怎样利用地热发电?
地热能是来自地球深处的可再生性热能,它起于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。地下水的深处循环和来自极深处的岩浆侵入到地壳后,把热量从地下深处带至近表层。其储量比目前人们所利用能量的总量多很多,大部分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。它不但是无污染的清洁能源,而且如果热量提取速度不超过补充的速度,那么热能是可再生的。
地热发电是利用液压或爆破碎裂法把水注入到岩层,产生高温蒸汽,然后将其抽出地面推动涡轮机转动使发电机发出电能。在这过程中,将一部分没有利用到的或者废气,经过冷凝器处理还原为水送回地下,这样循环往复。1990年安装的发电能力达到6000MW,直接利用地热资源的总量相当于4.1Mt油当量。
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,温度可高达4500℃。
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。地球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4类:
(一)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℃。
(二)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%。
(三)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%。
(四)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他几种都多,约占已探明地热资源总量的40%。
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6个开发利用地热较好的首都之一(其他5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300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50多处,日洗浴60000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3500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10000千瓦,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,这里形成了两个温泉数量多、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600多处,约占全国热水泉总数的1/3,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700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平方千米的地热带,其中深度超过500米、温度在30℃以上的热水井达380多口,最高水温为94℃,年总开采量近5000万吨,可利用的热量相当于30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平方千米的范围内,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。新西兰有近70个地热田和1000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、俄罗斯的高加索、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3千米以内目前可供开采的地热,相当于29000亿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100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120多个国家和地区发现或打出地热泉与地热井7500多处,使地热能的利用得到不断地扩大。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3口深600米的地热水井,水温为89℃,可为总面积达46000多平方米的校舍供暖,每年节约暖气费25万美元。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他方面。
现在,美国、日本、俄罗斯、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,装机总容量达320万千瓦。
地热发电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。目前,全世界约有3/4的地热电站是利用高温水蒸气为能源来发电的。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,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5万千瓦。另外,还在洛斯阿拉莫斯国立实验所钻了2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6眼人造热泉,其中每眼井深6000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21世纪末,全世界地热发电的总能力可达1亿千瓦。
具体你可以看参考资料。
地热能利用技术分析
地热能是指蕴藏在地壳中能够为人类经济地开发利用的热资源。地热能可分为浅层地温能、常规地热能和干热岩地热能。那么,下面是我为大家整理的地热能利用技术分析,欢迎大家阅读浏览。
