地热能的利用与发展

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1、地热能的利用及发展地热能的利用及发展环境工程黄旭0902031025摘要：地热能是来自地球深处的热能，它源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。深部地下水的循环和来自深处的岩浆侵入到地壳后，把热量从地下深处带至近地表层。在有些地方，热能随自然涌出的蒸汽和水而到达地面。严格地说，地热能不是一种可再生的资源，而是像石油一样，是可开采的能源，最终的可回采量将依赖于所采用的技术。如果将水重新注网到含水层中，使含水层不枯竭，可以提高地热的再生性。近年来地热能还被应用于温室、热泵和地球供热。在商业应用方面，利用过

2、热蒸汽和高温水发电已有几十午的历史。利用中等温度(100℃)水通过双流体循环发电设备发电的技术现已成熟。地热热泵技术也取得了明显进展。由于这些技术的进展，地热资源的开发利用得到较快的发展。研究从干燥的岩石中和从地热增乐资源及岩浆资源中提取热能的有效方法，可进一步增加地热能的应用潜力。关键字：地热能开发利用发展一、地热能概述地热能〔GeothermalEnergy〕是由地壳抽取的天然热能，这种能量来自地球内部的熔岩，并以热力形式存在，是引致火山爆发及地震的能量。地球内部的温度高达7000℃，而在80至

3、100公英里的深度处，温度会降至650至1200℃。透过地下水的流动和熔岩涌至离地面1至5公里的地壳，热力得以被转送至较接近地面的地方。高温的熔岩将附近的地下水加热，这些加热了的水最终会渗出地面。运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法，就是直接取用这些热源，并抽取其能量。地热能是可再生资源。-5-地热能的利用及发展地球内部实际上是个大火球，但是我们生活在这个火球上却并不觉得灼热难忍，这得归功于组成地壳的岩石，它们是良好的热绝缘体，既有效地防止了地球内部的热量向太空散失，又很好的保护了我们免被地下高温

4、烫伤。假定地球的平均温度是2000℃，地球的质量约为6×1024kg，地球内部的比热容为1.05kJ/（kg·℃），那么整个地球内部的热含量大约是1.25×1031J。即便是在地球表面10km厚的薄薄一层里，所储存的热量就有1×1025J。地壳中的热主要靠导热传输，但地壳岩石的平均热流密度低，只有由于某种集热作用才能开发利用。大大盆地中深埋的含水层可大量集热，每当钻探到这种含水层时，就会流出大量高温热水，这是天然集热的常见形式：岩浆侵入地壳浅处，是地壳内最强的导热形式，侵入的岩浆体形成局部高强度热源

5、，也成为地热能开发的有利条件。在地壳中，地热的分布可分为三个带，即可变温度带、常温带和增温带。可变温度带厚度一般为15～20m，它由于受到太阳辐射的影响，故温度有周期性变化的特点；常温带深度一般为20～30m，其温度变化幅度几乎等于零；增温带在常温带以下，温度随深度的增加而升高，其热量的主要来源是地球内部的热能。这种温度的变化称为地热增温率。各地的地热增温率差别很大，平均来说地热增温率为每加深100m，温度升高8℃，到达一定温度后，地热增温率由上而下逐渐减小（见图1-1）。按照地热增温率的差别，把陆

6、地上不同的地区划分为正常地热区和异常地热区。地热增温率接近3℃的地区，称为正常地热区；远超过3℃的地区，称为异常地热区。在正常地热区，较高温度的热水或蒸汽埋藏在地壳的深处；在异常地热区，由于地热增温率较大，较高温度的热水或蒸汽埋藏在地壳的较浅部位，有的甚至露出地表。按照地热资源的温度不同，通常把热储温度大于150℃的称为高温地热资源，小于90℃的称为低温地热资源。由于地热利用的范围越来越广，地热资源的温度分级也将随着利用价值而会有所改变。根据地热资源的性质和存在状态，可将其分为五种系统，如表1-1所

7、示。表1-1地热资源分类-5-地热能的利用及发展表1-1中前两类统称为水热型，是现在开发利用的主要地热资源。后两类属于今后大量利用时可加以考虑的潜在地热资源。第三类地压型地热资源虽然生成条件不太普遍，往往还含有甲烷之类的化学能及由高压所致的机械能。二、世界各国地热能的利用地热能的利用可分为地热发电和直接利用两大类，而对于不同温度的地热流体可能利用的范围如下：(1)200一400℃，直接发电及综合利用。(2)150一200℃，双工质循环发电、制冷、干燥、工业热加工。(3)100一150℃，双工质循环发

8、电、供暖、制冷、干燥、脱水加工(4)50一100℃，供暖、温室、家庭用热水、干燥。(5)20一50℃，休浴、水产养殖、饲养牲畜、土壤加温、脱水加工。-5-地热能的利用及发展为了提高地热利用率，常采用梯级开发和综合利用的办法，如热电联产、热电冷三联产、先供暖后养殖等。近年来，国外十分重视地热能的直接利用。因为进行地热发电，热效率低，温度要求高所谓热效率低，是指地热发电的效率一般只有6.4％一18.6％。所谓温度要求高，是指利用地热能发电，对地下热水或蒸汽的温度要求一班在