地热能的开发怎样利用?

如题所述

1. 我们居住的地球,类似一个大热水瓶,外表凉爽而内部炽热。因此,地球内部的热能被称为地热能。这种能量通过火山爆发和温泉等方式,不断地输送到地面。自古以来,温泉就是人类利用的一种地热能。然而,目前对地热能的大规模开发利用还处于起步阶段,因此地热能仍被视为一种新能源。
2. 在地球深处,大约25至50千米的范围内,温度介于200℃至1000℃之间;而达到地心深处时,温度可高达4500℃。据估计,如果按照当今世界能源消耗的速度,仅依靠地下热能,那么即使在4100万年后,地球的温度也仅会降低1℃。由此可见,地球内部蕴藏着丰富的热能。
3. 地球的温度分布具有规律性。通常,在地壳最上部的十几千米范围内,地层每增加30米,温度就升高约1℃;在地下15至25千米之间,每增加100米,温度上升1.5℃;而在25千米以下的区域,每增加100米,温度仅上升0.8℃;此后,再深入到一定深度,温度就保持不变。地球深层为何储存着如此多的热能?它们从何而来?对此问题,目前尚处于探索阶段。不过,大多数学者认为,这是由于地球内部放射性物质自然衰变的结果。在核反应过程中,释放了大量热能。加上地层封闭隔断,天长日久,逐渐积聚,形成了现在的地热能。
4. 值得注意的是,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,它是可以不断补充和再生的。通常,人们将地热资源分为四类:(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℃。
5. (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。由于上部岩石覆盖层将热能封闭起来,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%。
6. (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%。
7. (四)熔岩。这是埋藏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%。
8. 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。
9. 中国是世界上开发利用地热资源较早的国家之一,发展也很快。例如,北京就是当今世界上六个开发利用地热较好的首都之一(其他五个是法国的巴黎、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)。北京地热水温大多在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。
10. 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。
11. 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。
12. 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。
13. 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。
14. 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。
15. 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。
16. 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。
17. 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。
18. 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。
19. 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。
20. 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。
21. 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。
22. 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。
23. 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。
24. 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
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