一、地热能的概念和优点
第一,地热能的基本概念
地热能是指蕴藏在地壳中能够为人类经济地开发利用的热资源。地热能可分为浅层地温能、常规地热能和干热岩地热能。200米以浅的称为浅层地温能,200米至3000米的称为常规地热能,3000米至10000米的称为干热岩地热能。常规地热能的高温部分和干热岩资源供地热发电利用,常规地热能的低温部分和浅层地温能用作供暖和其他热利用。
第二,地热能的主要优点与其他可再生能源比较
地热能利用的优点是其利用系数最大。中国科学院院士汪集旸指出,地热发电利用系数是0.73,平均一年工作6400小时以上,生物质、水力、潮汐、风力发电和太阳能发电的利用系数分别是0.52、0.42、0.23、0.21和0.14,在同样装机容量下,地热能发电年发电量是风力发电的3.5倍,是太阳能发电的5倍。
二、我国地热能分布及重庆地热资源状况
第一,我国地热能分布
我国是以中低温为主的地热资源大国,全国地热资源潜力接近全球的8%。据国土资源部初步评价,我国浅层地热能资源量相当于95亿吨标准煤,年可利用量约3.5亿吨标准煤常规地热能资源量相当于8530亿吨标准煤,年可利用量约6.4亿吨标准煤干热岩地热能理论资源量相当于860万亿吨标准煤,约为2013年全国能源消费总量的20多万倍。高温(>150℃)对流型地热资源,主要分布在西藏、腾冲现代火山区及台湾地区中温(90~150℃)、低温(<90℃)对流型地热资源,主要分布在沿海一带如广东、福建、海南等省区中低温传导型地热资源,分布在华北、松辽、四川、鄂尔多斯等地的大中型沉积盆地之中。
第二,重庆市地热资源
根据《重庆市地热资源总体规划报告》,全重庆市地热资源总量为3.3×1017千焦,可采水量约为4.64亿立方米/年(约127万立方米/天)。
重庆市浅层地温能资源150米以浅的可利用资源量约为1.26亿千瓦,100米以浅的可利用资源量约为0.77亿千瓦涪陵区、黔江区、万州区、一小时经济圈150米以浅的可利用资源量分别约为7.33万千瓦、221万千瓦、881万千瓦、7220万千瓦涪陵区、黔江区、万州区、一小时经济圈100米以浅的可利用资源量分别约为472万千瓦、142万千瓦、567万千瓦、4640万千瓦。
重庆市钻孔深度取150米则地埋管地源热泵能满足制冷面积约为12.6亿平方米建筑的空调冷负荷,钻孔深度取100米则地埋管地源热菜能满足制冷面积约为7.7亿平方米建筑的空调冷负荷。涪陵区、黔江区、万州区、一小时经济圈150米以浅的可利用资源量分别能满足制冷面积约为7340万平方米、2210万平方米、8810万平方米、7.22亿平方米建筑的空调冷负荷涪陵区、黔江区、万州区、一小时经济圈100米以浅的可利用资源量分别能满足制冷面积约为4710万平方米、1420万平方米、5670平方米、4.64亿平方米建筑的`空调冷负荷。
三、地热能利用途径
地热能利用分为地热发电和地热直接利用两种途径。
第一,地热发电
地热发电是利用地下热水和蒸汽为动力源,把热能在汽轮机中转变为机械能,带动发电机发电的发电技术,适用于高温地热资源的开发利用,可分为蒸汽型和热水型地热发电两大类。
其一,蒸汽型地热发电
蒸汽型地热发电主要应用在温度高于150摄氏度的干热岩资源地热田,把蒸汽田中的干蒸汽直接引入汽轮发电机组发电,发电方式简单。干蒸汽地热资源较少,且多存于较深的地层,开采难度大,发展受到限制。
其二,热水型地热发电
热水型地热发电主要利用高温热水,温度范围为150摄氏度-100摄氏度,主要有闪蒸地热发电和中间介质法地热发电两种方式。闪蒸地热发电是将高温高压热水抽至地面,部分热水会沸腾并“闪蒸”成蒸汽,蒸汽送至汽轮机做功中间介质法地热发电就是通过热交换器利用热水来加热某种低沸点的工质,使之变为蒸汽,推动气轮机做功发电,该种发电方式能有效利用中低温地热资源,适合温度为低于100摄氏度的地热资源发电。
重庆市地热资源主要以热水型中低温为地热资源主,地下数百米至三千余米的地热水温基本在25至62摄氏度,重庆市推广地热发电还有待相关技术的进一步成熟和投资成本的下降。
第二,地热能直接利用
主要是用于工业加工、建筑采暖制冷、农业温室、农田灌溉、洗浴医疗、旅游等领域。
其一,建筑物采暖制冷。主要是利用地源热泵技术,将土壤、地表或者地下水体中的热量进行转换,供建筑物采暖制冷。如重庆大剧院采用江水源热泵机组,以嘉陵江水作为热源和冷源,实现全年替代常规能源量1502吨标煤,年减排二氧化碳3710吨、二氧化硫30吨、粉尘15吨,年节约运行费用152万元,具有较好的节能效益。
其二,地热能农用技术。主要集中在地热温室种植和水产养殖方面,地热灌溉、地热孵化禽类、地热烘干蔬菜、地热加温沼气池等也在发展之中。
其三,地热能医疗利用技术。地热流体温度较高、含有特殊的化学与其他成分、生物活性离子及放射性物质,对人体器官功能具有医疗、调节作用,可利用地热进行水疗、气疗和泥疗。
其四,地热用于旅游娱乐。温泉与旅游相结合,是我国地热利用发展较快的领域。
四、重庆市地热资源利用状况及问题
第一,利用现状
重庆市地热利用以温泉旅游、地源热泵利用为主。2015年,全市已运营温泉旅游项目33个,预计温泉游客接待量将达2500万人次,地热水开采利用相当节约标准煤8万吨左右,减排二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和悬浮质粉尘分别为23万吨、1600吨、570吨和770吨,节省燃料成本近4000万元,节省治理费用1700万元。
2011年至2015年全市建筑中热泵系统应用面积达到380万平方米,其中水源热泵系统应用面积达到300万平方米,地源热泵系统应用面积达到80万平方米。
第二,存在的问题
其一,投资成本较高。重庆地区地下岩石多,且成片,钻井费用高,目前地热利用工程的投资较大。
其二,老城区建设密度大,地下管网分布复杂,对老城区的空调进行热泵技术改造,施工难度较大,技术要求高。
