地热能的发展趋势.PPT
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地热能发电ppt课件
• 地热电站对环境的影响 开采地热过程中 会向外排放少量的CO2 、CH4 、 H2S 等, 但比火电要少得多。废水中含有硼、砷等 有害 元素.大量采水也对地层稳定有影响. 通过回灌可以减轻。
地热电站尾水的综合利用 地热电站 发电后排出的尾水，温度都在60-70 度左右或更高，还有一定的利用价值。 可以作为生活热水，也可以与冷水混 合后灌溉农田。还可以提取有用的化 学元素。
地热能的来源？？？
1、地热能来源于地球物质中的放 射性元素衰变在衰便过程中不断释 放热能，这些元素有铀 238、铀 235、钍232和钾40等。
2、地热能是地球生成时炽热的火 球留下的。
3、地球上的天然裂变堆
•1972年法国科学家在加蓬发现了天然裂变堆。证 据：当地铀-235的含量竟只占铀的0.29%,远低于 天然油矿中铀-235的丰度，71%,而且矿石周围还 有稳定的裂变产物钕、钐、镉等。
• 这些热能随地球内部的剧烈运动，通过火 山爆发、地震和温泉的形式释放出来。
地壳中地热能的分布从上到下可分 为 3 个 带 ， 变 温 带 (15m) ， 常 温 带 (20m)和增温带。
①变温带受太阳辐射和季节影响大；
②常温带温度几乎保持恒定；
③增温带的温度随深度增加而增加， 地表15km内的增温带温度梯度一 般为15-33℃/km.热能来此于地球 内 部 。 80℃ 地 下 热 水 大 致 在 地 下 2000-2500米左右。
• 除1号机组外其余均采用两级扩容法发电, 汽轮机全部采用凝汽式,冷却水直接取自藏 布曲河。
•羊八井目前共有40多眼地热井,根据地质测 评,其发展潜力为28～32MW。 与羊八井相 近的地热源还有羊易乡地热田和拉多岗地热 田。
地热研究进展
• 干热岩发电 在地壳深处干热岩区人工制 造裂缝系统,然后将地表水注入地下取出 热能进行发电。
地热电站尾水的综合利用 地热电站 发电后排出的尾水，温度都在60-70 度左右或更高，还有一定的利用价值。 可以作为生活热水，也可以与冷水混 合后灌溉农田。还可以提取有用的化 学元素。
地热能的来源？？？
1、地热能来源于地球物质中的放 射性元素衰变在衰便过程中不断释 放热能，这些元素有铀 238、铀 235、钍232和钾40等。
2、地热能是地球生成时炽热的火 球留下的。
3、地球上的天然裂变堆
•1972年法国科学家在加蓬发现了天然裂变堆。证 据：当地铀-235的含量竟只占铀的0.29%,远低于 天然油矿中铀-235的丰度，71%,而且矿石周围还 有稳定的裂变产物钕、钐、镉等。
• 这些热能随地球内部的剧烈运动，通过火 山爆发、地震和温泉的形式释放出来。
地壳中地热能的分布从上到下可分 为 3 个 带 ， 变 温 带 (15m) ， 常 温 带 (20m)和增温带。
①变温带受太阳辐射和季节影响大；
②常温带温度几乎保持恒定；
③增温带的温度随深度增加而增加， 地表15km内的增温带温度梯度一 般为15-33℃/km.热能来此于地球 内 部 。 80℃ 地 下 热 水 大 致 在 地 下 2000-2500米左右。
• 除1号机组外其余均采用两级扩容法发电, 汽轮机全部采用凝汽式,冷却水直接取自藏 布曲河。
•羊八井目前共有40多眼地热井,根据地质测 评,其发展潜力为28～32MW。 与羊八井相 近的地热源还有羊易乡地热田和拉多岗地热 田。
地热研究进展
• 干热岩发电 在地壳深处干热岩区人工制 造裂缝系统,然后将地表水注入地下取出 热能进行发电。
地热能
• 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。
• 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
• 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
地源热泵
为了开发利用低温地热资源和提高地热利用率，用热泵将地下水、土壤和地 热排水的热量升级到较高的温位进行供暖，或同时提供夏季空调的冷源，已 经成为广泛利用的技术
