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山東本地地熱打井隊

部分是來自地球深處的可再生性熱能，它起于地球的熔融巖漿和放射性物質(zhì)的衰變。還有一小部分能量來自太陽，大約占總的地熱能的5%，表面地熱能大部分來自太陽。地下水的深處循環(huán)和來自ji深處的巖漿侵入到地殼后，把熱量從地下深處帶至近表層。其儲量比人們所利用能量的總量多很多，大部分集中分布在構(gòu)造板塊邊緣一帶，該區(qū)域也是火山和地震多發(fā)區(qū)。它不但是無污染的清潔能源，而且如果熱量提取速度不超過補充的速度，那么熱能而且是可再生的。

怎樣利用這種巨大的潛在能源呢？意大利的皮也羅·吉諾尼·康蒂王子于1904年在拉德雷羅*把天然的地熱蒸氣用于發(fā)電。地熱發(fā)電是利用液壓或爆破碎裂法把水注入到巖層，產(chǎn)生高溫蒸氣，然后將其抽出地面推動渦輪機轉(zhuǎn)動使發(fā)電機發(fā)出電能。在這過程中，將一部分沒有利用到的水蒸氣或者廢氣，經(jīng)過冷凝器處理還原為水送回地下，這樣循環(huán)往復(fù)。1990年安裝的發(fā)電能力達到6000MW，直接利用地熱資源的總量相當于4.1Mt油當量。

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地熱能是一種新的潔凈能源，在當今人們的環(huán)保意識日漸增強和能源日趨緊缺的情況下，對地熱資源的合理開發(fā)利用已愈來愈受到人們的青睞。其中距地表2000米內(nèi)儲藏的地熱能為2500億噸標準煤。全國地熱可開采資源量為每年68億立方米，所含地熱量為973萬億千焦耳。在地熱利用規(guī)模上，我國近些年來一直位居世界*，并以每年近10%的速度穩(wěn)步增長。

在我國的地熱資源開發(fā)中，經(jīng)過多年的技術(shù)積累，地熱發(fā)電效益顯著提升。除地熱發(fā)電外，直接利用地熱水進行建筑供暖、發(fā)展溫室農(nóng)業(yè)和溫泉旅游等利用途徑也得到較快發(fā)展。全國已經(jīng)基本形成以西藏羊八井為代表的地熱發(fā)電、以天津和西安為代表的地熱供暖、以東南沿海為代表的療養(yǎng)與旅游和以華北平原為代表的種植和養(yǎng)殖的開發(fā)利用格局。

地熱發(fā)電實際上就是把地下的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，然后再將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿哪芰哭D(zhuǎn)變過程或稱為地熱發(fā)電。開發(fā)的地熱資源主要是蒸汽型和熱水型兩類，因此，地熱發(fā)電也分為兩大類。

地熱能源將新的一輪能源革命

從氣候變化框架公約到霧霾治理，從人類開始利用燃料型能源到現(xiàn)在的燃料型能源危機，環(huán)境與能源這兩大問題與人類在地球上的生存息息相關(guān)。過度利用燃料型能源造成的大氣污染與資源枯竭，是人類正在面臨的難題，也是人類未來生存與發(fā)展的巨大危機。再過幾十年，現(xiàn)有的油、氣、煤等燃料型資源耗盡，地球上能用的可再生能源只有太陽能、地熱能、風(fēng)能、潮汐能、核能等能源，誰將主導(dǎo)地球未來的能源結(jié)構(gòu)？太陽能、風(fēng)能、潮汐能受季節(jié)與時間限制而不穩(wěn)定，核能存在環(huán)境隱患，只有地熱能，不受季節(jié)、氣候的影響，相對穩(wěn)定、環(huán)保、安全，且補給充沛，既可作為基本負荷能,也可作為峰值負荷能使用，地球地表以下4km以內(nèi)地熱能的2%，如果能被人類合理利用，就相當于目前所有能源消耗的5000倍。由此可見，地熱能源作為綠色環(huán)保、可再生的新型能源，將主導(dǎo)人類能源結(jié)構(gòu)的重組升級，作為地球未來*的基礎(chǔ)能源，決定國家未來的發(fā)展，成為世界經(jīng)濟增長的新引擎。地熱蒸汽發(fā)電有一次蒸汽法和二次蒸汽法兩種。一次蒸汽法直接利用地下的干飽和（或稍具過熱度）蒸汽，或者利用從汽、水混合物中分離出來的蒸汽發(fā)電。二次蒸汽法有兩種含義，一種是不直接利用比較臟的天然蒸汽（一次蒸汽），而是讓它通過換熱器汽化潔凈水，再利用潔凈蒸汽（二次蒸汽）發(fā)電。di二種含義是，將從di一次汽水分離出來的高溫熱水進行減壓擴容生產(chǎn)二次蒸汽，壓力仍高于當?shù)卮髿鈮毫?，和一次蒸汽分別進入汽輪機發(fā)電。