其三,重庆市地热资源开发利用的基础工作有待加强。一是全市统一的地热资源信息系统需要建立二是需要政府出台地源热泵资源开采区规划及指导意见。
五、相关政策介绍
第一,《关于促进地热能开发利用的指导意见(国能新能〔2013〕48号)》提出,到2015年,全国地热供暖面积达到5亿平方米,地热发电装机容量达到10万千瓦,地热能年利用量达到2000万吨标准煤,到2020年,地热能开发利用量达到5000万吨标准煤中央财政重点支持地热能资源勘查与评估、地热能供热制冷项目、发电和综合利用示范项目按照可再生能源电价附加政策要求,对地热发电商业化运行项目给予电价补贴政策。
第二,《重庆市地热资源管理办法(重庆市人民政府令第256号)》规定,地热资源探矿权、采矿权及其配套开发的经营性土地使用权,应按照国家有关规定通过招标、拍卖或者挂牌方式出让开采地热资源应当依法缴纳采矿权使用费、采矿权价款、矿产资源补偿费和资源税地热资源实行限量开采。
第三,《重庆市可再生能源建筑应用示范工程专项补助资金管理暂行办法(渝财建[2007]427号)》规定,对利用可再生能源热泵机组的空调,按机组额定制冷量每千瓦补贴800元对利用可再生能源提供生活热水的高温热泵机组,按机组额定制热量每千瓦补贴900元。
地球上火山喷出的熔岩温度高达1200℃~1300 ℃,天然温泉的温度大多在60 ℃以上,有的甚至高达100℃~户40 ℃。这说明地球是一个庞大的热库,蕴藏着巨大的热能,地热由此产生。
我也是抄的 ^-^
问题二:地热能是什么? 地热能〔Geothermal Energy〕是由地壳抽取的天然热能,这种能量来自地球内部的熔岩,并以热力形式存在,是引致火山爆发及地震的能量。地球内部的温度高达摄氏7000度,而在80至100公英里的深度处,温度会降至摄氏650度至1200度。透过地下水的流动和熔岩涌至离地面1至5公哩的地壳,热力得以被转送至较接近地面的地方。高温的熔岩将附近的地下水加热,这些加热了的水最终会渗出地面。运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法,就是直接取用这些热源,并抽取其能量。
划分
离地球表面5000米深,15℃以上的岩石和液体的总含热量,据推算约为14.5×1025焦耳(J),约相当于4948万亿吨(t)标准煤的热量。地热来源主要是地球内部长寿命放射性同位素热核反应产生的热能。按照其储存形式,地热资源可分为蒸汽型、热水型、地压型、干热岩型和熔岩型5大类。
地热资源按温度的划分。中国一般把高于150℃的称为高温地热,主要用于发电。低于此温度的叫中低温地热,通常直接用于采暖、工农业加温、水产养殖及医疗和洗浴等。截止1990年底,世界地热资源开发利用于发电的总装机容量为588万千瓦,地热水的中低温直接利用约相当于1137万千瓦。
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。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。不过,地热能的分布相对来说比较分散,开发难度大。
据美国地热资源委员会(GRC)1990年的调查,世界上18个国家有地热发电,总装机容量5827.55兆瓦,装机容量在100兆瓦以上的国家有美国、菲律宾、墨西哥、意大利、新西兰、日本和印尼。我国的地热资源也很丰富,但开发利用程度很低。主要分布在云南、 *** 、河北等省区。
世界地热资源主要分布于以下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。
②地中海、喜马拉雅地热带。欧亚板块与非洲、印度板块的碰撞边界,从意大利直至中国的滇藏。如意大利的拉德瑞罗地热田和中国 *** 的羊八井及云南的腾冲地热田均属这个地热带。
③大西洋中脊地热带。大西洋板块的开裂部位,包括冰岛和亚速尔群岛的一些地热田。
④红海、亚丁湾、东非裂谷地热带。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。
问题三:地热能是什么 地球内核的熔融岩浆所具有的热量,一般以温泉的形式释放和利用,火山喷发暂时利用不了
问题四:地热是什么/ 地热是来自地球内部的一种能量资源。地球上火山喷出的熔岩温度高达1200℃~1300℃,天然温泉的温度大多在60 ℃以上,有的甚至高达100 ℃~140 ℃。这说明地球是一个庞大的热库,蕴藏着巨大的热能。这种热量渗出地表,于是就有了地热。地热能是一种清洁能源,是可再生能源。
地热来源主要是地球内部长寿命放射性元素(主要是铀238 、铀235 、钍232 和钾40等)衰变产生的热能。地热在地球上有不同的呈现形式。按照其储存形式,地热资源可分为蒸汽型、热水型、地压型、干热岩型和熔岩型5大类。
在离地球表面5000米深,15℃以上的岩石和液体的总含热量,据推算约为14.5×1025焦耳(J),约相当于4948万亿吨(t)标准煤的热量。地热资源按温度的高低划分为高中低三种类型。中国一般把高于150℃的称为高温地热,主要用于发电。低于此温度的叫中低温地热,通常直接用于采暖、工农业加温、水产养殖及医疗和洗浴等。
问题五:什么是地热能? 这种能量来自地球内部的熔岩,并以热力形式存在,是引发火山爆发及地展的能量。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。
地热能也是太阳能、生物质能等新能源家族中的重要成员,是一种无污染或极少污染的清洁绿色能源。地热资源集热、矿、水为一体,除可以用于地热发电以外,还可以直接用于供暖、洗浴、医疗保健、休闲疗养、农业养殖、纺织印染、食品加工等。此外,地热资源的开发利用可带动地热资源勘查、地热井施工、地热装备生产、水处理、环境工程及餐饮、旅游度假等产业的发展。我国地热资源丰富,开发地热这种新的清洁能源刻不容缓。
