水车能产生氧气吗,水车式增氧机价格

首页 > 体育 > 作者:YD1662023-10-26 07:15:20


今天要说的这本书叫《黑石头的爱与恨》,副标题是“煤的故事”。这是一本有关煤的历史书,整本书大概18万字,我会用24分钟的时间给你说说这本书的精髓,来看看煤在哪些方面改变和影响了人类的历史。

我们知道,煤是一种非常重要的化石能源,但我们平时却很少有机会能直接接触到它。你看城市里到处都有加油站,却没有听说过哪有“加煤站”。生活在北方的人可能对煤有更多的印象,大约二十年前,几乎每家每户到了冬天都要储备蜂窝煤,烧炉子取暖。

一般人对煤的印象可能都不会太好,觉得煤又黑又脏,烧起来还冒出浓浓的烟雾,还会有股刺鼻的气味。而且煤还总让人联想起贫穷、落后、环境污染、PM2.5,都不是什么好事。

煤虽然有很多不好的地方,但它至今仍然在我们的生活中发挥着巨大的作用。比如,我们用的电,全国总发电量中,有近70%的电是煤电厂产生的。还有北方城市冬天集中供暖是靠煤,炼钢厂炼钢铁也要靠煤,还有现在很多地方家里做饭还在使用的煤气。所以,煤依旧是我们不可或缺的重要能源。

尽管煤的地位如此重要,但在煤的使用问题上却产生了很大的分歧。支持的观点认为,我们还得继续使用煤,继续让它发挥作用,因为你很难在短时间内找到一种既经济又高效的能源来替代它。而反对的观点则认为,煤是环境污染和全球气候变暖的元凶,为了我们的健康和地球的生态,必须减少对煤的使用。

那我们该如何看待这两派针锋相对的观点?到底要不要使用煤呢?要回答这个问题,我们就要对煤有个全面和清晰的认识,也就是说,不光要知道煤是一种能源,还要知道,煤作为一个变量是怎样影响到人类文明进程的?好,那这本书就回答了这个问题。在进入正文之前我们先来认识一下作者。这本书的作者叫巴巴拉·弗里兹,是一名美国的环境律师。曾参与过很多燃煤工厂的环境纠纷案,对煤有很深入的了解。

下面,我就按照历史的发展顺序,给你讲讲煤是怎样一步步影响人类文明进程的:一、煤是怎么引爆英国工业革命的?二、煤是怎样驱动美国崛起的?三、煤是怎么影响今天的世界形势的?

第一部分

煤是怎么引爆英国工业革命的?工业革命是人类文明进程中一次重大的转折点。虽然在工业革命之前,人们已经在农业、科技、文化、人口数量等问题上取得了迅猛的发展,但是始终还是一副东西不够吃,商品不够用的境况。但是工业革命发生以后,人类在历史上第一次让生产出来的商品超过了所需求的。也就是说,人们的生活从物质匮乏的时代变成了物质充盈的时代。物质文明丰富了,才能养活更多的人口,创造出更多社会分工,人们才能过上好日子。所以说,工业革命是人类文明进程中一个重大的转折点。

我们知道,英国是工业革命的发源地,也是世界上最早完成工业革命的国家。但是为什么这个只有地球陆地面积千分之二,人口在当时只占世界百分之一的海上岛国就成为了工业革命的发源地呢?这是因为英国是西方最早大规模使用煤的国家。

工业革命的发展离不开充足的铁,但对工业革命初期的英国来说,最缺的就是铁。在当时铁的产量由森林的面积来决定,这是因为炼铁时需要大量的木炭。当时的炼铁技术,需要把木炭与铁矿石混在一起烧。木炭不仅要提供热量,还能提供大量的碳,这样碳就能和铁矿石中的氧快速结合释放出二氧化碳,提升炼铁的效率。

但是这样的炼铁方式需要消耗大量的木材。大约100公斤的木材才只能炼出1公斤的铁。一个普通的炼铁厂一年就要消耗400英亩的森林。而当时炼铁厂需要木材,普通家庭的生活也需要木材,所以到了18世纪初,英国森林的覆盖率已经比之前下降了10%。木材在当时甚至变成了一种战略储备资源,成为了一种限购限量的商品。整个18世纪,英国铁产量的一半,都要依靠从瑞典等森林资源丰富的国家进口的木材。所以,稀缺的木材就成了制约当时英国铁产量的主要因素。

