地热能及地热发电技术概述
地热能发电
地热电站尾水的综合利用 地热电站 发电后排出的尾水，温度都在60-70度 左右或更高，还有一定的利用价值。 可以作为生活热水，也可以与冷水混 合后灌溉农田。还可以提取有用的化 学元素。 地热电站的运行 地热电站的热惯性 小，起停一般比火力发电站方便，但 在运行中有一些特殊问题需要注意。 包括，背压异常，最佳蒸发工况的维 持，系统的密封性保护等。
• 总热能 内部是一个高温高压世界,蕴藏 着巨大的热量。值约1.25×1028KJ。 • 地热资源 10km内的地热资源约 1.45×1022 KJ ,相当于4.95 ×1015吨标 准煤,是煤炭资源的1.7亿倍，若能大规 模应用，可供人类用几十万年。
地热能的来源？？？ 1、地热能来源于地球物质中的放 射性元素衰变在衰便过程中不断 释放热能，这些元素有铀 238 、铀 235、钍232和钾40等。
地热田的形成
• 地下热水的形成 源型两种。
分为深循环型和特殊热
• 深循环型 一般认为90%的地下热水 来自大气降水,仅有极少量是从岩浆 释放的“原生热水”。地表水在重 力作用下渗入地下,在渗流过程中吸 收岩石热量成为地下热水,受热膨胀 后又沿另外的岩石缝隙向地表移动, 甚至成为热泉。
一边冷水下降，一边热水上升就构成了地 下水的循环。岩层断裂缝隙是形成热水聚集的 必要条件。
双循环地热发电
• 双循环又称低沸点工质地热发电或中间介 质地热发电 , 也称热交换法地热发电。主 要目的在于利用低沸点工质在地热水温度 下能够产生较高压力的蒸汽，更有效地推 动汽轮机发电，从而最大限度地提高整个 系统的效率。 • 常用的低沸点工质： 氯乙烷 沸点=12.4℃，正丁烷:-0.5 ℃, 异丁烷 :-11.7 ℃; 氟里昂 -11 :24 ℃, 氟 里昂-12 :-29.8 ℃ • 采用双循环后 , 地热水不再进入发电设备 内,而仅作为一种热源,可以使发电系统更 紧凑 , 效率更高 . 但低沸点工质成本高 , 常 常有毒,而且易燃易爆,维护费用高。
地热能的地热开发技术
地热能的地热开发技术地热能是指地球内部地热资源在地表的利用。
地热能被广泛认为是一种环境友好、可持续的能源形式，具有稳定性和持久性的特点。
为了有效地开发和利用地热能，人们研究并发展了一系列地热开发技术。
本文将对地热开发技术进行探讨，旨在为地热能的进一步利用提供参考。
一、地热能的开发潜力地球内部的地热能是巨大的，被广泛认为是一种可再生能源。
根据地球内部的温度梯度变化，可以将地热能分为低温热能、中温热能和高温热能。
低温热能一般指地下水温度在30℃以下的热能，中温热能指地下水温度在30℃～90℃之间的热能，高温热能则指地下水温度在90℃以上的热能。
二、地热开发技术的分类根据地热开发的方式和特点，可将地热开发技术分为直接利用技术和间接利用技术。
1. 直接利用技术直接利用技术是指直接将地热能用于供暖、发电、温室种植等领域的技术。
直接利用地热能的方式主要有地热供暖系统、地热发电系统和地热温室等。
地热供暖系统是通过将地下热水引入建筑物，用于采暖和供热。
这种方式减少了对传统能源的消耗，实现了能源的节约和环境的改善。
地热发电系统利用地下热水或蒸汽的高温能量驱动发电机组，将地热能转化为电能。
这种方式具有高效、稳定的特点，可以为地区提供可靠的电力供应。
地热温室则将地热能用于创建具有恒温、恒湿度的理想环境，为植物的生长提供良好的条件。
这种方式可以在非常寒冷的气候条件下实现作物的种植，提高农作物产量。
2. 间接利用技术间接利用技术是指通过地热能源的传导、对流和辐射来获得热能的技术。
间接利用地热能的方式包括地热水源热泵、地热能地板系统和地热能墙体系统等。
