新能源技术06地热能及其利用

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产,直接利用的发展规模也越来越大。 20 世纪中叶开始,地热大规模开发利用渐渐盛行。
新能源技术06地热能及其利用
目前地热能的直接利用发展十分迅速,已广泛地应用于各个 方面,收到了良好的经济技术效益。
地热能的直接利用,技术要求较低,所需设备也较为简易。 直接利用是当前国内外地热能开发的最主要形式。
§6.4.2 我国地热能直接利用
形管,把从土壤吸收的热能 通过热泵供应给室内。
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§6.5.3 地热用于农业
地热在农业中的应用范围十分广阔。 —利用温度适宜的地热水灌溉农田; —利用地热水养鱼; —利用地热建造温室; —利用地热给沼气池加温等。
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§6.5.4 温泉洗浴和医疗
在我国,温度在25℃以上的地热水才能称为温泉。 地热水中常含有铁、硫等化学元素,因此很多天然温泉具有
装机容量达到400MW以上。
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§6.5 地热能的一般利用
§6.5.1 地热能的利用方式
不同温度地热流体的利用方式也有所不同。 总体而言,地热能在以下四个方面的应用最为广泛和成功。
1)地热发电。 2)地热供暖。 3)地热用于农业。 4)温泉洗浴和医疗。 不同温度地热资源的可能利用方式,参见表6-6。
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世界之最
世界第一个地热电站-拉德瑞罗(详见教材) 世界第一个湿蒸汽地热电站-详见教材 世界第一个干热岩地热电站-详见教材 世界上最大的地热电站-详见教材
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§6.4.3 世界地热发电的发展
1975~2005地热发电年装机容量增长很快,参见表6-2。 据2005年世界地热大会统计,2004 年全球直接利用地热能
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§6.1.1 地球的构造和热量来源
地球内部的热量,主要来自放射性元素的衰变。 放射性元素的衰变是原子核能的释放过程。高速粒子的动能
与辐射能在与其它物质的碰撞过程中转变为热能。 此外,热的来源还有潮汐摩擦热、化学反应热等,不过所占
比重都不大。
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§6.1.2 地热资源的概念
新能源技术Baidu Nhomakorabea6地热能及其利用
中国之最
中国第一个地热电站-(详见教材) 中国最大的地热电站-西藏羊八井(详见教材)
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我国仍在实际运行的地热电站只有西藏羊八井等四座(参见 表6-5)。 目前,我国实际运行的地热电站,年发电量近1.3亿度, 居世界地热发电排名第16位。 2020年的地热发电建设目标是:
地热带。特点是热源温度高,多由火山或岩浆造成。 板块内部靠近板块边界的部位,在一定地质条件下也可能形
成相对的高热流区,称为板内地热带。
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§6.3.2 世界地热资源分布
环球性的板间地热带有4个。 (1)环太平洋地热带 许多著名的大型地热田都在这里,如美国的盖瑟尔斯;新西
兰的怀拉基地热田;中国的台湾马槽、大屯地热田等。 (2)地中海-喜马拉雅地热带 欧亚板块与非洲板块和印度板块的碰撞边界,“缝合线型”。
以中低温地热资源为主。 目前,全国经正式勘查并经国土资源储量行政主管部门审 多处。100批的地热田有 。多亿立方米60每年全国可开发利用的地热水总量约
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据现有资料,我国的地热资源分布可划分为7 个地热带。 (1)藏滇地热带
已经发现温泉700多处,高于当地沸点的热水区近百处。 这是中国大陆地热活动最强烈的地带。 中国之最:中国温度最高的地热井。 (2)台湾地热带 中国地震最强烈、最频繁的地带。水热活动有100多处。 (3)东南沿海地热带 包括闽、粤、琼、浙以及赣湘的一部分。已有大量地热水 被发现,一般为中低温地热水。
古籍中有很多关于温泉利用的记载。 1995年利用的地热总容量近200 万千瓦,已居世界第一位。 到2000 年,地热利用总量超过100 亿千瓦时,继续高居世界
首位。
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世界之最
世界第一个地热供暖系统 1928年,冰岛……
世界最大的地热应用工厂 目前世界上最大两家地热应用工厂……
国的地热田,如著名的肯尼亚阿尔卡利亚高温地热田等。
各环球地热带的地理位置及与板块的关系,参见教材图6.5。 世界上主要的高温地热田,参见教材表6-1。
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§6.3.3 我国的地热资源
我国拥有丰富的地热资源。世界上四大板块地热带中,两个 经过我国版图(哪两个?)。
全国地热可采储量,是已探明煤炭可采储量的 2.5 倍,其中 距地表2000 米以内储藏的地热能为2500亿吨标准煤。
新能源技术06地热能及 其利用
2020/11/15
新能源技术06地热能及其利用
故事:杨贵妃入浴华清池(参见教材)
温泉是来自地下的热水,说明地球内部存在着某种 形式的热能。如何利用这些来自地下的热能,已经 成为人们非常关心的问题。
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§6 地热能及其利用
关注的问题 地球内部蕴藏着丰富的热能,这些能量是哪里来的? 地热资源的分布有何规律? 人类何时开始懂得地热能的利用? 地热能的利用方式有哪些? 地热发电的原理是怎样的? 地热发电的关键技术和难点在哪里?