地热开发需谨慎地热能的分布相时来说比较分散,开发难度大,开发地热不当也会引发灾难。通常人们认为,地震是由于地球板块的运动引起的,但发生在巴塞尔的一系列轻量级地震表明,人为的原因也能导致地震。瑞士巴塞尔在钻井开采地热过程中引发了里氏3.4级的地震,造成了当地居民的恐慌。由于人类对岩策层附近液体的构成还一无所知,因此至少需要10年的研究才有可能将上述地热能转化成可利用的能量。尽管如此,巨大的地热能前景广阔。
问题六:地热能的优点是什么? 与地热发电相比,地热能的直接利用有三大优点:一是热能利用效率高达50%~70%,比传统地热发电5%~20的热能利用效率高出很多;二是开发时间短得多,且投资也远比地热发电少;三是地热直接利用,既可利用高温地热资源也可利用中低温地热资源,因之应用范围远比地热发电广泛。当然,地热能直接利用也受到热水分布区域的限制,因为地热蒸汽与热水难以远距离输送
问题七:说说地热能有什么用途 代替煤炭做地暖使用,望采纳
问题八:地热能是什么? 地热能〔Geothermal Energy〕是由地壳抽取的天然热能,这种能量来自地球内部的熔岩,并以热力形式存在,是引致火山爆发及地震的能量。地球内部的温度高达摄氏7000度,而在80至100公英里的深度处,温度会降至摄氏650度至1200度。透过地下水的流动和熔岩涌至离地面1至5公哩的地壳,热力得以被转送至较接近地面的地方。高温的熔岩将附近的地下水加热,这些加热了的水最终会渗出地面。运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法,就是直接取用这些热源,并抽取其能量。
划分
离地球表面5000米深,15℃以上的岩石和液体的总含热量,据推算约为14.5×1025焦耳(J),约相当于4948万亿吨(t)标准煤的热量。地热来源主要是地球内部长寿命放射性同位素热核反应产生的热能。按照其储存形式,地热资源可分为蒸汽型、热水型、地压型、干热岩型和熔岩型5大类。
地热资源按温度的划分。中国一般把高于150℃的称为高温地热,主要用于发电。低于此温度的叫中低温地热,通常直接用于采暖、工农业加温、水产养殖及医疗和洗浴等。截止1990年底,世界地热资源开发利用于发电的总装机容量为588万千瓦,地热水的中低温直接利用约相当于1137万千瓦。
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。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。不过,地热能的分布相对来说比较分散,开发难度大。
据美国地热资源委员会(GRC)1990年的调查,世界上18个国家有地热发电,总装机容量5827.55兆瓦,装机容量在100兆瓦以上的国家有美国、菲律宾、墨西哥、意大利、新西兰、日本和印尼。我国的地热资源也很丰富,但开发利用程度很低。主要分布在云南、 *** 、河北等省区。
世界地热资源主要分布于以下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。
②地中海、喜马拉雅地热带。欧亚板块与非洲、印度板块的碰撞边界,从意大利直至中国的滇藏。如意大利的拉德瑞罗地热田和中国 *** 的羊八井及云南的腾冲地热田均属这个地热带。
③大西洋中脊地热带。大西洋板块的开裂部位,包括冰岛和亚速尔群岛的一些地热田。
④红海、亚丁湾、东非裂谷地热带。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。
问题九:地热能是什么 地热是来自地球内部的一种能量资源。地球上火山喷出的熔岩温度高达1200oC~1300 oC,天然温泉的温度大多在60 oC以上,有的甚至高达100 oC~140 oC。这说明地球是一个庞大的热库,蕴藏着巨大的热能。这种热量渗出地表,于是就有了地热。地势能是一种清洁能源,是可再生能源,其开发前景十分广阔。
地球上火山喷出的熔岩温度高达1200℃~1300 ℃,天然温泉的温度大多在60 ℃以上,有的甚至高达100℃~户40 ℃。这说明地球是一个庞大的热库,蕴藏着巨大的热能,地热由此产生。
我也是抄的 ^-^
问题十:地热能的优点是什么? 与地热发电相比,地热能的直接利用有三大优点:一是热能利用效率高达50%~70%,比传统地热发电5%~20的热能利用效率高出很多;二是开发时间短得多,且投资也远比地热发电少;三是地热直接利用,既可利用高温地热资源也可利用中低温地热资源,因之应用范围远比地热发电广泛。当然,地热能直接利用也受到热水分布区域的限制,因为地热蒸汽与热水难以远距离输送
对于地热能的利用,包括将低温地热资源用于浴池和空间供热以及用于温室、热力泵和某些热处理过程的供热,同时还可以利用干燥的过热蒸汽和高温水进行发电,利用中等温度水通过双流体循环发电设备发电等,这些地热能的开发应用技术已经逐步成熟,而且对从干燥的岩石中和从地热增压资源及岩浆资源中提取地热能的有效方法进行研究可以进一步提高地热能的应用潜力,但是地热能的勘探和提取技术还有待改进。
发达国家在对地热能的利用方面已经获得了较好的经济收益。利用地热进行供暖,既缓减能源压力,同时将很大程度地减少由燃油和煤炭供暖所造成的空气污染。在全球国家中,德国始终积极发展本国的可再生能源。目前德国是全球利用风能最多的国家,风力和太阳能发电已经迅速地发展,但基于环保因素的考虑,德国又在积极开发地热资源,并大力兴建地热发电厂,从地层深处汲取摄氏98度的热水进行发电。研究表明,利用地热发电的总潜力相当于德国年需电量的600倍,另外还有相当于需求量1.5倍的供暖潜能。而法国也在根据热干岩石的原理建造发电站,并生产出巨大的电能以满足经济发展与生活的需求。
地热是从地球深处再生出来的能量,它是指在距地表5000米、温度超过15摄氏度的岩浆中所含的总热量。地热量的主要来源是地球内部各生命周期中放射性同位素的热核反应所产生的热量。地下形成的最有用的地热资源是储存在地下的热水和蒸汽,其温度范围为80-350 。超过180 的热水和蒸汽最容易产生电力。地热能资源主要来源于火山口地区,地热能的大部分来源有温泉、间歇泉、泥浆池等。
地球上有多少地热能?
