地热能综述

地热能综述

11环工

赵松涛高蕾谢红丽汪汉

关键词：地热类型地球结构地热成因地热发电及其类型

摘要：能源危机日益严重，本文，介绍了地热的来源，地球的内部构造，地热的分类，地热在世界范围和在中国的分布及人们对地热利用。地热发电是地热利用的重要形式，也是未来发展的重点方向。本文详细介绍了地热发电的分类，及各类型地热发电的原理及其优缺点随着经济社会的发展，人类对能源的需求越来越大，化石燃料日益枯竭。地热作为一种储量大、近乎无污染的新能源近来受到人们极大的关注。地热能的开发利用无疑对解决能源危机的问题具有重要意义。

1.1地热能来源

所谓地热能，简单地说．就是来自地下的热能，即地球内部的热能。据计算，地球陆地以下五公里内，15摄氏度以上岩石和地下水总含热量达1.05E25焦尔，相当于9950万亿吨标准煤。按世界年耗100亿吨标准煤计算，可满足人类几万年能源之需要.如果把地球上贮存的全部煤炭燃烧时所放出的热量作为标准来计算、那么，石油的贮存量约为煤炭的3％，目前可利用的核燃料的贮存量约为煤炭的15％，而地热能的总贮存量则为煤炭的1.7亿倍。

1.2地球构造

地球是一个巨大的实心椭球体，它的表面积约为5．11x108km2，体积约为1.0833x1012km2，赤道半径为6378km，极半径为6357km。地球的构造好像是一只半熟的鸡蛋，主要分为3层。

1)地壳:地球的员外面一层，即地球外表相当于鸡蛋壳的部分，地壳由土层和坚硬的岩石组成，它的厚度各处不一，介于10—70km之间，

2)地幔:地球的中间部分，即地壳下面相当于鸡蛋白的部分，也叫做“中间层”，它大部分是熔融状态的岩浆．地幅的厚度约为2900km,它内硅镁物质组成，温度在1000℃以上.

3)地核:地球的中心，即地球内部相当于鸡蛋黄的部分．地核的温度在2000—5000 ℃之间，外核深2900—5100km，内核深5100M以下至地心，一般认为是由铁、镍等重金属组成的。

关于地热的来源源问题，目前有许多不同的假说，因此，关于地热的来源问题，也有许多不同的解释。但是，这些解释都一致承认，地球物质中放射性元素衰变产生的热量是地热的主要来源。放射性元素有铀238、铀235、针232和钾40等，这些放射性元素的衰变是原子核能的释放过程。放射性物质的原子核．无需外力的作用，就能自发地放出电子、氦核和光子等高速粒子并形成射线。在地球内部，这些粒子和射线的动能和辐射能，在同地球物质的碰撞过程中便转变成了热能。

1.3地热形成因素

形成地热资源有热储层、热储体盖层、热流体通道和热源4个要素。

2.2地热分类

通常我们把地热资源根据其在地下热储中存在的个同形式，分为蒸汽型、热水型、地压型、干热岩型资源和岩浆型资源等几类。在上述5类地热资源中，目前能为人类开发利用的．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。不过，仅仅是蒸汽型资源和热水型资源所包括的热能，其储量也是极为可观的。仅按目前可供开采的地下3km范围内的地热资源来计算，就相当于2.9×1012 t煤炭燃烧所发出的热量。

2.2.1蒸汽型资源

蒸汽型资源是指地下热储中以蒸汽为主的对流水热系统，它以产生温度较高的过热蒸汽为主，掺杂有少量其他气体，所含水分很少或没有。这种干蒸汽可以直接进入汽轮机，对汽轮机腐蚀较轻，能取得满意的工作效果。但这类构造需要独特的地质条件，因而资源少、地区局限性。

2.2.2热水型资源

热水型资源是指地下热储中以水为主的对流水热系统，它包括喷出地面时呈现的热水以及水汽混合的湿蒸汽。这类资源分布广、储量丰富，根据其温度可分为高温(>150℃)、中温(90—150℃)和低温(90 ℃以下)。

2.2.3地压型资源

地压型资源是一种目前尚未被人们充分认识的、但可能是一种十分重要的地热资源.它以高压水的形式储存于地表以下2—3Km的深部沉积盆地中，并被不透水的盖层所封闭，形成长1000km、宽数百千米的巨大热水体。地压水除了高压、高温的特点外，还溶有大量的碳氢化合物(如甲烷等)。所以，地压型资源中的能量，实际上是由机械能(压力)、热能(温度)和化学能(天然气)3个部分组成的。

2.2.4干热岩型资源

干热岩型资源是比上述各种资源规模更为巨大的地热资源。它是指地下普遍存在的没有水或蒸汽的热岩石。从现阶段来说，干热岩型资源专指埋深较浅、温度较高的有开发经济价值的热岩石。提取干热岩中的热量，需要有特殊的办法，技术难度大。

2.2.5岩浆型资源

岩浆型资源是指蕴藏在熔融状和半熔融状岩浆中的巨大能量，它的温度高达600—1500℃左右。在一些多火山地区，这类资源可以在地表以下较浅的地层中找到，但多数则是埋在目前钻探还比较困难的地层中。

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，开发利用少。

2.3 地下热水的形成一般可分为深循环型和持殊热源型两种形成类型.

(1)深循环型。一边冷水下降，一边热水上升，这就构成地下热水的循环运动。深循环型地下热水的形成、运动和储存，与地质构造密切相关。

(2)特殊热源型。数十亿年来地壳岩层一直在经历着断裂、挤压、折曲及破碎等变化。每当岩层破裂时，地球深部的岩浆就会通过裂缝向地表涌来。如果涌出地表，即成为火山爆发。如果停驻在地表下一定的深度，则成为岩浆侵入体。根据板块学说，在各大板块的交接处形成了有丰富地热资源的地热带。

3.1从世界范围来说，主要有如下4个地热带：

1）．环太平详地热带

2）．大西洋洋中脊型地热带

3）．红海——亚丁湾——东非裂谷型地热带

4）．地中海一喜马拉雅缝合线型地热带

3.2 地热在中国的分布

通过对中国30个省、市、自治区的地热资源普查、勘探表明，中国地热资源丰富，分布广泛。其中盆地型地热资源潜力在2000亿吨标准煤当量以上。全国已发现地热点3200多处，打成的地热井2000多眼，其中具有高温地热发电潜力有255处，预计可获发电装机5800MW，现已利用的只有近30MW。

1)．高温地热资源

中国的高温地热资源丰富，可用于地热发电的合255处，总发电潜力为5800Mw。主要分布在西藏、滇西和中国台湾地区。