那后来这种局面是怎么改变的呢?这就要说到煤了。英国是煤炭储量丰富的国家之一。在西方历史中,煤最早就是在英国被发现的。当时古罗马人入侵英国以后,发现了这种深黑色又泛着亮光的矿石。罗马人就把这种稀罕玩意,当做一种宝石来装扮自己,这有点像是我们今天佩戴的钻石。而英国也因为出口这种“宝石”而闻名欧洲。

尽管煤比木材储量丰富,而且价格也更便宜。但如果把煤混在铁矿石里一起烧也会产生新的问题,因为煤中的杂质会污染铁,这样炼出来的铁基本上就是废铁,没法用。所以,不能用煤来代替木材。直到18世纪中期,英国人在煤的使用上有了一个新的方式,就是把煤放在火上烤,煤就变成“焦炭”,这个方法其实跟把木头变成木炭差不多。烤制的过程就去除了煤里面的杂质,这样煤就可以用来炼铁了。有了焦炭,英国便摆脱了对木材的依赖,铁产量大幅提高。廉价的煤终于代替了昂贵又稀缺的木材,成为了工业上最主要的能源。

煤在一方面为炼铁提供了焦炭,也在另一方面为炼铁提供了强大的动力。不过还有一个因素制约着铁的产量,而解决这个问题的就是蒸汽机。在使用蒸汽机之前,炼铁炉是靠水车来提供充足的氧气,这个原理就跟我们在炉火上扇扇子一样。但是,水所能提供的动力有限,因此,铸铁厂的规模相对较小,产量也比较低。而要是赶上枯水期,水流速度变慢,铸铁厂还不得不缩减生产规模。所以铸铁厂需要一种能够持续为炼铁提供充足气流的设备,于是,蒸汽机就出现了。

我们知道瓦特改良了蒸汽机,不过,更准确的说法应该是,瓦特发明了一种适用范围更广的蒸汽机。世界上第一台蒸汽机叫纽科门蒸汽机,是由伦敦的一个小五金商人托马斯·纽科门发明的。不过,纽科门蒸汽机非常笨重,而且燃煤效率非常低。所以它一般用来在矿井中抽水,无法推广到其他工业上。瓦特当时被人请来修理一台坏了的纽科门蒸汽机,而也正是这次与蒸汽机的偶遇,才让瓦特对改良蒸汽机产生了浓厚的兴趣。瓦特很快就想出了提高燃烧效率的解决方案,并设计出了体积更小,更便于使用的新式蒸汽机。但是直到8年后,瓦特才成功制造出了可以量产的新式蒸汽机。这款蒸汽机的燃煤效率是纽科门蒸汽机的5倍,并且应用范围非常广,所以瓦特发明的蒸汽机也被人们称为“万能蒸汽机”。

万能蒸汽机的出现代替了水车,为炼铁炉提供了更强劲的气流。而同时,万能蒸汽机也提高了焦炭的产量。有了充足的焦炭和充沛的氧气,炼铁的障碍都被扫平了。从此,廉价又高产的铁熔浆源源不断地从熔炉中涌出。短短几年之间,英国就摇身一变,成为世界上的产铁大国。

正是因为煤代替了木炭,才使得铁的产量提高了。铁的产量提高了又可以生产制造出更多的蒸汽机。而蒸汽机又进一步促进了煤和铁的产量,让这些原材料变得更便宜,从而也降低了制造蒸汽机的成本,让更多的产业能够使用这种高效蒸汽动力装置。煤、铁、蒸汽机三者彼此相互促进,生产效率大幅提高。

到1830年,英国煤产量占世界煤产量的80%。到1848年,英国的铁产量比世界其他国家铁产量的总和还多。蒸汽机的使用让生产效率比农耕时代提高了好几个数量级。工厂代替了手工业,成为英国的支柱产业。工业规模越来越大,机械化程度越来越高,商品数量和种类也越来越丰富。人们成群结队地迁入城市,充实着日益膨胀的劳动力大军。1860年前后,伦敦人口超过300万人,成为了当时世界上最大的城市。而英国也成为了当时世界的生产中心,它的市场和势力范围延伸到了全世界,一个日不落帝国就此诞生了。而这一切的改变都是因为对煤的使用。

