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地?zé)岬睦瞄_發(fā)

來源:新能源網(wǎng)
時(shí)間:2018-05-18 15:17:19
熱度:

地?zé)岬睦瞄_發(fā) 如果說太陽能、風(fēng)能目前實(shí)現(xiàn)了發(fā)展,那么下一步就是氫能、煤層氣和地?zé)幔?br /> 地?zé)幔侵竵碜缘厍騼?nèi)部的熱能,這種熱能來源于放射性物質(zhì)的衰變。一般認(rèn)為,是由于地球物質(zhì)中所含的

 如果說太陽能、風(fēng)能目前實(shí)現(xiàn)了發(fā)展,那么下一步就是氫能、煤層氣和地?zé)幔?

地?zé)?,是指來自地球?nèi)部的熱能,這種熱能來源于放射性物質(zhì)的衰變。一般認(rèn)為,是由于地球物質(zhì)中所含的放射性元素衰變產(chǎn)生的熱量。在地殼蘊(yùn)藏的能量中只需要利用其中的0.1%,就能滿足未來10000年的世界能源消費(fèi)需求。但作為未來世界主要能源是不可能的。

地球的構(gòu)造分為三層,其地表層稱之為“地殼”,厚度不一,幾千米到70km不等。“地殼”下面是“中間層”,也叫“地幔”,主要由熔融狀態(tài)的巖漿構(gòu)成,厚度約為2900km。地殼的內(nèi)部又稱之為“地核”,分為外地核和內(nèi)地核。

地球是一個龐大的熱庫,蘊(yùn)藏著巨大的熱能。從地表以下平均每下降100米,溫度就升高3℃。地殼底部和地幔上部的溫度約為1100℃~1300℃,地核約為2000℃~5000℃。其中火山噴發(fā)出的熔巖溫度高達(dá)1200℃~1300℃,天然溫泉的溫度大多在60℃以上,有的高達(dá)100℃~140℃,見圖1。

 

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地球內(nèi)部溫度分布

全球地?zé)釢撛谫Y源,約相當(dāng)于現(xiàn)在全球能源消耗總量的45萬倍。地下熱能的總量約為煤全部燃燒所放出熱量的1.7億倍。主要分布在環(huán)太平洋地?zé)釒?、地中海一喜馬拉雅地?zé)釒А⒋笪餮笾屑沟責(zé)釒?、紅海一亞丁灣一東非裂谷地?zé)釒А?/p>

世界各國在地?zé)豳Y源利用方面,大都經(jīng)歷了沐浴醫(yī)療,供熱采暖和地?zé)岚l(fā)電三個階段。

地?zé)崮?/strong>給人類帶來巨大的資源:(1)減少溫室氣體排放,提高能源效率;(2)支持環(huán)保和經(jīng)濟(jì)協(xié)定發(fā)展;(3)持續(xù)研發(fā)和技術(shù)改進(jìn);(4)探索商業(yè)機(jī)會(將地?zé)崮茉磁c其他可再生能源相結(jié)合)。

世界許多著名的地?zé)崽铮缑绹纳w瑟爾斯、長谷、羅斯福;墨西哥的塞羅、普列托;新西蘭的懷臘開;中國的臺灣馬槽;日本的松川、大岳等。世界第一座地?zé)岚l(fā)電站,是意大利的拉德瑞羅地?zé)崽?。中國的西藏羊八井及云南騰沖地?zé)崽铩I鲜龅責(zé)崽锒荚谶@個地?zé)釒е小?/p>

全球第一個利用地?zé)岬膰?mdash;冰島

冰島是世界上地?zé)豳Y源最豐富的國家,全國共有250個地?zé)釁^(qū),熱能蘊(yùn)藏量巨大,如全部加以利用,每年可發(fā)電800多億度。奈斯亞威里爾地?zé)釁^(qū)是冰島能量最為巨大,它是海恩吉爾火山地?zé)釁^(qū)的一部分。奈斯亞威里爾地?zé)犭娬臼抢卓搜盼纯四茉垂鹃_發(fā)的,就在奈斯亞威里爾附近高溫地?zé)釁^(qū),這是一座集發(fā)電和熱水生產(chǎn)功能于一身的地?zé)犭娬尽T撾娬究傃b機(jī)容量9萬千瓦;熱水生產(chǎn)能力為每秒1100升。

