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摘 要：当今世界，能源问题是人类所要面临的三大问题之一，我国正面临着巨大的资源和环境挑战，人均资源匮乏，环境堪忧。当务之急，是找到能大量开发的新能源。新能源有别于传统的化石燃料，它具有利用效率高、环境污染小的优点。可燃冰是近些年来世界各国相继发现的一大新型能源。因其优越的燃烧性能和清洁燃烧产物，所以被称作“属于未来的能源”。现在阐述可燃冰形成过程并分析总结目前对可燃冰的研究现状、分析可燃冰的应用对环境产生的利与弊，及对可燃冰的研究开发对未来能源储备具有重要意义。
关键词：可燃冰；研究现状；发展前景
引言
可燃冰又叫做“天然气水合物”也称作气体水合物，是分布于深海沉积物中，它是由天然气，水在高压（大于10MPa）和低温（O—l0℃）条件下合成的一种固态类冰状结晶物质。天然气水合物是一种白色固体物质，因其外观像冰一样而且遇火即可燃烧，所以又被称作“可燃冰”或者“固体瓦斯”和“气冰”。因形成天然气水合物的主要气体为甲烷.所以可燃冰又称为固态甲烷。其在一定温度下熔化，可以生成甲烷和水：其资源量充足，据初步统计，可达全球已知化石燃料总和的2倍，占地球全部有机碳总量的1/2以上，可供人类使用1000年以上，能大大缓解全球能源危机。所以被认为是继石油之后的一种新型燃料，具有很高的研究价值。
一、可燃冰的形成条件
“可燃冰”这种固态物质是在低温、高压环境下水和天然气混合而成的，外表貌似冰雪；只有在温度、压力、气源都具备的前提下，才会在海底、冻土带地层介质的间隙中生成天然气水合物晶体。所以“可燃冰”的形成必须满足3个基本条件，缺一不可。研究表示可燃冰的形成条件首先温度不能太高；第二压力要足够大.O℃时压力在30arm 以上就可生成；第三，地底要有气源。因此，可燃冰受其性质、形成条件的种种限制，只会在诸如大陆、岛屿的斜坡地带等特殊的地理环境和地质构造单元内形成。
二、研究方法和开发现状
随着全球能源危机的日趋严峻，寻求新的接替能源已经成为全世界迫在眉睫的课题。丰富的可燃冰矿藏广泛分布于海底以下数百米的沉积层中；而在陆地上，它则存在于地表深处200m～2000m之间。标准状态下，它会以164：1的体积比分解为气体和水，能量密度高达常规天然气的2～5倍，比煤多9倍，并且所含杂质较少，燃烧后几乎不产生污染性物质，符合清洁能源的标准。也正是由于其埋藏浅、能量密度高、洁净等优点，它一直深深地吸引着各国科学家们的眼球。而主要勘探方法有地震勘探法、地球化学法及地质勘探法，勘探方法日趋成熟。主要开采方法有3种：
一是热激化法，即利用可燃冰加热时分解出甲烷气体的原理。
二是降压法，专家提出将核废料埋入地底，利用核辐射效应使其分解出甲烷气体。
三是注入剂法，向可燃冰层注入盐水、甲醇、乙醇等，破坏原平衡促使其分解。
新型方法有二氧化碳置换开采法和固体开采法。二氧化碳置换法能把大量CO送入深海，有助于减缓全球气候变暖。国外学者们专门采用数值方法研究CO，地质封存技术，辅助分析可燃冰的动力学特性、稳定性等，并对该方法的使用地域性进行了分析。目前开采方法技术复杂，速度慢，费用高，而且海洋中水合物的压力较高，实现管道合理布设、天然气的高效收集较困难。开采过程中保证海底稳定、使甲烷气体不泄露是关键，日本对此提出了“分子控制”方案，美国在2005年成功模拟生产海底可燃冰，目前各国尚无成熟的大规模商业开采方法。海洋可燃冰的开采技术主要有两种思路。