地热水源热泵是利用地下水的稳定温度作为热源的热泵系统。
它通过在地下埋设管道将地下水引入热泵系统，再将地下水的热能转移到建筑物内部，用于供暖、空调和热水。
地热能地板系统和地热能墙体系统则是利用地下稳定温度的热能通过地板和墙体传导传递到室内，实现室内的恒温效果。
这种方式可以减少传统供暖系统的能量消耗，提高室内舒适度。
地热发电技术
热水型地热发电
减压扩容（闪蒸系统）
将地热井口来的地热水，先送到闪蒸器中进行 降压闪蒸使其产生部分蒸汽，再引入到常规汽 轮机做功发电。汽轮机排出的蒸汽在冷凝器内 冷凝成水。送往冷却塔，分离器中剩下的含盐 水排入环境或打入地下或引入作为第二级低压 闪蒸分离器ห้องสมุดไป่ตู้，用这种方法产生蒸汽来发电就 叫做闪蒸法地热发电。
• 化学性质稳定，不易分解，腐蚀性和毒性小，不易燃 易爆。
总结
采用闪蒸法发电时，热水温度低于100℃时，全热力系统处 于负压状态。这种电站，设备简单，易于制造，可以采用混 合式热交换器。缺点是，设备尺寸大，容易腐蚀结垢，热效 率低。由于直接以地下热水蒸汽为工质，因而对于地下热水 的温度、矿化度以及不凝气体含量等有较高的要求。
干热岩发电系统
首先将水通过压力泵 压入地下深处（2-4 千米），产生的蒸汽 再进行发电，热干岩 过程法不受地理限值 ，可以在任何地方进 行热能开采。而且这 种方法在发电过程中 不产生废水、废气等 污染，是未来的新能 源。
图6 干热岩发电系统示意图
全流地热发电系统
本系统将地热井口的 全部流体，包括所有 的蒸汽、热水、不凝 气体及化学物质等， 不经处理直接送进全 流动力机械中膨胀做 功，这种形式可以充 分利用地热流体的全 部能量，大大节约了 资源，但技术上有一 定的难度，尚在攻关 。
图5 全流系统发电示意图
地热发电对环境的影响
1、空气污染。在开采地热能的过程中，所 含有的各种气体和悬浮物将排入大气中，对环 境造成影响。
2、化学污染。地热水的形成一般为大气降 水经过地下深循环，与周围岩石进行化学物质 交换，岩石中各种化学组分进入水体，使地热 水中含有对环境有益和有害的常量成分和放射 性成分。
地热发电原理及全国地热发电概要
地热能简介
地热能是一种新的洁净能源，在当今人们的环保意识日渐增强和能源日趋紧缺的情况下，对地热资源的合理开发利用已愈来愈受到人们的青睐。其中距地表2000米内储藏的地热能为2500亿吨标准煤。全国地热可开采资源量为每年68亿立方米，所含地热量为973万亿千焦耳。在地热利用规模上，我国近些年来一直位居世界首位，并以每年近10%的速度稳步增长。 在我国的地热资源开发中，经过多年的技术积累，地热发电效益显著提升。除地热发电外，直接利用地热水进行建筑供暖、发展温室农业和温泉旅游等利用途径也得到较快发展。全国已经基本形成以西藏羊八井为代表的地热发电、以天津和西安为代表的地热供暖、以东南沿海为代表的疗养与旅游和以华北平原为代表的种植和养殖的开发利用格局。
图：常见的地热能产生原理
地热能简介
人类在旧石器时代就有利用温泉沐浴、医疗，在古罗马时代利用地下热水取暖等、近代有建造农作物温室、水产养殖及烘干谷物等。但真正认识地热资源并进行较大规模的开发利用却是始于20世纪中叶，但是，现代则更多利用地热来发电。 地热能的利用可分为地热发电和直接利用两大类。地热能是来自地球深处的可再生能源。地球地壳的地热能源起源于地球行星的形成（20％）和矿物质放射性衰变（80％）。地热能储量比目前人们所利用的总量多很多倍，而且因为历史原因多集中分布在构造板块边缘一带、该区域也是火山和地震多发区。如果热量提取的速度不超过补充的速度，那么地热能便是可再生的。地热能在世界很多地区应用相当广泛。据估计，每年从地球内部传到地面的热能相当于100PW·h。但是，地热能的分布相对来说比较分散，开发难度大。
