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亟待开发的新能源——地热能

时间:2019-06-20    点击: 次    来源:网络    作者:佚名 - 小 + 大

亟待开发的新能源——地热能

  

我们居住的地球,很像一个大热水瓶,外凉内热,而且越往里面温度越

高。因此,人们把来自地球内部的热能,叫地热能。地球通过火山爆发和温

泉等途径,将它内部的热能源源不断地输送到地面。人们所热衷的温泉,就

是人类很早开始利用的一种地热能。然而,目前对地热能大规模的开发利用

还处于初始阶段,所以说地热还属于一种新能源。

在距地面 25~50 千米的地球深处,温度为 200~1000℃;若深度达到距

地面 6370 千米即地心深处时,温度可据估算,如果按照当今世界动力消耗的

速度完全只消耗地下热能,那么即使使用 4100 万年后,地球的温度也只降低

1℃。由此可见,在地球内部蕴藏着多么丰富的热能。温度分布是很规律的,

通常,在地壳最上部的十几千米范围内,地层的深度每增加 30 米,地层的温

度便升高约 1℃;在地下 15~25 千米之间,深度每增加 100 米,温度上升 1.5

℃;25 千米以下的区域,深度每增加 100 米,温度只上升 0.8℃;以后再深

入到一定深度,温度就保持不变了。

地球深层为什么储存着如此多的热能呢?它们是从哪里来的?)对于这


个问题,目前还处于探索阶段。不过,大多数学者认为,这是由于地球内部

放射性物质自然发生蜕变的结果。在核反应的过程中,放出了大量的热能,

再加上处于封闭、隔断的地层中,天长日久,经过逐渐的积聚,就形成了现

在的地热能。值得指出的是,地热资源是一种可再生的能源,只要不超过地

热资源的开发强度,它是能够补充而再生的。

通常,人们将地热资源分为四类:

