可再生能源概论左然第九章地热能演示幻灯片.pptx

第九章 地热能9.1 地热能概述地热主要是由地球内部长寿命的微量放射性元素，主要是铀（U）238、钍（Th）232和钾（K）40衰变而放出的热量。这些热能会以热蒸汽、热水、干热岩等形式向地壳的某一范围聚集 。图9－1 地球的构造地热资源的国内外利用状况1904年，在意大利拉德瑞罗（Lardarello）建成世界上第一台3/4马力的小型地热发电机组。 1913年，在拉德瑞罗建成250KW的地热商业电站。1958年，在新西兰怀拉基（Wairakei）首次建成直接利用地热湿蒸汽发电的地热电站。 1960年，在美国著名的盖塞斯（Geysers）建成较大型的地热电站。 1977年，我国西藏羊八井第一口地热井供汽发电。2001年，羊八井地热电站的总装机容量已达25MW。 1973年，美国洛斯阿拉莫斯国家实验室开始进行干热岩的地热开发试验，1984年建成了世界上第一座10MW的干热岩地热发电站。 1984年，日本开始在肘折地区钻井试验，1990年建成干热岩发电厂。日本还建造过两座利用150℃地热水发电的试验电站，功率为1MW。 1977年，英国开始在Comwall火山区进行干热岩地热开发研究。 1992年，法国开始在Soultz地区进行干热岩开发试验。我国天津大学等单位也开展过地温地热水的发电研究，但由于发电效率较低而无法大规模推广。 表9-1 2005年世界地热利用统计表（资料来源：中国地质调查局网站） 9.2我国的地热资源地热资源和地热带 地热中能够为人类所利用的那部分，称为地热资源。已查明地热资源或确认地热资源:经过地质调查和地球物探工作，并经钻探验证，地质构造和地热资源储量已查明的地热资源。推测地热资源：经过初步调查或是根据某些地热现象，如温泉、地热等物探资料推测、估算的地热资源。 地热资源的储量估算 目前采用体积法和积分法两类体积法是根据热储中岩石和水的密度、体积、比热以及平均温度，直接计算出热储区的静态含热量。积分法是按照热储区的地温梯度，沿深度积分得到。 地热带地热资源的位置和分布，主要受地质构造的控制。按照地球板块构造学说，地球上的地热带可分成板间地热带和板内地热带两大类。 板间地热带地热源温度高，由火山或岩浆所造成。板内地热带是在板块内部地壳隆起区和沉降区内发育的中低温地热带和少量特殊形成的高温地热带。 图9—2 地球板块构造和相应的地热带示意图 地热资源的分类 形成一处地热资源的三大要素是热源、流体和储热空间。在地质学上，把地热资源按其在地下储存的形式分为五种类型：热水型地热资源 热水型地热资源是以热水形式存在的地热资源。它主要存在于火山活动地区和沉积盆地。蒸汽型地热资源 蒸汽型地热资源是指以温度较高的湿蒸汽和过热蒸汽形式存在的地热资源。 地压型地热资源 地压型地热资源是指埋藏在地下2～3Km深处沉积岩中的有压力的高盐分热水。 干热岩型地热资源 在地壳的深处，岩石层具有很高的温度，储存着大量的热能。 干热岩地热资源十分丰富，比上述三类地热资源大得多，是未来人们开发地热资源的重点目标。岩浆型地热资源 岩浆型地热资源是指蕴藏在地层深处的呈粘弹性状态或完全熔融状态的高温熔岩。 地热资源按温度的分类地热资源按温度分，可分为高温（T1500C）、 中温（900CT1500C）、 低温（T900C）三类. 近年来也有人提出，以150℃或190℃为分界线，将地热资源仅分为低温和高温两类。我国高温地热资源主要集中在两个地区 一是西藏南部、四川西部和云南地区；二是台湾地区。高温地热资源板块边界分布形成了藏滇地热带（又称喜马拉雅地热带）和台湾地热带。 表9-2 中国地热资源成因类型（来源：中国矿业网）表9-3 中国大、中型地热田资源（来源：中国矿业网）9.3 热储工程学基础 热储工程的主要内容包括对地热资源的勘查、钻探，地热井试验和热储分析，热储工程基础理论以及地热资源评价等等。 砂岩、石灰岩和黏土岩的导热系数在温度为20~300℃时，由下列经验公式计算： :岩石在温度 时的导热系数； ：岩石在20时的导热系数； ：岩石热力学温度含水岩石的比热容可用下式计算 图9－6 岩石比热容与温度的关系（引自Heuze,1983） 岩石的热扩散率是反映岩石在加热或冷却过程中内部温度趋于一致的能力，也是反映岩石内部温度变化传播能力的一个物理量，用符号α表示，单位为m2/s或m2/h。表9—6 不同温度下部分岩石的热扩散率α温度岩石350K400K500K600K700 K800 K900 K1000 K1100 K1200 K花岗岩5.945.293.782.451.731.41.221.261.331.44辉岩5.084.683.963.202.632.482.412.382.272.09橄榄岩4.864433.