞酸钡等,它们在直流电场作用下,会有气体附着材料表面,从而使电流不能正常流通。科学家把这种现象叫极化。奇怪的是,这种材料极化后,再去掉直流电场,极化现象并不消失,相反却十分稳定地保持着,只有在炸药爆炸产生的压力和温度作用下,极化才消失,而在这时,藏在这种材料内部的能量才以电能的形式释放出来。

科学家认为,采取这种能量转换方式形成的新型能源,可以用来引爆炸药,产生激光,加速带电粒子和供电。

让我们再大摇大摆地走到火力发电机厂,毫无顾忌地把金属钾扔到锅炉中去——这不是犯罪吗?

不是的。用金属钾代替水作能源发电,这是一种发电的新技术。金属钾具有一种特性,它由液态变为气体时,它的最高温度可达到水蒸气的1.5倍。

用金属钾代替水发电的过程是,先把液态金属钾送入锅炉,加热成气体,带动汽轮发电机发电,然后进入热交换器。在热交换器里,金属钾气体再冷凝成液态。试验表明,与通常的火力发电相比,它有明显的优点:首先它的发电效率提高了50%;其次是燃料消耗减少25%;此外在发电过程中,灰粉、硫磺等有害废物的排出量也相应减少25%,从而大大降低了环境污染。

雪能也会把电带来

你一定不知道雪花不仅形态迷人,而且还蕴藏着巨大的能量,可以用来发电。煤、石油等燃烧释放的是热能,雪不能燃烧,不过同样可以能放出能量,但不是热能,而是“冷能”。生活中的制冷设备如冰箱等,在制冷时要消耗大量电能。如果用雪花来制冷,不就可以节省许多电能吗?

实际上,我们的祖先早在利用冰能了。在清朝,专门有官员负责在冬季收集冰块,贮藏在地窖里,到夏季把冰块发给皇亲贵族使用。在现代,美国科学家曾把冬天保存的500吨雪,在炎热的夏天用作高楼的空调能源。日本科学家设想在炎热夏天,用融化的雪水通过管道,对大楼降温。日本的一个农业试验场,把雪堆在贮藏蔬菜、谷物的库房周围,使库房温度保持在0℃左右,蔬菜、谷物在没有制冷设备的库房里,完好保存了几个月。

目前,积雪发电已获得成功,利用积雪温差发电的独特设备也设计制造出来了。积雪发电的工作原理是这样;把一个蒸发器放在地面上,蒸发器里面放的是沸点低的液体化学物质,比如氟、氨等液体。再把一个凝缩器放在高山上。凝缩器里放的是雪。两个器具之间用管道连接在一起,并把管内空气抽出。然后,用地下热水和工厂里的余热,使沸点很低的氟、氨等液体变成气体通过管道冲击汽轮机,带动发电机发电。通过汽轮机的氟、氨气体,再经过凝缩,在雪的冷却作用下,重新变成液体贮存在蓄水器里,通过泵送回蒸发器,循环使用,不断发电。

新型燃料

1988年,我国生产的一种固体燃料,是用工业下脚料锯末、秸秆、酒渣等做原料,先把它们烧成木炭状,然后加入一些叫做六亚甲基四胺的化学物质制成的。这种燃料用火柴一点就着,因此,被称为易燃燃料。它燃烧时放出的热量大,而且无烟、无味、烧后只留下少量的灰。这种燃料很受用户欢迎,现已远销美国。

人造燃料是用化学合成方法生产的燃料,把化学物质六亚甲基四胺和液氨压制成块状的固体燃料,是人造燃料中的优质产品。它在燃烧时产生的热量比烧煤高出1倍,火焰温度达到300℃它不像烧煤时会有烟灰、烧后会有灰渣,燃烧时也不放出有毒气体,所以,被家庭主妇们称赞为清洁、高效的燃料,非常欢迎。

你听说过有一种汽车,只需要水,而不需要汽油吗?英国发明家佛朗克司·柯尼正在做这方面试验。汽车都有水箱,在水箱里的水面下,放上一个旋转的鼓,当然,这种鼓不是用皮制成的,而是用金属铝制成。然后,用一根铁丝伸向铝鼓,在铁丝与铝鼓之间加上18000伏的高压电能。在高压电作用下,水箱里的水开始分解成氧气和氢气,通过管道把氧气和氢气送到汽化器中,使它们混合,使发动机点火转动起来。

