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地热能

由于地球构造运动、火山喷发、岩浆作用以及地下水的深循环放出的能量。每年通过地球表面向太空散发的热量达1.017×1024千焦(相当3.57亿亿吨标准煤)。热能散发量随着地壳形态、厚薄、岩性、地层构造等条件的变化差异极大,单位深度内地温增长率高于该区域平均值的则称为地热异常区,是人们探寻的地热资源。地热类型按热储共分为五类,即热水型、地压地热型、蒸汽型、干热岩型和岩浆型。①热水型热储呈层状体或破碎带层状体,上部有隔热性能好的隔水盖层,而热储层则为高孔隙率和良渗透率的岩层,温度范围可分为高温(150℃以上),中温(90~150℃)和低温(25~90℃)三级。②地压地热型热储为层状体,封闭存于深4000~5000米的高温高压、并饱含甲烷气的地热水环境中。③蒸汽型地热与现代火山或年青的岩浆活动有关,具有强的热源补给,而地下水的补给相对地弱,热水中的压力大大低于静水压力,呈干蒸汽或湿蒸汽状态。④干热岩型是一种地下普遍存在的没有水或蒸汽的热岩体,人类通常利用的是埋藏较浅(深度不超过5000米)干而不透水的高热岩体,利用钻井穿入2000~3000米(有的达6000米)的热岩体,注入冷水使井间岩体破碎

由于地球构造运动、火山喷发、岩浆作用以及地下水的深循环放出的能量。每年通过地球表面向太空散发的热量达1.017×1024千焦(相当3.57亿亿吨标准煤)。热能散发量随着地壳形态、厚薄、岩性、地层构造等条件的变化差异极大,单位深度内地温增长率高于该区域平均值的则称为地热异常区,是人们探寻的地热资源。

地热类型

按热储共分为五类,即热水型、地压地热型、蒸汽型、干热岩型和岩浆型。①热水型热储呈层状体或破碎带层状体,上部有隔热性能好的隔水盖层,而热储层则为高孔隙率和良渗透率的岩层,温度范围可分为高温(150℃以上),中温(90~150℃)和低温(25~90℃)三级。②地压地热型热储为层状体,封闭存于深4000~5000米的高温高压、并饱含甲烷气的地热水环境中。③蒸汽型地热与现代火山或年青的岩浆活动有关,具有强的热源补给,而地下水的补给相对地弱,热水中的压力大大低于静水压力,呈干蒸汽或湿蒸汽状态。④干热岩型是一种地下普遍存在的没有水或蒸汽的热岩体,人类通常利用的是埋藏较浅(深度不超过5000米)干而不透水的高热岩体,利用钻井穿入2000~3000米(有的达6000米)的热岩体,注入冷水使井间岩体破碎并形成人工环流通道,再通过环流取出该系统的热能(相当于注入冷水经热交换后再抽出)。⑤岩浆型热储体为浅部未凝固的岩浆,它的温度为650~850℃。热岩浆资源能量巨大,但由于技术上的原因目前还难以利用。

资源分布

地热田的分布有一定规律,尤其是高温地热系统呈明显的带状分布。20世纪50年代以来,地质界广泛承认地壳由一些大小不等的板块构成,各板块的交界线称为缝合线。地壳则由太平洋板块、欧亚板块、印度洋板块、非洲板块、美洲板块和南极板块等六大板块组成,板块边缘是构造弱带,常称之为地壳构造活动带,它们的相对运动促使许多地质现象的产生,如岩浆活动、火山爆发、地震等。

环球性地热带主要有四个:一是环太平洋地热带。如美国的盖瑟尔斯、长谷、罗斯福热田,墨西哥的塞罗、普列托热田,新西兰的怀拉基热田,中国台湾的马槽,日本的松川、大岳等热田都在此带。二是地中海-喜马拉雅地热带。如意大利的拉德瑞罗热田,中国西藏羊八井、云南西部的腾冲地热田均分布于该带。三是大西洋中脊地热带,如冰岛的克拉费拉,纳马菲亚尔和亚速尔群岛等热田分布在此带上。四是红海-亚丁湾-东非裂谷地热带。如吉布提、埃塞俄比亚、肯尼亚等国的地热田。目前技术条件可以达到地表以下10公里范围,但经济合理的深度一般不超过3000米。

根据构造控制特征,中国的地热资源可分成三大地热区:一是包括台湾在内的东南沿海地区,南端以康滇地轴为界,北端以紫荆关大断裂西侧为界,台湾省内有6个高温水热系统(热储温度大于150℃),已发现温泉1350处以上;二是藏滇地热带,包括藏南、滇西及川西局部地区,是中国地热资源最丰富、高温热水系统最多的地区,拥有112个高温水热系统,已知温泉1479处,是地热发电最有前景的地区;三是西北地区,该区主要受阴山东西构造带控制,分布着低温水热系统,已查明有温泉151处。以2412个有实测流量的温泉计,中国温泉天然放热量总计为1.1135×1014千焦/年,相当于378.1万吨标准煤。根据地质矿产部水文司1982年7月资料,估计中国浅层(3000米以内)地热资源量相当于3.2123×106兆瓦。

地热利用

潜力巨大的地热资源现被人类视为能替代煤炭、石油的一种清洁廉价的能源而迅速发展起来,尤其近20年来以年均15%~19%的速度递增。据联合国1987年能源统计资料报道,1980年世界各国地热发电装机容量为238.8万千瓦,发电量为98.11亿千瓦小时,1986年增加到498.1万千瓦和296亿千瓦时,1987年发展到560.6万千瓦。其中美国221.185万千瓦,菲律宾89.4万千瓦,墨西哥65.5万千瓦,南斯拉夫60万千瓦,意大利50.42万千瓦,日本22.81万千瓦,新西兰16.72万千瓦。全世界规划的地热发电装机容量到1990年为1212.2万千瓦,2000年将达1764.4万千瓦。地热直接利用更是普遍,除洗浴以外,用能量已超过720万千瓦(热)。

中国地热资源丰富,是直接利用地热较早的国家之一。到1989年底已发现的温泉近3000处,打出的地热井2000余眼,勘查的地热田有45个。从20世纪70年代起,地热开始用于发电,从7个小型低温水热试验电站,发展到西藏羊八井的装机容量已达19000千瓦的地热电站,成为拉萨市主要电源。地热的中、低温热水适于在农业上利用,诸如烘干、制冷、供暖以及灌溉农田、温室种植、养殖等都取得良好效果(见地热农业利用)。但是开发地热的钻井工程一次性投资较高,所以中国目前多结合石油勘探进行。