冰島85%的人口利用地?zé)崛∨?。首都雷克雅未克全部利用地?zé)幔徊糠譄崴菑某抢锏木锾崛〉?,一部分來自首都北邊的地?zé)釁^(qū)。熱水的溫度有80至140℃,是經(jīng)由一條很長的管道輸送到城里,然后與回收水合在一起,水到達(dá)屋內(nèi)仍有75至80℃。而首都雷克雅未克在冰島語的意思就是蒸汽海灘。

我國地?zé)豳Y源是比較豐富的,主要分布在青藏高原、東南沿海諸省區(qū)和內(nèi)陸盆地區(qū),如松遼盆地、華北盆地、江漢盆地、渭河盆地以及眾多山間盆地區(qū),見圖5。我國地?zé)豳Y源潛力占全球的7.9%,總能量為11×106EJ/a,我國地?zé)豳Y源以中低溫為主,除上海、寧夏兩市(區(qū))外,遍布各省市自治區(qū)。據(jù)粗略計(jì)算,主要沉積盆地小于2000m 的深度中儲存的地?zé)豳Y源總量約4.0184×1019kJ,相當(dāng)于1.3711×1012t標(biāo)準(zhǔn)煤的發(fā)熱量,以其1%作為可開采量計(jì)算,可開采地?zé)豳Y源總量為4.0184×1017kJ,約相當(dāng)于1.3711×1010t標(biāo)準(zhǔn)煤的發(fā)熱量。我國738處地?zé)峥辈橘Y料統(tǒng)計(jì)表明,中國目前高溫地?zé)崽飪H藏羊八井、羊易地?zé)崽铮嘞戮鶠橹?、低溫地?zé)崽铮渲袦囟仍?0~150℃的中溫地?zé)崽?6處,占地?zé)崽锟辈榭倲?shù)的3.8%;90℃以下的低溫地?zé)崽铮c(diǎn))708處,占地?zé)崽锟辈榭倲?shù)的96%。全國已勘查地?zé)崽锏钠骄鶞囟燃s為55.5℃。各?。▍^(qū)、市)地?zé)崽锏钠骄鶞囟纫晕鞑刈罡?,達(dá)88.6℃;湖南最低,為37.7℃。我國以中、低溫地?zé)豳Y源為主,由于溫度較低,適合于直接綜合性利用。因此,我國地?zé)衢_發(fā)利用方面具有很大的應(yīng)用前景,特別是在地?zé)岵膳椭评浞矫妫責(zé)嵊泻芄饷鞯那熬啊?/p>

 

地?zé)岬睦瞄_發(fā)

 

我國地?zé)豳Y源分布圖

中國第一個地?zé)岚l(fā)電項(xiàng)目—羊八井項(xiàng)目:

羊八井地?zé)崽镂挥诶_市西北當(dāng)雄縣境內(nèi),距拉薩市區(qū)約90 km,海拔4300 m,是我國正在開發(fā)的最大濕蒸汽田。羊八井地?zé)崽锓譃闇\層熱儲和北部深層熱儲。淺層熱儲勘探工作始于1975年,已探明熱田面積14 km2,評價(jià)發(fā)電能力為32 MW。生產(chǎn)井井口溫度110~170 ℃,井口工作壓力0.294 2 MPa左右。由于淺層熱儲發(fā)電熱效率低,生產(chǎn)井和發(fā)電設(shè)備過流部件結(jié)垢、腐蝕嚴(yán)重等原因,羊八井地?zé)崽镩_發(fā)利用也經(jīng)歷了較長時(shí)間的探索,1996年10月完鉆,井深1 459 m,汽水混合物總量302 t/h,井口工作溫度200 ℃,工作壓力1.470 9 MPa,用端壓法計(jì)算單井發(fā)電能力12 MW。羊八井地?zé)崽锷畈扛邷責(zé)醿Φ?次展現(xiàn)在人們面前,為羊八井地?zé)衢_發(fā)利用掀開了新的一頁。羊八井地?zé)犭姀S從1977年9月第1臺1 MW試驗(yàn)機(jī)組試運(yùn)行成功,1991年9號機(jī)并網(wǎng)發(fā)電,歷時(shí)14 年,總裝機(jī)容量8×3 000+1×1 000 kW,年發(fā)電量1.1億kW.h,累計(jì)發(fā)電量12億kW.h,為緩解拉薩市電力緊缺,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)。

