福建水产设备联盟

发掘深层地热能源

地热井 2020-03-25 13:41:59

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       菲尔和他的同事们仔细的观察着测量仪,非常担心他们面前的两口出水井的水流有丝毫减弱。还好,他们担心的情况一直没有出现。"在大约半年的试验过程中,我们的设备一直以15升/秒的流量,将水从地壳深处抽到地面。"看着事情进展的十分顺利,这位五十多岁的地球物理学家,显得很开心,看上去他对试验的效果感到非常满意。实际上,这确实值得他骄傲。每秒15升的流量已大大高于中东的大部分油井,而更为可贵的是,这些井里流出来的水来自5000米的地壳深处!

        这在技术上绝对算得上一项前无古人的创举!你可能要问:花这么大力气,打那么深的井,就为了找水?这是什么琼浆玉液,值得如此大动干戈?非也。从成分上说,还好不是我们喝的矿泉水--它的咸度是海水的3倍,根本不能饮用。事实上,这股取自地下深处的水之所以珍贵,完全是因为它的温度,井底的水温可达200℃以上!拜上苍所赐,这来自于地底的热量取之不尽,用之不竭,我们可以用它来发电,发很多很多电……

        增强式地热开采系统(Enhanced Geothermal Systems:EGS),这就是法国地矿研究局专家们的新招。菲尔言简意赅地解释了它的原理:"将水注入地壳深处,待它们通过较热的地质层且被加热以后,再将其中一部分抽回地面。工业开发所需的稳定出水量中的不足部分可由周边地层缝隙中存在的大量地下水补足。热水被抽上地面之后,通过热量交换器将一部分热量转换出去,然后又被注入地下重新加热,同时起到维持地下水储量的作用。"如此周而复始。至于被提取的热量的去向,"这些热量将被送至另一个含有低沸点有机液体的循环系统中,使其产生蒸汽,从而推动涡轮发电机组发电。"

 高油价催生地热开发

      以上描述的是一群法国人正在试图开发深层地热资源,以满足人们越来越大的对绿色能源的需求。

      纽约和伦敦市场的原油价格已经接近80美元/桶,在最近几年间上涨了几倍,而且这种趋势随着能源消费的日益增多将长期维持下去。随着原油价格的不断上涨,世界逐渐进入一个高油价时代,人们为了维持日常的能源需求,如驾驶汽车,发电和取暖等而不得不承受越来越重的经济压力。同时人们对石油,煤炭等传统能源日盛的消耗也在每天向天空排放大量的二氧化碳和其他有毒气体,由此造成的温室效应逐年加重,甚至开始危机整个人类的生存。即使这样世界上的石油资源也仅够人类使用不到几十年的时间,人类必须寻找可再生的绿色能源减轻甚至替代对石油的依赖,并减少能源使用对环境的破坏。

       在这种寻找替代能源的大背景下,太阳能,风能等绿色能源都成了世界各国开发的重点,并且已经开始了规模化的应用,甚至核能因为安全考虑而被搁置了20年后,重新受到重视。而另外一项分布广,且几乎是用之不竭的绿色能源——地热资源也因此开始受到各国的重视,而且从以前的浅层地热开发向深层地热资源开发进军。

       所谓地热资源是指地球内部蕴藏的巨大热能,这种热能通过火山爆发、温泉、间歇喷泉、岩石的热传导等形式源源不断地带出地表,这就是地热能。据专家推算,每年从地球内部传到地球表面的热量,相当于370亿吨标准煤燃烧时发出的热量。有人做过这样的估计,如果把地球上储存的煤炭全部燃烧释放出来的热量作为100,那么地球内蕴藏的地热能总量约为煤的17亿倍。然而,地热资源的开发利用受地热热储的埋深、资源的类型、开采技术手段等多种因素的制约,这么巨大的地热能在现阶段是不可能都取出来利用的。

       开采的困难并没有阻止人类对地热的开发。早在几千年前,人类就利用热泉治病和洗浴,这是人类开发和使用地热资源的最初形式之一,随后人们又开始利用地热发电,并有了很多成功实践。到目前为止,全世界已有83个国家在进行这方面的工作,其中50多个国家具有相当的开发规模。

