地热能 海洋能 可燃冰.ppt

1、第八章地热海洋能源可燃冰，杨八井景观，2020/7/4，发票化，4，2020/7/4，发票化，5，杨八井地热发电站，2020/7/4，发票化，7，7地热有多大？地球的结构是什么？地热温度有多高？地热是从哪里来的？形成地热资源的要素？地热资源的形态是什么？各种地热资源开发技术概述，什么是地热能源？地热有多大？地的热量，简单地说，是地上的热量，也就是地球内部的热量。据计算，地球陆地以下5公里内15摄氏度以上的岩石和地下水，总热量为1.05E25焦耳，相当于9950万亿吨标准煤。世界每年100亿吨标准煤炭消费能满足人类数万年的能源需求。如果以地球上储存的所有煤燃烧时释放的热量为基准来计算，石油的存储

2、量约为煤的3，目前可用核燃料的存储量约为煤的15，地热的总存储量为煤的1.7亿倍。地球的内部结构，地球是一个巨大的实心椭球体，表面积约为511x108km2，体积约为1.0833x1012km2，赤道半径为6378km，极半径为6357km。地球的结构似乎被一只半熟的鸡蛋大致分为三层。温度分布图1)地壳：地球成员外层，即地球外观与蛋壳相对应的部分，地壳由地面横截面和坚硬的岩石组成，厚度分别在1070厘米之间，2)地幔3360地球中部，即地壳下卵白色的部分，也称为“中间层”，中间层大部分是熔化状态的岩浆地宽约290厘米3)地核：地球中心，即地球内部与蛋黄相对应的部分地核的温度在200500之间，

3、外核深度为29005100公里，核深度为5100米以下到地球中心，一般由铁和镍等重金属组成，地热来自哪里？关于地热的起源，有不同的假设，因此也有不同的解释。但是这些解释都是一致承认地球物质中放射性元素衰变产生的热是地热的主要来源。放射性元素包括铀238、铀235、针232、钾40等，这些放射性元素的衰变是核发射的过程。放射性物质的核在没有外力作用的情况下自发地释放电子、氦核、光子等高速粒子，形成射线。在地球内部，这些粒子和射线的动能和辐射能在与地球物质的碰撞过程中变成热。形成地热资源的要素？地热资源的形态是什么？地热资源的形成有四个要素：热储、热储盖、热流体通道和热源。一般来说，地热资源根据地

4、下储热时存在的相同形态，分为蒸汽、热水、压力、干燥热的岩石、岩浆资源等。各种地热资源开发技术概述上述5种地热资源中，目前可为人类开发和利用的主要地热蒸汽和地热水两种类型的资源，人类已经在这两种资源中有了更多的应用；干燥、热的岩石和压力两大资源还在测试阶段，开发和利用很少。但是，这只是蒸汽型资源和热水型资源中包含的热能，储量也相当大。仅根据目前可开采的地下3公里范围内的地热资源计算，就相当于2.91012t煤燃烧产生的热量。2 .地热资源，1，概述1地热资源定义地热资源是指在当时技术经济及地质外部条件下，能在地壳内科学合理开发的岩石的热能和热流体的热能及其有用的相关成分。目前地热资源勘探深度可达

5、地表以下2000米，其中2000500米以下是经济型地热资源，2000500米是次经济型地热资源。地热资源类型简介，(1)蒸汽型资源蒸汽型资源是以地下热储中蒸汽为主的大油热系统，主要产生温度高的过热蒸汽，混合了少量其他气体，水分少或没有。这种干燥蒸汽直接进入汽轮机，对涡轮的腐蚀很轻，可以达到满意的工作效果。但是这种结构需要独特的地质条件，因此资源少，地区也有限。(2)热水型资源，热水型资源是指以水为主体的地下热储中的大油热系统，包括喷出地面时出现的热水和水蒸气混合的湿蒸汽。这些资源分布广泛，储量丰富，可以根据其温度分为高温(150)、中温(90150)和低温(90以下)。(3)压力型资源，压力

6、型资源目前还不充分知道，但可能是非常重要的地热资源。地表水23公里的深沉积盆地中，以高压水的形式储存，用防渗罩封闭，形成长1000公里、宽数百公里的巨大热水体。按住水的除了高压、高温的特征外，还有甲烷等大量碳氢化合物溶解。因此，压力型资源的能量实际上由三部分组成：机械能(压力)、热能(温度)和化学能(天然气)。(4)干热岩型资源、干热岩型资源是比上述各种资源规模大得多的地热资源。它是指地下普遍存在的没有水或蒸汽的热岩石。现阶段干燥热的岩石是指深度浅、温度高、具有开发经济价值的热岩石。从干燥热的岩石中提取热需要特殊的方法，技术困难很大。(5)熔岩型资源，熔岩型资源是指埋藏在融化型或半融化型岩浆中