中國第一個地?zé)嵋?guī)模利用企業(yè)—大慶油田:

大慶地?zé)崽飳偎軞庑椭械蜏氐責(zé)崽?。根?jù)熱儲層的分布、所處構(gòu)造位置、產(chǎn)能及水性等因素,初步劃分為四個地?zé)崽铮毫值榈責(zé)崽?,杜爾伯特蒙古族自治縣泰康地?zé)崽铮髴c東風(fēng)新村地?zé)崽?,大慶讓胡路區(qū)讓西地?zé)崽铩?/p>

產(chǎn)養(yǎng)殖、溫泉療養(yǎng)保健、地?zé)崴軞饩C合開發(fā)利用、醫(yī)療保健型礦泉水等產(chǎn)業(yè)勢頭正勁。目前,林甸縣地?zé)崴堰M(jìn)入尋常百姓家,向4000余戶居民24小時(shí)供應(yīng)地?zé)崴?。祛病?qiáng)身的溫泉水可用來洗浴療養(yǎng),居民足不出戶就可享受到當(dāng)年楊貴妃洗“華清池”的感受。老百姓切切實(shí)實(shí)感受到了地?zé)岬暮锰帯F鋵?shí),林甸地?zé)釕?yīng)用不止于此,作為北方綠色溫泉城,林甸縣地?zé)豳Y源的正式開發(fā)利用始于1999年,到2002年末,已有新鉆和油田老探井改造成地?zé)峋?1口,農(nóng)業(yè)種植、特種水。

熱泵是一種節(jié)能裝置,主要由蒸發(fā)器,壓縮機(jī),冷凝器和低沸點(diǎn)工作介質(zhì)構(gòu)成。系統(tǒng)通過改變工作介質(zhì)的物性狀態(tài),將低溫位熱源的熱量轉(zhuǎn)移到高溫位,可用于供暖和制冷。低溫位熱源普通存在于人們的生活周圍,如土壤,地表水,地下水,地?zé)嵛菜吞幚砗蟮闹兴?,充分利用這部分能源具有經(jīng)濟(jì)節(jié)能,環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的效應(yīng),熱泵可以替代鍋爐,有占地少,無燃料,一機(jī)兩用(供熱、制冷),運(yùn)行成本低,應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn),是現(xiàn)代能源利用的最優(yōu)方式。

我國第一個地?zé)豳Y源開發(fā)利用高校—西安建筑科技大學(xué)。

西安地處地?zé)釒?,地?zé)豳Y源豐富。早在1300多年前,唐明皇為楊貴妃在西安建立了華清池,利用地?zé)釡厝┢湎丛?。西安建筑科技大學(xué)長期致力于地?zé)豳Y源的開發(fā)利用,在其校長徐德龍?jiān)菏康牟恍概ο拢撔T撔R呀?jīng)開始利用地?zé)?,目前我國第一個高校循環(huán)經(jīng)濟(jì)研究院(籌備中)將落戶西安建筑科技大學(xué)。地?zé)峋墓崮芰θQ于它的出水量、出水溫度和散熱系統(tǒng)的利用溫差。出水量大,出水溫度高,排放溫度低,則供暖的面積就大,反之供暖面積就小。

 

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循環(huán)利地?zé)嵊檬疽鈭D

中國石油又一個地?zé)衢_發(fā)利用單位—華北油田

地處京津冀地區(qū)的華北油田地?zé)豳Y源十分豐富。早在油田會戰(zhàn)初期,就頻繁在前第三系地層打出90至130攝氏度的高溫高產(chǎn)油井和高產(chǎn)熱水井。上世紀(jì)80年代,中科院地質(zhì)所通過深入調(diào)研,編制了含油區(qū)的地溫梯度圖,區(qū)內(nèi)地溫異常高、低相間,呈帶狀展布特點(diǎn)非常明顯。隨著近年來冀中古潛山油氣田大多進(jìn)入高含水期,原油可采儲量采出程度達(dá)到90%,綜合含水率達(dá)到95%以上。開發(fā)地?zé)豳Y源既是能源接替的需要也是產(chǎn)業(yè)接替的需要,成為老油田可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)選擇,前景十分廣闊。

