新能源与分布式发电技术06地热能及其利用

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1、故事：杨贵妃入浴华清池（参见教材）温泉是来自地下的热水，说明地球内部存在着某种形式的热能。如何利用这些来自地下的热能，已经成为人们非常关心的问题。1§6地热能及其利用关注的问题地球内部蕴藏着丰富的热能，这些能量是哪里来的？地热资源的分布有何规律？人类何时开始懂得地热能的利用？地热能的利用方式有哪些？地热发电的原理是怎样的？地热发电的关键技术和难点在哪里？教学目标了解地热资源情况和地热能利用的发展历史。掌握地热能利用的主要方式和各自原理。理解发展利用地热能的重要意义和发展方向。2§6.1地热资源的形成地球是一个巨大实心椭球体，体积约为1万亿立方公里。§6.1.1地球的构造和热量来源地球内部越

2、深，温度越高。各层的温度，如图所示。3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。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。§6.1.1地球的构造和热量来源4§6.1.2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（详见教材）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。5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

3、用的条件。§6.1.2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。6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。§6.1.2地热资源的概念小知识：地下3km范围内的地热资源（教材154页）。7§6.2地热资源的类型1）热水型——包括热水及湿蒸汽。2）干

4、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。§6.2.1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。8§6.2.2地热田80℃的地下热水，大致埋藏在2000多米的地方。如果想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（详见教材）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）

5、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。9世界之最世界上最大的地热田盖瑟尔斯地热田（详见教材）。第一个成功开发的大型热水田怀拉基地热田（详见教材）。10§6.3地热能资源及其分布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，相当于5000万亿吨标准煤燃烧时放出的热量。更多数据，详见教材。§6.3.1地热能的蕴藏量11§6.3.2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

6、、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。12§6.3.2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大型地热田都在这里，如美国的盖瑟尔斯；新西兰的怀拉基地热田；中国的台湾马槽、大屯地热田等。（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：意大利的拉德瑞罗地热田，中国的西藏羊八井，等等。1

7、3§6.3.2世界地热资源分布（3）大西洋中脊地热带是大西洋海洋板块的开裂部位。从冰岛至亚速尔群岛有许多地热田，其中最著名的是雷克雅未克地热田。（4）红海－亚丁湾－东非裂谷地热带位于阿拉伯板块与非洲块板的边界，包括吉布提、肯尼亚等国的地热田，如著名的肯尼亚阿尔卡利亚高温地热田等。各环球地热带的地理位置及与板块的关系，参见教材图6.5。世界上主要的高温地热田，参见教材表6-1。14我国拥有丰富的地热资源。世界上四大板块地热