地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用

地?zé)崂眉夹g(shù)的歷史

  人類很早以前就開(kāi)始利用地?zé)崮?/a>,例如利用溫泉沐浴、醫(yī)療,利用地下熱水取暖、建造農(nóng)作物溫室水產(chǎn)養(yǎng)殖及烘干谷物等。但真正認(rèn)識(shí)地?zé)豳Y源并進(jìn)行較大規(guī)模的開(kāi)發(fā)利用卻是始于20世紀(jì)中葉。地?zé)崮?/a>的利用可分為地?zé)岚l(fā)電直接利用兩大類,而對(duì)于不同溫度的地?zé)崃黧w可能利用的范圍如下:
 
  1、2O0~400℃直接發(fā)電綜合利用
 
  2、150~200℃雙循環(huán)發(fā)電制冷,工業(yè)干燥,工業(yè)熱加工;
 
  3、10O~15O℃雙循環(huán)發(fā)電供暖制冷,工業(yè)干燥,脫水加工,回收鹽類,罐頭食品;
 
  4、50~100℃供暖溫室,家庭用熱水,工業(yè)干燥;
 
  5、20~50℃沐浴,水產(chǎn)養(yǎng)殖,飼養(yǎng)牲畜,土壤加溫,脫水加工;
 
  現(xiàn)在許多國(guó)家為了提高地?zé)崂?/a>率,而采用梯級(jí)開(kāi)發(fā)綜合利用的辦法,如熱電聯(lián)產(chǎn)聯(lián)供,熱電冷三聯(lián)產(chǎn),先供暖養(yǎng)殖等。    近年來(lái),國(guó)外對(duì)地熱能的非電力利用,也就是直接利用,十分重視。因?yàn)檫M(jìn)行地?zé)岚l(fā)電,熱效率低,溫度要求高。所謂熱效率低。就是說(shuō),由于地?zé)?/a>類型的不同,所采用的汽輪機(jī)類型的不同,熱效率一般只有6.4~18.6%,大部分的熱量白白地消耗掉。所謂溫度要求高,就是說(shuō),利用地?zé)崮馨l(fā)電,對(duì)地下熱水或蒸汽的溫度要求,一般都要在150℃以上;否則,將嚴(yán)重地影響其經(jīng)濟(jì)性。而地熱能直接利用,不但能量的損耗要小得多,并且對(duì)地下熱水的溫度要求也低得多,從 15~180℃這樣寬的溫度范圍均可利用。在全部地?zé)豳Y源中,這類中、低溫地?zé)豳Y源是十分豐富的,遠(yuǎn)比高溫地?zé)豳Y源大得多。但是,地?zé)?/a>能的直接利用也有其局限性,由于受載熱介質(zhì)—熱水輸送距離的制約,一般來(lái)說(shuō),熱源不宜離用熱的城鎮(zhèn)或居民點(diǎn)過(guò)遠(yuǎn);不然,投資多,損耗大,經(jīng)濟(jì)性差,是劃不來(lái)的。
 
  目前地?zé)崮?/a>的直接利用發(fā)展十分迅速,已廣泛地應(yīng)用于工業(yè)加工、民用采暖空調(diào)、洗浴、醫(yī)療農(nóng)業(yè)溫室、農(nóng)田灌溉、土壤加溫、水產(chǎn)養(yǎng)殖、畜禽飼養(yǎng)等各個(gè)方面,收到了良好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益,節(jié)約了能源地?zé)崮?/a>的直接利用,技術(shù)要求較低,所需設(shè)備也較為簡(jiǎn)易。在直接利用地?zé)?/a>的系統(tǒng)中,盡管有時(shí)因地熱流中的鹽和泥沙的含量很低而可以對(duì)地?zé)?/a>加以直接利用,但通常都是用泵將地熱流抽上來(lái),通過(guò)熱交換器變成熱氣和熱液后再使用。這些系統(tǒng)都是最簡(jiǎn)單的,使用的是常規(guī)的現(xiàn)成部件。
 