因为地下水、土壤、地热排水的热量都来自地下，故此类热泵统称为地热热 泵或地源热泵 地源热泵主要分压缩式和吸收式两种，系统分开式和闭式两种 热泵从低温地热水或土壤抽取热量后，地热水和土壤的温度降低，把低温地 热水回灌到另一口井中，或低温土壤就是夏季空调的冷量来源。 地热热泵技术用于采暖和空调在美国、加拿大、德国、瑞士、奥地利、丹麦 等国发展十分迅速。 近年来，我国地热热泵也有长足的发展，多用于北方城市社区的冬季供暖。
一、地热能的分类
根据热水温度分为：
高温地热能 （>150℃） 中温地热能（90-150℃） 低温地热能（≤90℃）
按属性可分为：
水热型 地压地热能 干热岩型
二、地热能的分布
二、地热能的分布
环太平洋地热带 地中海、喜马拉雅地热带 其他地热区
本系统将地热井口的全部流体，包括所有的蒸汽、热水、不凝 气体及化学物质等，不经处理直接送进全流动力机械中膨胀做 功，其后排放或收集到凝汽器中
这种形式可以充分利用地热流体的全部能量，但技术上有一定 难度，尚在攻关。
干热岩发电系统
利用地下干热岩提发电的设想，是美国人莫顿和史密斯于1970 年提出的。1972年，他们在新墨西哥州北部打了两口约4000米 的深斜井，从一口井中将冷水注入到干热岩体，从另一口井取 出自岩体加热产生的蒸汽，功率高达2300千瓦。进行干热岩发 电研究的还有日本英国、法国德国俄罗斯，但迄今尚无大规模 应用。
地热能
分布
地热能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2010年世界地热大会统计，全世界共有78个国家正在开发利用地热技术，27个国家利用地热发电，总装机 容量为MW，年发电量GW·h，平均利用系数72%。目前世界上最大的地热电站是美国的盖瑟尔斯地热电站，其第一 台地热发电机组（11MW）于1960年启动，以后的10年中，2号（13MW）、3号（27MW）和4号（27MW）机组相续投 入运行。20世纪70年代共投产9台机组，80年代以后又相续投产一大批机组，其中除13号机组容量为135MW外，其 余多为110MW机组。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、西藏、河北等省区 。
可持续性
岩浆/火山的地热活动的典型寿命从最低5000年到100万年以上。这么长的寿命使地热源成为一种再生能源。 此外，地热库的天然补充率从几兆瓦到1000兆瓦(热)以上。
人类第一次用地热水发电是在1904年意大利的拖斯卡纳。1958年新西兰的北岛开始用地热源发电(2013年为 212兆瓦)；美国加州的喷泉热田，从1960年就开始发电，输出功率为1300兆瓦。显然，地热资源能够可靠、安全 和可持续性地运行。地热生产的可持续性也可从存在于热库岩石(含热量85%～95%)中的热源判断。在美国加州的 喷泉热田，热含量保守估计至少相当于燃烧280亿桶石油或62亿短顿(1短顿=907公斤)煤所得的能量 。
怎样利用这种巨大的潜在能源呢？意大利的皮也罗·吉诺尼·康蒂王子于1904年在拉德雷罗首次把天然的地 热蒸气用于发电。地热发电是利用液压或爆破碎裂法把水注入到岩层，产生高温蒸气，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水蒸气或者废气，经过冷凝器处理还原为水送 回地下，这样循环往复。
地热能的发电利用.ppt
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蒸汽型地热发电
——凝气式汽轮机 ◆为提高地热电站的机组出力和发电效率，通 常采用凝汽式汽轮机地热蒸汽发电系统在该系 统中，由于蒸汽在汽轮机中能膨胀到很低的压 力，因而能做出更多的功。做功后的蒸汽排入 混合式凝汽器，并在其中被循环水泵打入冷却 水所冷却而凝结成水，然后排走。 ◆在凝汽器中，为保持很低的冷凝压力，即真 空状态，设有两台带有冷却器的射汽抽气器来 抽气，把由地热蒸汽带来的各种不凝结气体和 外界漏入系统中的空气从凝汽器中抽走。 ◆该系统 适用于高温（160℃以上）地热田的 发电，系统简单。
10
热水型地热发电
