新能源与分布式发电技术06地热能及其利用

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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 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， 米以内的为经济型地热资源 经济型地热资源， 深度在 深度2000～5000 米的为亚经济型地热资源。 ～ 米的为亚经济型地热资源 亚经济型地热资源。 深度 地热资源有明显的矿产资源属性， 开发和保护并重。 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）。 小知识：地下3km 范围内的地热资源（教材154页 154
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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 个 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； 许多著名的大型地热田都在这里，如美国的盖瑟尔斯；新西 盖瑟尔斯 兰的怀拉基地热田；中国的台湾马槽、大屯地热田等。 怀拉基地热田 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 ）地中海－ 欧亚板块与非洲板块和印度板块的碰撞边界， 缝合线型” 欧亚板块与非洲板块和印度板块的碰撞边界，“缝合线型”。 比较著名的地热田有：意大利的拉德瑞罗地热田， 拉德瑞罗地热田 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。 羊八井， 西藏羊八井，等等。
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制作：朱永强, 制作：朱永强, 许 郁, 丁泽俊
华北电力大学
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故事：杨贵妃入浴华清池（参见教材） 故事：杨贵妃入浴华清池（参见教材）
温泉是来自地下的热水， 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， 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。 成为人们非常关心的问题。
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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）。 盖瑟尔斯地热田（详见教材） 地热田 第一个成功开发的大型热水田 怀拉基地热田（详见教材） 怀拉基地热田（详见教材） 。 地热田
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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
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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， 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？ 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 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 米以内储藏的地热能为2500亿吨标准煤。 亿吨标准煤。 距地表 亿吨标准煤 以中低温地热资源为主。 中低温地热资源为主。 为主 目前， 目前，全国经正式勘查并经国土资源储量行政主管部门审 批的地热田有100多处。 多处。 批的地热田有 多处 多亿立方米。 每年全国可开发利用的地热水总量约60多亿立方米 每年全国可开发利用的地热水总量约 多亿立方米。
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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？ 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？ 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？ 地热发电的原理是怎样的？ 地热发电的关键技术和难点在哪里？ 地热发电的关键技术和难点在哪里？ 教学目标 了解地热资源情况和地热能利用的发展历史。 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。 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。 理解发展利用地热能的重要意义和发展方向。
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§6.1.2 地热资源的概念
并非所有的地球内部热量都能作为能源进行利用。 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） 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 ）地表每年散发到大气的热量很多。但是太过分散， 太过分散 还无法作为能源。 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 ）还有很多热量埋藏在地球内部的深处，开采困难， 埋藏在地球内部的深处 难被人类利用。 难被人类利用。
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据现有资料，我国的地热资源分布可划分为 个地热带。 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。 多处， 已经发现温泉 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。 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。 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。 多处。 中国地震最强烈、最频繁的地带。水热活动有 多处 （3）东南沿海地热带 ） 包括闽、 浙以及赣湘的一部分。 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 中低温地热水。 被发现，一般为中低温地热水。
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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， 在某些地质作用下，地球内部的热能会向某些地域聚集，集 热能会向某些地域聚集 中到特定深度范围内，有些能达到开发利用的条件。 中到特定深度范围内，有些能达到开发利用的条件。 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 有时地球内部的热能会以传导、 面上来，表现为火山爆发 间歇喷泉和温泉等形式 火山爆发、 等形式。 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 地热资源是指在当前技术经济和地质环境条件下， 是指在当前技术经济和地质环境条件下 壳内开发出来的热能量和热流体中的有用成分 热能量和热流体中的有用成分。 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 地热资源是集热、矿、水为一体的矿产资源。 为一体的矿产资源。
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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。 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， 从全球地质构造观点来看， 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 ℃的中、低温地热资源，则分布于板块内部的活动 小于 板块内部 断裂带、断陷谷和坳陷盆地。 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 ℃的高温地热资源，主要出现在地壳表层各大板块 大于 的边缘。 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 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 地热带。特点是热源温度高 多由火山或岩浆造成。 热源温度高， 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， 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 板内地热带。 成相对的高热流区，称为板内地热带。
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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～ ℃ 主要是低温地热资源，一般均为 ～70℃。断裂的深部有 较高温度的地热水存在。 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， 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。 低温热水型资源为主 资源为主。 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 有近代地震活动带，有历史性温泉出露地， 为低温热水。 为低温热水。 （7）松辽及其他地热带 ） 有裂隙地热形成，温度为40～ ℃ 有裂隙地热形成，温度为 ～80℃。 此外，还有一些像广西南宁盆地那样的孤立地热区 广西南宁盆地那样的孤立地热区。 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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§6.1 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 万亿立方公里。 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。 地球内部越深，温度越高。 各层的温度，如图所示。 各层的温度，如图所示。
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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。 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。 雷克雅未克地热田 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 ）红海－亚丁湾－ 位于阿拉伯板块与非洲块板的边界，包括吉布提、 位于阿拉伯板块与非洲块板的边界，包括吉布提、肯尼亚等 国的地热田，如著名的肯尼亚阿尔卡利亚高温地热田 肯尼亚阿尔卡利亚高温地热田等 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。 各环球地热带的地理位置及与板块的关系，参见教材图 。 世界上主要的高温地热田，参见教材表 。 世界上主要的高温地热田，参见教材表6-1。
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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。 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 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 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。 在与其它物质的碰撞过程中转变为热能 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， 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。 比重都不大。
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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 ） 2）干蒸汽型 ） 3）地压型 ） 4）干热岩型 ） 5）岩浆型 ） —— 包括热水及湿蒸汽。 包括热水 湿蒸汽。 热水及 —— 高温蒸汽。 高温蒸汽。 —— 高压水，压力一般可达几十兆帕。 高压水，压力一般可达几十兆帕。 —— 温度很高的岩石层。 温度很高的岩石层 岩石层。 —— 高温熔岩。 高温熔岩。
地热能的总储存量为煤炭的1.7 亿倍，是一个庞大的热库。 亿倍，是一个庞大的热库。 地热能的总储存量为煤炭的 据估计，全世界地热资源的总量大约为 焦耳， 据估计，全世界地热资源的总量大约为1.45×1026 焦耳， × 相当于5000 万亿吨标准煤燃烧时放出的热量。 万亿吨标准煤燃烧时放出的热量 燃烧时放出的热量。 相当于 更多数据，详见教材。 更多数据，详见教材。
目前人类开发利用的，主要是地热蒸汽和地热水两大类， 目前人类开发利用的，主要是地热蒸汽和地热水两大类， 地热蒸汽 两大类 已经有很多的实际应用。 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， 两类尚处于试验阶段， 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。 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 资源的应用还处于课题研究阶段。 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 80℃的地下热水，大致埋藏在2000多米的地方。 的地下热水 2000多米的地方 温度更高的地热资源，深度还要增加。 温度更高的地热资源，深度还要增加。 世界之最：最深的人工矿井（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 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 就是在目前技术经济条件下具有开采价值的 集中分布的地区。 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。 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 液态的热水。 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 高温热水。 水蒸汽和 蒸汽田的地热资源包括水蒸汽和高温热水。