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地热发电供暖

所属专题:百科    发布者:中国地热能网    上传时间: 2016-06-18     点击次数: 4442

地热能〔Geothermal Energy〕是由地壳抽取的天然热能,这种能量来自地球内部的熔岩,并以热力形式存在,是引致火山爆发及地震的能量。[1]  地球内部的温度高达7000℃,而在80至100公英里的深度处,温度会降至650至1200℃。透过地下水的流动和熔岩涌至离地面1至5公里的地壳,热力得以被转送至较接近地面的地方。高温的熔岩将附近的地下水加热,这些加热了的水最终会渗出地面。运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法,就是直接取用这些热源,并抽取其能量。

 

人类很早以前就开始利用地热能,例如利用温泉沐浴、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。但真正认识地热资源并进行较大规模的开发利用却是始于20世纪中叶。

 

地热能大部分是来自地球深处的可再生性热能,它起于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。还有一小部分能量来自太阳,大约占总的地热能的5%,表面地热能大部分来自太阳。地下水的深处循环和来自极深处的岩浆侵入到地壳后,把热量从地下深处带至近表层。其储量比人们所利用能量的总量多很多,大部分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。它不但是无污染的清洁能源,而且如果热量提取速度不超过补充的速度,那么热能而且是可再生的。

 

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。1990年安装的发电能力达到6000MW,直接利用地热资源的总量相当于4.1Mt油当量

 

地热能是一种新的洁净能源,在当今人们的环保意识日渐增强和能源日趋紧缺的情况下,对地热资源的合理开发利用已愈来愈受到人们的青睐。其中距地表2000米内储藏的地热能为2500亿吨标准煤。全国地热可开采资源量为每年68亿立方米,所含地热量为973万亿千焦耳。在地热利用规模上,我国近些年来一直位居世界首位,并以每年近10%的速度稳步增长。

 

在我国的地热资源开发中,经过多年的技术积累,地热发电效益显著提升。除地热发电外,直接利用地热水进行建筑供暖、发展温室农业和温泉旅游等利用途径也得到较快发展。全国已经基本形成以西藏羊八井为代表的地热发电、以天津和西安为代表的地热供暖、以东南沿海为代表的疗养与旅游和以华北平原为代表的种植和养殖的开发利用格局。

 

发电

编辑

 

地热发电实际上就是把地下的热能转变为机械能,然后再将机械能转变为电能的能量转变过程或称为地热发电。开发的地热资源主要是蒸汽型和热水型两类,因此,地热发电也分为两大类。

 

地热蒸汽发电有一次蒸汽法和二次蒸汽法两种。一次蒸汽法直接利用地下的干饱和(或稍具过热度)蒸汽,或者利用从汽、水混合物中分离出来的蒸汽发电。二次蒸汽法有两种含义,一种是不直接利用比较脏的天然蒸汽(一次蒸汽),而是让它通过换热器汽化洁净水,再利用洁净蒸汽(二次蒸汽)发电。第二种含义是,将从第一次汽水分离出来的高温热水进行减压扩容生产二次蒸汽,压力仍高于当地大气压力,和一次蒸汽分别进入汽轮机发电。

 

地热水中的水,按常规发电方法是不能直接送入汽轮机去做功的,必须以蒸汽状态输入汽轮机做功。对温度低于100℃的非饱和态地下热水发电,有两种方法:一是减压扩容法。利用抽真空装置,使进入扩容器的地下热水减压汽化,产生低于当地大气压力的扩容蒸汽然后将汽和水分离、排水、输汽充入汽轮机做功,这种系统称“闪蒸系统”。低压蒸汽的比容很大,因而使气轮机的单机容量受到很大的限制。但运行过程中比较安全。另一种是利用低沸点物质,如氯乙烷正丁烷异丁烷氟里昂等作为发电的中间工质,地下热水通过换热器加热,使低沸点物质迅速气化,利用所产生气体进入发电机做功,做功后的工质从汽轮机排入凝汽器,并在其中经冷却系统降温,又重新凝结成液态工质后再循环使用。这种方法称“中间工质法”,这种系统称“双流系统”或“双工质发电系统”。这种发电方式安全性较差,如果发电系统的封闭稍有泄漏,工质逸出后很容易发生事故。

 

20世纪90年代中期,以色列奥玛特(Ormat)公司把上述地热蒸汽发电和地热水发电两种系统合二为一,设计出一个新的被命名为联合循环地热发电系统,该机组已经在世界一些国家安装运行,效果很好。

 

联合循环地热发电系统的最大优点是,可以适用于大于150℃的高温地热流体(包括热卤水)发电,经过一次发电后的流体,在并不低于120℃的工况下,再进入双工质发电系统,进行二次做功,这就是充分利用了地热流体的热能,既提高发电的效率,又能将以往经过一次发电后的排放尾水进行再利用,大大地节约了资源。

 

地热技术:高温地热资源的最佳利用方式是地热发电。200~400℃的地热可以直接用来发电。

 

蒸汽型地热发电

 

是把蒸汽田中的干蒸汽直接引入汽轮发电机组发电但在引入发电机组前应把蒸汽中所含的岩屑和水滴分离出去。这种发电方式最为简单,但干蒸汽地热资源十分有限,且多存在于较深的地层中,开采难度大,故其发展受到了限制。主要有背压式和凝气式两种发电系统。

 

热水型地热发电

 

1)闪蒸系统

 

当高压热水从热水井中抽至地面,由于压力降低部分热水沸腾并“闪蒸”成蒸气,蒸气送至汽轮机做功;而分离后的热水可继续利用后排出,当然最好是再回注入地层。

 

2)双循环系统

 

地热水首先流经热交换器,将地热能传给另一种低沸点的工作流体,使之沸腾而产生蒸气。蒸气进入汽轮机做功后进入凝汽器,再通过热交换器从而完成发电循环,地热水则从热交换器回流注入地下。这种系统特别适合于含盐量大、腐蚀性强和不凝结气体含量高的地热资源。发展双循环系统的关键技术是开发高效的热交换器。

 

地热供暖

 

将地热能直接用于采暖、供热和供热水是仅次于地热发电的地热利用方式。因为这种利用方式简单、经济性好,备受各国重视,特别是位于高寒地区的西方国家,其中冰岛开发利用得最好。该国早在1928年就在首都雷克雅未克建成了世界上第一个地热供热系统,现今这一供热系统已发展得非常完善,每小时可从地下抽取7740t80℃的热水,供全市11万居民使用。由于没有高耸的烟囱,冰岛首都已被誉为“世界上最清洁无烟的城市”。此外利用地热给工厂供热,如用作干燥谷物和食品的热源, 用作硅藻土生产、木材、造纸、制革、纺织、酿酒、制糖等生产过程的热源也是大有前途的。目前世界上最大两家地热应用工厂就是冰岛的硅藻土厂和新西兰的纸桨加工厂。我国利用地热供暖和供热水发展也非常迅速,在京津地区已成为地热利用中最普遍的方式。

 

 


 

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