  地熱能直接利用中所用的熱源溫度大部分都在40℃以上。如果利用熱泵技術(shù),溫度為20℃或低于20℃的熱液源也可以被當(dāng)作一種熱源來(lái)使用(例如美國(guó)、加拿大、法國(guó)、瑞典及其他國(guó)家的做法)。熱泵的工作原理與家用電冰箱相同,只不過(guò)電冰箱實(shí)際上是單向輸熱泵,而地?zé)釤岜?/a>則可雙向輸熱。冬季,它從地球提取熱量,然后提供給住宅或大樓(供熱模式);夏季,它從住宅或大樓提取熱量,然后又提供給地球蓄存起來(lái)(空調(diào)模式)。不管是哪一種循環(huán),水都是加熱并蓄存起來(lái),發(fā)揮了一個(gè)獨(dú)立熱水加熱器的全部的或部分的功能。由于電流只能用來(lái)傳熱,不能用來(lái)產(chǎn)生熱,因此地熱泵將可以提供比自身消耗的能量高3~4倍的能量。它可以在很寬的地球溫度范圍內(nèi)使用。在美國(guó),地熱泵系統(tǒng)每年以 20%的增長(zhǎng)速度發(fā)展,而且未來(lái)還將以兩位數(shù)的良好增長(zhǎng)勢(shì)頭繼續(xù)發(fā)展。據(jù)美國(guó)能源信息管理局預(yù)測(cè),到2030年地熱泵將為供暖、散熱和水加熱提供高達(dá)68Mt油當(dāng)量的能量。
 
  對(duì)于地?zé)?/a>發(fā)電來(lái)說(shuō),如果地?zé)?a href="http://mhkwt.com/t/資源.html" >資源的溫度足夠高,利用它的好方式就是發(fā)電。發(fā)出的電既可供給公共電網(wǎng),也可為當(dāng)?shù)氐墓I(yè)加工提供動(dòng)力。正常情況下,它被用于基本負(fù)荷發(fā)電,只在特殊情況下,才用于峰值負(fù)荷發(fā)電。其理由,一是對(duì)峰值負(fù)荷的控制比較困難,再就是容器的結(jié)垢和腐蝕問(wèn)題,一旦容器和渦輪機(jī)內(nèi)的液體不滿和讓空氣進(jìn)入,就會(huì)出現(xiàn)結(jié)垢和腐蝕問(wèn)題。    總結(jié)上述,地?zé)崮芾?/a>在以下四方面起重要作用。
 
  地?zé)岚l(fā)電地?zé)崂?/a>的最重要方式。高溫地?zé)崃黧w應(yīng)首先應(yīng)用于發(fā)電。
 
  地?zé)岚l(fā)電和火力發(fā)電的原理是一樣的,都是利用蒸汽的熱能在汽輪機(jī)中轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能,然后帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。所不同的是,地?zé)岚l(fā)電不象火力發(fā)電那樣要備有龐大的鍋爐,也不需要消耗燃料,它所用的能源就是地?zé)崮堋5責(zé)岚l(fā)電的過(guò)程,就是把地下熱能首先轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能,然后再把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^(guò)程。要利用地下熱能,首先需要有“載熱體”把地下的熱能帶到地面上來(lái)。目前能夠被地?zé)犭娬?/a>利用的載熱體,主要是地下的天然蒸汽和熱水。按照載熱體類型、溫度、壓力和其它特性的不同,可把地?zé)岚l(fā)電的方式劃分為蒸汽型地?zé)岚l(fā)電和熱水型地?zé)岚l(fā)電兩大類。
 
  (2)熱水型地?zé)岚l(fā)電
 
  熱水型地?zé)岚l(fā)電是地?zé)岚l(fā)電的主要方式。目前熱水型地?zé)犭娬?/a>有兩種循環(huán)系統(tǒng):
  a、閃蒸系統(tǒng)。閃蒸系統(tǒng)如圖1所示。當(dāng)高壓熱水從熱水井中抽至地面,于壓力降低部分熱水會(huì)沸騰并“閃蒸”成蒸汽,蒸汽送至汽輪機(jī)做功;而分離后的熱水可繼續(xù)利用后排出,當(dāng)然最好是再回注人地層
 
  b、雙循環(huán)系統(tǒng)。雙循環(huán)系統(tǒng)的流程如圖2所示。地?zé)崴?/a>首先流經(jīng)熱交換 器,將地?zé)崮軅鹘o另一種低沸點(diǎn)的工作流體,使之沸騰而產(chǎn)生蒸汽。蒸汽進(jìn)人汽輪機(jī)做功后進(jìn)人凝汽器,再通過(guò)熱交換器而完成發(fā)電循環(huán)。地?zé)崴?/a>則從熱交換器回注人地層。這種系統(tǒng)特別適合于含鹽量大、腐蝕性強(qiáng)和不凝結(jié)氣體含量高的地?zé)豳Y源。發(fā)展雙循環(huán)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā)高效 的熱交換器。
 
  地?zé)岚l(fā)電的前景是取決于如何開(kāi)發(fā)利用地?zé)醿?chǔ)量大的干熱巖資源。其關(guān)鍵技術(shù)是能否將深井打人熱巖層中。美國(guó)新墨西哥州的洛斯阿拉莫科學(xué)試驗(yàn)室正在對(duì)這一系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)景試驗(yàn)。
 
