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地热能——21世纪的绿色新能源地热能综述假若以目前全世界的能耗总量来对地热能进行估计，那么，即便是全世界完全使用地热能，4100万年以后也只能使地球内部的温度至多下降1℃。可见，地热能的开发利用潜力竟是如此的巨大!已故著名地质学家李四光说过：“开发地热能，就像人类发现煤、石油可以燃烧一样，开辟了利用能源的新纪元。”地球的内部构造地球是由一个物质分布不均匀的同心球层构成，它包括地壳、地幔和地核。地壳厚度不一，平均厚度约17公里。上层为花岗岩层，下层为玄武岩层。地球内部的温度和压力随深度加深而增加。经检测，地壳岩石的年龄绝大多数小于20多亿年，而地球生成到现在大约已有46亿年了，这说明构成地壳的岩石不是地球的原始壳层，是地壳内部的物质通过火山活动和造山活动形成的。地球的内部构造地幔厚度约2900千米，上地幔主要是橄榄石，下地幔是具有一定塑性的固体物质。地核的平均厚度约3400千米，外核是液态的，可流动；内核是固态的，主要由铁、镍等金属元素构成。中心密度为每立方厘米13克，温度最高可达5000℃左右，压力最大可达370万个大气压。地热能地球的内部是一个高温高压的世界，是一个巨大的“热库”，蕴藏着无比巨大的热能。地球内部蕴藏的热量有多大呢？假定地球的平均温度为2000℃，地球的质量为6×1024kg，地球内部的比热为1.045J／g·℃，那么整个地球内部的热含量大约为1.25×1031J。地热能即便是在地球表层10km厚这样薄薄的一层，所贮存的热量就有1025J。地球通过火山爆发、间歇喷泉和温泉等等途径，源源不断地把它内部的热能通过传导、对流和辐射的方式传到地面上来。ThissteaminggroundisinthePhilippines.Whenhotwaterandsteamreachthesurface,theycanformfumaroles,hotsprings,mudpotsandotherphenomena.Whentherisinghotwaterandsteamistrappedinpermeableandporousrocksunderalayerofimpermeablerock,itcanformageothermalreservoir.地热循环Volcanoesareobviousindicationsofundergroundheat,thisvolcano,Mt.MayonintheAlbayprovinceofthePhilippineseruptedin1999.Geologistsexplorevolcanicregionstofindthemostlikelyareasforfurtherstudy,likethissteaminghillsideinElHoyo,Nicaragua.地热能地热的分布是很有规律的。从地表向地球内部，温度逐渐上升。在地壳层最上部的十几千米范围内，深度每增加30米，地热的温度大约升高1℃；在地下15～25千米的范围内，深度每增100米，地热的温度大约升高1.5℃；到了25千米以下的区域，深度每增加100米，地热的温度大约只升高0.8℃；从这个区域再往下深入到一定深度，其温度就基本上保持不变了。地热能在距地面25～50千米的地球深处，温度为200～1000℃；到了地球中心处(距地球表面6370千米)，其温度可高达4500℃左右。地球内部推测温度分布曲线地热能据估计，全世界地热资源的总量大约为14.5×1025J，相当于4948×1012t标准煤燃烧时所放出的热量。如果把地球上贮存的全部煤炭燃烧时所放出的热量作为100来计算，那么，石油的贮量约为煤炭的8%，目前可利用的核燃料的贮量约为煤炭的15％，而地热能的总贮量则为煤炭的17000万倍。地热能可见，地球是一个名副其实的巨大“热库”，我们居住的地球实际上是一个庞大的“热球”。地热能地球通过大地热流放热的现象是十分普遍的，只是单位面积（1cm2）的放热量很小，平均每秒钟只有6.15×10-6J。热流量的单位为4.1868×10-6J/cm2·s，通称地热流量单位（HFU）。虽然地表单位面积的每秒热流量很小，但整个地球表面在一年中的放热总量可以达到9.63×1020～1.09×1021J，这个数位相当于燃烧300多亿吨煤放出的热量。地热资源的类型热水型。它是反映以水为主体的对流水热系统。这种地热能分布较广，约占已探明的热资源的10%；其温度范围也很广，从接近于室温到高达390℃。地热资源的类型蒸气型。是指以蒸气为主体的对流水热系统，以生产温度较高的过热蒸气为主，其中夹杂有少量的不凝结气体和少量的水(有的不含水)。这类地热能比较容易开发利用，但储量不多，仅占已探明的地热资源总量0.5%左右。地热资源的类型地压型。是指在高压下由深部地层提取含有可溶性甲烷(沼气)的高盐分热水。它的温度约为150～260℃；其储量较大，约占已探明的地热资源的20%。地压型地热能的开发利用目前尚处于研究探索阶段。地热资源的类型干热岩型。是反映地层深处广泛存在的不含水分(或含有少量蒸汽)的岩石。它的温度约为150～650℃；其储量更大，约占已探明的地热资源总量的30%。地热资源的类型熔岩型。是埋藏部位最深的一种完全熔化的热熔岩(即岩浆)，其温度高达650～1200℃。熔岩储存的热能比其他几种都多，约占已探明的地热资源总量的40%。不过在开采这种地热能时，需要在火山地区打几千米深的钻孔，所冒的风险很大，因此这种地热能目前尚未得到实际开发利用。各类地热资源开发技术概况热储类型蕴藏深度（地表下3km）热储状态开发技术状况200～240℃干蒸汽（含少量其它气体）以水为主高温级150℃中温级90-150℃低温级50-90℃深层沉积地压水，溶解大量碳氢化合物，可同时得到压力能、热能、化学能（天然气）温度150℃干热岩型3-10干热岩体，150-650℃应用研究岩浆型10600-1500℃研究地压型3-10热储试验蒸汽型3开发良好（分布区很少）热水型3开发中（量大，分布广）目前重点开发对象环太平洋地热带环太平洋地热带是世界最大的太平洋板块与美洲、欧亚、印度板块的碰撞边界。