第一类是水热资源。这是储存在地下蓄水层的大量地热资源,包括地热

蒸汽和地热水。地热蒸汽容易开发利用,但储量很少,仅占已探明的地热资

源总量的 0.5%。而地热水的储量较大,约占已探明的地热资源的 10%,其

温度范围从接近室温到高达 390℃。

第二类是地压资源。这是处于地层深处沉积岩中的含有甲烷的高盐分热

水。由于上部的岩石覆盖层把热能封闭起来,使热水的压力超过水的静压力,

温度约为 150~260℃之间,其储量约是已探明的地热资源总量的 20%。

第三类是干热岩。这是地层深处温度为 150~650℃左右的热岩层,它所

储存的热能约为已探明的地热资源总量的 30%。

第四类是熔岩。这是埋藏部位最深的一种完全熔化的热熔岩,其温度高

达 650~1200℃。熔岩储藏的热能比其它几种都多,约占已探明地热资源总

量的 40%左右。

到目前为止,对于地热资源的利用主要是水热资源的开发。近年来,一

些国家开始进行干热岩的开发研究和试验,开凿人造热泉就是干热岩的具体

应用之一。而地压资源和熔岩资源的利用尚处于探索阶段。

我国是世界上开发利用地热资源较早的国家,发展也很快。北京就是当

今世界上六个开发利用地热较好的首都之一(其它五个是法国的巴黎、匈牙

利的布达佩斯、保加利亚的索菲亚、冰岛的雷克亚未克和埃塞俄比亚的亚的

斯亚贝巴)。

北京地热水温大都在 25~70℃。由于地热水中含有氟、氢、镉、可溶性

二氧化硅等特殊矿物成分,经过加工可制成饮用的矿泉水。有些地区的地热

水中还含有硫化氢等,因而很适于浴疗和理疗。

目前,北京的地热资源已得到广泛利用。例如,用于采暖的面积已达 32

万多平方米,可节省建造锅炉房投资三百余万元,年节约煤 1.8 万吨,而且

每年还可减少烧煤取暖带来的粉尘污染 7.6 吨。现有地热泉洗浴五十多处,

日洗浴六万多人次;利用地热水养的非洲鲫鱼,生长快,肉味鲜美。北京一

些印染厂还利用地热水进行印染和退浆,每年可节约煤几千吨。

除北京外,我国许多地区也拥有地热资源,仅温度在 100℃以下的天然

出露的地热泉就有约三千五百多处。在西藏、云南和台湾等地,还有很多温

度超过 150℃以上的高温地热田。台湾省屏东县的一处热泉,温度曾达到 140

℃;在西藏的羊八井建有我国最大的地热电站,这个电站的地热井口温度平

均为 140℃,发电装机容量为一万千瓦,今后在这里还将建设更大的地热电

站。

从温泉分布来看,我国地热资源主要集中在东南沿海诸省和西藏、云南、

四川西部等地,形成两个温泉数量多、温度高、埋藏浅的地热带,分别称为

滨太平洋地热带和藏滇地热带。前一个地热带共有温泉六百多处,约占全国

热水泉总数的三分之一,其中温泉水超过 90℃的有几十处,有的还超过 100

℃;后一个地热带是我国大陆上水热活动最活跃的一个地区,有大量的喷泉


和汽泉。这一地带共有温泉七百多处,其中高于当地沸点的水热活动区有近

百处,是一个高温水汽分布带。此外,在我国东部的一些盆地内,也蕴藏着

较丰富的地下热水,这一地区的范围很广,北起松辽平原、华北平原,南到

江汉平原、北部湾海域。例如,天津市区及郊区附近有总面积近 700 平方公

里的地热带,其中深度超过 500 米、温度在 30℃以上的热水井达三百八十多

口,最高水温为 94℃,年总开采量近五千万吨,可利用的热量相当于三十多

万吨标准煤。

地热在世界各地的分布也是很广泛的。美国阿拉斯加的“万烟谷”是世

界上闻名的地热集中地,在 24 平方公里的范围内,有数万个天然蒸汽和热水

的喷孔,喷出的热水和蒸汽最低温度为 97℃,高温蒸汽达 645℃,每秒喷出

2300 万公升的热水和蒸汽,每年从地球内部带往地面的热能相当于 600 万吨

标准煤。新西兰约有近 70 个地热田和一千多个温泉。温泉的类型很多,有温

度可达 200~300℃的高温热泉;有时断时续的间歇喷泉;还有沸腾翻腾的泥

浆地。横跨欧亚大陆的地中海——喜马拉雅地热带,从地中海北岸的意大利、

匈牙利经过土耳其、独联体的高加索、伊朗、巴基斯坦和印度的北部、中国

的西藏、缅甸、马来西亚,最后在印度尼西亚与环太平洋地热带相接。

有人做过计算,如果把全世界的火山爆发和地震释放的能量,以及热岩

层所储存的能量除外,仅地下热水和地热蒸汽储存的热能总量,就为地球上

全部煤储藏量的 1.7 亿倍。在地下三公里以内目前可供开采的地热,相当于

29,000 亿吨煤燃烧时释放的全部热量。可以看出,地热能的开发与利用有

着广阔的前景。

对于地热能的开发与利用,如果从 1904 年意大利建成世界第一座地热发

电站算起,已有近 90 年的历史了。但是,只有近二、三十年来地热能的开发

利用才逐渐引起世界各国的普遍注意和重视。

据统计,目前世界上已有一百二十多个国家和地区发现或打出地热泉与

地热井七千五百多处,使地热能的利用得到不断的扩大。地热能的利用,当

前主要是在采暖、发电、育种、温室栽培、洗浴等方面。美国一所大学有三

口深 600 米的地热水井,水温为 89℃,可为总面积达 46,000 多平方米的校

舍供暖,每年节约暖气费 25 万美元。法国计划到 2000 年利用地热为 80 万套

住宅单元供暖,每年可节省燃油一百多万吨。冰岛虽然处在寒冷地带,但有

着丰富的地热资源,目前全国人口的 70%以上已采用地热供暖。

利用地热能发电,具有许多独特的优点:建造电站的投资少,通常低于

水电站;发电成本比水电、火电和核电站都低;发电设备的利用时数较长;

地热能干净,不污染环境;发电用过的蒸汽和热水,还可以用于取暖或其它

方面。

现在,美国、日本、独联体、意大利、冰岛等许多国家都建成了不同规

模的热电站,总计约有 150 座左右,装机总容量达 320 万千瓦。

地热发电的原理与一般火力发电相似,即利用地热能产生蒸汽,推动汽

轮发电机组发出电来。日前,全世界约有四分之三的地热电站是利用高温水

蒸汽为能源来发电的。这种电站是将地热蒸汽引出地面后,先进行净化,除

掉所含的各种杂质,然后就可以推动汽轮发电机发电;以高温蒸汽为能源的

地热电站,大多采用汽水分离的方法发电;对于以地下热水为能源的电站,

一般通过一定的途径用地下热水为热源产生蒸汽,然后用蒸汽来推动汽轮发

电机组发电。


另外,地热能在工业上可用于加热、干燥、制冷与冷藏、脱水加工、淡

化海水和提取化学元素等;在医疗卫生方面,温泉水可以医治皮肤和关节等

的疾病,许多国家都有供沐浴医疗用的温泉。

由于天然热泉较少,而且不是各地都有的,因而在一些没有天然热泉的

地区,人们就利用广泛分布的干热岩型地热能人工造出地下热泉来。人造热

泉是在干热岩型的热岩层上开凿而成的,世界上最早的人造热泉是在美国新

墨西哥州北部开凿的,井深达 3000 米,热岩层的温度为 200℃。

美国已建造了人造热泉热电厂,发电量为五万千瓦。另外,还在洛斯阿

拉莫斯国立实验所钻了两眼深 4389 米的地热井,先把水泵入井内,12 小时

后再抽上来,这时水温已高达 375℃。法国先后开凿了六眼人造热泉,其中

每眼井深六千米,每小时可获得温度达 200℃热水 100 吨。

目前,美国的地热发电站的装机容量已达 930 万千瓦,到 2020 年将增加

到:3180 万千瓦。

现在,随着科学技术的发展,人们开始在岩浆体导热源周围建立人工热

能存积层,以便开发利用热源蒸汽的高温岩体来发电。人们预计,到本世纪

末全世界地热发电的总能力可达一亿千瓦。

   

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