地熱水中的水，按常規(guī)發(fā)電方法是不能直接送入汽輪機去做功的，必須以蒸汽狀態(tài)輸入汽輪機做功。對溫度低于100℃的非飽和態(tài)地下熱水發(fā)電，有兩種方法：一是減壓擴容法。利用抽真空裝置，使進入擴容器的地下熱水減壓汽化，產(chǎn)生低于當?shù)卮髿鈮毫Φ臄U容蒸汽然后將汽和水分離、排水、輸汽充入汽輪機做功，這種系統(tǒng)稱“閃蒸系統(tǒng)”。低壓蒸汽的比容很大，因而使氣輪機的單機容量受到很大的限制。但運行過程中比較安全。另一種是利用低沸點物質(zhì)，如氯乙烷、正丁烷、異丁烷和氟里昂等作為發(fā)電的中間工質(zhì)，地下熱水通過換熱器加熱，使低沸點物質(zhì)迅速氣化，利用所產(chǎn)生氣體進入發(fā)電機做功，做功后的工質(zhì)從汽輪機排入凝汽器，并在其中經(jīng)冷卻系統(tǒng)降溫，又重新凝結(jié)成液態(tài)工質(zhì)后再循環(huán)使用。這種方法稱“中間工質(zhì)法”，這種系統(tǒng)稱“雙流系統(tǒng)”或“雙工質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)”。這種發(fā)電方式安全性較差，如果發(fā)電系統(tǒng)的封閉稍有泄漏，工質(zhì)逸出后很容易發(fā)生事故。

地熱能源成為主導(dǎo)能源對經(jīng)濟發(fā)展意義重大

di一，從宏觀上講，要在燃料型能源枯竭前，完成以地熱能源為主導(dǎo)的能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。這是一場能源革命，引導(dǎo)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的變革，誰走在前面，誰就是這場變革的者，時不我待。

di二，我國是氣候變化框架公約締約國，肩負著減少碳排量的重任。十二五規(guī)劃中明確提出節(jié)能減排行政問責制，以及嚴苛的績效考核評價體系，使治理霧霾、節(jié)能減排、環(huán)境保護任務(wù)十分艱巨。將地熱能源作為主導(dǎo)能源進行合理開發(fā)和利用，能順利完成節(jié)能減排任務(wù)，有效緩解污染所帶來的社會壓力，保護環(huán)境，促進生態(tài)文明。

di三，縱觀我國能源發(fā)展目標，非化石能源占一次能源總消費的比重要提高到15%，地熱能開發(fā)年利用量要達到5000萬噸標煤；2030年我國非化石能源占一次能源總消費的比重要繼續(xù)提高到20%，地熱能開發(fā)年利用量要達到1億噸標煤。然而現(xiàn)卻不容樂觀，2013年中國能源消費總量為37.5億噸標準煤，其中地熱能源僅占0.6%。要總體實現(xiàn)我國能源發(fā)展目標，必須將地熱能源視為未來的主導(dǎo)能源大力開發(fā)，調(diào)整地熱能利用的主體模式，用于發(fā)展地熱供暖與制冷以及地熱發(fā)電。

di四，能源消費大國，能源消費水平低，能源需求缺口大，煤炭能源使用所造成的環(huán)境污染，石油對外依存度高，能源利用率*偏低，這些情況使我們警醒，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)新能源自主開發(fā)的重要性，將地熱能源作為主導(dǎo)能源，特別是地熱發(fā)電對提高我國能源安全保障，降低對進口燃料型能源的依賴有重大意義。

地熱技術(shù)：高溫地熱資源的*利用方式是地熱發(fā)電。200~400℃的地熱可以直接用來發(fā)電。

蒸汽型地熱發(fā)電是把蒸汽田中的干蒸汽直接引入汽輪發(fā)電機組發(fā)電但在引入發(fā)電機組前應(yīng)把蒸汽中所含的巖屑和水滴分離出去。這種發(fā)電方式zui為簡單，但干蒸汽地熱資源十分有限，且多存在于較深的地層中，開采難度大，故其發(fā)展受到了限制。主要有背壓式和凝氣式兩種發(fā)電系統(tǒng)。

當高壓熱水從熱水井中抽至地面，由于壓力降低部分熱水沸騰并“閃蒸”成蒸氣，蒸氣送至汽輪機做功；而分離后的熱水可繼續(xù)利用后排出，當然是再回注入地層。

雙循環(huán)系統(tǒng)

地熱水首先流經(jīng)熱交換器，將地熱能傳給另一種低沸點的工作流體，使之沸騰而產(chǎn)生蒸氣。蒸氣進入汽輪機做功后進入凝汽器，再通過熱交換器從而完成發(fā)電循環(huán)，地熱水則從熱交換器回流注入地下。這種系統(tǒng)特別適合于含鹽量大、腐蝕性強和不凝結(jié)氣體含量高的地熱資源。發(fā)展雙循環(huán)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是開發(fā)高效的熱交換器。