据估计,如果地球上所有的煤炭资源包含100个热能,那么石油是3个,而技术上可用的核燃料是15个,地球内储存的地热就能达到170亿个。这就是说,地热能源是地球上煤炭储量总量的1.7亿倍,远远超过地球上所有化石燃料的总和。
地热能有何用?
地壳这一巨大的“大热库”和“大锅炉”,一方面使地球产生热量,另一方面又不断地向外散发热量。从地表向大气层释放出来的热量相当于380亿吨标准煤和1000亿桶石油。地热能是一种可再生能源,其利用不会造成环境污染,近年来受到世界各国的重视。它被认为是人类发现的另一种极为重要的能源。
地热在我国古代有何应用
温泉是我们生活中常见的一种地热能。白居易的《长恨歌》是一部描写唐明皇与杨贵妃的小说,其中就有描写温泉的句子。汉武帝、秦始皇等人也曾在骊山兴建宫殿,泡温泉汤。
据《水经注》记载,当时中国共有十多处大型温泉,从中可以看出,我国至少早于秦汉就对地热的利用有所了解。
地热能还用来治病,《本草纲目》中列举了大量“温水”的药理功效,这个温泉就是“温水”。温泉仅仅是地热的一部分作用,雨流到地下,地热在暖流之后从泉眼中流出暖泉,温泉的地质条件不同,其矿物质含量也不同。
可以使用多久?
如果世界上只使用百分之百的热能,我们的世界能维持多久?
对地球内部而言,这种热能量来自地心引力和放射性物质。引力的一部分与行星的形成有关,最初太阳系中的物质吸引着其他物质,因此会一起“坠落”。巨大的物质一起运动,速度增加,相互碰撞,温度越来越高,由于重力势能,加上热能,使动能增加。
假定全球有80亿人口,假如一个四口之家平均用电量大约是400W,每人100瓦,我们将以全球人类平均100瓦的功率计算,目前有8000亿瓦的容量,计算出用地球上4x10^30亿焦耳能量产生的能量所需的时间,此外,假定热能转化为电能的效率并非100%,就只有10%的热被转换成有用的能源。即便是最保守的估计,也可以获得170亿年的免费电力,且不排放二氧化碳和核废料。
人类命运共同体,就是每个民族每个国家的前途命运都紧紧联系在一起,应该风雨同舟,荣辱与共,努力把我们生于斯、长于斯的星球建设成和睦的大家庭。地热作为清洁能源,虽然取之不尽用之不竭,但是我们同样应该合理开发,减少浪费,避免污染。让地热能更好的为我们的生产生活服务,造福于人类。
陈建平
(北京市国土资源局)
摘要:2008年北京奥运,引发了一场绿色革命,国人对改善环境保护环境的意识空前提高,并已成为一项十分重要的自觉行动。为了实现绿色奥运,北京市采取措施,大力发展清洁能源。地热是一种良好的清洁能源,本文重点对深层地热和浅层地热及其利用进行积极的探讨。
引言
北京市开发利用地热资源(温泉)历史悠久,利用地热进行采暖已经多年。1999年时,为了改善环境、支持申奥,大力改善能源结构,地热等清洁能源的利用被列入了城市能源发展规划,得到重视。在市政府地热采暖示范工程顺利进行的同时,浅层地温的利用、研究,在北京地区取得了重大进展。低温地热的梯级利用技术研究项目取得的成果,进一步扩大了地热资源利用的范围。
深层地热:指传统意义上的地热,国际规范温度大于25℃。地热有多种形态,其中地热水是集“热、矿、水”三位一体的宝贵的自然资源,是一种清洁可持续利用的能源。北京工业大学、郭庄北里、北京地质勘察技术院等地热采暖示范工程的试验成功,对改善能源结构、发展可再生能源,将产生积极的意义和影响。采暖示范项目在地热回灌与地热热泵技术的应用上,以及地热保护与梯级利用、综合利用技术方面,也具有十分重要的意义。
示范工程试点之一的崇文区郭庄北里小区,6栋居民楼数万平方米的建筑采用地热采暖,彻底解决了该小区由于历史原因造成的20多年没有供暖的问题,实现了地热采暖多级换热、全封闭循环、热泵技术应用、地热采暖尾水100%回灌的试验目标,有效保护了地热资源。项目的试验的成功,受到市政府的高度重视。
浅层地热:是低温地热能的另一种形式,它涉及从地下常温层以下至一定深度以内(北京地区约为150m以浅)的浅层地热资源,包括土壤中和地下水中的热能等,大大地拓展了地热应用的范畴。在地下恒温层以上(特别是接近地表)的土壤地层中,还包含太阳能辐射到地表所形成的热能,优点是利用中操作简单、投入较少,但这部分辐射热能受外界条件的影响较大,不很稳定,其热能利用的效果与热量储量不能与地热(包括地温)相比。