7、的巨大能量，其温度高达6001500左右。在一些多火山地区，这种资源可能在地表以下较浅的地层中发现，但大部分埋在目前较难钻探的地层中。目前，对人类的开发和利用主要有地热蒸汽和地热水两大类，人类已经更多地应用于这两类资源；干燥、热的岩石和压力两大资源还在测试阶段，开发和利用较少。3地下热水形成，地下热水形成一般深循环类型和特殊热源类型(1)深循环类型。冷水下降，热水上升，成为地下热水的循环运动。形成过程也与深循环地下热水的形成、运动及储存与地质结构密切相关。(2)特殊热源类型。数十亿年来，地壳岩层经历了破坏、挤压、折叠和粉碎等变化。每当岩层破裂，地球深层的岩浆就会通过裂缝涌向地面。如果地表涌出，

8、就会变成火山爆发。在地表下一定深度停止，就会成为岩浆入侵者。形成过程也分为，4地热田的类型，地热田分为热水田和蒸汽领域两种主要类型。(1)热水田。地热区生产的这种介质主要属于液态水、6020之间的温度、深循环热水，但有时也可能成为特殊热源形式的热水。热水田是地热田比较常见的类型，不仅可以用于加热和工业农业生产，还可以直接用于减压膨化法地热发电系统。4地热场类型，(2)蒸汽场。如果水池上方有透水性很低的盖岩层，则由于盖子的水障、隔热作用，盖子下方的储层长期受热，由具有一定压力和温度的大量蒸汽和热水的储热(即蒸汽田)组成。蒸汽场模型图。蒸汽场也可以按油井喷出介质的状态分为干蒸汽场和湿蒸汽场。蒸汽田

9、特别适合发展，是很有开采价值的地热地带。5地热水和天然蒸汽杂质，一般为热水中的硫酸和铵、铁、铝等硫酸盐；盐酸、硅酸、偏硼酸等。地上热水和蒸汽的气体成分包括二氧化碳、硫化氢、甲烷、氨、氮、氢、乙烷等。有些热水中有塞琉古、盐酸煤气、霓虹灯气体等。更何况，没有热水和蒸汽，经常运输泥沙等坚硬的异物。热水和天然蒸汽中的各种杂质都会影响地热发电。世界地热资源分布根据板块学说，在各大板块的连接处形成了地热资源丰富的地热。全世界主要有以下4个地方热带：1环太平详细热带2大西洋中脊型热带3红海亚登湾东非裂谷热带4地中海喜马拉雅缝合线型热带、中国地热资源，通过对中国30个省、市、自治区的地热资源普查、勘探，可以看

10、出中国地热资源丰富，分布广泛。其中盆地型地热资源潜力超过2000亿吨标准煤当量。全国已发现3200多个热点，制作的地热井在2000多个雪中，高温地热发电潜力为255个，预计可获得发电设备5800MW，目前使用的只有30MW。中国地热资源，1高温地热资源中国高温地热资源丰富，可用于地热发电的共255处，总发展潜力为5800兆瓦。主要分布在西藏、西南云南、台湾地区。预计到20l0年，将开发、利用10多个新的高温地热资源，发展潜力约为300兆瓦。中国地热资源、二中、低温地热资源中国中、低温地热资源中，非电力可直接利用的地方有2900多个，其中盆地型潜在地热资源储量约等于2000亿t级煤。主要分布在松

11、辽盆地、华北盆地、江汉盆地、渭河盆地、太原盆地、临汾盆地、运城盆地等众多山q盆地和东南沿岸的福建、广东、赣南、湘南等地。目前开发和利用量还不到资源储备的1。中国地热资源，3，中国地热资源分类(根据地热资源的成因)(1)现代火山类型：台湾和云南(2)岩浆类型：西藏(3)的破坏类型：辽宁、山东、山西、陕西、福建、广东等(4)凹陷、凹陷盆地：华北盆地、松辽盆地、江汉盆地等。地热资源温度等级，国际通用划分方法：150以上高温；90150是中温；90以下是低温。中国地热勘探国家标准(GBll6151989)规定，地热资源按温度分为高温、中温、低温三级，按地热田大小分为大、中型、小型三级。地球内部温度分布

12、图、深循环水、特殊热源地下热水形成过程、蒸汽千度、地热发电原理和技术、地热能源利用可分为直接利用和地热发电两个主要方面。第一，地热发电原理和分类(图2)原理：地热发电是以地热水和蒸汽为动力来源的新发展技术，包括地质、地球物理、地球化学、钻探技术、材料科学和发电工程等多种现代科学技术。表1分类：根据热体的种类、温度、压力及其他特性，可以将地热发电方式分为地热蒸汽发电或地下热水发电两类。(位置)图3，1，地热蒸汽发电，1地热蒸汽发电(1)背压式汽轮机发电系统。最简单的地热干燥蒸汽发电是利用背压汽轮机地热蒸汽发电系统(图)的工作原理。首先将干燥蒸汽从蒸汽井中取出，然后首先净化，通过分离器分离所含的固

