可再生能源 地热能

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1、第六章地热能6.1概 况6.2地热能利用技术6.2.1地热供暖6.2.2地热制冷6.2.3地热发电一、地热蒸汽发电二、地热水发电三、联合型发电6.3地温的开发利用6.4地热能开发利用发展预测思考题6.1概 况一、地热能的基本概念地热产生的方式：1、地热资源的生成与地球岩石圈板块发生、发展、演化及其相伴的地壳热状态、热历史有着密切的内在联系，特别是与更新世以来构造应力场、热动力场有着直接的联系。从全球地质构造观点来看，大于150℃的高温地热资源带主要出现在地壳表层各大板块的边缘，如板块的碰撞带，板块开裂部位和现代裂谷带。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

2、坳陷盆地地区。2、目前普遍认为，地下热水或低热蒸汽，主要是在不同深度被热岩体的热传导的方式加热了的大气降水，它们可以升温到与地下水下渗深度所具有的与地温相当的温度，在补给区的静水压力和温差导致的密度差的作用下，升温水产生环流并沿着裂隙通道上升，可溢出地表。这就是常见的温泉、热泉。3、如果由地幔涌出的岩浆形成的强大的热源，则在地表可观察到高热流和高强度的地热异常现象。如地震、火山爆发等。4、地热能的来源还可以来自地球内部岩石和矿物中含有的具有足够丰度、生热率高、集中在地表数百公里的放射性元素衰变所产生的巨大的热能量。有人曾估计，地球内部由放射性元素衰变而产生的热量平均每年为5万亿亿卡。地

3、热资源赋存在一定的地质构造部位，有明显的矿产资源属性，因而对地热资源要实行开发和保护并重的科学原则。二、地球内部的构造及其温度变化图6—1地球的构造地球是一个巨大的热库，它由地壳、地幔和地核（液核、内核）组成。我们知道越往地下温度越高，地热就是指地球内部蕴藏的能量。从地球表面往下正常增温梯度是每1000米增加25—30℃，在地下约40公里处温度可达到1200℃，地球中心温度可达到60000C。在地壳中，地温分布状况大致可分为三种：1、变温带（外热带）：一般指地表向下15-30米左右，受太阳辐射影响，温度随大气温度变化，并随深度而递减。2、常温带（常温层）：它在变温带以下一定深度范围内，

4、并随地理位置而异，其温度值一般保持在高于当地年平均气温1~20C，如：天津为14.50C，而常年气温是12.50C。3、增温带（内热带）：常温层以下几十公里，地温受地球内热控制，越往深处温度越高，至一定深度增温梯度减弱。地热分布指标：1、地温梯度（地热分布）它是指沿地下等温面法线向地球中心方向单位距离内温度的增值。通常用0C/100m,或0C/km表示。常温带以下平均正常的增温梯度是2.5~30C/100m。一般说来，温度稳定地向地球中心方向递增，但到了一定深度后，增温的速度减缓。2、大地热流（简称热流或热流量）它是指在单位时间内通过地球表面单位面积散失的热流量。其单位是：微卡/平方厘

5、米.秒（μcal/cm2.s）,称为一个热流单位。通常用HFu表示一个热流单位。近年来，多用工程单位毫瓦/平方米（mW/m2）表示。1HFu=41.868W/m2.其数学表达式为：q=-λdt/dz式中：q—大地热流量（W/cm2）;λ—岩石的热导率（W.cm-1.0C-1）;t—岩石温度（0C）;z—深度（cm）.。地球内部有代表性的温度如下：地壳底部温度约1000C；至100KM处（上地幔顶部局部熔融开始）达13000C；至400KM处（变相区）为15000C；5100KM处（内、外地核边界）为43000C，在6371KM处（地心）为45000C，有的学者认为是50000C，最近美

6、国学者认为地核温度为69000C。三.地热资源概念地热资源是指在可预见的时间内,在当前技术经济和地质环境条件下，地壳内能够科学、合理地开发出来的岩石中的热能量和地热流体中的热能量及其伴生的有用组分,即能供人类经济开发利用的地球内部热能的总量。它包括地热流体及其有用矿物和化学组分。我们现在研究的主要是地热流体部分的地热资源。返回四、成因类型低热资源的生成与地球岩石圈板块发生、发展、演化及其相伴的地壳热状态、热历史有着密切的内在联系，特别是与更新世以来构造应力场、热动力场有着直接的联系。从全球地质构造观点来看，大于150℃的高温地热资源带主要出现在地壳表层各大板块的边缘，如板块的碰撞带，板

7、块开裂部位和现代裂谷带。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、断陷谷和坳陷盆地地区。地热资源按其在地下的赋存状态，可以分为水热型、干热岩型和地压型地热资源；其中水热型地热资源又可进一步划分为蒸汽型和热水型地热资源。三、成因类型表6-1中国地热资源成因类型成因类型热储温度代表性地热田现（近）代火山型高温台湾大屯，云南腾冲热海岩浆型高温西藏羊八井、羊易断裂型中温广东邓屋、东山湖，福建福州、漳州，湖南灰汤断陷盆地型中低温京、津、