一是与传统油气开采结合，通过降压、注热、注化学药剂以及注二氧化碳的方法，将可燃冰在海底分解为气体，然后开采。其优点在于，海底以上的部分可以直接采用现有的油气开采技术，只需开发提高可燃冰分解效率的技术即可。其缺点是，需注入大量的能量或化学药剂，开采的效率不高，同时可能带来环境危害。另一种是固态开采，即将可燃冰以固体形态输送到海底面，进行初步泥沙分离后采用固—液—气三相输送技术，将固态可燃冰及输送过程中分解出的气体输送到海面，然后利用海面的高温海水对可燃冰进行分解、收集并通过管道输送，或将分解得来的气体重新制成可燃冰固体转入船运。其优点是，输送过程中分解的气体可以产生自发向上的动力，因此开采效率很高。但该技术与现有油气开采技术差别较大，需要全面开发，技术难度较大。不过，类似技术已经在其他海洋资源（如金属锰）的开发中成功应用，为其在可燃冰开采领域的应用提供了重要参考。
作为世界上最大的发展中的海洋大国，我国能源短缺十分突出。我国的油气资源供需差距很大，1993年我国已从油气输出国转变为净进口国， 1999年进口石油4000多萬吨， 2000年进口石油近7000万吨，预计2010石油缺口可达2亿吨。因此急需开发新能源以满足我国经济的高速发展。
三、利弊及发展前景
可燃冰是水和天然气在高压、低温条件下混合而成的一种固态物质，具有使用方便、燃烧值高、清洁无污染等特点，是公认的地球上尚未开发的最大新型能源。虽然可燃冰在资源方面的优势显得非常突出，但它的开发与利用势必会绘人类今后的生活带来一系列的不利影响。可燃冰与全球温室效应之问有着密切的联系。据统计，CH4的温室效应要比CO 整整大2l倍。虽然目前大气中的甲烷总量并不高，仅仅占到二氧化碳总量的5%，但甲烷对温室效应的“贡献”却高达15%。一旦可燃冰作为新型能源大量开采，则在开采过程中势必会向大气中排放大量的甲烷气体，这将进一步加剧全球的温室效应，同时极地、海水和地层的温度也将随之升高。久而久之，深埋在海底或地下的可燃冰会自动分解，大气的温室效应的加剧将形成恶性循环。海底可燃冰的不断分解将导致斜坡稳定性降低进而使得海底滑坡现象日趋严重。破坏海洋中的生态平衡。研究表明，在开采过程中向海洋排放的大量甲烷气会与海水发生化学反应，从而导致海水中氧气含量降低，一些喜氧生物群落将会面临物种灭绝的危险；另一方面，将会使海水中的二氧化碳含量增加。造成生物礁退化，进而破坏海洋生态平衡。
从上述分析来看，“可燃冰” 的开发会对环境带来种种不利因素，但从另外一个角度来看，排向大气中的甲烷最终会对于稳定全球气候产生积极的作用。冰川时期开始时，由于全球变冷、冰盖扩大进而引起海平面下降，而海平面的下降又会导致对海底压力的下降，这样天然气水合物的离散和甲烷的释放增加了大气的温室效应，从而全球气候持续变冷得到了有效控制。因此，天然气水合物又成为了稳定全球温度的一个重要因素。
“可燃冰”的研究意义重大，但其开发有利有弊。总之，没有在它的利与弊之问找到一个平衡点、没有有效解决其开发对于全球环境带来的影Ⅱ耐之前，大量开采、投人生活只能作为美好的设想。但我们有理由相信，随着常规能源的入不敷出和科学技术的不断发展，可燃冰作为未来社会庞大的能源储备在人类发展的进程中必将发挥重大作用。
结语：
可燃冰储量丰富，对环境污染小，是优良的未来能源，目前科学技术难以实现可燃冰的大量开采，仍需科学技术的发展，以探寻最佳的开采方法，可燃冰大面积的利用指日可待！
参考文献：
[1]高虹，张爱黎.新型能源技术与应用，2007，2（1）.