第二部分

以上就是煤影响人类文明进程的第一个关键节点,引爆了英国的工业革命,接下来我们看看,如今世界第一大国美国是怎样在煤的驱动下崛起的。

煤是怎么驱动美国崛起的?我们可以做这样一个假设,如果英国不是第一个大规模使用煤的国家,那工业革命依旧会发生,只不过可能就是发生在别的国家。但是美国就不一样了。无论工业革命发生在欧洲的哪个国家,美国都一定会成为一个快速崛起的国家。那为什么这么说呢?当时欧洲人管美国叫“新世界”,管欧洲叫“旧世界”。无数欧洲的平民憧憬着到新世界去改变自己的命运。这就有点像改革开放初期的深圳,国家在这画了一个圈圈,大家就都来这边下海创业。

但是,当时美国可没有什么吸引人口的产业扶持政策,而且欧洲人要去美国还得漂洋过海,抛家舍业,成本比去趟深圳可是高多了。那你真以为是梦想激励着那么多欧洲人去美国吗?错了!激励人们的只可能是财富!而当时美国拥有的最大的财富就是煤矿资源。美国已探明的煤炭储量接近2500亿吨,居世界第一。这是什么概念呢?我们知道中国也是储煤大国,但是美国的储量比排名第三的中国高出一倍还多。所以,美国人也会开玩笑的称自己的国家是“煤炭界的沙特阿拉伯”。

农业文明的财富是金矿、银矿和土地。而在工业文明时代,谁拥有足够多的能源,就意味着谁拥有财富。所以我们刚才说,无论工业革命发生在欧洲哪个国家,对于美国这个新兴国家来说都一定会迅猛发展的。

那我们就来具体看看,煤到底是怎样驱动美国崛起的,我们大致可以归结为两点:一是以煤为纽带而发展的运河、铁路交通系统;二是因煤而催生出的新型劳工政策。

美国早期的工业大都集中在东海岸的弗吉尼亚州和马萨诸塞州,因为这里是早期殖民者的聚集地。而后来发现的大量煤田却位于东海岸以西200公里外的匹兹堡。我们看英国早期的工业城市,像曼彻斯特啊,纽卡斯尔啊,都是因为产煤所以才发展成为工业城市的。但是美国早期的工业城市却是以人口聚集程度来划分的,哪里人多工厂就建在那里。这就给美国工业的发展制造了一个瓶颈,明明有煤,但是却需要耗费大量的人力和畜力来运煤,使用成本变得很高。

当时费城一个轧钢厂的两位老板怀特和哈泽德,就被煤炭使用成本高的问题搞得焦头烂额。于是,两人就开始琢磨说,你看我们生产钢铁需要有煤,但是钢铁的利润几乎完全受制于煤炭的价格,煤炭一短缺我们就没钱赚了。那与其生产钢铁还不如直接去经营煤炭生意呢。于是,两人放弃了本行转而去做煤炭生意了。

为了解决煤炭使用成本的问题,两人修建了美国最早的运河之一——利哈伊运河。利哈伊运河的开通,使运煤的周期从原先的6天时间,缩短为一天半,让使用煤炭的成本大幅降低,深处内陆地区的煤炭通过运河送到费城的工厂和数万个家庭中,这让怀特和哈泽德两人也发了大财。随后,越来越多的工厂主也加入到了开凿运河的队伍中。

尽管并非所有的运河都是为了运送煤炭,但当其他运河出现了各种各样的财政危机时,只有运送煤炭的运河,能够快速收回成本。19世纪30年代,这些在地上人工开凿出来的运河,在将煤运送到各个工业城市的同时,也建构起了一张美国最大的运河网。开发和运销煤炭的高额利润,吸引着大批资本家和来自欧洲的熟练矿工移民。随着机器和人流的涌入,美国工业化的速度开始加快。这些“黑金”的淘金者和黄金的淘金者一样,成了带动美国内陆地区经济繁荣的动力之一。

庞大的水路交通网盘活了物资的流动和人口的迁徙,但是随着煤炭需求量的增加,运河交通系统也显现出了一些不足。比如说,运河一般只能承载一些小型的运输船,而且船多的时候,运速就变得很慢。而且越是到了寒冷的冬天,煤炭需求量大增的时候,运河还往往容易结冰。运河的这些问题日益凸显,不过这也催生了另外一种更快、更便捷的交通系统出现,这就是美国铁路网。