如何利用地热

        一般来说,地热能的开发利用包括发电和非发电利用两个方面。世界各国利用地热能的经验表明:高温地热资源(150℃以上)主要用于发电,发电后排出的热水可进行逐级多用途利用;中温(150℃以下90℃以上)和低温(90℃以下)的地热资源则以直接利用为主,多用于采暖、干燥、工业、农林牧副渔业、医疗、旅游及人民的日常生活等方面。

      (1)地热采暖

利用地热水采暖不烧煤、无污染,可昼夜供热水,可保持室温恒定舒适。地热采暖虽然初期投资较高,但总成本只相当于燃油锅炉供暖的四分之一,不仅节省能源、运输、占地等,又大大改善了大气环境,经济效益和社会效益十分明显,是一种比较理想的采暖能源。

     (2)地热浴疗、洗浴、游泳

地热水本身具有较高的温度,含有多种化学成分、少量的生物活性离子以及少量的放射性物质,对人体可起到保健、抗衰老作用,对风湿病、关节炎、心血管病、神经系统疾病、妇女病等慢性疾病有特殊的疗效,具有很高的医疗价值。

     (3)地热水在工农业方面的利用

       地热水在农、林、牧、副、渔业方面有更广泛的利用。在农业上主要用于地热温室、培育良种、种植蔬菜、花卉、鱼苗越冬、孵化等方面。

       地热水在工业中的应用也很广泛,如纺织、印染、烤胶、制革、造纸、蔬菜脱水等。使用地热水印染、缫丝可以使产品的色泽鲜艳,着色率高,手感柔软,富有弹性。在生产过程中,由于节省了软化水处理费,也相应降低了产品的成本。

我国对地热资源的应用

       我国对地热的开发利用也有相当悠久的历史,利用地热发电的典型例子是西藏羊八井。羊八井,距拉萨90多公里,过去只是一块绿草如茵 的牧场,从地下汩汩冒出的热水奔流不息、热汽日夜蒸腾 。从1974年开始,国家把羊八井开发作为重点科技攻 关项目,先后拨出2亿多元资金,经过藏汉工程技术人员的艰苦创业,丰富的地热资源开始被开发利用。1975年,西藏第三地质大队用岩心钻在羊八井打出了我国第一口湿蒸汽井,第二年我国大陆上第一台兆瓦级地热发电机 组在这里成功发电,开创了世界中温浅层热储资源发电的 先例,进入了工业性发电阶段。

        海拔4300米的羊八井盆地上,现已兴起了一座全 新的地热城,地热开发利用正向综合性方向发展。近10多年来,这里建成了蔬菜基地以及畜产品、硼砂加工厂等企业。目前,电厂已有8台3000千瓦机组,总装机2.5万千瓦。到去年底,共为西藏发电12亿千瓦小时, 年发电量在拉萨电网中占45%。国家又加大投资开始了羊易、朗久、那曲等地热电站的开发建设,有的已初具规模。

        在直接利用地热资源方面,中国也有很多成功的案例,其中北京的小汤山就典型代表之一。

        2000年10月28日小汤山第一眼地热井的首钻成功,温泉井深2980米、日出水量2700吨、出水温度72℃、富含30多种对人体有益的矿物质和微量元素,是一眼高质量的地热温泉井。从地热井中采出的72℃原水,开采上来的地热水去除过量的铁、硫等矿物质,直接注入供暖管道供全村26万平方米的建筑使用,这是地热水的一级使用。

        在供暖管里循环了一圈之后的地热水,再度回流至水站,这时温度下降为50℃左右。从水站进入分水管,供给全部村民的生活用水以及游泳池等水上娱乐项目的用水,这是地热水的二级利用。

        在供水管道里又循环了一圈的地热水,温度下降为30℃左右,正好适合温水养鱼的需求,在6000平方米的特种鱼养殖场里,培育着70多种热带观赏鱼,这是地热水的三级利用。每到节假日前来垂钓品尝的游人络绎不绝。

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保定顺昌

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