图：背压式汽轮机发电装置简图
地热能发电及原理-地热蒸汽发电
凝汽式汽轮机发电原理：为提高地热电站的机组输出功率和发电效率，做功后的蒸汽通常排入混合式凝汽器，冷却后再排出，在该系统中，蒸汽在汽轮机中能膨胀到很低的压力，所以能做出更多的功该系统统适适用于高温（160℃以上）地热田的发电，系统简单。
地热能技术与地热能发电
地热能技术与地热能发电地热能是指地球内部储存的热量能量，它是一种常见且可再生的能源形式。
地热能技术是利用这种能源来进行发电、供暖和其他能源相关应用的方法和技术。
地热能发电是其中一种应用方式，通过转化地热能为电能，以满足人类对电力的需求。
1.地热能的来源与特点地热能的来源主要是地球内部的自然热能，这种热能产生于地球形成和放射性衰变等自然过程。
地热能的特点在于其分布广泛且稳定。
相比其他可再生能源如风能和太阳能，地热能不受季节、日照和气候等因素的影响，具有持续稳定的特点。
2.地热能的开发利用地热能的开发利用包括直接利用地热能进行供暖和温泉浴等需求，以及利用地热能进行发电。
地热能供暖是传统的利用方式，其原理是将地热能转化为热能，通过管道将热能输送到建筑物或产业用途中。
而地热能发电是利用地热能转化为电能的过程，具有较高的发电效率和环保特性。
3.地热能发电技术地热能发电技术主要分为“干蒸汽系统”和“二元系统”两种类型。
干蒸汽系统是利用地下热水或高温干蒸汽，通过热交换装置将地热能转化为动力，推动涡轮机运转，进而带动发电机发电。
这种系统适用于高温地区，其关键技术是热交换与能量转化。
二元系统是将地下热水或蒸汽通过换热器传递给工质（即工作介质，常见的有丁烷、异丁烷和R-134a等），使工质的沸点降低，形成工质和水的两个相。
然后，以两相沸腾形式驱动涡轮机并产生电能。
相对于干蒸汽系统，二元系统适用于较低温度的地热资源，可以更加高效地利用地热能。
除了干蒸汽系统和二元系统，还存在其他地热能发电技术如闪蒸系统和称为地热火山的海底火山热能发电技术等。
这些技术根据地热能资源的丰富程度和地质条件的不同，选择合适的开发利用方式。
4.地热能发电的优势与挑战地热能发电相比传统的化石燃料发电和一些可再生能源发电具有一定的优势。
首先，地热能是一种清洁无污染的能源形式，不会产生二氧化碳等温室气体排放。
其次，地热能发电具有非常高的可靠性和持续性。
地热能利用的工作原理与地质条件分析
地热能利用的工作原理与地质条件分析地热能作为一种可再生能源，被越来越多的国家和地区广泛应用。
它利用地球深部的热能来供热和发电，具有环保、高效的特点。
本文将详细介绍地热能的工作原理以及利用地热能的地质条件分析。
一、地热能的工作原理地热能的工作原理基于地球内部热能的存在。
地球内部有一个称为地热储能层的热源，它主要由热岩、熔岩、地热水等组成。
地热能的利用主要分为地热供热和地热发电两种形式。
1. 地热供热地热供热是利用地下储能层的热能为建筑提供供暖和生活热水。
其工作原理主要有以下几个步骤：第一步，通过钻探井将热能层的地热水或蒸汽抽取到地上；第二步，将地热水或蒸汽通过热交换器传热给供热系统；第三步，供热系统将热能传递给建筑内部，实现供暖和生活热水的需求。
2. 地热发电地热发电是将地下热能转化为电能的过程，其工作原理主要有以下几个步骤：第一步，通过钻探井将地热水或蒸汽抽取到地上；第二步，将地热水或蒸汽通过热交换器传热给工作介质，使其蒸发产生高温高压蒸汽；第三步，高温高压蒸汽推动汽轮机旋转，产生机械能；第四步，机械能通过发电机转化为电能，供给电力系统使用。
二、地热能的地质条件分析地热能的利用需要具备一定的地质条件，主要包括以下几个方面：1. 热能储存层热能储存层是指地球深部能够储存大量地热能的地层。
