地热新能源概述课件

1、新能源利用技术 王一平 教授 天津大学化工学院2013.5.291第1页，共51页。第六章 地热能2第2页，共51页。主要内容地热能概述利用方式我国地热资源开发利用的两大瓶颈3第3页，共51页。一、概述地热能蕴藏十分巨大，几乎取之不尽，所以也是重要的新能源。据估算，地热能的总量相当于地球内部埋藏的全部煤炭释放出来的热能的1.7亿倍。现在所说的地热资源，只是地球表层在技术经济开发可行的深度范围内所蕴藏的一小部分地热能。从严格意义上说不是可再生能源。4第4页，共51页。技术经济可开发深度是随技术的发展和能源价格的提升而变化的；目前这一深度限于地表以下5000m以内，而经济可开发的深度只有20003

2、000m，因此，地热资源总量为1400亿t标准煤，技术可开发资源为500亿t标准煤，经济可开发资源为5亿t标准煤。5第5页，共51页。1.划分地热来源主要是地球内部放射性元素衰变产生的热量。按照其储存形式，地热资源可分为:蒸汽型热水型地压型干热岩型岩浆型6第6页，共51页。热水型地热资源以热水形式存在的地热资源，主要存在于火山活动地区和沉积盆地。地热水有一定的压力温度在80180，矿化度为1-400g/l ，常含有氯化钠、碳酸钠、硫酸钠、碳酸钙等盐分及二氧化碳、硫化氢等气体。7第7页，共51页。蒸汽型地热资源指以温度较高的湿蒸汽和过热蒸汽形式存在的地热资源。温度一般超过200,形成蒸汽型地热田

3、需要一定的地质结构，即蒸汽被不渗透的岩层包围，该类地热资源储量较少，约占0.5。8第8页，共51页。 地压型地热资源指埋藏在地下23km 深处沉积岩中有压力的高盐分热水。外面被不渗透的岩石包围密封，压力高达几十兆帕，温度在150260,常溶解有碳氢化合物。因此，其实际可开发的能源包括热能、压力能和化学能。9第9页，共51页。 干热岩型地热资源指无流体介质和流体通道的高温岩体所含的热能温度一般为200-650，深度为212km。干热岩型地热资源的开采需要在岩层中建立渗透通道，通过流体的循环将热能带至地面加以利用。10第10页，共51页。 岩浆型地热资源指蕴藏在地层深处的呈塑性或熔融状态的高温岩浆

4、中的热能。温度在1000以上，压力达几百兆帕。目前人类还无可行的技术对这类地热资源进行开发。11第11页，共51页。2.分布地热能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。地热能在世界很多地区应用相当广泛。据估计，每年从地球内部传到地面的热能相当于100PWh。地热能的分布相对来说比较分散，开发难度大。12第12页，共51页。世界地热(地震）资源主要分布环球地热带分布图13第13页，共51页。5个地热带环太平洋地热带 世界最大的太平洋板块与美洲、欧亚、印度板块的碰撞边界，即从美国的阿拉斯加、加利福尼亚到墨西哥、智利，从新西兰、印度尼西亚、菲律宾到中国沿海和日本。 世界许多地热田都

5、位于这个地热带，如美国的盖瑟斯地热田，墨西哥的普列托、新西兰的怀腊开、中国台湾的马槽和日本的松川、大岳等地热田。14第14页，共51页。地中海、喜马拉雅地热带 欧亚板块与非洲、印度板块的碰撞边界，从意大利直至中国的滇藏。 如意大利的拉德瑞罗地热田和中国西藏的羊八井及云南的腾冲地热田均属这个地热带。大西洋中脊地热带 大西洋板块的开裂部位，包括冰岛和亚速尔群岛的一些地热田。15第15页，共51页。红海、亚丁湾、东非大裂谷地热带 包括肯尼亚、乌干达、扎伊尔、埃塞俄比亚、吉布提等国的地热田。其他地热区 除板块边界形成的地热带外，在板块内部靠近边界的部位，在一定的地质条件下也有高热流区，可以蕴藏一些中低

