1.3能源化学地热能12

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（4）全流型发电
目 前仅为 一 种实验技术， 目的在于全 部利用地热 能 的能量 ， 包括蒸汽热 量、热水热 量和压力能。
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（5）混合循环发电
当地热能温度过低，不能实现单独经济发电时，采用包括地热能在内 的二种或二种以上的多种能源发电，可以达到节约常规能源的目的。
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3.1.2 地热能的分布
地中海地热带——它是欧亚板块与非洲板块和印度板块的碰撞边 界。 横穿亚洲一直延伸到地中海地区，包括中国西藏、及云南、四川 西部。 世界第一座地热发电站——意大利的拉德瑞罗地热田就位于这个 地热带中。中国的西藏羊八井及云南腾冲地热田也在这个地热带 中。 洋中脊地热带——这是大西洋海洋板块开裂部位。冰岛的克拉弗 拉、纳马菲亚尔和亚速尔群岛等一些地热田就位于这个地热带。 红海一亚丁湾一东非裂谷地热带——东非断裂、肯尼亚断裂、埃 塞俄比亚断裂。
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正常地热区和异常地热区
按照地温梯度的差别，陆地上的不同地区可划分为“正常地热区” 和“异常地热区”。 地温梯度接近3℃的地区，称为“正常地热区。远超过3℃的地区， 称为“异常地热区”。 在正常地热区，较高温度的热水或蒸汽埋藏在地壳的较深处。 在异常地热区，由于地热增温率较大，较高温度的热水或蒸汽埋 藏在地壳的较浅部位，有的甚至露出地表。 那些天然出露的地下热水或蒸汽叫做温泉。在异常地热区，除温 泉外，人们也较易通过钻井等人工方法把地下热水或蒸汽引导到 地面上来加以利用。
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（3）热干岩资源
含丰富热量，但很少含 水或不含水，又不很深 的地质构造。 开采时向温度高，渗透 性小的岩层开凿深井 （4～5 km），然后采用 液压或爆破法使岩层破 裂，注入冷水，回收热 水，形成循环回路。
2005年11月 ，澳大利亚“地球动力”公司宣布将建 造全球首座使用“干热岩”技术的商用地热发电站
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(4) 岩浆
岩浆是温度700～1200℃的熔化岩石，深度3～10km。热能潜力 巨大，但开发困难。
2004年08月13日，印度洋西南部的法国海外省留尼汪岛 富尔奈斯火山喷发实景。
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3.3地热利用技术
在所有的地热资源中，热液能是最先进，最成熟，成本也最具有竞 争性，也是唯一实现了商业性利用的地热资源。岩浆、地热增压水 和干热岩体资源的开发应用现仍处于试验阶段。 热液能的利用形式主要有二类：
直接利用——空间和水加热，工农业加热。如温泉浴，温室、养鱼 等。直接利用的热液水温一般在40℃以上。但如采用热泵技术， 20℃左右的热水也可利用。 地热发电。
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3.3.1直接利用
空间和水加热，工农业加热。如温泉浴，温室、养鱼等。直接利用的 热液水温一般在40℃以上。但如采用热泵技术，20℃左右的热水也可 利用。 热泵的工作原理与家用电冰箱类似，实质上是一种热量提升装置，但 它可以双向输热。
预测全世界 2020 年对一次能力能源的需要量为每年 104 Mtoe 。
（2）地热能的分布不均匀——地热能的分布是很分散的，如果不是 地球本身把地热能集中在某些地区，采用目前的技术水平是无法 开发利用的。
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3.1.1 地热能的来源
地球的内部高温高压
假定地球的平均温度为2000℃，地球的质量为6×1024kg，地球 内部的比热为1.045J／g· ℃，那么整个地球内部的热含量大约为 1.25X1031J。 即便是在地球表层10km厚这样薄薄的一层，所贮存的热量就有 1025J。 地球通过火山爆发、间歇喷泉和温泉等等途径，把热能通过传导、 对流和辐射的方式传到地面上来。 据估计，全世界地热资源的总量大约为14.5X1025J，相当于4948 X1012t标准煤燃烧时所放出的热量。
冬天，热泵从地热获取热量，转热给受热环境——供热； 夏天，热泵从环境获取热量，输给地下储存，环境则降温——空调。 在美国，地热泵以320%的速度增长。美国能源部预测：到2030年，地 热泵将为美国提供68 Mtoe的能量。
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3.3.2地热发电
对高温地热能，最好的利用方式是发电。地热液—电力的转化 工艺可分为如下几类。 干蒸汽发电 闪蒸蒸汽发电 双元循环发电 全流型发电
定义——地热能是指来自于地球内部因熔融岩浆和放射性物质的衰变 产生的热能。
只要地热能的提取速度不超过补充的速度，那么地热能便是可以再生 的。
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地热能的特点
（1）地热能的资源量相当大——估计全世界的地热能资源约相当于 109 Mtoe（ toe—吨油当量）；
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地温梯度
地球每一层次的温度状况是很不相同的。在地壳的常温带以下， 地温随深度增加而不断升高，越深越热。这种温度的变化，叫做 “地温梯度”。 各地的地热增温率，差别是很大的，平均地热增温率为每加深 100m，温度升高3℃。 到达一定的温度后，地热增温率由上而下逐渐变小。根据各种资 料推断，地壳底部至地幔上部的温度大约1100～1300℃，地核的 温度大约在2000～ 5500℃之间。 假如我们按照正常的地热增温率来推算，80℃的地下热水，大致 是埋藏在2000～2500m左右的地下。
它在全世界的分布情况尚不清楚，唯一探明的主要区域是墨西哥湾北 部，有几个大型的资源储存区，面积超过16平方公里。
这类资源的能量密度较大，潜力非常可观。这是因为它可以通过钻井 提取三种能量：
从热液中提取热能； 从高压流体中提取压力能；