它的形成需要满足两个条件：一是存在较高的地温梯度，也就是地温随着深度的增加而增加的趋势；二是具备高渗透性和高储层容量，能够储存大量的地热水或蒸汽。
2. 热能传导性热能传导性是指地层传导热量的能力。
地热能的利用需要热能能够有效地传导到地表或地下水中。
因此，地层应具备较高的热导率和较低的热阻，以保证热能的传导效率。
3. 地热水资源地热水是地热能的重要载体，也是地热发电和供热的关键要素之一。
地下是否存在丰富的地热水资源对地热能的利用至关重要。
开发利用地热水资源需要充分考虑地下水系统的分布、渗漏性和储量等因素。
4. 水文地质条件水文地质条件对地热能的利用及开发具有重要意义。
地热能利用技术研究综述
地热能利用技术研究综述地热能是指地球内部的热能资源，是一种可再生的能源。
近年来，随着全球对清洁能源需求的增加，地热能利用技术的研究逐渐受到关注。
本文将对地热能利用技术的研究现状进行综述，并探讨未来发展的趋势。
一、地热能的分类地热能按照温度可以分为低温热能、中温热能和高温热能。
低温热能一般指地表下100℃的热能资源，可以应用于供暖、温室种植等领域；中温热能指地表下100℃至150℃的热能资源，适用于发电、海水淡化等领域；高温热能主要指地表下150℃以上的热能资源，可以应用于工业生产、发电等领域。
二、地热能利用技术（一）直接利用技术直接利用技术主要包括地热供暖、温室种植和温泉利用等。
地热供暖通过将地热能直接输送到建筑中，实现供暖的目的。
温室种植利用地热能提供恒温环境，提高植物生长速度和品质。
温泉利用则是将地热能转化为温泉水，供人们进行休闲浸泡等。
（二）间接利用技术间接利用技术主要包括地热发电和地热泵利用等。
地热发电利用地热能产生蒸汽驱动涡轮机，进而产生电力。
地热泵则是利用地热能将地下的低温热能转换为地上的高温热能，用于供暖、制冷和热水供应等。
三、地热能利用技术的研究现状（一）地热供暖技术研究地热供暖技术主要研究低温热能的利用。
目前，地热供暖系统主要有地下管道循环系统和热泵循环系统。
地下管道循环系统通过在地下铺设管道，将地热能输送到建筑物中，实现供暖效果。
热泵循环系统则是利用地热泵将地下低温热能转化为高温热能，供暖使用。
（二）地热发电技术研究地热发电技术主要研究中温和高温热能的利用。
目前，地热发电主要采用闪蒸发电和二段式发电技术。
闪蒸发电技术是将地下的高温热能直接转化为蒸汽，驱动涡轮机发电。
而二段式发电技术则是利用地下高温热能蒸汽驱动低温蒸汽再次发电，提高发电效率。
（三）地热泵技术研究地热泵技术主要研究地下低温热能的利用。
近年来，地热泵技术发展迅速，主要有地源热泵和水源热泵两种类型。
地源热泵通过地下的低温热能转换为室内的供暖和制冷能源。
地热发电的应用
地热发电的应用1. 地热发电的概述地热能是指地球内部的热能，是一种洁净、可再生的能源。
地热发电技术利用地热能转化为电能，为人们的生活和产业提供可靠、持久的能源供应。
本文将从地热发电的原理、技术以及应用范围等方面进行探讨。
2. 地热发电的原理地热发电利用地球内部的热能，通过地热能转换装置将地热能转化为电能。
其原理可以简要归纳如下： - 地球内部存在大量的地热能，包括地壳中的热能和地热水资源。
- 地热能可以通过地热能转换装置（如地热发电站）转化为电能。
- 地热发电主要利用地热水和蒸汽驱动涡轮发电机组产生电力。
- 地热水经过地下管道输送至地热发电站，经过处理后驱动涡轮发电机组。
3. 地热发电的技术地热发电涉及到多种技术，下面介绍几种常见的地热发电技术： ### 3.1 干热岩发电技术干热岩发电技术是一种利用干燥岩层中的地热能进行发电的技术。
其主要步骤包括： 1. 钻孔开采岩层中的热能。