国际上热泵技术的利用发展已经数十年,国内的研究是从20世纪90年代开始的。近年来,北京地区热泵技术利用发展较快,从2000年开始到2004年,仅3年多的时间,全市热泵供暖面积已经超过500万m2。浅层地热的利用在热泵技术的发展中占有很大比例,说明了其具有的独特优势和特点。通过各种试验得出的技术和经济分析表明,它将在未来推动我国低品位能源的应用。
1 国外地热能利用的发展情况
1.1 法国
深层地热:法国本土的地热资源以≥50℃的低焓地热水为主,法国对地热的利用发展于20世纪80年代。法国以供水井和回灌斜井组成的“对井”而著称;两口地热井在地面上相距10m,但在千余米地下的距离,可达400~1000m;1998年的统计资料,巴黎仍有41个区域供暖的“对井”机房在运行,至2005年时数量略有减少。
浅层地热:对于更低温的地热能,法国使用地热热泵进行供暖和制冷。如巴黎塞那河畔的法国电视台,钻井仅几百米深,地下水温可达到23℃,被用于地热供暖系统。
1.2 德国
深层地热:德国地热利用以采暖为主,特点是:建立相对集中的大型供热站。由于热泵用电,引用了“季节特性系数”,即供热量与消耗电量之比,一般为5~7的范围;此外,全年热量输出的85%使用地热,全年热量的15%采用由石油或燃气燃烧器形成的辅助热源,主要解决峰值供暖负荷。到2002年,已有9个集中供热站,其地热井深度从1100~2400m不等,总供热量136MW。用于采暖、温室等;
浅层地热:德国广泛使用分散的浅层地热能及小型地热热泵,供采暖之用;地下换热器包括水平的热收集器、垂直的地下换热器,或地下水换热器等;据介绍,仅德国北部,就有有4.5万根地下换热器。据报告,到1999年底止,德国全国至少安装有1.8万台平均制热量19kW的热泵机组。由于在利用中德国多使用双U型地埋管,如以每台19kW机组配以3根深100m的地下换热器,推算1999年底之前,德国应至少有5.4万根的地下换热器。
德国的供暖系统,习惯于使用热水/冷水供热制冷;德国的供暖水温标准是75/65℃,采用的地板采暖水温仅仅38℃。由于一般住宅夏天并不使用空调,土壤温度靠自然恢复,冬季热泵的水源侧水温常常降到0℃,负荷侧温度38℃,所以其热泵COP值也达4以上。
2 国内地热利用的发展情况
2.1 地热供暖
传统意义上的低温地热水的概念是:温度范围从25~90℃,主要来自深部地层。
20世纪70年代开始,北京地区地热采暖主要利用60℃多度地热水进行直供。由于北京地区的地热水温度多在40~60℃范围,所以当时尝试用60℃的地热水通到暖气片中,为达到供暖效果,依靠加大暖气片的片数作保证。而由于当时条件的限制(建筑结构、保温质量、供暖管道材质等),往往在最冷天时室温不够高,供暖效果经常不能保证,或者需要进行调峰处理。
随着近代建筑节能技术的发展,居住建筑供暖热指标已逐渐下降(约20W/m2左右),因此进一步降低供暖水温度,成为一种趋向和可能。由于供暖技术的进步,如采用冷热两用型的风机盘管机组,可以大大降低所要求的热源温度。实际运行的供暖水温经常在45℃左右,甚至更低。30~35℃的地板采暖供热温度,也是目前住宅或公共建筑可以接受的可行的温度。
因此,北京地区40~60℃的地热水,也将发挥重要的能源作用。地热热泵技术的发展,将会很大程度的利用35~40℃的地热采暖尾水。预计在未来能源的构成中,低温地热能的利用,会占越来越大的比重。
2.2 地热热泵
地热热泵,按水源侧能承受的工作温度和负荷侧供热制冷温度,可以分为两种类型:冷热两用型热泵、升温型热泵;
35℃,是冷热两用型热泵的可承受的水源侧最大温度;其负荷侧供回水温度,冬季50/43℃,夏季7/12℃;北京工业大学地热供暖示范工程课题组在2000年初,引进了当时北京第一台国外厂家生产的,能承受35℃地热尾水温度的冷热两用型水-水型热泵及水风型热泵进行实验;后来又在中试工程中,和大型工厂工程进一步使用,都取得了很好的效果。用热泵提升尾水温度的做法,在实际利用中具有十分广泛和积极的意义。
55℃,是升温型热泵所能承受的水源侧最大温度;升温型热泵,仅供冬季负荷侧供回水温度85/70℃,也可以为75/65℃,70/60℃以满足民用采暖的需要。
经在某工程测试的数据计算,热泵运行最低效率为2.7~3.4。
2.3 地热的梯级利用
不论是哪种温度的地热水,梯级利用都是一个最佳的利用方案。所谓梯级利用,就是按照用户终端需要的供热水温,从高到低排序;高能高用,温度适用,分配得当,各得其所,通过梯级利用,可有效提高地热资源利用率。