[2] 马小娟，呼方涛，王锦华.浅析可燃冰的研究现状与发展前景，2011年第7期
[3]顾问君.可燃冰：人类的福音还是禁果？ 2010年1期
[4]陈雪骅.发现青海"可燃冰" 2009（10）
[5]刘义兴.天然气水合物开采机理实验研究 2009
[6]陈荣发.海底"可燃冰"--未来世纪的新能源 今日科技2001
[7]东沙海区天然气水合物形成及分布的地质因素 石油学报2004
作者简介：
高富豪（1997年9月14日）男，汉族，河南省杞县，本科，研究方向；水利水电工程。
关键词：可燃冰；研究现状；发展前景
引言
可燃冰又叫做“天然气水合物”也称作气体水合物，是分布于深海沉积物中，它是由天然气，水在高压（大于10MPa）和低温（O—l0℃）条件下合成的一种固态类冰状结晶物质。天然气水合物是一种白色固体物质，因其外观像冰一样而且遇火即可燃烧，所以又被称作“可燃冰”或者“固体瓦斯”和“气冰”。因形成天然气水合物的主要气体为甲烷.所以可燃冰又称为固态甲烷。其在一定温度下熔化，可以生成甲烷和水：其资源量充足，据初步统计，可达全球已知化石燃料总和的2倍，占地球全部有机碳总量的1/2以上，可供人类使用1000年以上，能大大缓解全球能源危机。所以被认为是继石油之后的一种新型燃料，具有很高的研究价值。
一、可燃冰的形成条件
“可燃冰”这种固态物质是在低温、高压环境下水和天然气混合而成的，外表貌似冰雪；只有在温度、压力、气源都具备的前提下，才会在海底、冻土带地层介质的间隙中生成天然气水合物晶体。所以“可燃冰”的形成必须满足3个基本条件，缺一不可。研究表示可燃冰的形成条件首先温度不能太高；第二压力要足够大.O℃时压力在30arm 以上就可生成；第三，地底要有气源。因此，可燃冰受其性质、形成条件的种种限制，只会在诸如大陆、岛屿的斜坡地带等特殊的地理环境和地质构造单元内形成。
二、研究方法和开发现状
随着全球能源危机的日趋严峻，寻求新的接替能源已经成为全世界迫在眉睫的课题。丰富的可燃冰矿藏广泛分布于海底以下数百米的沉积层中；而在陆地上，它则存在于地表深处200m～2000m之间。标准状态下，它会以164：1的体积比分解为气体和水，能量密度高达常规天然气的2～5倍，比煤多9倍，并且所含杂质较少，燃烧后几乎不产生污染性物质，符合清洁能源的标准。也正是由于其埋藏浅、能量密度高、洁净等优点，它一直深深地吸引着各国科学家们的眼球。而主要勘探方法有地震勘探法、地球化学法及地质勘探法，勘探方法日趋成熟。主要开采方法有3种：
一是热激化法，即利用可燃冰加热时分解出甲烷气体的原理。
二是降压法，专家提出将核废料埋入地底，利用核辐射效应使其分解出甲烷气体。
三是注入剂法，向可燃冰层注入盐水、甲醇、乙醇等，破坏原平衡促使其分解。
新型方法有二氧化碳置换开采法和固体开采法。二氧化碳置换法能把大量CO送入深海，有助于减缓全球气候变暖。国外学者们专门采用数值方法研究CO，地质封存技术，辅助分析可燃冰的动力学特性、稳定性等，并对该方法的使用地域性进行了分析。目前开采方法技术复杂，速度慢，费用高，而且海洋中水合物的压力较高，实现管道合理布设、天然气的高效收集较困难。开采过程中保证海底稳定、使甲烷气体不泄露是关键，日本对此提出了“分子控制”方案，美国在2005年成功模拟生产海底可燃冰，目前各国尚无成熟的大规模商业开采方法。海洋可燃冰的开采技术主要有两种思路。一是与传统油气开采结合，通过降压、注热、注化学药剂以及注二氧化碳的方法，将可燃冰在海底分解为气体，然后开采。其优点在于，海底以上的部分可以直接采用现有的油气开采技术，只需开发提高可燃冰分解效率的技术即可。其缺点是，需注入大量的能量或化学药剂，开采的效率不高，同时可能带来环境危害。