——双循环地热发电系统 ◆也叫低沸点工质法，利用地下热水加热 某种低沸点工质，使其产生具有较高压力 的蒸汽并送入汽轮机。做功后的蒸汽在冷 凝器中凝结，循环使用。地热水要回灌到 地层中。 ◆双循环发电系统的优点： ① 蒸汽压力高，设备尺寸较小，成本较低； ②地热水不接触发电系统，可避免关键设 备的腐蚀。 为了提高地热资源的利用率，还可以考虑 用两级双循环地热发电系统，或者采用闪 蒸与双环两级串联发电系统 。
2
◆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， ◆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. ◆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
11
联合循环地热发电
◆ 1990s中期，以色列一家公司把地热 蒸汽发电和地热水发电系统整合，设计 出一个新的联合循环地热发电系统。 ◆大于150℃的地热流体，经过一次发 电后，在不低于120℃的工况下，再进 入双工质发电系统进行二次做功，这就 充分利用了地热流体的热能。 ◆同时，由于是全封闭的系统，在地热 电站也没有刺鼻的硫化氢味道，因而是 100％的环保型地热系统。这种地热发 电系统进行100％的地热水回灌，从而 延长了地热田的使用寿命。
蒸汽型地热发电
——凝气式汽轮机 ◆为提高地热电站的机组出力和发电效率，通 常采用凝汽式汽轮机地热蒸汽发电系统在该系 统中，由于蒸汽在汽轮机中能膨胀到很低的压 力，因而能做出更多的功。做功后的蒸汽排入 混合式凝汽器，并在其中被循环水泵打入冷却 水所冷却而凝结成水，然后排走。 ◆在凝汽器中，为保持很低的冷凝压力，即真 空状态，设有两台带有冷却器的射汽抽气器来 抽气，把由地热蒸汽带来的各种不凝结气体和 外界漏入系统中的空气从凝汽器中抽走。 ◆该系统 适用于高温（160℃以上）地热田的 发电，系统简单。
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热水型地热发电
——双循环地热发电系统 ◆也叫低沸点工质法，利用地下热水加热 某种低沸点工质，使其产生具有较高压力 的蒸汽并送入汽轮机。做功后的蒸汽在冷 凝器中凝结，循环使用。地热水要回灌到 地层中。 ◆双循环发电系统的优点： ① 蒸汽压力高，设备尺寸较小，成本较低； ②地热水不接触发电系统，可避免关键设 备的腐蚀。 为了提高地热资源的利用率，还可以考虑 用两级双循环地热发电系统，或者采用闪 蒸与双环两级串联发电系统 。
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◆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， ◆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. ◆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
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联合循环地热发电
◆ 1990s中期，以色列一家公司把地热 蒸汽发电和地热水发电系统整合，设计 出一个新的联合循环地热发电系统。 ◆大于150℃的地热流体，经过一次发 电后，在不低于120℃的工况下，再进 入双工质发电系统进行二次做功，这就 充分利用了地热流体的热能。 ◆同时，由于是全封闭的系统，在地热 电站也没有刺鼻的硫化氢味道，因而是 100％的环保型地热系统。这种地热发 电系统进行100％的地热水回灌，从而 延长了地热田的使用寿命。
第九章地热能PPT课件
❖ 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。
16
3．地下热水形成
❖ 地下热水的形成一般可分为深循环型和特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。形成过程图 ❖ 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
7
地热从何而来?