北京申办2008年奥运会成功以来,由于地质勘查钻井技术的进步,大大加强了钻井的能力与深度,北京地热水的温度有了新的提高,最高达到89℃。
当然,不论地热水提供的温度多高,供暖所需温度和用户所需要的水温,仍然是一定的。地热热泵技术的利用与设备水平的不断进步,有助于进一步提高地热资源的利用率。
2.4 地热梯级利用的实例
根据北京工业大学地热供暖示范项目组的测试和阶段总结,该校使用地热供暖的初投资,与常规集中供热区域锅炉房的价格基本相当;而运行费用,经在2002,2004年两次分别复测,总效率约在5.79~6.54范围内;费用低于天然气。
在北京热泵技术的应用研究与发展中,研究工作已有10多年的历史。据不完全统计,水源、地温热泵的利用发展超过一般的想像,仅在北京地区及周边,已安装的土壤源地埋管换热器约几千根以上,除一般用于小型别墅外,一些大型的工程也在尝试这种可再生能源的利用试验(初步试验的效果理想)。
3 国内浅层地热能供热的发展
3.1 技术可靠性与基础工作
在土壤源热泵系统的设计中,从土壤中吸和放的热量一定要平衡,才能保持可靠、稳定的运行,因此,逐时的负荷计算很重要。如果冬夏逐月总制热量和总制冷量不平衡,以及冬夏季峰值负荷不平衡,超过一定限度时,会出现一些问题,比如:在冬天,热泵水源侧温度达到-2~-4℃,低于设计值,这时,热泵制热量减少,结果可能不能保证供暖温度;而在夏天,由于夏季负荷过大,热量散不出去,水源侧水温升得很高,会造成热泵停机。这时,就得要考虑辅助一个冷却塔;如果用户要求只需供热,不需供冷;或要求只需供冷,不需供热;则在使用这种系统时,要有足够的补救措施。
地热供暖及各种热泵供暖系统,梯级利用的方案示意图如下:
浅层地热能:全国地热(浅层地热能)开发利用现场经验交流会论文集
大地导热系数包括:塑料管材,回填料,土壤在内的综合的导热系数,还与现场的土壤含水量等因素有关,也只能在现场测定;研究表明,仅就土壤和岩石两类土壤材料的导热系数来说,其数量级可以由0.4W/(m·℃)至6.0W/(m·℃),随其密度及湿度有所不同;常遇到的土壤材料的导热系数,会相差两倍以上;如果大地导热系数相差两倍,在一定的条件下,设计管长,可以减少大约20%;同时,在提高回填材料的导热系数上,多年来国外都做了不少改进。
大地导热系数的测定,要在没有被热扰动过的土壤中现场进行。依据国际上的大地导热系数模拟装置的原理,大地导热系数模拟装置已测出多种数据;该装置由北工大地热供暖课题组,在研究工作中,自行研制、设计和施工;经过了实验检验;并且经改进后,还扩大了其功能。
3.2 合理的热泵选择
一是根据当地的地质与水文地质条件、经济能力、政策导向等因素,进行合理的选择,已采用效率高、费用可以接受的热泵方式及设备。
二是按照低的进水温度选热泵,以免制热量不够;由国外某知名的热泵厂家给出的数据表明,该热泵水源侧供水温度3.9℃时的制热量,比14℃时的制热量,大约小一倍;并且样本上说明,不鼓励在该低温工况下运行。
三是要选能承受冬季的低温,夏季的高温的土壤源专用热泵;能承受水源侧进水温度-5℃,和43℃的热泵;不仅在自控上体现了保护温度的不同,在制冷系统上,还应该有必要的措施。
3.3 严格的施工技术
(1)要有定点专用厂家生产关键的设备与管件材料:例如,热泵主机的性能稳定,U型管的底部接头、双U型管的上部接头等,是导致水流阻力加大的主要部位。
(2)井孔的回填材料和方法:回填材料影响导热系数;要使用砂浆泵加压灌浆法,可以保证较高的导热系数。
(3)施工单位要有相应的资质,施工人员(包括电熔焊工和下管,回填工)要进行培训,并有合格证书。
(4)杜绝低劣,粗放的设计,施工工艺,才能保证效果。
3.4 长期的效果监测
根据大地导热系数的测定结果,在设计、工完成后,可以进行使用20~50年的效果模拟预测,主要是确定热泵水源侧,冬夏的最高,最低温度的逐年变化;这样就可以知道其制热量和制冷量的逐年变化;一般说,当冬夏热冷负荷基本一样时,水源侧的冬夏的最高,最低温度也还会逐年上升,这对于北方的供暖有利。
3.5 规范化管理和许可证制度
国家应制定统一标准,包括:地埋管的钻孔,设计,施工规范等。我国是一个大国,任何事情,无序发展,势必造成混乱;由于钻孔的高利润,只要买个小钻机,个体的钻孔很容易实现;据调查,有的工地,钻孔的斜度,可以与相距4~6m的临近钻孔相交汇。地下工程是隐蔽工程,如果无序进行,对于其他地下设施,势必会造成影响;