  將地?zé)崮苤苯佑糜?a href="http://mhkwt.com/t/采暖.html" >采暖供熱供熱水是僅次于地?zé)岚l(fā)電的地?zé)崂?/a>方式。因?yàn)檫@種利用方式簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)性好,倍受各國(guó)重視,特別是位于高寒地區(qū)的西方國(guó)家,其中冰島開(kāi)發(fā)利用得最好。該國(guó)早在1928年就在首都雷克雅未克建成了世界上第一個(gè)地?zé)?a href="http://mhkwt.com/t/供熱系統(tǒng).html" >供熱系統(tǒng),現(xiàn)今這一供熱系統(tǒng)已發(fā)展得非常完善,每小時(shí)可從地下抽取7740t80℃的熱水,供全市11萬(wàn)居民使用。由于沒(méi)有高聳的煙囪,冰島首都已被譽(yù)為“世界上最清潔無(wú)煙的城市”。此外利用地?zé)峤o工廠供熱,如用作干燥谷物和食品的熱源, 用作硅藻土生產(chǎn)、木材、造紙、制革、紡織、釀酒、制糖等生產(chǎn)過(guò)程的熱源也是大有前途的。目前世界上最大兩家地?zé)釕?yīng)用工廠就是冰島的硅藻土廠和新西蘭的紙槳加工廠。我國(guó)利用地?zé)峁┡?/a>和供熱水發(fā)展也非常迅速,在京津地區(qū)已成為地?zé)崂?/a>中最普遍的方式。
  地?zé)嵩?a href="http://mhkwt.com/t/農(nóng)業(yè).html" >農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用范圍十分廣闊。如利用溫度適宜的地?zé)崴?/a>灌溉農(nóng)田,可使農(nóng)作物早熟增產(chǎn);利用地?zé)崴?/a>養(yǎng)魚(yú),在28℃水溫下可加速魚(yú)的育肥,提高魚(yú)的出產(chǎn)率;利用地?zé)峤ㄔ?a href="http://mhkwt.com/t/溫室.html" >溫室,育秧、種菜和養(yǎng)花;利用地?zé)峤o沼氣池加溫,提高沼氣的產(chǎn)量 等。 將地?zé)崮苤苯佑糜?a href="http://mhkwt.com/t/農(nóng)業(yè).html" >農(nóng)業(yè)在我國(guó)日益廣泛,北京天津西藏云南等地都建有面積大小不等的地?zé)釡厥?/a>。各地還利用地?zé)岽?力發(fā)展養(yǎng)殖業(yè),如培養(yǎng)菌種、養(yǎng)殖非洲鯽魚(yú)、鰻魚(yú)、羅非魚(yú)、羅氏沼蝦等。
 
  4.地?zé)嵝嗅t(yī)
 
  地?zé)嵩?a href="http://mhkwt.com/t/醫(yī)療.html" >醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用有誘人的前景,目前熱礦水就被視為一種寶貴的資源世界各國(guó)都很珍惜。由于地?zé)崴畯暮苌畹牡叵绿崛〉降孛妫郎囟容^高外,常含有一些特殊的化學(xué)元素,從而使它具有一定的醫(yī)療效果。如合碳酸的礦泉水供飲用,可調(diào)節(jié)胃酸、平衡人體酸堿度;含鐵礦泉水飲用后,可治療缺鐵貧血癥; 氫泉、硫水氫泉洗浴可治療神經(jīng)衰弱和關(guān)節(jié)炎、皮膚病等。
 
  由于溫泉的醫(yī)療作用及伴隨溫泉出現(xiàn)的特殊的地質(zhì)、地貌條 件,使溫泉常常成為旅游勝地,吸弓怕批療養(yǎng)者和旅游者。在日本就有1500多個(gè)溫泉療養(yǎng)院,每年吸引1億人到這些療養(yǎng)院休養(yǎng)。我國(guó)利用地?zé)嶂委熂膊v史悠久,含有各種礦物元素的溫泉眾多,因此充分發(fā)揮地?zé)岬男嗅t(yī)作用,發(fā)展溫泉療養(yǎng)行業(yè)是大有可為的。
 
  未來(lái)隨著與地?zé)崂孟嚓P(guān)的高新技術(shù)的發(fā)展,將使人們能更精確地查明更多的地?zé)豳Y源;鉆更深的鉆井將地?zé)釓?a href="http://mhkwt.com/t/地層.html" >地層深處取出,因此地?zé)崂靡脖貙⑦M(jìn)人一個(gè)飛速發(fā)展的階段 。