6、温地热。 如中亚、东欧地区的一些地热田和中国的胶东、辽东半岛及华北平原的地热田。16第16页，共51页。17第17页，共51页。世界常规地热开发潜力及预测18第18页，共51页。3.利用类型分地热发电和直接利用两大类，对于不同温度的地热流体可能利用的范围如下：1)200400直接发电及综合利用；2)150200双循环发电，制冷，工业干燥，工业热加工；3)100150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)50100供暖，温室，家庭用热水，工业干燥；5)2050沐浴，水产养殖，饲养牲畜，土壤加温，脱水加工。19第19页，共51页。4.地热能的优、缺点优点： 在某些地区

7、为常年可再生能源，家居采暖的高效方式，硬件设备使用寿命长。缺点： 只在特定地区适用，有可能在数年后枯竭，某些地区可能释放有毒气体（物质）。20第20页，共51页。5.利用现状目前能为人类开发利用的主要是地热蒸汽和地热水两大类资源，人类对这两类资源已有较多的应用；干热岩和地压两大类资源尚处于试验阶段，开发利用很少。截至2011年底，全球地热发电装机容量约为l120万kW，占全球发电装机总容量的2%。由于适合于发电的高温地热资源有限，多年来，地热发电增长缓慢。21第21页，共51页。20世纪90年代，地源热泵的广泛使用，地热直接利用呈现出较好的发展势头。地源热泵技术开发的地热能已占地热直接利用总量

8、的30%以上。地热能的发展速度比太阳能、风能、生物燃料等可再生能源还是要低得多，主要是因为地热在资源区域分布、资源品质、开发成本、环境等方面存在着一定制约因素。22第22页，共51页。地热流体的循环要经历加热、运移、富集等过程，最后储藏在含水层中。周期少则几十年，多则成千上万年。与冷水循环相比，其形成、补给和径流情况要复杂得多，周期也长得多。虽然与化石能源相比，地热能的再生速度要快得多，但如果过量开采，超过了补给速度，也会造成地热资源的枯竭。从这个意义上讲，地热资源并不是取之不尽，用之不竭的。23第23页，共51页。每年地热的新再生量只有200多亿吨油当量，远低于太阳能的130万亿吨油当量、风

9、能的1400亿吨油当量、生物质能的600亿吨油当量；与其它他可再生能源相比，地热能的优势主要体现在热能的累积存量上。24第24页，共51页。6、地热开采对环境的影响（1）空气污染在开发地热能的过程中，热流体中所含的各种气体和悬浮物将排入大气中，对周围环境造成影响，主要有 H2S和CO2 。 较高的H2S含量一般发生在高温地热田中。中低温热田中的H2S含量较少。含H2S的地热尾水直接排入水体，鱼类和藻类的生存也将受到影响。现在一些国家，对新建的地热发电站，要求引入保护环境的表面接触式冷凝器，设置除H2S的装置，并要求对污渣进行处理。25第25页，共51页。（2）化学污染地热水的形成一般为大气降水

10、经过地下深循环，与围岩进行化学物质交换，围岩中各种化学组分进入水体，使地热水中含有对环境有益和有害的各种成分，主要有：盐类的污染和有害元素（放射性）的污染。地热水中含有较高的总固体、氟化物、氯化物等物质。地热能被利用后，弃水作为灌溉水来源，高盐度的水将引起土壤盐渍化和土地板结；高盐度的热水在回灌和供暖时，随着温度的降低将产生化学垢沉淀物，使管径缩小而被堵塞。由于长期的水-岩作用，地热水中含有多种重金属元素和其它微量元素，如F、B、As等。如果未经处理，进行灌溉和养殖，对粮作物及鱼类危害很大；还会由于水体、鱼类、粮作物中有毒物质的长期富集并通过食物链直接或间接地对人体和生物造成危害。26第26页

11、，共51页。（3）热污染目前我国的地热资源大多以单一利用为主，当热能利用后，尾水温度仍很高。这些尾水的排放，促使局部空气和水体的温度升高，改变生态平衡，影响环境和生物生长造成热污染。27第27页，共51页。（4）噪声污染噪声污染一般是由钻探和地热井放喷造成的。在钻探过程中，各种机械噪声高达90dB，干热田钻井的噪声可能达80dB(相当于喷气式飞机起飞的水平)。地热井放喷时其噪声值可达120dB以上。虽然时间较短，但其尖声也使人的耳朵受到伤害。28第28页，共51页。（5）地面沉降当地热流体的抽出量超过天然补给量时，地面沉降发生，实际沉降量取决于抽出的流体量和热储岩石的强度。新西兰的怀拉基地热区