世界许多著名的地热田，如美国的盖瑟尔斯、长谷、罗斯福；墨西哥的塞罗、普列托；新西兰的怀腊开；中国的台湾马槽；日本的松川、大岳等均在这一带。地中海一喜马拉雅地热带它是欧亚板块与非洲板块和印度板块的碰撞边界。世界第一座地热发电站意大利的拉德瑞罗地热田就位于这个地热带中。中国的西藏羊八井及云南腾冲地热田也在这个地热带中。大西洋中脊地热带这是大西洋海洋板块开裂部位。冰岛的克拉弗拉、纳马菲亚尔和亚速尔群岛等一些地热田就位于这个地热带。红海—亚丁湾—东非裂谷地热带它包括吉布提、埃塞俄比亚、肯尼亚等国的地热田。地热在世界各地的分布很广泛美国阿拉斯加的“万烟谷”是世界上闻名的地热集中地，在24km2的范围内，有数万个天然蒸气和热水的喷孔，喷出的热水和蒸气的最低温度为97℃，高温蒸气达645℃，每秒喷出2.3万m3的热水和蒸气，每年从地球内部带往地面的热能相当于600万吨标准煤。地热在世界各地的分布很广泛新西兰约有近70个地热田和1000多个温泉。横跨欧亚大陆的地中海—喜马拉雅地热带，从地中海北岸的意大利、匈牙利经过土耳其、俄罗斯的高加索、伊朗、巴基斯坦和印度的北部、中国的西藏、缅甸、马来西亚，最后在印度尼西亚与环太平洋地热带相接。地热能的利用目前世界上大约有120多个国家和地区，已经发现和开采的地热泉及地热井多达7500多处。对于地热能的开发利用，目前主要是在采暖、发电、育种、温室栽培和洗浴等方面。地热能的利用可分为地热发电和直接利用两大类。地热能的利用在工业上，地热能可用于加热、干燥、制冷、脱水加工、提取化学元素、海水淡化等方面。在农业生产上，地热能可用于温室育苗、栽培作物、养殖禽畜和鱼类等。例如，地处高纬度的冰岛不仅以地热温室种植蔬菜、水果、花卉和香蕉，近年来又栽培了咖啡、橡胶等热带经济作物。地热能的利用在浴用医疗方面，人们早就用地热矿泉水医治皮肤病和关节炎等，不少国家还设有专供沐浴医疗用的温泉。地热发电1904年，意大利人拉德瑞罗利用地热进行发电，并创建了世界上第一座地热蒸气发电站，装机容量为250千瓦。60年代以来，由于石油、煤炭等各种能源的大量消耗，美国、新西兰、意大利等国又对地热能重视起来，相继建成了一批地热电站，总计约有150多座，装机总容量达350万千瓦。地热发电到80年代末，全世界运行的地热电站，其发电功率每年已超过500万千瓦，1995年达到680万千瓦，年增16％。中国最著名的地热电站，是西藏的羊八井地热电站，装机容量2.5万千瓦。地热发电地热发电是利用地下热水和蒸汽为动力源的一种新型发电技术。其基本原理与火力发电类似，也是根据能量转换原理，首先把地热能转换为机械能，再把机械能转换为电能。Naturalsteamfromtheproductionwellspowertheturbinegenerator.Thesteamiscondensedbyevaporationinthecoolingtowerandpumpeddownaninjectionwelltosustainproduction.Likeallsteamturbinegenerators,theforceofsteamisusedtospinthetrubinebladeswhichspinthegenerator,prducingelectricity.Butwithgeothermalenergy,nofuelsareburned.Turbinebladesinsideageothermalturbinegenerator.TurbinegeneratoroutdoorsatanImperialValleygeothermalpowerplantinCalifornia.TurbinegeneratorinageothermalpowerplantinCerroPrieto,Mexico.地热发电系统地热发电系统主要有四种：地热蒸汽发电系统：利用地热蒸汽推动汽轮机运转，产生电能。本系统技术成熟、运行安全可靠，是地热发电的主要形式。西藏羊八井地热电站采用的便是这种形式。地熱蒸汽發電系統ThefirstmoderngeothermalpowerplantswerealsobuiltinLardello,Italy.TheyweredestroyedinWorldWarIIandrebuilt.Todayafter90years,theLardellofieldisstillproducing.ThefirstgeothermalpowerplantsintheU.S.werebuiltin1962atTheGeysersdrysteamfield,innorthernCalifornia.Itisstillthelargestproducinggeothermalfieldintheworld.20plantsarestilloperatingatTheGeysers.Wastewaterfromnearbycitiesisinjectedintothefield,providingenvironmentallysafedisposalandincreasedsteamtopowerplants.地热发电系统双循环发电系统：也称有机工质朗肯循环系统。它以低沸点有机物为工质，使工质在流动系统中从地热流体中获得热量，并产生有机质蒸汽，进而推动汽轮机旋转，带动发电机发电。双循环发电系统Inabinarycyclepowerplant(binarymeanstwo),theheatfromgeothermalwaterisusedtovaporizeaworkingfluidinseparateadjacentpipes.Thevapor,likesteam,powerstheturbinegenerator.Bi