地热能--地下水的利用?

【专家解说】：人类早前开始利用地热能例利用温泉沐浴、医疗利用地下热水取暖、建造农作物温室、水产养殖及烘干谷物等真正认识地热资源并进行较大规模开发利用却始于20世纪叶地热能利用分地热发电和直接利用两大类而对于同温度地热流体能利用范围下: 1、2O0~400℃直接发电及综合利用; 2、150~200℃双循环发电制冷工业干燥工业热加工; 3、10O~15O℃双循环发电供暖制冷工业干燥脱水加工回收盐类罐头食品; 4、50~100℃供暖温室家庭用热水工业干燥; 5、20~50℃沐浴水产养殖饲养牲畜土壤加温脱水加工; 现许多国家了提高地热利用率而采用梯级开发和综合利用办法热电联产联供热电冷三联产先供暖养殖等 近年来国外对地热能非电力利用也直接利用十分重视因进行地热发电热效率低温度要求高所谓热效率低说由于地热类型同所采用汽轮机类型同热效率般只有6.4~18.6%大部分热量白白地消耗掉所谓温度要求高说利用地热能发电对地下热水或蒸汽温度要求般都要150℃上;否则严重地影响其经济性而地热能直接利用能量损耗要小得多并且对地下热水温度要求也低得多从 15~180℃样宽温度范围均利用全部地热资源类、低温地热资源十分丰富远比高温地热资源大得多地热能直接利用也有其局限性由于受载热介质-热水输送距离制约般来说热源宜离用热城镇或居民点过远;投资多损耗大经济性差划来 目前地热能直接利用发展十分迅速已广泛地应用于工业加工、民用采暖和空调、洗浴、医疗、农业温室、农田灌溉、土壤加温、水产养殖、畜禽饲养等各方面收了良好经济技术效益节约了能源地热能直接利用技术要求较低所需设备也较简易直接利用地热系统尽管有时因地热流盐和泥沙含量低而对地热加直接利用通常都用泵地热流抽上来通过热交换器变成热气和热液再使用些系统都简单使用常规现成部件 地热能直接利用所用热源温度大部分都40℃上利用热泵技术温度20℃或低于20℃热液源也被当作种热源来使用(例美国、加拿大、法国、瑞典及其国家做法)热泵工作原理与家用电冰箱相同只过电冰箱实际上单向输热泵而地热热泵则双向输热冬季从地球提取热量提供给住宅或大楼(供热模式);夏季从住宅或大楼提取热量又提供给地球蓄存起来(空调模式)管哪种循环水都加热并蓄存起来发挥了独立热水加热器全部或部分功能由于电流只能用来传热能用来产生热因此地热泵提供比自身消耗能量高3~4倍能量宽地球温度范围内使用美国地热泵系统每年 20%增长速度发展而且未来还两位数良好增长势头继续发展据美国能源信息管理局预测2030年地热泵供暖、散热和水加热提供高达68Mt油当量能量 对于地热发电来说地热资源温度足够高利用好方式发电发出电既供给公共电网也当地工业加工提供动力正常情况下被用于基本负荷发电只特殊情况下才用于峰值负荷发电其理由对峰值负荷控制比较困难再容器结垢和腐蚀问题旦容器和涡轮机内液体满和让空气进入会出现结垢和腐蚀问题 总结上述地热能利用下四方面起重要作用 1.