美国最早使用铁轨的就是这些经营煤炭生意的商人。1827年,我们刚才说到的开凿利哈伊运河的怀特和哈泽德修建了一条长14公里的铁路,用来将矿山上的煤炭运送到利哈伊运河边上。不过这时距离斯蒂文森发明世界上第一台火车的时间仅仅过去两年,所以在这条铁路上运送煤炭依靠的是地心引力,让车厢顺着坡道往下滑。不过,这种运送方式也比依靠骡子和马的效率强太多了。

很快,利用铁轨运煤的方式就在产煤区普及开来,随后铁轨又遍布东部其他地区,用来运送更多的物资。直到最后火车机车传入美国,这才让遍布在各地的铁路生机勃*来。铁路慢慢挤掉了运河的生意,带来了煤炭产业的更繁荣。而这些煤也驱动着火车跑得更快、更远,将分散在各地的铁轨连接起来,构成了美国铁路网的雏形。铁路网的出现也进一步提升了美国经济崛起的速度。

这是煤驱动美国快速崛起的第一个原因,发展出了运河、铁路交通系统。我们再来说第二个,煤催生出了新型劳工政策。

南北战争期间,以煤、铁为主的北方工业力量战胜了以农业为主的南方,最终让美国成为了一个统一的国家。也正是因为南北战争,煤炭产业才在美国的权利分配格局中占据了主导地位。煤炭企业控制着整个国家的经济命脉,牵动着每一位工厂主的锅炉和数百万美国家庭的壁炉。煤炭企业也发展成了一个垄断联盟——煤炭卡特尔,它们几乎控制着国家所有的煤矿。

在1890年前后,美国超过英国成为煤产量世界第一的国家。在各种使用的能源中,煤炭占比达到71%。这种能源格局造成的直接后果就是,直到20世纪初,美国煤矿工人运动,一直受到官方和社会舆论的压制。

煤是一柄双刃剑,在生产专制的同时,也生产针对专制的抗争。随着煤炭卡特尔的不断扩大,矿工群体的规模和斗争能力逐渐超越了官方和煤炭企业的控制。1902年,矿工联合会组织了一次声势浩大的大罢工,迫使当时的总统西奥多·罗斯福介入煤炭业劳资纠纷,并作出了对矿工相对有利的裁决。而随之而来的第一次世界大战和大萧条,进一步加强了煤矿业和矿工在美国经济和政治格局中的权重。战争和工人的罢工造成能源极具短缺,这就进一步迫使美国政府在制定劳工政策、处理劳资关系时变得更具开放性和包容性。通过接触、谈判和立法的方式调整煤矿业劳资纠纷,逐渐成为美国劳工政策的样板,延伸到其他劳资领域。所以从某种意义上说,煤矿工人运动催生出了新型劳工政策。这种劳工政策为美国日后的崛起提供了保障。

以上是煤影响人类文明进程的第二个关键节点,就是煤驱动美国崛起的两个原因。一个是因煤而发展出的运河和铁路系统,为美国的崛起打下了坚实基础。而煤矿工人运动催生出的新型劳工政策也为美国的崛起保驾护航。

第三部分

以上我们说的都是煤在过去对人类文明进程的影响,下面我们再来看看煤对于今天的世界还有哪些重要的影响。

煤是怎么影响今天世界形势的?气候政治是今天国际上的一个重大的政治议题。而气候变化这个原本属于科学的问题又为什么会演变成了政治问题呢?其实,所谓的气候问题无非就是对煤的使用问题进行的一个包装,作用就是发达国家限制发展中国家经济增长的一种手段。那我们就来看看煤的使用问题是如何被包装成一个气候问题的。

自工业革命以来,人类燃烧化石能源导致大气层中二氧化碳的浓度由原先的280 ppm 上升到400 ppm,增加了1/3还多。通过计算机模拟预测,如果不采取减排措施的话,那到了2100年,二氧化碳的浓度还会更高,导致气温会再升高1.4到5.8摄氏度。造成的结果就是,海平面上升淹没沿海城市;海洋生物因为海水温度升高而大量死亡;出现更多的极端天气给人类带来生命和财产的损失;甚至还有可能打破地球几百万年来稳定的生态平衡。

当然,制造二氧化碳的不只有煤,石油和天然气也要承担相当大的责任。在美国燃烧化石能源所产生的二氧化碳中,43%是由石油制造的,21%是天然气,煤产生的二氧化碳占36%。光看数字,你可能会说,排放二氧化碳最多的不是煤而是石油。但是,煤却是三种能源中燃烧效率最低的。比如说同样是产生一兆瓦的电量,天然气所排放的二氧化碳不到煤的1/3,也就是说,在保持总发电量不变的情况下,用的煤最多,排放的二氧化碳也越多。这是使用煤炭产生的后果之一。还有就是煤除了制造更多的二氧化碳以外,还释放出了二氧化硫、臭氧、氮氧化物等有毒有害气体。这些气体就是形成酸雨,制造雾霾的主要原因。

