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地熱資源開發利用
淺層地能(熱)與傳統地熱能開發利用的比較
文章來源:地大熱能 發布作者: 發表時間:2021-10-28 14:01:59瀏覽次數:2734
淺層地能(熱)和傳統深層地熱能都是蘊藏在我們地球地殼之下,籠統地講,可以說都是地熱能,但各有其特點,人們開發利用它們的手段也各不相同。
從周邊的的溫泉、火山,人們可以意識到地球內部是一個火熱的世界,地球內部蘊藏的巨大的天然熱能就是地熱能。目前國際上所指的地熱資源是僅以地殼淺層5 km以內儲存的天然熱量1.42×1024 kJ為依據(這里統計量不包括淺層地能(熱)的能量),它大約是世界上油氣資源所能提供能量的5萬倍。
國際上按照地熱資源的溫度不同,通常把熱儲溫度大于150℃者稱為高溫地熱能,小于150℃而大于90℃者稱為中溫地熱能,小于90℃者稱為低溫地熱資源。地熱溫泉的下限溫度定為25℃,也就是說,傳統地熱能把25℃以下溫度的低溫熱能不列為其中。這樣25℃作為淺層地能與傳統地能的分界線。小于25℃的土壤砂巖地下水的熱能屬淺層地能(熱)范疇。
我國地質學家對深層地熱能作出了估計:
第一類地熱資源(溫泉水熱區)。全國水熱區天然放熱量達530萬t標準煤。其中2 200處溫泉年釋放熱能1.0×10的17次方 J,相當于354萬t標準煤熱量。水熱區可采熱量可達0.5億t標準煤值。
第二類地熱資源是沉積盆地型的地熱資源。全國10大中型盆地2 000 m深度內總熱水量約為6.285×10的13次方立方米,熱能為7.36×10的21次方J,折合2 500億t標準煤。在現有的技術條件下可以經濟開采的熱水量為4.9×10的11次方立方米,折合18.5億t標準煤,目前經濟開采量不到1%。
第三類地熱資源是干熱巖、地壓地熱資源(地下1 600 m以下),我國尚未開展研究,一口深井(數千米)鉆探費用將近1 000萬美元,美國1970年投巨資數億美元開發,估算全美干熱巖體中總能量可達l×10的25次方J,相當于1.7×10的15次方桶石油的耗量,它為全美已查明的石油儲量的6萬倍,估計鉆探可及深度6 km內,全美干熱巖體中至少有5×10的23次方J能量可利用,即相當于全美年能耗的6 000倍。正因為如此,歐共體投3億美元支持德、法、英開展第三類地熱資源的研究。
目前,我國地熱井約800眼,年開采熱水量約1.5億3,地熱總裝機容量2 282 MW,年采熱約為10 531 GWh,居全球58個地熱直接利用國家中的首位,其次是冰島(裝機1 167 MW,年產量7 482 GWh),雖然我國地熱資源有限,與煤可探明儲量數千億噸相比,地熱能比重不大,但遠有前景,近有實效,意義重大,對局部地區甚至可以起到舉足輕重的作用,地熱能的應用仍在各種可再生能源中獨占鰲頭。
熱泵技術的成熟,為低溫熱能的利用創造了條件,它可以從大自然廣泛存在的(以往常被人們忽視的)形形色色形式的低溫資源吸取能量,并加以提升達到使用的程度。它很符合于建筑供暖(冷)和人們使用的生活熱水的要求程度(冬季室溫20℃左右,夏季27℃左右,生活熱水45℃左右就可以了)。這是淺層地能(熱)開發利用的重要方面。傳統的深層地熱直接利用后(供暖、洗浴、養殖……),回灌水的溫度偏高,一般達到40℃左右,大大影響了地熱能利用的經濟性,不僅浪費,同時這么高的溫度非同層回灌排入地下也破壞了地下水文地質環境。開發利用淺層地能(熱)的熱泵技術,作為深層地熱利用的補充,為它開辟了一條回灌水溫度梯級利用的新途徑。既提高了其經濟性,又防止了對地下環境的破壞(例如,天津市華馨小區地熱供暖系統采用熱泵梯級利用,尾水最低排放溫度達10℃,利用溫差80℃,充分地利用了地熱資源,利用率由50%多提高到70%以上,增加供暖面積5.5萬平方米)。