12、，在1956年井孔试验开展以后就开始了地面沉降的测量工作。19641974年期间的地面沉降量最大，大约为4.5m，影响范围达65km2。并且发生了水平运动，最大水平移动为0.4m。29第29页，共51页。（6）地震活动地热异常区多数是现代火山、近代岩浆活动地区或近代地壳构造运动活跃地区，这意味着地热资源开发一般发生在自然断裂通道和活断层上，即区域地震活动性强的地区。当抽取和注入流体时，一旦流体压力超过启动断层运动所需的临界值时，就会诱发地震。现有的资料表明，由于地热流体的抽取或回灌而诱发的明显地震比较罕见，而且即使地震发生，一般是轻微的，不会对地面设施生影响。30第30页，共51页。二、利用方

13、式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。31第31页，共51页。1地热发电地热发电是地热利用的最重要方式。高温地热流体应首先应用于发电。地热发电和火力发电的原理是一样的，都是利用蒸汽的热能在汽轮机中转变为机械能，然后带动发电机发电。所不同的是，地热发电不象火力发电那样要装备庞大的锅炉，也不需要消耗燃料，它所用的能源就是地热能。地热发电的过程，就是把地下热能首先转变为机械能，然后再把机械能转变为电能的过程。32第32页，共51页。利用地下热能，首先需要有“载热

14、体”把地下的热能带到地面上来。目前能够被地热电站利用的载热体，主要是地下的天然蒸汽和热水。按照载热体类型、温度、压力和其它特性的不同，地热发电的方式分为:蒸汽型地热发电，目前地热发电的主要形式。热水型地热发电33第33页，共51页。34第34页，共51页。热水型发电系统又分为闪蒸发电系统、双循环发电系统和全流发电系统。闪蒸发电又称为地热扩容闪蒸发电系统，高压热水从热水井抽到地面，压力降低，部分热水闪蒸成蒸汽，利用该蒸汽发电。35第35页，共51页。双循环发电系统，又称有机工质郎肯循环系统，低沸点有机物为工质，使工质在流动系统中从地热流体中获得热量，并产生有机蒸汽，进而推动汽轮机旋转，带动发电机

15、发电。36第36页，共51页。全流发电系统，将地热井口德全部流体，包括所有的蒸汽、热水、不凝气体及化学物质等，不经处理直接送进全流动力机械中膨胀做功，其后排放或收集到凝汽器中。这种形式可以充分利用地热流体的全部能量，但技术上有一定难度，还未进入商业阶段。37第37页，共51页。干热岩发电系统是利用地下干热岩体发电的设想，是美国人莫顿和史密斯于1970年提出的。1972年，他们在新墨西哥州北部打了两口约4000米的深斜井，从一口井中将冷水注入到干热岩体，从另一口井取出自岩体加热产生的蒸汽，功率可达2300kw。进行干热岩发电研究的还有日本，英国，法国，德国和俄罗斯，但迄今尚无大规模应用。38第3

16、8页，共51页。奥运场管地热供电39第39页，共51页。2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。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。冰岛早在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7740吨80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”。40第40页，共51页。41第41页，共51页。目前，我国应用浅层地热能供暖制冷的建筑面积已超1.4亿m2。十二五期间，我国预计将完成利用浅层地

17、热能供暖制冷建筑面积3.5亿m2左右。据估算，2010年浅层地热能的开发利用，使我国二氧化碳减排约2200万吨。今后五年内，我国还会在建筑领域加大对地下200米以内浅层地热能的开发利用，进一步促进节能减排。42第42页，共51页。3地热务农地热在农业中的应用范围十分广阔。如利用温度适宜的地热水灌溉农田，可使农作物早熟增产；利用地热水养鱼，在28水温下可加速鱼的育肥，提高鱼的出产率；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，提高沼气的产量等。 将地热能直接用于农业在我国日益广泛，北京、天津、西藏和云南等地都建有面积大小不等的地热温室。各地还利用地热大力发展养殖业，如培养菌种、养殖