2. 注入冷水，使岩层温度下降。
3. 再次注入水，通过地下管道输送至地热发电站。
4. 经过地热发电站发电。
3.2 闪蒸发电技术闪蒸发电技术是一种利用高温地热水蒸发产生蒸汽，驱动涡轮发电机组发电的技术。
具体步骤如下： 1. 高温地热水进入闪蒸罐。
2. 高温地热水在闪蒸罐中迅速蒸发，产生高压蒸汽。
3. 高压蒸汽驱动涡轮转动，驱动发电机发电。
3.3 二次循环发电技术二次循环发电技术是指通过地热水与有机工质直接接触传热，再由有机工质带热流经发电机组产生电能的技术。
具体步骤如下： 1. 地热水与有机工质进行直接接触传热。
2. 有机工质带热流经发电机组，转动涡轮发电。
4. 地热发电的应用范围地热发电可广泛应用于以下领域： ### 4.1 国家电网供电地热发电可以作为国家电网的一部分，为城市和农村地区提供可靠的电力供应。
地热发电具备持续稳定的特点，可满足电力供应的需求。
4.2 工业生产地热发电可以为各种工业生产提供稳定的电力供应。
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地热能及地热发电技术概述
摘要文章主要介绍了地热资源及其分类，地热发电的原理，并对发展地热发电中需要解决的关键问题进行了简要的分析，最后对我国地热发电的发展前景做了一下展望。
关键词地热资源；类别；发电原理；关键问题；发展前景
随着人类对资源的过度开采，煤，石油等化石能源在几十年或一百多年后将被消耗殆尽；另一方面，这些能源的燃烧所造成的环境污染也日益凸显，严重威胁着人类社会的可持续发展。
因此，开发可再生新能源已成为当前社会不容忽视的必由之路。
我国地处欧亚板块，有着丰富的地热资源，太平洋地热带和地中海——喜马拉雅地热带经过我国版图。
因此，开发地热能对解决我国能源短缺有着重大意义，具有美好的发展前景。
1地热资源及其分类
地热资源是指在当前技术经济和地质环境条件下，能够从地壳中科学、合理的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成。
地热能是通过漫长的地质作用而形成的集热、矿、水为一体的矿产资源。
地热资源按它在地下的储存形式可分为五大类：蒸汽型、热水型、地压型、干热岩型和岩浆型。
1）蒸汽型地热资源：指以温度较高的蒸汽为主的地下对流水热系统，这类地热资源由于需要特殊的地质条件才能形成，因此储量较少。
一般蕴藏在1.5 km 左右的地表深度。
2）热水型地热资源：指地下以水为主的对流水热系统，是存在于地热区的水从周围储热岩体中获得能量形成的，包括喷出地面的热水和湿蒸汽。
这类资源分布广泛，储量丰富，是当前重点研究对象。
3）地压型地热资源：蕴藏深度为2km~3 km，以高压水形式存在，溶解大量碳氢化合物，开发时可同时得到压力能，热能，化学能。
4）干热岩型地热资源：在地壳深处，岩石具有很高的温度，储存大量得热能，干热岩型地热资源主要指地表下10km左右深处的干燥无水的热岩石。
这类资源十分丰富，是未来开发的重点。
5）岩浆型地热资源：指蕴藏在地层深处的呈完全熔融状态或半熔融状态的岩浆中所具有的巨大能量。
2地热发电的原理及技术
地热发电首先将地下热能转变为机械能，再将机械能转换为电能，其基本原理与火力发电相似，都是用高温高压的蒸汽驱动汽轮机，然后带动发电机发电。
地热发电可分为地热蒸汽、地下热水、两相全流法、联合循环和地下热岩五种发电方式，以下主要对地热蒸汽和地下热水两种方式进行简单介绍。
2.1地热蒸汽发电
1）背压式汽轮机发电。
背压式汽轮机发电系统是所有地热发电系统中最简单、技术成熟、投资最低的发电系统，由净化分离器和汽轮机组成。