你听说过用尿代替汽油开汽车吗?美国电信专家克拉奇菲尔德在上厕所时,看见便桶有几滴尿在闪光,这激发了他的创造欲。他拿了一块布,用尿浸润,然后通上电。不一会儿,尿布释放出一种白色气体,这种气体会燃烧。

这样,克拉奇菲尔德发现了人尿中含有可燃性气体。这下,一发不可收。克拉奇尔德动手研制一套收集尿中可燃气体的装置,用这个装置来煮饭、开汽车。4升“尿油”可使汽车行驶300—500千米。乘车外出旅游,就不必带汽油,只靠乘客的尿就满足汽车的需要了,克拉奇菲尔德预测,“尿油”不仅能开汽车,还能开飞机、开宇宙飞船,甚至可以发电。如果你也想激发创造欲,不妨勤于观察,大胆思索,不要放过任何蛛丝马迹。

你愿意少喝一杯可口可乐吗?因为,可口可乐可以代替汽油开汽车。英国科菲尔德博士,曾破天荒地做一个实验,证实了这点。他在一辆汽车的油箱里,灌满5升可口可乐饮料和一种特别配制的化学添加剂。结果,这辆汽车以每小时90千米的速度行驶在公路上,排出的废气比烧汽油减少30%。

人造煤饼真神奇

1988年初,北京煤炭利用研究所研制的易燃煤饼已跨洋过海,远销美国等一些国家。这种煤饼用一根火柴即可点燃,而且无烟、无味、燃烧时间长,热量大,因而受到用户的欢迎。易燃煤饼实际上是一种用化学合成方法生产的人造能源,这种人造能源是继初级能源、二次能源之后出现的第三能源。

近年来,由于煤、石油等常规能源的供应日趋紧张,因而使人造能源得到了迅速的发展,现在,它已成为能源大家庭中的一位重要成员。

有一种叫做“六甲四固体燃料”的东西,就是用化学合成方法制成的一种人造能源。它的主要原料是六甲基四胺和液氢,所以简称“六甲四固体燃料”。这种燃料一般压成块状使用,它在燃烧时所产生的热值比一般煤炭几乎高出一倍,火焰温度可达730℃,而且燃烧时不产生烟灰,不放出有毒气体,不污染环境,燃烧后也不留灰渣,可说是一种既清洁而又效能高的燃料;当然,它最令人感兴趣的还是耗用量小。例如,一个三口人的小家庭,每天三顿饭只需用200克的六甲四固体燃料。一个月所用的燃料,只有几包盒装饼干那样大,搬运使用非常方便。

工业下脚料如锯末、砻糠、酒渣和农作物收获后剩下的秸秆、稻草等,都是生产人造能源的好原料。通常,将它们炭化(烧成炭状)或粉碎后,加入少量的六亚甲基四胺,就可制成块状、球状或蜂窝状的秸秆固体燃烧物。

它燃烧时放出的热量与煤相当,但它使用方便,用火柴即可点燃,而且燃烧时无烟、无味,燃烧后留下的残渣也很少。

我国西北农业大学研制成一种将作物秸秆加工成固体燃料的成型机。这种机器能把麦草、玉米秆等加工成蜂窝煤状、球状、棒状等各种固体燃料,可大大提高燃料的热效率,比一般木材耐烧。一些专家认为,这种作物秸秆固化成型机能改变农村生活用能方式,有着广阔的发展前景和重要的推广价值。由这种机器加工的固体燃料,实际上是一种生产方法较简单的人造能源。

六甲四固体燃料和秸秆固体燃料,是崭露头角的两种新型燃料,在不远的将来,它们将会成为广泛使用的一种现代化燃料,点燃这两种固体燃料,需要使用专门制造的固体燃料灶具。这种灶具容易点燃和熄火,而且起火快,火力旺,火焰能随时调大调小,还不产生烟和气味;在火力大小、使用方便和清洁卫生方面,它可以和现代的电灶、微波灶、红外灶媲美。这种固体燃料灶具,制造方便,成本较低,仅为石油液化气灶成本的。它的体积较小,容易搬运,也是野炊用的理想灶具。

制造固体燃料用的六亚甲基四胺,一般中小型化工厂都可生产,原料来源也比较丰富,它是采用甲醇、水、空气和氨合成的。有些生产合成氨的化肥厂,将设备改造一下,就可生产甲醇和氨,再增加些简单设备,就能生产六亚甲基四胺和固体燃料了。由此可以看出,将来氮肥厂兼营固体燃料或者转产固体燃料,当是一条前途光明的捷径。