第六章地热新能源

¬ 当抽取和注入流体时，一旦流体压力超过启动断层 运动所需的临界值时，就会诱发地震。现有的资料 表明，由于地热流体的抽取或回灌而诱发的明显地 震比较罕见，而且即使地震发生，一般是轻微的， 不会对地面设施生影响。
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第六章地热新能源
二、利用方式
¬ 人类很早以前就开始利用地热能，例如利 用温泉沐浴、医疗，利用地下热水取暖、 建造农作物温室、水产养殖及烘干谷物等 。
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第六章地热新能源
③ 地压型地热资源
¬ 指埋藏在地下2～3km 深处沉积岩中有压 力的高盐分热水。外面被不渗透的岩石包 围密封，压力高达几十兆帕，温度在150～ 260℃,常溶解有碳氢化合物。
¬ 因此，其实际可开发的能源包括热能、压 力能和化学能。
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第六章地热新能源
④ 干热岩型地热资源
➢ 地热水中含有较高的总固体、氟化物、氯化物等物质。 地热能被利用后，弃水作为灌溉水来源，高盐度的水 将引起土壤盐渍化和土地板结；高盐度的热水在回灌 和供暖时，随着温度的降低将产生化学垢沉淀物，使 管径缩小而被堵塞。
➢ 由于长期的水---岩作用，地热水中含有多种重金属 元素和其它微量元素，如F、B、As等。如果未经处 理，进行灌溉和养殖，对粮作物及鱼类危害很大；还 会由于水体、鱼类、粮作物中有毒物质的长期富集并 通过食物链直接或间接地对人体和生物造成危害。
¬ 新西兰的怀拉基地热区，在1956年井孔试验开展以 后就开始了地面沉降的测量工作。1964—1974年期 间的地面沉降量最大，大约为4.5m，影响范围达 65km2。并且发生了水平运动，最大水平移动为 0.4m。
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第六章地热新能源
（6）地震活动
¬ 地热异常区多数是现代火山、近代岩浆活动地区或 近代地壳构造运动活跃地区，这意味着地热资源开 发一般发生在自然断裂通道和活断层上，即区域地 震活动性强的地区。
第六章地热新能源
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第六章地热新能源
世界常规地热开发潜力及预测
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第六章地热新能源
3.利用类型
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¬ 分地热发电和直接利用两大类，对于不同温 度的地热流体可能利用的范围如下：
1)200～400℃直接发电及综合利用； 2)150～200℃双循环发电，制冷，工业干燥
含H2S的地热尾水直接排入水体，鱼类和藻类的生存 也将受到影响。
现在一些国家，对新建的地热发电站，要求引入保护 环境的表面接触式冷凝器，设置除H2S的装置，并要 求对污渣进行处理。
第六章地热新能源
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（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，与围 岩进行化学物质交换，围岩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各种成分，主 要有：盐类的污染和有害元素（放射性）的污染。
高效方式，硬件设备使用寿命长。
¬ 缺点： 只在特定地区适用，有可能在数年后枯竭，
某些地区可能释放有毒气体（物质）。
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第六章地热新能源
5.利用现状
¬ 目前能为人类开发利用的．主要是地热蒸 汽和地热水两大类资源，人类对这两类资 源已有较多的应用；
¬ 干热岩和地压两大类资源尚处于试验阶段， 开发利用很少。
④红海、亚丁湾、东非大裂谷地热带
包括肯尼亚、乌干达、扎伊尔、埃塞俄 比亚、吉布提等国的地热田。
⑤其他地热区
除板块边界形成的地热带外，在板块内 部靠近边界的部位，在一定的地质条件下也 有高热流区，可以蕴藏一些中低温地热。
如中亚、东欧地区的一些地热田和中国 的胶东、辽东半岛及华北平原的地热田。
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¬ 与冷水循环相比，其形成、补给和径流情 况要复杂得多，周期也长得多。虽然与化 石能源相比，地热能的再生速度要快得多 ，但如果过量开采，超过了补给速度，也 会造成地热资源的枯竭。
¬ 从这个意义上讲，地热资源并不是取之不 尽，用之不竭的。
第六章地热新能源
¬ 每年地热的新再生量只有200多亿吨油当量 ，远低于太阳能的130万亿吨油当量、风能 的1400亿吨油当量、生物质能的600亿吨 油当量；
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第六章地热新能源
世界地热(地震）资源主要分布
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环球地热带分布图
第六章地热新能源
5个地热带
①环太平洋地热带
世界最大的太平洋板块与美洲、欧亚、印 度板块的碰撞边界，即从美国的阿拉斯加、 加利福尼亚到墨西哥、智利，从新西兰、印 度尼西亚、菲律宾到中国沿海和日本。
世界许多地热田都位于这个地热带，如美 国的盖瑟斯地热田，墨西哥的普列托、新西 兰的怀腊开、中国台湾的马槽和日本的松川 、大岳等地热田。
井的噪声可能达80dB(相当于喷气式飞机起飞的水平) 。 ¬ 地热井放喷时其噪声值可达120dB以上。虽然时间较 短，但其尖声也使人的耳朵受到伤害。
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第六章地热新能源
（5）地面沉降
