新能源发电 第18讲 （西安交大）.pptVIP

新能源发电 主讲教师：王栋 * Email地址： 时间： 地热能 地热能基本知识 地热发电原理 地热资源 国内外地热发电进展 地热能基本知识 地球的构造 平均半径6378km，包括地壳 地幔 和地核 地壳 由坚硬的岩石组成,厚度10-70km，陆地平均30～40km, 山地底下60～70km, 海底最薄处只有 10km 左右. 地幔 地球的中间部分，为熔融状态的岩浆,由硅镁物质组成,温度1000℃以上,厚度约2900km 地核 温度在2000 ～5000℃,由铁镍等重金属组成. 总热能 内部是一个高温高压世界,蕴藏着巨大的热量.总值约1.25×1028KJ. 地热资源 10km内的地热资源约 1.45×1022 KJ ,相当于4.95 ×1015吨标准煤,是煤炭资源的1.7亿倍，若能大规模应用，可供人类用几十万年. 地热能来源于地球物质中的放射性元素衰变在衰便过程中不断释放热能，这些元素有铀238、铀235、钍232和钾40等。也有观点认为地热能是地球生成时炽热的火球留下的。 地球上的天然裂变堆 1972年法国科学家在加蓬发现了天然裂变堆.证据：当地铀-235的含量竟只占铀的0.29%,远低于天然油矿中铀-235的丰度0.71%,而且矿石周围还有稳定的裂变产物钕、钐、镉等。 25000样品复查，证明该处矿石的铀-235丰度的平均值为0.62%,最低值为0.29%,由此证明确实是天然反应堆. 在随后的5年内经反复勘探,终于发现了9座天然反应堆,它们从20亿年前开始运行,共运行了20万-50万年,参加裂变的反应的天然铀约800吨. 美国地球物理学家赫恩登提出地核内有一个由铀和钚组成的巨大球体,地球是个天然的裂变堆.不仅如此,太阳系很多行星如木星、土星等也是如此。他在实验室内用电脑对这个假设进行了模拟，并对地球磁场变化进行了解释。 这些热能随地球内部的剧烈运动，通过火山爆发、地震和温泉的形式释放出来.一次地震所释放出来的能量相当于一座100万kW电站几十年的发电量. 人们利用地热能只能从地壳层中取，地壳中地热能的分布从上到下可分为3个带，变温带(15m)，常温带(20m)和增温带.变温带受太阳辐射和季节影响大，常温带温度几乎保持恒定.增温带的温度随深度增加而增加，地表15km内的增温带温度梯度一般为15-33℃/km.热能来此于地球内部。80 ℃地下热水大致在地下2000-2500米左右。 大地热流值 是指单位时间内通过地球表面单位面积所散失的热量，单位为HFU,1HFU的热流单位=4.1868 x10-7J ?cm2S. 地表平均热流值为1.4-1.5热流单位。 地表平均地温梯度为1.5-3.0 ℃ 凡热流值和地温梯度超过上述平均值的地区，称为地热异常区。在地热异常区，较高温度的热水和蒸汽埋藏在地壳较浅部位，甚至暴露出地面，是地热能的主要利用区域。 由于地壳岩石的阻隔，地球内部的热量很难传到地面，只有在特殊的区域才能得到具有经济意义的地热能，这就地热田。由于地质原因而形成的地热异常区,在该区，温度梯度远大于正常地区,能够开采大量的具有经济价值的热水和蒸汽.一般位于火山区，地壳断裂活动区和岩浆活动区。 形成地热资源要有热储层，热储体盖层，流体通道和热源4个要素。 地热资源根据其在地下热储中存在的形式分为以下4种: 地热田 蒸汽型资源 这种地热资源可以直接产过热蒸汽推动汽轮机发电,温度可以达到200～400 ℃,非常有价值，但较少见到. 热水型 以产60-150 ℃的热水为主,资源量很大，是目前开发的重点. 地压型 封闭于盖层中的高压高温水和天然气.总能量实际上包含机械能,热能和化学能. 干热岩型 埋藏浅具有经济价值的高温岩石，周围没有水，不能形成热水和蒸汽，属下一步开采的目标。 岩浆型 火山周围埋藏较浅的岩浆和半熔融岩石,温度600-1500 ℃ 地热田的形成 地下热水的形成 分为深循环型和特殊热源型两种。 深循环型 一般认为90%的地下热水来自大气降水,仅有极少量是从岩浆释放的“原生热水”.地表水在重力作用下渗入地下,在渗流过程中吸收岩石热量成为地下热水,受热膨胀后又沿另外的岩石缝隙向地表移动,甚至成为热泉. 一边冷水下降，一边热水上升就构成了地下水的循环。岩层断裂缝隙是形成热水聚集的必要条件. 新能源发电 主讲教师：王栋