從周邊的的溫泉、火山,人們可以意識到地球內部是一個火熱的世界,地球內部蘊藏的巨大的天然熱能就是地熱能。目前國際上所指的地熱資源是僅以地殼淺層5 km以內儲存的天然熱量1.42×1024 kJ為依據(這里統計量不包括淺層地能(熱)的能量),它大約是世界上油氣資源所能提供能量的5萬倍。
國際上按照地熱資源的溫度不同,通常把熱儲溫度大于150℃者稱為高溫地熱能,小于150℃而大于90℃者稱為中溫地熱能,小于90℃者稱為低溫地熱資源。地熱溫泉的下限溫度定為25℃,也就是說,傳統地熱能把25℃以下溫度的低溫熱能不列為其中。這樣25℃作為淺層地能與傳統地能的分界線。小于25℃的土壤砂巖地下水的熱能屬淺層地能(熱)范疇。
我國地質學家對深層地熱能作出了估計:
第一類地熱資源(溫泉水熱區)。全國水熱區天然放熱量達530萬t標準煤。其中2 200處溫泉年釋放熱能1.0×10的17次方 J,相當于354萬t標準煤熱量。水熱區可采熱量可達0.5億t標準煤值。
第二類地熱資源是沉積盆地型的地熱資源。全國10大中型盆地2 000 m深度內總熱水量約為6.285×10的13次方立方米,熱能為7.36×10的21次方J,折合2 500億t標準煤。在現有的技術條件下可以經濟開采的熱水量為4.9×10的11次方立方米,折合18.5億t標準煤,目前經濟開采量不到1%。
第三類地熱資源是干熱巖、地壓地熱資源(地下1 600 m以下),我國尚未開展研究,一口深井(數千米)鉆探費用將近1 000萬美元,美國1970年投巨資數億美元開發,估算全美干熱巖體中總能量可達l×10的25次方J,相當于1.7×10的15次方桶石油的耗量,它為全美已查明的石油儲量的6萬倍,估計鉆探可及深度6 km內,全美干熱巖體中至少有5×10的23次方J能量可利用,即相當于全美年能耗的6 000倍。正因為如此,歐共體投3億美元支持德、法、英開展第三類地熱資源的研究。
目前,我國地熱井約800眼,年開采熱水量約1.5億3,地熱總裝機容量2 282 MW,年采熱約為10 531 GWh,居全球58個地熱直接利用國家中的首位,其次是冰島(裝機1 167 MW,年產量7 482 GWh),雖然我國地熱資源有限,與煤可探明儲量數千億噸相比,地熱能比重不大,但遠有前景,近有實效,意義重大,對局部地區甚至可以起到舉足輕重的作用,地熱能的應用仍在各種可再生能源中獨占鰲頭。
熱泵技術的成熟,為低溫熱能的利用創造了條件,它可以從大自然廣泛存在的(以往常被人們忽視的)形形色色形式的低溫資源吸取能量,并加以提升達到使用的程度。它很符合于建筑供暖(冷)和人們使用的生活熱水的要求程度(冬季室溫20℃左右,夏季27℃左右,生活熱水45℃左右就可以了)。這是淺層地能(熱)開發利用的重要方面。傳統的深層地熱直接利用后(供暖、洗浴、養殖……),回灌水的溫度偏高,一般達到40℃左右,大大影響了地熱能利用的經濟性,不僅浪費,同時這么高的溫度非同層回灌排入地下也破壞了地下水文地質環境。開發利用淺層地能(熱)的熱泵技術,作為深層地熱利用的補充,為它開辟了一條回灌水溫度梯級利用的新途徑。既提高了其經濟性,又防止了對地下環境的破壞(例如,天津市華馨小區地熱供暖系統采用熱泵梯級利用,尾水最低排放溫度達10℃,利用溫差80℃,充分地利用了地熱資源,利用率由50%多提高到70%以上,增加供暖面積5.5萬平方米)。
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