政府有关部门,应制定地热地源发展规划。北京是世界最大的城市之一,热泵技术的发展(包括土壤源和地下水源等)应在浅层地温条件调研的基础上,由有关部门提出科学的发展规划。为加强管理,应制定法规,以规范这一技术的有序发展。
对于土壤源热泵系统,可能带来的土壤环境保护问题,应有所准备;要有序钻孔,以保护一个清洁的地球。
4 北京地区深层地热、浅层地热的发展与政策
4.1 深层地热
为科学引导地热的发展,北京已经编制2006—2020年地热资源可持续利用发展规划。近年内的发展重点,一是进一步探讨为加强地热资源的科学管理,实行保护性限量开采的有关政策。市政府有关部门已经发出通知,支持地热供暖项目的发展,但要求采取回灌措施,保证将采暖弃水进行回灌;强调温泉休闲度假旅游项目的发展,按不同用途进行循环过滤、中水处理、综合利用,实现零排放的目标。二是支持延庆生态农业县的无烟城建设,提高当地的旅游品牌。例如延庆县城人口不足10万,按规划目标,总建筑面积约500万m2,当地地热埋深2000m,可打出70℃左右、日采3000m3地热水,具有发展地热供暖的地热资源条件。实现地热供暖,可为当地减少50%左右以上的燃煤锅炉。
4.2 浅层地热
浅层地热的开发利用,需要具备一定的地质和水文条件,才能取得较高的效率,达到理想的供暖/制冷效果。为加强地热资源的开发管理,规范开发中的市场行为,应该立项进行全市浅层地热资源情况和水文地质条件的调查,并在调查的基础上,划定适合于不同热泵技术发展的条件和范围,编制相关的发展规划,以便引导浅层地热能科学合理的利用。
4.3 地质环境的监测
加强对浅层地热利用的管理和规范,特别是保证水源热泵系统中地下水资源的回灌、水质检测与地质环境监测,十分重要,应引起有关部门的足够重视。
4.4 发展前景
鉴于改善能源结构和节约资源的需要,北京市为加强浅层地热资源等可再生能源的利用,提出未来几年内发展1亿m2供暖面积的目标。这一目标的提出,完全体现了北京地区发展清洁能源和节约资源的紧迫性。为实现这一目标,在市发改委的牵头下,市政府9个委办局共同研究、制定了相关的扶持政策,加强对地热与浅层地温资源利用的支持,引导地热于浅层地源热泵项目,给予一定数量的项目改造或建设资金的补助政策。预测在这一政策的促进下,北京市地热与浅层地热等可再生能源的利用会有一个快速的发展。
参考文献
[1]丁良士等.从深层到浅层地热供热/制冷看北京2008奥运场馆能源建设.2003
[2]北京市地质矿产局地热处.北京市地热资源2001—2010年可持续利用发展规划.1999
[3]陈建平.北京地热资源管理研究.2002.北京地热国际研讨会论文集,北京:北质出版社,273~283
可再生能源有:
1、水能
水能是清洁能源,是绿色能源,是指水体的动能、势能和压力能等能量资源。这种可再生能源主要用于水力发电。水力发电将水的势能和动能转换成电能。另外,磨坊也是采用水能的好例子。
2、风能
人类已经使用了风力几百年了。如风车,帆船等。风能是空气流动所产生的动能,是太阳能的一种转化形式。风能利用是综合性的工程技术,通过风力机将风的动能转化成机械能、电能和热能等。
3、太阳能
自古人类懂得以阳光晒干物件,并作为保存食物的方法,如制盐和晒咸鱼等。而在化石燃料日趋减少的情况下,太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分,可以利用光热转换和光电转换两种方式,如太阳能发电。另外,广义上的太阳能也包括地球上的风能、化学能、水能等。
4、地热能
人类在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,以及烘干谷物等。
5、海洋能
海洋能,就是利用海洋运动过程来生产的能源。这种能源包括潮汐能、波浪能、海流能、海洋温差能和海水盐差能等,比如一些沿海国家的海岸线,就可以用海洋能来进行潮汐发电。
6、生物质能
生物质能是自然界中有生命的植物提供的能量。这些植物以生物质作为媒介储存太阳能。许多的植物都被用来生产生物质能,包括了芒草、柳枝稷、麻、玉米、杨属、柳树、甘蔗和沼气(甲烷)牛粪等。当前较为有效地利用生物质能的方式有: (1) 制取沼气。(2) 利用生物质制取酒精。只是生物质能所占比重微乎其微。