18、非洲鲫鱼、鳗鱼、罗氏沼虾等。43第43页，共51页。农产品烘干工艺参数产品名称烘干温度()烘干时间(h)烘干前物料含水率（%）烘干后产品含水率（%）脱水胡萝卜粒60-705-6877脱水葱段、韭菜段55-604-5897桃脯60-7018-244418-22杏脯55-6524-304418-22天鹰椒干55-603-42012干枸杞40-5524-30801044第44页，共51页。4地热行医地热在医疗领域的应用有诱人的前景，目前热矿水就被视为一种宝贵的资源，世界各国都很珍惜。由于地热水从很深的地下提取到地面，除温度较高外，常含有一些特殊的化学元素，从而使它具有一定的医疗效果。如合碳酸的矿泉水

19、供饮用，可调节胃酸、平衡人体酸碱度；含铁矿泉水饮用后，可治疗缺铁贫血症；氢泉、硫水氢泉洗浴可治疗神经衰弱和关节炎、皮肤病等。45第45页，共51页。由于温泉的医疗作用及伴随温泉出现的特殊的地质、地貌条 件，使温泉常常成为旅游胜地，吸引大批疗养者和旅游者。在日本就有1500多个温泉疗养院，每年吸引1亿人到这些疗养院休养。我国利用地热治疗疾病的历史悠久，含有各种矿物元素的温泉众多，发展温泉疗养行业是大有可为的。46第46页，共51页。47第47页，共51页。三、我国地热资源开发利用的两大瓶颈（1）地热资源勘探程度低目前的地质资料对我国地热资源的评价只是初步的，不能形成地热资源大规模开发的依据。我国

20、的可再生能源法已把地热能列入开发规划的范围，但是没有支撑地热能规划的地质基础，地热资源仅仅是一种资源量，而不是经过勘探达到开发程度的地热储量。48第48页，共51页。（2）地热能利用技术滞后过去需要150以上的热水经过闪蒸发电，现在美国阿拉斯加的荒林地温泉使用74的热水就能发电，大大降低了地热发电温度的阈值。意大利国家电力公司在一份报告中指出“地热发电装机容量正在接近10GW大关。我国地热发电装机27.8 MW，仅仅在西藏羊八井一枝独秀，与当前国际上地热发电高潮相比差距很大。49第49页，共51页。谢谢大家！50第50页，共51页。1、不是井里没有水，而是你挖的不够深。不是成功来得慢，而是你努

21、力的不够多。2、孤单一人的时间使自己变得优秀，给来的人一个惊喜，也给自己一个好的交代。3、命运给你一个比别人低的起点是想告诉你，让你用你的一生去奋斗出一个绝地反击的故事，所以有什么理由不努力!4、心中没有过分的贪求，自然苦就少。口里不说多余的话，自然祸就少。腹内的食物能减少，自然病就少。思绪中没有过分欲，自然忧就少。大悲是无泪的，同样大悟无言。缘来尽量要惜，缘尽就放。人生本来就空，对人家笑笑，对自己笑笑，笑着看天下，看日出日落，花谢花开，岂不自在，哪里来的尘埃!25、你不能拼爹的时候，你就只能去拼命！26、如果人生的旅程上没有障碍，人还有什么可做的呢。27、我们无法选择自己的出身，可是我们的未

22、来是自己去改变的。励志名言：比别人多一点执着，你就会创造奇迹28、伟人之所以伟大，是因为他与别人共处逆境时，别人失去了信心，他却下决心实现自己的目标。29、人生就像一道漫长的阶梯，任何人也无法逆向而行，只能在急促而繁忙的进程中，偶尔转过头来，回望自己留下的蹒跚脚印。30、时间，带不走真正的朋友；岁月，留不住虚幻的拥有。时光转换，体会到缘分善变；平淡无语，感受了人情冷暖。有心的人，不管你在与不在，都会惦念；无心的情，无论你好与不好，只是漠然。走过一段路，总能有一次领悟；经历一些事，才能看清一些人。31、我们无法选择自己的出身，可是我们的未来是自己去改变的。32、命好不如习惯好。养成好习惯，一辈子

