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更新時間:2025-02-27 09:59:48瀏覽次數(shù):449次
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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年在拉德雷羅首次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,。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,。
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首位,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,。
專業(yè)定制溫泉鉆井施工工程地熱能源將引領新的一輪能源革命
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,。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,、風能、潮汐能,、核能等能源,,誰將主導地球未來的能源結(jié)構?太陽能,、風能,、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,,就相當于目前全球所有能源消耗的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,將主導人類能源結(jié)構的重組升級,,作為地球未來無可替代的基礎能源,,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Γ鸵淮握羝謩e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的能源結(jié)構轉(zhuǎn)型。這是一場能源革命,,引導相關產(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)境保護任務十分艱巨,。將地熱能源作為主導能源進行合理開發(fā)和利用,,能順利完成節(jié)能減排任務,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,,能源利用率長期偏低,,這些情況使我們警醒,調(diào)整能源結(jié)構,,實現(xiàn)新能源自主開發(fā)的重要性,,將地熱能源作為主導能源,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,。
di五,區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展離不開能源的消耗與需求,,節(jié)能減排指標,、能耗標準與我國區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展間的矛盾,可以通過開發(fā)清潔環(huán)保的新能源進行緩解與改善,。比如在京津冀地區(qū)為了治理霧霾天氣,,政策性要求燃煤企業(yè)調(diào)整排放指標,導致很多城市新區(qū)供暖不足,,或改造成本過高,。如果能夠大面積推廣地熱能源集中供暖,,將會很大程度緩解能源供給不足問題,同時確保環(huán)保型經(jīng)濟發(fā)展新模式的形成與發(fā)展,使經(jīng)濟效益與生態(tài)效益,、社會效益并行不悖,相得益彰,,促進社會主義經(jīng)濟的高速,、良性、可持續(xù)發(fā)展,。20世紀90年代中期,,以色列奧瑪特(Ormat)公司把上述地熱蒸汽發(fā)電和地熱水發(fā)電兩種系統(tǒng)合二為一,設計出一個新的被命名為聯(lián)合循環(huán)地熱發(fā)電系統(tǒng),該機組已經(jīng)在世界一些國家安裝運行,,效果很好,。
聯(lián)合循環(huán)地熱發(fā)電系統(tǒng)的zui大優(yōu)點是,可以適用于大于150℃的高溫地熱流體(包括熱鹵水)發(fā)電,,經(jīng)過一次發(fā)電后的流體,,在并不低于120℃的工況下,再進入雙工質(zhì)發(fā)電系統(tǒng),,進行二次做功,,這就是充分利用了地熱流體的熱能,既提高發(fā)電的效率,,又能將以往經(jīng)過一次發(fā)電后的排放尾水進行再利用,,大大地節(jié)約了資源。
地熱技術: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)。
熱水型地熱發(fā)電
閃蒸系統(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)的關鍵技術是開發(fā)高效的熱交換器,。
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