第十四章 地热资源开发利用

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1、第十四章地热资源的评价和开发利用第一节中国地热资源的分布第二节研究地热资源的水文地球化学方法第三节地热资源评价第四节地热资源的开发利用和保护地球是一个巨大的能源宝库，越向地球深部，温度就越高。这种以热能为主要形式储存于地球内部的热量就是地热能。地热能一部分来源于地球深部的高温熔融体，另一部分来源于岩石中放射性元素（U、Tu、40K）的衰变。按照形成机理与传热属性，地热能可分为四种类型：①水热型地热能，即地壳浅处(地下100-4500m)暴露的热水或蒸汽；②地压地热能，即在某些大型含油气盆地深处(3-6km)存蕴含着

2、的高温高压热流体，其中含有大量甲烷气体；③干热岩地热能，由于特殊地质构造条件造成高温但少水甚至无水的干热岩体蕴含的热能，需用人工注水的方法才能将其热能取出；④岩浆热能，即储存在高温(700~1200℃)熔融岩浆体中的巨大热能,但如何开发利用这类地热能源目前仍处于探索阶段。通常所说的地热资源是指在我国当前的技术条件下，地壳表面以下一定深度内具备现实或潜在开发利用价值的已经勘查和待勘查的地热能、地热流体及其伴生有用组分的总和。根据地热流体温度及开发利用目的,可将水热型地热资源分为高温(>150℃)、中温(90～150℃

3、)和低温<90℃)地热资源。前者主要用于地热发电，而后者主要用于地热直接利用(供暖、制冷、工农业用热和旅游疗养等)。图14-1世界地热直接利用排名第一节中国地热资源的分布根据开发利用目的，可将水热型地热资源分为高温(>150℃)及中低温(中温90-150℃，低温<90℃)两类，而从热量传递的方式又可将上述地热资源分为传导型和对流型。据此，将我国地热资源分为：高温对流型地热资源、中低温对流型地热资源、中低温传导型地热资源三大类。图14-2中国地热资源分布一、高温对流型地热资源我国高温对流型地热资源主要分布在藏南-川西

4、-滇西地热带以及台湾地区。从全球地热系统及地球资源分布来看，藏南-川西-滇西地热带(或称“喜马拉雅地热带”)实际上是地中海地热带的东延部分，是喜马拉雅造山运动的产物。图14-3西藏羊八井热田的概念模型在西藏南部，地表共有600多处高温地热显示，包括间歇喷泉、沸泉、喷气孔、冒汽地面、水热爆炸等，目前确定的西藏境内高温地热系统有129个。四川西部有38个热储温度超过150℃的水热活动区，其中34个分布于甘孜藏族自治州，4个分布于凉山彝族自治州。滇西地区有88个水热活动区初步可定为高温地热系统。图14-4西藏的地热显示研

5、究表明，藏南-川西-滇西地热带总的发电潜力为5817.60MW。其中西藏为3040.04MW，占整个地热带的52％。西藏羊八井地热电站目前总的装机容量为5.18MW，只占西藏地热资源发电潜力的1/121。台湾地热上属全球“环太平洋地热带”，即火山学上的“环太平洋火环”的一部分，高温地热资源丰富。台湾高温地热资源主要分布在大屯现代火山区和中央山脉变质岩带。大屯火山群有13处温泉区；中央山脉及其周边地区有83处，其中变质岩区共有温泉70处，而其周边的沉积岩温泉区共计13处。另外在绿岛与龟山岛也各有1处温泉区。目前台湾已

6、在中央山脉地区的清水和土场建造了两座地热发电厂。二、中低温对流型地热资源我国中低温对流型地热资源主要分布在我国东南沿海地区，包括广东、海南、广西以及江西、湖南和浙江，胶辽山地和汾渭地堑边缘。这些都是新构造活动强烈的地区，活动断裂发育。图14-4中低温对流型地热系统概念模型我国中低温对流型地热资源分布有如下特点：其一是没有特殊的附加热源，主要靠正常或略微偏高的区域大地热流供热和维持，这是与高温地热系统的主要区别。其二是这类地热系统必须要有足够的水量和一定的循环深度，这样水在经由断层破碎带或裂隙发育带入渗时才能从围岩中

7、汲取热量成为中低温热水。一般情况下，地热背景越高，下渗（或循环）深度越大，地下热水温度亦越高。其三是这类地热系统多出现在断裂破碎带或两组不同方向的断裂的交汇部位，岩体本身的渗透性能很差，主要靠裂隙和破碎带导水，在地形高差和相应的水力压差下形成受迫对流，构成地下热水环流系统。三、中低温传导性地热资源我国中低温传导型地热资源是一类能源潜力巨大的地热资源，主要埋藏在华北、松辽、苏北、四川、鄂尔多斯等大中型沉积盆地之中。据估算，我国10个主要沉积盆地的可采资源量可达到18.54亿吨标准煤的量级。目前北京、天津、西安等大中城

8、市及广大农村开发利用的就是这类地热资源。图14-6天津地区地温场分布图中低温传导型热水的赋存，受区域地质构造、地层组合及水文地质条件等因素控制。传导型中低温储热构造的地质要素可概括为：远离补给区，具有深循环径流特征的地下水系统；导热性和导水性均相对较差，连续性较好和一定空间发育范围的盖层；下伏热导率相对较高的地质体或沉积基底。地下水在含水构造中运动，并在运移