地热电站的蒸气温度要比火电厂锅炉出来的蒸气温度低得多, 因而地热蒸气经涡轮机的转换效率较低。
地热发电一般要求地热流体的温度在 150℃以上,这时热转 换效率相对较高,因而发电成本较低,经济性较好。
在缺乏高温地热资源的地区,中低温(例如100℃以下)的 地热水也可以用来发电,只是经济性较差。
目前人类开发利用的,主要是地热蒸汽和地热水两大类, 已经有很多的实际应用。
干热岩和地压两类尚处于试验阶段,开发利用很少,未来 可能有大规模发展的潜力。
岩浆型资源的应用还处于课题研究阶段。
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§6.2.2 地热田
80℃的地下热水,大致埋藏在2000多米的地方。如果想获 得温度更高的地热资源,深度还要增加。
超700万亿千瓦时,相当于每年节约了11232 亿桶石油; 同时,减少CO2 排放量5933 万吨。 2005年世界地热发电装机容量达到了8912MW。 2005年部分国家的地热发电统计数据,参见表6-3。
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§6.4.4 我国地热发电的发展
我国的地热发电开始于1970s初。在各省相继建起了几个小 型发电试验装置,如表所示。
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§6.3.2 世界地热资源分布
全球地热资源的分布很不平衡,但有一定的规律。 从全球地质构造观点来看, 小于150℃的中、低温地热资源,则分布于板块内部的活动
断裂带、断陷谷和坳陷盆地。 大于150℃的高温地热资源,主要出现在地壳表层各大板块
的边缘。 地质板块的交接处形成的地热资源丰富的地热带,称为板间
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(4)鲁皖鄂断裂地热带 主要是低温地热资源,一般均为50~70℃。断裂的深部有 较高温度的地热水存在。
(5)川滇青新地热带 昆明到康定一线的南北向狭长地带,延伸入青海和新疆, 扩大到四大盆地。以低温热水型资源为主。
(6)祁吕弧形地热带 有近代地震活动带,有历史性温泉出露地,主要地热资源 为低温热水。
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§6.5.2 地热用于供暖
采暖、供热或提供热水,是最普遍的地热应用方式。包括: —地热水供暖系统 —地源热泵系统 —地源热风供暖系统
中国之最:最大的地热供暖系统 在天津(详见教材)
世界之最:地源热泵供暖比例最高的国家 瑞士(详见教材)
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还可以把土壤作为低温热源。 一般是在土壤中埋设盘管或U
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§6.4.3 世界地热发电的发展
自1904 年第一次地热发电成功以来,已经有一个多世纪的 的发展历史。
美国、墨西哥、前苏联、日本、菲律宾、萨尔瓦多、冰岛和 中国也陆续开展地热发电的试验研究和开发建设。
尤其是1970s以来,地热发电有了较快的发展。 美国从1973 年开始进行干热岩的地热开发试验。 英国、日本、法国也陆续开始进行干热岩开发试验。 用 150℃以下的中低温热水发电的研究,约从1970s开始。 日本建过两座利用150℃地热水发电的1MW 试验电站。
比较著名的地热田有:意大利的拉德瑞罗地热田,中国的 西藏羊八井,等等。
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§6.3.2 世界地热资源分布
(3)大西洋中脊地热带 是大西洋海洋板块的开裂部位。从冰岛至亚速尔群岛有许多
地热田,其中最著名的是雷克雅未克地热田。 (4)红海-亚丁湾-东非裂谷地热带 位于阿拉伯板块与非洲块板的边界,包括吉布提、肯尼亚等
一定的医疗保健作用。例如,…… 有些地热水还可开发作为饮用矿泉水,并有特殊健康效果。 世界各国都很珍惜,地热在医疗领域的应用有诱人前景。 中国之最:已知的最早的温泉
