可再生能源发电技术6-地热能及其利用

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1、第六讲地热能发电可再生能源发电技术李进平（水电学院水电站教研室）公共邮箱：kzsny@sina.cn，密码:123456要点地热资源地热能的直接利用地热能发电地热能的现代利用方式地热能发电的发展现状3地球是一个巨大实心椭球体，体积约为1万亿立方公里。地球的构造和热量来源地球内部越深，温度越高。古登堡面莫霍面4地球内部的热量，主要来自放射性元素的衰变。放射性元素的衰变是原子核能的释放过程。高速粒子的动能与辐射能在与其它物质的碰撞过程中转变为热能。另一种观点认为，地球最初是由一团高热物质组成，是从太阳派生出来的一个行星，经过四五

2、十亿年以后，表面逐渐冷却，而形成地壳。此外，热的来源还有潮汐摩擦热、化学反应热等，不过所占比重都不大。地球的构造和热量来源5地热资源的概念并非所有的地球内部热量都能作为能源进行利用。小知识：大地热流1）地表每年散发到大气的热量很多。但是太过分散，目前还无法作为能源。2）还有很多热量埋藏在地球内部的深处，开采困难，也很难被人类利用。6在某些地质作用下，地球内部的热能会向某些地域聚集，集中到特定深度范围内，有些能达到开发利用的条件。地热资源的概念有时地球内部的热能会以传导、对流和辐射的方式传递到地面上来，表现为火山爆发、间歇喷泉

3、和温泉等形式。地热资源是指在当前技术经济和地质环境条件下，能够从地壳内开发出来的热能量和热流体中的有用成分。地热资源是集热、矿、水为一体的矿产资源。7从技术经济角度，目前勘查深度可达地表以下5000米，深度在2000米以内的为经济型地热资源，深度2000～5000米的为亚经济型地热资源。地热资源有明显的矿产资源属性，要开发和保护并重。地热资源的概念地热资源按温度可分为高温、中温和低温三类。温度大于150℃的地热以蒸汽形式存在，叫高温地热；90℃-150℃的地热以水和蒸汽的混合物等形式存在，叫中温地热；温度大于25℃、小于90

4、℃的地热以温水（25℃-40℃）、温热水（40℃-60℃）、热水（60℃-90℃）等形式存在，叫低温地热。81）热水型——包括热水及湿蒸汽。2）干蒸汽型——高温蒸汽。3）地压型——高压水，压力一般可达几十兆帕。4）干热岩型——温度很高的岩石层。5）岩浆型——高温熔岩。地热资源的存在形态目前人类开发利用的，主要是地热蒸汽和地热水两大类，已经有很多的实际应用。干热岩和地压两类尚处于试验阶段，开发利用很少，未来可能有大规模发展的潜力。岩浆型资源的应用还处于课题研究阶段。9地热田80℃的地下热水，大致埋藏在2000多米的地方。如果想

5、获得温度更高的地热资源，深度还要增加。世界之最：最深的人工矿井（美国南达科他州的霍姆斯特克金矿山2500m，南非兰德金矿深度为4117m）地热田就是在目前技术经济条件下具有开采价值的地热资源集中分布的地区。目前可开发的地热田主要是热水田和蒸汽田。（1）热水田热水田提供的地热资源主要是液态的热水。（2）蒸汽田蒸汽田的地热资源包括水蒸汽和高温热水。10世界之最世界上最大的地热田盖瑟尔斯地热田。位于美国加州，面积在140平方千米以上，地热井平均深度2300米，平均温度为240℃，最高温度达315℃。1963年建成首座地热电站，装机

6、容量24兆瓦，到1988年，总装机容量已达2043兆瓦，是美国全国地热发电总量的75％，世界上功率最大的地热电站。第一个成功开发的大型热水田怀拉基地热田是新西兰最大的一个地热田，生产井深度相对较浅，介于600～1200米，地热流体的温度为260℃。自1958年建成世界上第一座利用湿蒸气发电的地热电站以来，已成功运行40余年，2004年，总装机容量220兆瓦，年总发电量达1505X103兆瓦·时11地热能的蕴藏量地热能的总储存量为煤炭的1.7亿倍，是一个庞大的热库。据估计，全世界地热资源的总量大约为1.45×1026焦耳，相当

7、于5000万亿吨标准煤燃烧时放出的热量。12世界地热资源分布全球地热资源的分布很不平衡，但有一定的规律。从全球地质构造观点来看，小于150℃的中、低温地热资源，则分布于板块内部的活动断裂带、断陷谷和坳陷盆地。大于150℃的高温地热资源，主要出现在地壳表层各大板块的边缘。地质板块的交接处形成的地热资源丰富的地热带，称为板间地热带。特点是热源温度高，多由火山或岩浆造成。板块内部靠近板块边界的部位，在一定地质条件下也可能形成相对的高热流区，称为板内地热带。13世界地热资源分布环球性的板间地热带有4个。（1）环太平洋地热带许多著名的

8、大型地热田都在这里，如美国的盖瑟尔斯；墨西哥的普列托；新西兰的怀拉基；中国台湾的马槽、大屯；日本的松川、大岳等地热田。（2）地中海－喜马拉雅地热带欧亚板块与非洲板块和印度板块的碰撞边界，“缝合线型”。比较著名的地热田有：意大利的拉德瑞罗；中国西藏的羊八井，云南的腾冲等地热田。14世界地热资