另一种是固态开采，即将可燃冰以固体形态输送到海底面，进行初步泥沙分离后采用固—液—气三相输送技术，将固态可燃冰及输送过程中分解出的气体输送到海面，然后利用海面的高温海水对可燃冰进行分解、收集并通过管道输送，或将分解得来的气体重新制成可燃冰固体转入船运。其优点是，输送过程中分解的气体可以产生自发向上的动力，因此开采效率很高。但该技术与现有油气开采技术差别较大，需要全面开发，技术难度较大。不过，类似技术已经在其他海洋资源（如金属锰）的开发中成功应用，为其在可燃冰开采领域的应用提供了重要参考。
作为世界上最大的发展中的海洋大国，我国能源短缺十分突出。我国的油气资源供需差距很大，1993年我国已从油气输出国转变为净进口国， 1999年进口石油4000多萬吨， 2000年进口石油近7000万吨，预计2010石油缺口可达2亿吨。因此急需开发新能源以满足我国经济的高速发展。
三、利弊及发展前景
可燃冰是水和天然气在高压、低温条件下混合而成的一种固态物质，具有使用方便、燃烧值高、清洁无污染等特点，是公认的地球上尚未开发的最大新型能源。虽然可燃冰在资源方面的优势显得非常突出，但它的开发与利用势必会绘人类今后的生活带来一系列的不利影响。可燃冰与全球温室效应之问有着密切的联系。据统计，CH4的温室效应要比CO 整整大2l倍。虽然目前大气中的甲烷总量并不高，仅仅占到二氧化碳总量的5%，但甲烷对温室效应的“贡献”却高达15%。一旦可燃冰作为新型能源大量开采，则在开采过程中势必会向大气中排放大量的甲烷气体，这将进一步加剧全球的温室效应，同时极地、海水和地层的温度也将随之升高。久而久之，深埋在海底或地下的可燃冰会自动分解，大气的温室效应的加剧将形成恶性循环。海底可燃冰的不断分解将导致斜坡稳定性降低进而使得海底滑坡现象日趋严重。破坏海洋中的生态平衡。研究表明，在开采过程中向海洋排放的大量甲烷气会与海水发生化学反应，从而导致海水中氧气含量降低，一些喜氧生物群落将会面临物种灭绝的危险；另一方面，将会使海水中的二氧化碳含量增加。造成生物礁退化，进而破坏海洋生态平衡。
从上述分析来看，“可燃冰” 的开发会对环境带来种种不利因素，但从另外一个角度来看，排向大气中的甲烷最终会对于稳定全球气候产生积极的作用。冰川时期开始时，由于全球变冷、冰盖扩大进而引起海平面下降，而海平面的下降又会导致对海底压力的下降，这样天然气水合物的离散和甲烷的释放增加了大气的温室效应，从而全球气候持续变冷得到了有效控制。因此，天然气水合物又成为了稳定全球温度的一个重要因素。
“可燃冰”的研究意义重大，但其开发有利有弊。总之，没有在它的利与弊之问找到一个平衡点、没有有效解决其开发对于全球环境带来的影Ⅱ耐之前，大量开采、投人生活只能作为美好的设想。但我们有理由相信，随着常规能源的入不敷出和科学技术的不断发展，可燃冰作为未来社会庞大的能源储备在人类发展的进程中必将发挥重大作用。
结语：
可燃冰储量丰富，对环境污染小，是优良的未来能源，目前科学技术难以实现可燃冰的大量开采，仍需科学技术的发展，以探寻最佳的开采方法，可燃冰大面积的利用指日可待！
参考文献：
[1]高虹，张爱黎.新型能源技术与应用，2007，2（1）.
[2] 马小娟，呼方涛，王锦华.浅析可燃冰的研究现状与发展前景，2011年第7期
[3]顾问君.可燃冰：人类的福音还是禁果？ 2010年1期
[4]陈雪骅.发现青海"可燃冰" 2009（10）
[5]刘义兴.天然气水合物开采机理实验研究 2009
[6]陈荣发.海底"可燃冰"--未来世纪的新能源 今日科技2001
[7]东沙海区天然气水合物形成及分布的地质因素 石油学报2004
作者简介：
高富豪（1997年9月14日）男，汉族，河南省杞县，本科，研究方向；水利水电工程。