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§6.6 地热发电
§6.6.1 地热发电的原理
地热发电的过程,是先把地热能转变为机械能,再把机械能 转变为电能。
教学目标 了解地热资源情况和地热能利用的发展历史。 掌握地热能利用的主要方式和各自原理。 理解发展利用地热能的重要意义和发展方向。
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§6.1 地热资源的形成 §6.1.1 地球的构造和热量来源
地球是一个巨大实心椭球体,体积约为1 万亿立方公里。 地球内部越深,温度越高。 各层的温度,如图所示。
第一个成功开发的大型热水田 怀拉基地热田(详见教材) 。
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§6.3 地热能资源及其分布
§6.3.1 地热能的蕴藏量
亿倍,是一个庞大的热库。 1.7地热能的总储存量为煤炭的 ,焦耳 1026×1.45据估计,全世界地热资源的总量大约为 万亿吨标准煤燃烧时放出的热量。 5000相当于 更多数据,详见教材。
世界之最:最深的人工矿井(详见教材)
地热田就是在目前技术经济条件下具有开采价值的地热资源 集中分布的地区。
目前可开发的地热田主要是热水田和蒸汽田。 (1)热水田
热水田提供的地热资源主要是液态的热水。 (2)蒸汽田
蒸汽田的地热资源包括水蒸汽和高温热水。
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世界之最
世界上最大的地热田 盖瑟尔斯地热田(详见教材)。
并非所有的地球内部热量都能作为能源进行利用。 小知识:大地热流(详见教材) 1)地表每年散发到大气的热量很多。但是太过分散,目前
还无法作为能源。 2)还有很多热量埋藏在地球内部的深处,开采困难,也很
难被人类利用。
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§6.1.2 地热资源的概念
在某些地质作用下,地球内部的热能会向某些地域聚集,集 中到特定深度范围内,有些能达到开发利用的条件。
(7)松辽及其他地热带 有裂隙地热形成,温度为40~80℃。
此外,还有一些像广西南宁盆地那样的孤立地热区。
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§6.4 地热能利用的发展
§6.4.1 世界地热能直接利用
世界上许多地区很早就开始了对地热能的利用。有文献记载 的历史,也至少有几千年。
早期主要是利用天然温泉和地下热水、天然蒸汽。 1812 年,意大利人就从地热泉水蒸发残渣中提取硼酸。 1827 年,意大利人率先利用天然地热蒸汽参与加工。 20 世纪,地热资源开始被用于发电和一些新型的工农业生
地热资源有明显的矿产资源属性,要开发和保护并重。 小知识:地下3km 范围内的地热资源(教材154页)。
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§6.2 地热资源的类型
§6.2.1 地热资源的存在形态
1)热水型 —— 包括热水及湿蒸汽。 2)干蒸汽型 —— 高温蒸汽。 3)地压型 —— 高压水,压力一般可达几十兆帕。 4)干热岩型 —— 温度很高的岩石层。 5)岩浆型 —— 高温熔岩。
有时地球内部的热能会以传导、对流和辐射的方式传递到地 面上来,表现为火山爆发、间歇喷泉和温泉等形式。
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 壳内开发出来的热能量和热流体中的有用成分。
地热资源是集热、矿、水为一体的矿产资源。
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§6.1.2 地热资源的概念
从技术经济角度,目前勘查深度可达地表以下5000 米, 深度在2000 米以内的为经济型地热资源, 深度2000~5000 米的为亚经济型地热资源。
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