❖ 关于地球的起源问题，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、钍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。
第九章 地热能
1
阿里地区地热田
2
冰岛地热
3
羊八井地热电站 4
第一节 地热能基本知识
❖ 什么叫地热能?地热有多大? ❖ 地球的构造是怎样的?地热温度有多高? ❖ 地热从何而来? ❖ 形成地热资源的要素?地热资源有哪些形式? ❖ 各种地热资源的开发技术概况.
5
什么叫地热能?地热有多大？
❖ 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。
❖ 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)。
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3．地下热水形成
❖ 地下热水的形成一般可分为深循环型和特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。形成过程图 ❖ 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
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地热从何而来?
❖ 关于地球的起源问题，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、钍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。
第九章 地热能
1
阿里地区地热田
2
冰岛地热
3
羊八井地热电站 4
第一节 地热能基本知识
❖ 什么叫地热能?地热有多大? ❖ 地球的构造是怎样的?地热温度有多高? ❖ 地热从何而来? ❖ 形成地热资源的要素?地热资源有哪些形式? ❖ 各种地热资源的开发技术概况.
5
什么叫地热能?地热有多大？
❖ 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。
❖ 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)。
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断的电力供应，不受季节、气候、昼夜等自然条件的影响）
✓ 经济实惠（商业价值可观）
2020/9/18
10
2 干热岩的赋存
干热岩的热能赋存于各种变质岩或结晶岩类岩体，较常见的岩石 有黑云母片麻岩、花岗岩、花岗闪长岩等。一般于热岩上覆盖有沉 积岩或土等隔热层。 干热岩主要被用来提取其内部的热量, 因此其主要的工业指标是岩 体内部的温度。
2020/9/18
3
2 干热岩概念的发展
• 美国最早（1973年）称之为“热干岩体”。 • 日本的钻探发现，深层岩体中有发育有较好的天然裂缝体系，并存在
有地热水，因而又称作“热湿岩体”。 • 在澳大利亚的试验中，地下岩体要经过人工压裂处理，使其生成裂缝
体系，因而叫做“热裂岩体”。 • 此外，瑞士称作“深层地热开采”， • 国际能源机构1978 年发起的研究项目称“人造地热能利用体系”。 • 美国在热干岩体实验项目后，对新开发的这种项目统称“增强地热系
✓ 资源量巨大、分布广泛。（初步估算，我国陆区3.0-
10.0km深处干热岩资源为860万亿吨标准煤燃烧所释放的
能量）
✓ 几乎为零排放。（无废气和其他流体或固体废弃物，可维持
对环境最低水平的影响）
✓ 开发系统安全。（没有爆炸危险，更不会引起灾难性事故或
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
伤害性污染）
✓ 热能连续性好。（在可再生能源中，只有EGS可以提供不间
发电量提高了1.5MW。
✓美国Geysers地热田近年来发电量稳定，除了通过增加回灌以外，其部
分井在2012年采用了EGS储层激发增产技术，进一步增加了储层产量。
✓美国bottlefield地热田电站发电量为10MW，将于2014年由Altarock公
司对两个开采井进行激发增产。
……
✓目前开展的，真正传统概念上的HDR开发工程为位于美国Newberry火
日本科学家根据肘折地区的干热岩研究工作认为只要岩体的 温度达到200℃，埋藏深度合理，内含流体不是太多（或者 没有）能用干热岩技术来提取岩体中的热量，就把这种岩体 称为干热岩。
欧洲一些科学家根据法国干热岩研究认为，埋藏于地面1km 以下，温度大于200℃的岩体就可称为干热岩。条件无需过 于严格。
地热能的发展趋势
2020/9/18
1
目录
一、基本概念
二、干热岩的特点
三、国际EGS工程 四、我国干热岩资源分布及潜力