200年6月,華北油田地?zé)豳Y源開發(fā)與利用示范工程正式啟動。地?zé)徇@一新的替代能源的開發(fā)利用,將為華北油田持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展發(fā)揮巨大的拉動作用。華北油田地?zé)豳Y源示范工程將首先在三個方面開展地?zé)衢_發(fā)與利用。一是發(fā)電,將熱能轉(zhuǎn)化成電能,并進(jìn)入華北電網(wǎng)。二是在油區(qū)范圍內(nèi),為油田集輸提供熱能,降本降耗。三是為城鎮(zhèn)、社區(qū)居民供暖。目前,華北油田已完成華北地區(qū)地?zé)豳Y源評價(jià)工作,通過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、綜合性評價(jià),搞好地?zé)豳Y源開發(fā)利用,形成了華北油田開發(fā)熱田配套技術(shù),建立起了地?zé)豳Y源技術(shù)行政管理隊(duì)伍和高效示范型建設(shè)基地。

最近5年,我國地?zé)崮艿闹苯永冒l(fā)展很快,尤其是地?zé)峁帷厝燄B(yǎng)、游樂等發(fā)展迅速,規(guī)模不斷擴(kuò)大,如在北京小湯山和河北省雄縣等地均建立了溫泉旅游療養(yǎng)基地,在南方的湖南汝城縣熱水鎮(zhèn)建立了以種植、養(yǎng)殖和培育良種的綜合示范基地。

目前地?zé)衢_發(fā)呈快速上升趨勢,申請開發(fā)單位72%為房地產(chǎn)項(xiàng)目公司。據(jù)商品房市場調(diào)查顯示,利用地?zé)岵膳⒂袦厝胧业纳套》夸N售興旺,而且每平方米的銷售價(jià)格比同等地段、同等檔次的商品房高出100-300元人民幣。吸引購買者的是利用地?zé)崴鶢I建的綠色生態(tài)環(huán)境和相當(dāng)于將華清池搬入室內(nèi)的優(yōu)越居住條件。由此可見開發(fā)利用地?zé)峤o當(dāng)?shù)氐氖袌鼋?jīng)濟(jì)增添了新的活力。

一口在地?zé)峋鏊疁囟?、出水量不變的情況下,提高利用溫差可以增加單井的供暖能力。據(jù)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)每提高10℃的利用溫差,可增加67%的供暖面積。現(xiàn)行應(yīng)用中的高效散熱器和熱泵提取余熱的方法都可以使采暖能力成倍的提高。因此利用地?zé)岵膳潜本┑責(zé)衢_發(fā)利用的主要發(fā)展方向。地?zé)峋木C合造價(jià)不高。正常情況下,一口地?zé)峋木C合造價(jià)僅和燃煤鍋爐差不多,比燃油燃?xì)忮仩t少得多,且具有占地面積小、操作簡單、運(yùn)行成本低、無環(huán)境污染等.

我國地?zé)衢_發(fā)目前應(yīng)注意問題:

(1)加強(qiáng)地?zé)崂碚撆c應(yīng)用技術(shù)研究,積極推進(jìn)地?zé)岙a(chǎn)業(yè)化。加速開發(fā)中國東部、西北部盆地型地?zé)豳Y源,形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模。

(2)鼓勵地?zé)豳Y源豐富的油氣田開展地?zé)峥碧脚c開發(fā)利用。

(3)充分發(fā)揮各自能種的優(yōu)勢,實(shí)現(xiàn)良性循環(huán),可持續(xù)發(fā)展。

(4)加強(qiáng)地?zé)崽锏谋O(jiān)測工作,優(yōu)化熱田開發(fā)及熱儲工程研究。

(5)加強(qiáng)地?zé)嵫b備的配套生產(chǎn),實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化。開發(fā)耐高溫、防腐和無污染的新型材料以及地?zé)釤岜迷O(shè)備國產(chǎn)化的研制與推廣。

(6)加強(qiáng)國際地?zé)峥萍己献髋c交流,推動地?zé)峥茖W(xué)發(fā)展。