所以你看,煤的使用确实是给气候环境造成了很大的影响,所以它就成为了气候问题。而所谓气候问题的本质其实是一个经济问题。也就是,发达国家认为,通过限制你煤的使用量来抑制你经济的增长。

那怎么理解这个观点呢?我们拿美国来举例。美国是一个能源消费大国,发电长期以煤电为主。2005年以前,煤电发电量的比重一直超过50%,直到2012年美国煤电发电比重才有所下降,不过也高达38%,超出比重第二的天然气气电8个百分点。通过对比各种能源的价格,我们就可以看出,能源的价格直接影响了各种发电方式的比例。在煤、油、气三种能源中,煤炭价格最低,每吨是90美元,其次为天然气150美元,石油价格最高,每吨是874美元。

所以,降低煤炭的使用量,就意味着各种消费品成本的增加,而这并不利于经济的增长。所以,发达国家就把使用煤的问题,包装成一个气候问题来限制发展中国家的经济增长。好,那现在我们就明白了气候政治的本质。那在这个问题上,发达国家是怎么做的呢?我们还是来说美国。

美国在1998加入了《京都议定书》,然后呼吁并迫使其他国家也来加入,这样就能限制其他国家的发展,降低对美国地位的威胁。而到了2001年,当时的布什政府又宣布退出《京都议定书》。那这是为什么呢?因为就美国的自身利益来说,是不能放弃对煤的使用的。

尽管美国的油气储量也非常丰富,尤其是页岩气,但是出于很多原因,美国一直不怎么开采自己的油气资源。所以需要大量依靠进口,而且对外依存度一直在50%-60%左右。历史上的两次石油危机,让美国人意识到,使用能源的命运不能掌握在别人手里。而只有依靠自己国内的煤矿,才能保持能源的独立。所以美国是不可能放弃对煤的使用的,煤炭是美国能源独立的一种象征。

那你可能要问了,每个国家都只关注自身的经济和政治利益。可是煤对气候环境造成的影响那么严重,也不能不引起重视吧?这就回到了我们开头时提出的那个问题,我们到底要不要继续使用煤呢?

就目前的情况来说,人类还无法找到一种既廉价又可行的替代煤的能源,所以我们依旧要使用煤。而烧煤造成的环境污染问题,特别是困扰我们的雾霾问题也不是没有办法解决。在许多发达国家,政府会严格要求煤电厂和工厂的排烟管道里加装“净化装置”。这种净化装置并不是我们平时用的那种过滤器,而是一种喷射装置。它把一种化学液体直接喷射到排气管中,煤烟里的硫和氮就会与这些化学液体发生反应,沉淀成粉末状的颗粒。最后再用真空吸尘器将这些颗粒打扫干净。这种净化装置能有效减少煤烟中70%~90%的挥发物,效果非常不错。但是一台这样的净化器就要花费几亿美金。

而针对二氧化碳排放的问题,现在也有一个比较时髦的概念,叫做“碳回收”。意思就是把烟囱中排放出的二氧化碳吸收起来,并永久地处理掉。碳回收技术现在还处在试验阶段,一旦日后技术成熟了,那温室气体排放的问题也可以得到解决。所以,也许我们不应该把注意力放在是否使用煤的问题上,而是应该共同想办法把煤对地球和人类的影响降到最低。这才是有关煤的使用最切实的问题。

这就是煤影响人类文明进程的第三个关键节点,由煤而产生的气候政治成为了左右今天世界形势的一种手段。

总结

以上就是煤影响人类文明进程的三个关键节点,我们再来回顾一下。

首先我们说了,煤的使用引爆了英国的工业革命,由煤、铁和蒸汽机驱动的工业革命让英国成为了一个世界强国。其次,我们说了煤驱动美国发展出了强大的运河铁路交通系统,这为美国日后的崛起打下了坚实的基础。而由煤催生出的新型劳工关系,为美国的崛起提供了政策性的保障。最后,我们说了今天影响国际政治的气候问题,本质上是对煤的使用的问题,是限制发展中国家经济增长的一种手段。

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