地热发电 地热发电地热利用重要方式高温地热流体应首先应用于发电 地热发电和火力发电原理样都利用蒸汽热能汽轮机转变机械能带动发电机发电所同地热发电象火力发电样要备有庞大锅炉也需要消耗燃料所用能源地热能地热发电过程把地下热能首先转变机械能再把机械能转变电能过程要利用地下热能首先需要有载热体把地下热能带地面上来目前能够被地热电站利用载热体主要地下天蒸汽和热水按照载热体类型、温度、压力和其特性同把地热发电方式划分蒸汽型地热发电和热水型地热发电两大类 地热发电示意图 (1)蒸汽型地热发电 蒸汽型地热发电把蒸汽田干蒸汽直接引人汽轮发电机组发电引人发电机组前应把蒸汽所含岩屑和水滴分离出去种发电方式简单干蒸汽地热资源十分有限且多存于较深地层开采技术难度大故发展受限制(参考《资源》栏目有关文章)主要有背压式和凝汽式两种发电系统 (2)热水型地热发电 热水型地热发电地热发电主要方式目前热水型地热电站有两种循环系统:a、闪蒸系统闪蒸系统图1所示当高压热水从热水井抽至地面于压力降低部分热水会沸腾并闪蒸成蒸汽蒸汽送至汽轮机做功;而分离热水继续利用排出当好再回注人地层 b、双循环系统双循环系统流程图2所示地热水首先流经热交换 器地热能传给另种低沸点工作流体使之沸腾而产生蒸汽蒸汽进人汽轮机做功进人凝汽器再通过热交换器而完成发电循环地热水则从热交换器回注人地层种系统特别适合于含盐量大、腐蚀性强和凝结气体含量高地热资源发展双循环系统关键技术开发高效 热交换器 图1 热水型地热发电闪蒸系统 图2 热水型地热发电双循环系统 地热发电前景取决于何开发利用地热储量大干热岩资源图3利用干热岩发电示意图其关键技术能否深井打人热岩层美国新墨西哥州洛斯阿拉莫科学试验室正对系统进行远景试验 图3 利用于热岩发电示意图 2.地热供暖 地热能直接用于采暖、供热和供热水仅次于地热发电地热利用方式因种利用方式简单、经济性好倍受各国重视特别位于高寒地区西方国家其冰岛开发利用得好该国早1928年首都雷克雅未克建成了世界上第地热供热系统现今供热系统已发展得非常完善每小时从地下抽取7740t80℃热水供全市11万居民使用由于没有高耸烟囱冰岛首都已被誉世界上清洁无烟城市此外利用地热给工厂供热用作干燥谷物和食品热源 用作硅藻土生产、木材、造纸、制革、纺织、酿酒、制糖等生产过程热源也大有前途目前世界上大两家地热应用工厂冰岛硅藻土厂和新西兰纸桨加工厂我国利用地热供暖和供热水发展也非常迅速京津地区已成地热利用普遍方式 3.地热务农 地热农业应用范围十分广阔利用温度适宜地热水灌溉农田使农作物早熟增产;利用地热水养鱼28℃水温下加速鱼育肥提高鱼出产率;利用地热建造温室育秧、种菜和养花;利用地热给沼气池加温提高沼气产量 等 地热能直接用于农业我国日益广泛北京、天津、西藏和云南等地都建有面积大小等地热温室各地还利用地热大 力发展养殖业培养菌种、养殖非洲鲫鱼、鳗鱼、罗非鱼、罗氏沼虾等 4.地热行医 地热医疗领域应用有诱人前景目前热矿水被视种宝贵资源世界各国都珍惜由于地热水从深地下提取地面除温度较高外常含有些特殊化学元素从而使具有定医疗效合碳酸矿泉水供饮用调节胃酸、平衡人体酸碱度;含铁矿泉水饮用治疗缺铁贫血症; 氢泉、硫水氢泉洗浴治疗神经衰弱和关节炎、皮肤病等 由于温泉医疗作用及伴随温泉出现特殊地质、地貌条 件使温泉常常成旅游胜地吸弓怕批疗养者和旅游者日本有1500多温泉疗养院每年吸引1亿人些疗养院休养我国利用地热治疗疾病历史悠久含有各种矿物元素温泉众多因此充分发挥地热行医作用发展温泉疗养行业大有 未来随着与地热利用相关高新技术发展使人们能更精确地查明更多地热资源;钻更深钻井地热从地层深处取出因此地热利用也必进人飞速发展阶段