13、体杂质，然后将蒸汽通过蒸汽，启动发电机。工作后，蒸汽可以直接排放到大气中。也可用于工业生产中的加热过程。应用：该系统大部分用于地热蒸汽高冷凝气体含量高或综合利用于劳动农业生产和人民生活的情况。1、地热蒸汽发电，(2)冷凝蒸汽轮机发电系统为提高地热发电厂的单位输出和发电效率，通常采用冷凝蒸汽轮机地热蒸汽发电系统(图)。在这个系统中，蒸汽可以在汽轮机中以极低的压力膨胀，因此可以做更多的工作。工作后，蒸汽通过混合式冷凝器排出，由循环泵冷却冷水，凝结成水。在冷凝器中，冷凝压力，即为了保持真空状态，通过两台有冷却器的排气泵排出排气，由地热蒸汽引起的各种不凝结的气体和外部泄漏将系统的空气从冷凝器中排出。，

14、2地下热水发电，两种方法：闪地热发电系统；双循环地热发电系统(1)闪存地热发电系统：直接利用地下热水生成蒸汽进入汽轮机工作。减压膨化法也称为地热发电系统。类型：1)单级闪存地热发电系统(包括湿蒸汽和热水类型)；2)两阶段闪存地热发电系统；3)整个流动地热发电系统；2地下热水发电，(2)双循环地热发电系统：利用地下热水加热某低沸点工质，在汽轮机工作中产生蒸汽。双循环地热发电也称为低沸点工业热发电或中间介质法地热发电，也称为热交换法地热发电。在这个发电系统中，低沸点介质经常使用两种流体。一种是使用地热流体作为热源。另一种是使用低沸点工质流体作为工作介质，将地下热水热转化为机械能。所谓的双循环地热发

15、电系统就是它的名字。常用的低沸点工质是氯乙烷、正丁烷、异丁烷、氟烷、氟烷11、氟里昂12等。双循环地热发电系统的优缺点，优点：利用低温位置热提高热效率：小型设备，小型涡轮大小；化学成分比较复杂的地下热水容易适应。缺点：不能像扩展方法一样容易使用混合蒸发器和冷凝器。大多数低沸点工作流体的导热性比水低，此方法需要相当大的金属传热区域。低沸点制冷剂价格高，来源不广，部分低沸点制冷剂具有易燃、易爆、毒性、不稳定、对金属腐蚀等特点。双循环地热发电系统分类，单阶段双循环地热发电系统(图)；两阶段双循环地热发电系统(图)；闪存和双循环两阶段系列发电系统(图)。经济性是探讨地热发电站设计和建设的最重要的综合指

16、标。测量地热发电厂经济性的指标包括1)表示地热发电厂发电效率水平的发电功率(kWht热水)。2)一是地热发电厂的投资成本(元/千瓦)，表示发电厂建设费用规模。地热发电资源勘探和开采，1地热勘探(1)勘探内容主要是输送蒸汽、热水或汽水混合物等热流体的类型；地热区的热储量、热水和冷水的稳定流动、温度、昼夜、季节、年变化资料等地热区的热参数；地热水输出计算参数，包括钻井井的静压(水头高度)、流体压力、密封压力等；地热发电防腐相关数据(如地热水的化学成分等)；地热发电项目的建设相关资料，如地热水温、水位、土壤物理和机械性质等地热地带的工程地质条件。1地热勘探，(2)地热资源的普查勘探方法地球物理方法：

17、地球物理方法包括地表温度测量、热流测量和电方法、重力、磁和地震勘探等方法。地球化学方法：主要分析热泉或沸腾泉的化学成分，为确定勘探与否提供指导。从勘探到开发地热区，化学勘探都是了解地热区的重要方法。2地热开采，概念：在掌握地热资源后，必须钻探，以确定地热领域的开发方案。通过钻探制造地热井来消除地热，称为地热开采。地热的结构包括钻孔直径和套管两个主要方面。(1)自己的井。图(2)比重流。(3)中、高温地热井。包括地热发电系统的设计和建设，地热发电系统的设计和建设，地热资源的勘探和勘探，冷却水源的选择，地热流体的输送，地热发电的初步选择，安装和调试等一整套综合工程技术。1、地热发电设备汽轮发电机发电功率计算。选择单位容量。独立运行容量不能太大。因为？汽轮机进口初期压力。冷凝器排气机。，2、选择冷却水源和冷却水塔，地热发电站和火电厂一样，使用地表水作为冷却水源，冷凝汽轮机的废气。为了保持冷凝温度低，提高发电站的输出，冷凝器冷却剂的温度上升一般比较小。1)开放式供水冷却系统。水源充足的场所用2)循环水供应冷却系统。要提前掌握水源不足的地方用、三地热流体输送、地热流体输送系统设计、地热流体的化学性质、油井压力变化对流量和化防的影响、关闭井时的最大油井压力等。地