这种发电形式多用于电站规模较小的电站，其工作原理是：将地热井口出来的蒸汽引入净化分离器加以净化，经过分离器分离出所含的固体杂质，然后使蒸汽推动汽轮发电机组发电，做功后的蒸汽可直接排入大气，也可用于工业生产中的加热工程。
这种系统大多用于地热蒸汽中不凝结气体含量很高的场合，或者综合利用于工农业生产和生活用水。
2）凝汽式汽轮机发电。
为了提高地热电站的机组输出功率和发电效率，目前电站普遍采用凝汽式汽轮机发电系统。
这种系统由于蒸汽在汽轮机中能够膨胀到河底的压力，因而能做更多的功。
做功后的蒸汽通常排入混合式凝汽器，并在其中冷却，凝结成水，然后排出。
该系统适用于高温（160℃以上）地热田的发电，系统简单。
2.2地下热水发电
1）闪蒸地热发电。
闪蒸地热发电也称减压扩容法发电，其基本工作原理是：将地热井口来的地热水，经过除气器或汽水分离器后，送至闪蒸器中进行降压闪蒸（或称扩容），使其产生部分蒸汽。
由于容器中的压力低于该温度下的饱和压力，热水会迅速汽化成蒸汽，故称为“闪蒸”。
闪蒸出来的蒸汽即可推动汽轮机做功发电。
汽轮机排出的蒸汽在混合式凝汽器内冷凝成水，送往冷却塔，或引入作为第二级低压闪蒸分离器中，分离出低压蒸汽引入汽轮机的中部某一级膨胀做功。
2）中间介质法地热发电。
中间介质法地热发电又称双循环地热发电，主要用于中低温地热资源，其工作过程为：从地热井出来的热水进入换热器，将热量传给低沸点介质，使之变为蒸汽，然后以此蒸汽去推动气轮机，并带动发电机发电。
放热后温度较低的地热水排入回灌井或作其他应用。
这种系统的特点是地热水不与发电系统直接接触，而是将热量传给低沸点介质，故其热效率较高，可利用额度较低的地热资源，并且易于适应化学成分比较复杂的地下热水。
缺点是增加了投资和运行的复杂性。
3发展地热发电需要解决的关键问题
3.1地热田的回灌
地热水中含有大量的有毒矿物质，地热发电后排出的热水如果直接排入环境
中，会对环境产生恶劣影响。
另外，如果不回灌，还会引起地面下沉，影响地下结构的稳定性。
地热回灌是把利用过的地热流体或其他水源通过地热回灌井重新注回热储层段的方法。
回灌可以很好解决地热废水问题，还可以改善或恢复热储的产热能力，保持热储的流体压力，维持地热田的开采条件。
3.2地热田的腐蚀
地热流体中含有许多化学物质，其中氧、氯等元素具有很强的腐蚀性，再加上流体的温度、流速、压力等因素的影响，会对各金属表面产生不同程度的腐蚀，直接影响设备的使用寿命。
因此需采用一些防腐措施：例如利用非金属材料解决腐蚀问题；对主要腐蚀部件的金属表面涂敷防腐涂料；采取相应的密封措施，防止空气中的氧进入系统；对含氯的地热水可采用前置换热器等。
3.3地热田的结垢
地热水资源中矿物质含量比较高，在抽到地面做功的过程中，矿物质会从水中析出产生沉淀结垢，主要包括氧化铁、碳酸钙、硫酸盐等。
水垢的传热性能差，管道结垢后大大降低换热器的传热性能，使得地热能利用率下降，另外，结垢使水的流动阻力增加，增大了流体输送的能耗。
可采用HCl和HF等溶解水垢，为了防止酸液对管材的腐蚀必须加入缓蚀剂；也可选择合适的材料涂衬在管壁内，防止管壁上的结垢。
4我国地热发电的前景
相对于经济的快速发展和庞大的人口基数，我国的煤、石油的化石能源十分贫乏，中国火力发电事业虽有大的发展和装机容量，但并不是发电事业的方向；水力发电成本高，季节性强，且目前世界缺水，中国缺水这一事实也不断加剧。
而地热资源能量丰富，地热发电不耗燃料，技术相对成熟，有着美好的发展前景，接下来应加大对地热发电的设备优化的研究，很好的解决结垢、回灌、腐蚀等问题，提高地热发电的热利用率，为我国的发电事业增添新的活力。
参考文献
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