五、干热岩勘查开发关键技术
六、EGS的未来
2
2
1 各国对干热岩的定义
美国科学家根据芬顿山的干热岩研究工作认为干热岩是埋藏 于距地面2-3km以下、无裂隙、无流体、自然温度达于 200℃的岩体。
山的EGS示范工程项目，主井55-29深部热储温度达325℃，无流体，
2012年对储层进行了激发，今年将继续进行储层激发增产已达到商业开
采的目的。
2020/9/18
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目录
一、基本概念
二、干热岩的特点
三、国际EGS工程 四、我国干热岩资源分布及潜力
五、干热岩勘查开发关键技术
六、EGS的未来
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9
1 干热岩的发展优势
2020/9/18
5
4 增强型地热系统
在高温但无水或无渗透 率的热岩体中，通过水 力压裂等方法制造出一 个人工热储，将地面冷 水注入地下深部获取热 能，通过在地表建立高 温发电站来实现深部地 热能的有效利用。
2020/9/18
6
4 EGS 技术
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7
4 EGS 应用
✓美国Dersertpeak电站2010.9-2011.4间对 # 27-15进行了储层激发，使
2020/9/18 理想EGS的水耗应小于10%。
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目录
一、基本概念
二、干热岩的特点
三、国际EGS工程 四、我国干热岩资源分布及潜力
五、干热岩勘查开发关键技术
六、EGS的未来
2
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1 干热岩工程的发展
最早对干热岩进行研究的国家是美国。1974年, 美国洛斯·阿拉莫斯国家实验室 在美国新墨西哥州的芬顿山钻了第一眼深井, 拉开了干热岩研究的序幕。
肘择,Newberry）； 二是选在废置的矿场或油气田处（罗斯曼奴斯、苏尔茨和库
伯盆地）。
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4 干热岩热储指标-储层激发体积
激发体积控制着储层中热能可被采收出来的比例(称为采收 率)，是影响热能采收率的重要因素。激发后岩体的渗透率、 孔隙度等参数对热能采收效率影响很大。 用于发电的EGS激发体积应达到0.1km3。
7 干热岩热储指标-储层水流损失与短路
储层水流损失是指注入储层的水流流向储层外围地层而无法
从生产井产出的现象。
水流短路是注入储层的水流没有充分停留在储层中被加热而
直接从生产井产出的现象。
水流损失可能否定系统的经济性能和环境影响结论; 而水流
短路形成后需要废弃已经激发的岩体体积中很大的一部分，
会给后续钻井和激发造成困难。
储层水流阻力是EGS裂隙储层通过单位流量的压力降值，是 衡量EGS储层性能的关键指标之一。 储层阻力和储层的低渗透率密切相关。储层的渗透率由压裂 裂隙的宽度和联通程度决定。
通过压裂使裂隙联通，隙宽变大，可以大幅度减少储层水流 阻力。理想EGS流体阻力应小于0.1Mpa/kg/s。
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黑云母花岗岩
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花岗闪长岩
二长花岗岩（soltz）
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3 干热岩热储指标-储层温度和深度
储层温度直接影响储层开发的难易程度和经济性能，目前适合 EGS开发的井口温度不低于150℃。
普遍认为，深度在4km内、温度高于200℃的区域是高等级 EGS资源区。
热储的温度和埋深由选址决定，储层选址主要有两种依据。 一是选在火山口或破火山口的火山岩岩层边缘（芬登山项目、
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5 干热岩热储指标-储层换热面积
储层的换热面积决定了最终干热岩的发电的装机容量。 井距、井场形式、裂缝长度、宽度和间距最终决定了热储层的有 效换热面积。 增强型地热系统的一个关键工艺就是通过储层的激发来创建不低 于100万m2的有效换热面积。
2020/9/18
14
6 干热岩热储指标-储层水流阻力
统”。
2020/9/18
4
3 干热岩和增强型地热系统
目前的定义：
• 干热岩（HDR），是一般温度大于200℃，埋深数千米，内部不存在 流体或仅有少量地下流体的高温岩体。
• 增强型地热系统（EGS）（称工程型地热系统）是通过工程手段开采 深部岩体热能的技术方法。
干热岩是一种资源
增强型地热系统是一种技术