¬ 当地热流体的抽出量超过天然补给量时，地面沉降发 生，实际沉降量取决于抽出的流体量和热储岩石的强 度。
第六章地热新能源
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2020/11/27
第六章地热新能源
第六章 地热能
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第六章地热新能源
主要内容
¬ 地热能概述 ¬ 利用方式 ¬ 我国地热资源开发利用的两大瓶颈
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第六章地热新能源
一、概述
¬ 地热能蕴藏十分巨大，几乎取之不尽，所以 也是重要的新能源。
¬ 据估算，地热能的总量相当于地球内部埋藏 的全部煤炭释放出来的热能的1.7亿倍。
¬ 目前人类还无可行的技术对这类地热资源 进行开发。
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第六章地热新能源
2.分布
¬ 地热能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。
¬ 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。
¬ 地热能的分布相对来说比较分散，开发 难度大。
第六章地热新能源
（3）热污染
¬ 目前我国的地热资源大多以单一利用为主，当热能利 用后，尾水温度仍很高。这些尾水的排放，促使局部 空气和水体的温度升高，改变生态平衡，影响环境和 生物生长．造成热污染。
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第六章地热新能源
（4）噪声污染
¬ 噪声污染一般是由钻探和地热井放喷造成的。 ¬ 在钻探过程中，各种机械噪声高达90dB，干热田钻
，工业热加工； 3)100～150℃双循环发电，供暖，制冷，工
业干燥，脱水加工，回收盐类，罐头食品； 4)50～100℃供暖，温室，家庭用热水，工业
干燥； 5)20～50℃沐浴，水产养殖，饲养牲畜，土壤
加温，脱水加工。
第六章地热新能源
4.地热能的优、缺点
¬ 优点： 在某些地区为常年可再生能源，家居采暖的
第六章地热新能源
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第六章地热新能源
¬ 热水型发电系统又分为闪蒸发电系统、双循环发电系 统和全流发电系统。
¬ 闪蒸发电又称为 地热扩容闪蒸发电 系统，高压热水从 热水井抽到地面， 压力降低，部分热 水闪蒸成蒸汽，利 用该蒸汽发电。
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第六章地热新能源
¬ 双循环发电系统，又称有机工质郎肯循环系 统，低沸点有机物为工质， 使工质在流动系统 中从地热流体中获 得热量，并产生有 机蒸汽，进而推动 汽轮机旋转，带动 发电机发电。
¬ 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。
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第六章地热新能源
1．地热发电
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¬ 地热发电是地热利用的最重要方式。 ¬ 高温地热流体应首先应用于发电。地热发电
和火力发电的原理是一样的，都是利用蒸汽 的热能在汽轮机中转变为机械能，然后带动 发电机发电。 ¬ 所不同的是，地热发电不象火力发电那样要 装备庞大的锅炉，也不需要消耗燃料，它所 用的能源就是地热能。 ¬ 地热发电的过程，就是把地下热能首先转变 为机械能，然后再把机械能转变为电能的过 程。
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¬ 干热岩发电系统是利用地下干热岩体发电的设想，是 美国人莫顿和史密斯于1970年提出的。1972年，他们
在 新墨西哥州北部打了两口约4000米的深斜井，从一口井 中将冷水注入到干热岩体， 从另一口井取出自岩体加 热产生的蒸汽，功率可达 2300kw。 ¬ 进行干热岩发电研究的 还有日本，英国，法国， 德国和俄罗斯，但迄今尚 无大规模应用。
¬ 地热水有一定的压力．温度在80～180℃，矿 化度为1-400g/l ，常含有氯化钠、碳酸钠、 硫酸钠、碳酸钙等盐分及二氧化碳、硫化氢等 气体。
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第六章地热新能源
②蒸汽型地热资源
¬ 指以温度较高的湿蒸汽和过热蒸汽形式存在 的地热资源。
¬ 温度一般超过200℃,形成蒸汽型地热田需要 一定的地质结构，即蒸汽被不渗透的岩层包 围，该类地热资源储量较少，约占0.5％。
¬ 与其它他可再生能源相比，地热能的优势主 要体现在热能的累积存量上。
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第六章地热新能源
6、地热开采对环境的影响
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（1）空气污染
在开发地热能的过程中，热流体中所含的各种气体和 悬浮物将排入大气中，对周围环境造成影响，主要有 H2S和CO2 。
较高的H2S含量一般发生在高温地热田中。中低温热 田中的H2S含量较少。
¬ 现在所说的地热资源，只是地球表层在技术 经济开发可行的深度范围内所蕴藏的一小部 分地热能。
¬ 从严格意义上说不是可再生能源。
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第六章地热新能源
¬ 技术经济可开发深度是随技术的发展和能源价 格的提升而变化的；
¬ 目前这一深度限于地表以下5000m以内，而经 济可开发的深度只有2000－3000m，因此， 地热资源总量为1400亿t标准煤，技术可开发 资源为500亿t标准煤，经济可开发资源为5亿t 标准煤。