从溶解的甲烷中提取化学能。
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3.2地热能资源形式
地热能资源有如下四种形式
热液 地热增压水 热干岩 岩浆
亦可按照温度高低分为 低温地热系统（30～150℃） 高温地热系统（150℃以上）。
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（1）热液资源
热液资源（亦称地热水力资源）是目前常用，也是唯一实现了商 业应用的地热资源。
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环境影响
蒸汽中经常含有硫化氢，也含有 二氧化碳，盐水会被溶解的矿物 质饱和。直接排放会产生环境污 染，现代的三废处理系统和回灌 技术已有效地减少了地热能对环 境的影响。
30年间不同能源每年每 发出1×106万kw· h电所 占用的土地面积比较
技术
占地面积/m2
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可再生能源篇 3 地热能 Ground thermal energy
能源化学课程组
武汉科技大学 二o一二年三月
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本章内容
地热能资 源
地热能资 源形式
地热利用 技术
经济指标
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3.1地热能资源
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（3）双元循环发电
适用于不太热的，以液体为主 的地热热能。一般工作温度 90～200℃，功率1～3 Mw。

该系统的地热液体从生产井到 注水井形成一个循环，同时采 用二次工质（异丁烷）气化、 冷凝、再加热气化形成第二个 循环，这两个循环间通过换热 器进行热交换。
热水与蒸汽的储存深度100～4500m，温度90～350℃。它们可以 是以热水为主，也可能是以蒸汽为主。 在热液资源中，约有2/3属于150～200℃的中等温度范围。
温泉之乡——湖北咸宁
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（2）地热增压水资源
地热增压水——储藏在高压下的沉积构造内的溶有甲烷气的热水层。 深度3～6km，温度90～200℃。
煤炭（包括采煤）
太阳热能 光电能 风能（包括道路） 地热能
3642
3561 3237 1335 404
利用地热能还有其他环境方面的 优点，因为地热电站的占地面积 少于其他能源
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经济指标——展望
经济指标——利用地热发电的关键是地热温度，目前能普遍接受 的经济温度是150～200℃，常规型发电装置的建设投资为 1000～1500＄/kw，发电成本为0.04～0.08＄/kwh。
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东非大峡谷
世界上最长的裂谷，全长约5800千米
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中国的地热资源
应 城 汤 池 温 泉
中国150℃以上的地热资源不多，主要集中在藏南、滇西和台湾 地区。 但中低温（＜150℃的地热资源全国广泛分布，露出地面的天然 热泉就有2500多处。 粗略统计，全国地热资源总量为30亿toe。目前得到利用的大约有 30多万toe，利用率仅万分之一。
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3.1.2 地热能的分布
地热能的分布与地球的大构造板块有关 地热能主要出现于新的火山活动区或地壳已经变薄的地区。全球性的地热带 主要有四个： 环太平洋地热带——它是世界最大的太平洋板块与美洲、欧亚、印度板块的 碰撞边界。 世界许多著名的地热田，如美国的盖瑟尔斯、长谷、罗斯福；墨西哥的塞罗、 普列托；新西兰的怀腊开；中国的台湾马槽；日本的松川、大岳等均在这一 带。