23、受用不尽。33、比别人多一点执着，你就会创造奇迹。50、想像力比知识更重要。不是无知，而是对无知的无知，才是知的死亡。51、对于最有能力的领航人风浪总是格外的汹涌。52、思想如钻子，必须集中在一点钻下去才有力量。53、年少时，梦想在心中激扬迸进，势不可挡，只是我们还没学会去战斗。经过一番努力，我们终于学会了战斗，却已没有了拼搏的勇气。因此，我们转向自身，攻击自己，成为自己最大的敌人。54、最伟大的思想和行动往往需要最微不足道的开始。55、不积小流无以成江海，不积跬步无以至千里。56、远大抱负始于高中，辉煌人生起于今日。57、理想的路总是为有信心的人预备着。58、抱最大的希望，为最大的努力，做最

24、坏的打算。59、世上除了生死，都是小事。从今天开始，每天微笑吧。60、一勤天下无难事，一懒天下皆难事。61、在清醒中孤独，总好过于在喧嚣人群中寂寞。62、心里的感觉总会是这样，你越期待的会越行越远，你越在乎的对你的伤害越大。63、彩虹风雨后，成功细节中。64、有些事你是绕不过去的，你现在逃避，你以后就会话十倍的精力去面对。65、只要有信心，就能在信念中行走。66、每天告诉自己一次，我真的很不错。67、心中有理想 再累也快乐68、发光并非太阳的专利，你也可以发光。69、任何山都可以移动，只要把沙土一卡车一卡车运走即可。70、当你的希望一个个落空，你也要坚定，要沉着！71、生命太过短暂，今天放弃了

25、明天不一定能得到。72、只要路是对的，就不怕路远。73、如果一个人爱你、特别在乎你，有一个表现是他还是有点怕你。74、先知三日，富贵十年。付诸行动，你就会得到力量。75、爱的力量大到可以使人忘记一切，却又小到连一粒嫉妒的沙石也不能容纳。1、这世上，没有谁活得比谁容易，只是有人在呼天抢地，有人在默默努力。2、当热诚变成习惯，恐惧和忧虑即无处容身。缺乏热诚的人也没有明确的目标。热诚使想象的轮子转动。一个人缺乏热诚就象汽车没有汽油。善于安排玩乐和工作，两者保持热诚，就是最快乐的人。热诚使平凡的话题变得生动。3、起点低怕什么，大不了加倍努力。人生就像一场马拉松比赛，拼的不是起点，而是坚持的耐力和成长的

26、速度。只要努力不止，进步也会不止。4、如果你不相信努力和时光，那么时光第一个就会辜负你。不要去否定你的过去，也不要用你的过去牵扯你的未来。不是因为有希望才去努力，而是努力了，才能看到希望。5、人生每天都要笑，生活的下一秒发生什么，我们谁也不知道。所以，放下心里的纠结，放下脑中的烦恼，放下生活的不愉快，活在当下。人生喜怒哀乐，百般形态，不如在心里全部淡然处之，轻轻一笑，让心更自在，生命更恒久。积极者相信只有推动自己才能推动世界，只要推动自己就能推动世界。6、人性本善，纯如清溪流水凝露莹烁。欲望与情绪如风沙袭扰，把原本如天空旷蔚蓝的心蒙蔽。但我知道，每个人的心灵深处，不管乌云密布还是阴淤苍茫，但依然有一道彩虹，亮丽于心中某处。7、每个人的心里，都藏着一个了不起的自己，只要你不颓废，不消极，一直悄悄酝酿着乐观，培养着豁达，坚持着善良，只要在路上，就没有到达不了的远方！8、不要活在别人眼中，更不要活在别人嘴中。世界不会因为你的抱怨不满而为你改变，你能做到的只有改变你自己！9、欲戴王冠，必承其重。哪有什么好命天赐，不都是一路披荆斩棘才换来的。10、放手如拔牙。牙被拔掉的那一刻，你会觉得解脱。但舌头总会不由自主地往那个空空的牙洞里舔，一天数次。不痛了不代表你能完全无视，留下的那个空缺永远都在，偶尔甚至会异常挂念。适应是需要时