1、 第五章第五章 新能源发电新能源发电ELECTRIC POWER GENERATIONBY NEW ENERGY能够提供可利用能量的物质资源能够提供可利用能量的物质资源波浪发电站风力发电站水力发电站地热发电站太阳能发电站太阳能收集站 沼气发酵池 潮汐发电站火力发电站 核电站n第一节第一节 地热发电地热发电 Geothermal energy n 概述：概述： 地热能是来自地球深处的可再生热能地热能是来自地球深处的可再生热能。它起源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。它起源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。地下水的深处循环和来自极深处的岩浆侵入到。地下水的深处循环和来自极深处的岩浆侵入到地壳后
2、，把热量从地下深处带至近表层。地壳后，把热量从地下深处带至近表层。n 在有些地方，热能随自然涌出的热蒸汽和水在有些地方，热能随自然涌出的热蒸汽和水而到达地面，自史前起它们就已被用于洗浴和蒸而到达地面，自史前起它们就已被用于洗浴和蒸煮。通过钻井，这些热能可以从地下的储层引入煮。通过钻井，这些热能可以从地下的储层引入水池、房间、温室和发电站。这种热能的储量相水池、房间、温室和发电站。这种热能的储量相当大。当大。n 地球的内部是一个高温高压的世界，是一个巨大地球的内部是一个高温高压的世界，是一个巨大 的的 “热热库库 ”，蕴藏着无比巨大的热能。地球内部蕴藏的热，蕴藏着无比巨大的热能。地球内部蕴藏的热
3、 量有多大量有多大呢？假定地球的平均温度为呢？假定地球的平均温度为 2000 ，地球的，地球的 质量为质量为6x1024kg，地球内部的比热为，地球内部的比热为 1.045 J g ，那么整个地球，那么整个地球内部的热含量大约为内部的热含量大约为 1.25X1031 J。n 即便是在地球表层即便是在地球表层 10km厚这样薄薄的一层，所贮存的厚这样薄薄的一层，所贮存的热量就有热量就有 1025J。地球通过火山爆发、间歇喷泉和温泉等等。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。据估
4、计，全世界地热资源的总量大约为方式传到地面上来。据估计，全世界地热资源的总量大约为14.5X1025J，相当于，相当于 4948 X1012t标准煤燃烧时所放出的热量标准煤燃烧时所放出的热量。n 如果把地球上贮存的全部煤炭燃烧时所放出的热量作为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来计算，那么，石油的贮量约为煤炭的 8%，目前可利，目前可利用的核燃料的贮量约为煤炭的用的核燃料的贮量约为煤炭的 15， 而地热能的总贮量则为而地热能的总贮量则为煤炭的煤炭的 17000万倍。可见，地球是一个名副其实的巨大万倍。可见，地球是一个名副其实的巨大 “热热库
5、库 ”，我们居住的地球实际上是一个庞大的，我们居住的地球实际上是一个庞大的 “热球热球 ”。 人类很早以前就开始利用地热能，例如利用温泉沐浴、医疗，人类很早以前就开始利用地热能，例如利用温泉沐浴、医疗，利用地下热水取暖、建造农作物温室、水产养殖及烘干谷物等。但利用地下热水取暖、建造农作物温室、水产养殖及烘干谷物等。但真正认识地热资源并进行较大规模的开发利用却是始于真正认识地热资源并进行较大规模的开发利用却是始于 20世纪中叶世纪中叶。地热能的利用可分为地热发电和直接利用两大类。地热能的利用可分为地热发电和直接利用两大类。 一、地热资源的类型一、地热资源的类型地热资源根据其在地下储热中存在的不同
6、形式，可以分地热资源根据其在地下储热中存在的不同形式，可以分 为五种类型：为五种类型：(1)蒸汽型地热资源。地下储热以温度较高的过热蒸蒸汽型地热资源。地下储热以温度较高的过热蒸汽为主，杂有少量其他气体，水很少或没有。汽为主，杂有少量其他气体，水很少或没有。 (2)热水型地热资源。地下热储以热水或湿蒸汽为主热水型地热资源。地下热储以热水或湿蒸汽为主，根据其温度分为高温，根据其温度分为高温 (150 以上以上 )、中温、中温 (90-150 )和低温和低温 (90 以下以下 )。(3)地压型地热资源。以地压水的形式储于地表下地压型地热资源。以地压水的形式储于地表下 2 3km以下的深部沉积盆地中，
7、被岩石盖层封闭有着很高以下的深部沉积盆地中，被岩石盖层封闭有着很高压力，温度在压力，温度在 150 260 。地压水中还溶有大量的甲烷。地压水中还溶有大量的甲烷等碳氢化合物，构成有价值的产物。等碳氢化合物，构成有价值的产物。(4)干热岩型地热资源。比上述各种资源规模更为巨大的干热岩型地热资源。比上述各种资源规模更为巨大的地热资源，广义上是指地下普遍存在的没有水或蒸汽的地热资源，广义上是指地下普遍存在的没有水或蒸汽的热岩石。从现阶段来说，是专指埋深较浅、温度较高热岩石。从现阶段来说，是专指埋深较浅、温度较高(150-650 )、有较大开发利用价值的热岩石。、有较大开发利用价值的热岩石。(5)岩浆
8、型地热资源。蕴藏于熔融状和半熔融状岩石中的岩浆型地热资源。蕴藏于熔融状和半熔融状岩石中的巨大能量，温度在巨大能量，温度在 600-1500 左右，埋藏部位最深左右，埋藏部位最深，目前还难以开发。，目前还难以开发。1直接利用地热蒸汽发电直接利用地热蒸汽发电将蒸汽型地热资源现有的温度、压力较高的干蒸汽将蒸汽型地热资源现有的温度、压力较高的干蒸汽，从地热井引出经井口分离装置分离掉蒸汽中所含的固，从地热井引出经井口分离装置分离掉蒸汽中所含的固体杂质，直接送入汽轮发电机组发电。这种方式投资少体杂质，直接送入汽轮发电机组发电。这种方式投资少、系统最简单、经济性也高，但蒸汽型地热资源储量很、系统最简单、经济
9、性也高，但蒸汽型地热资源储量很少，只分布在有限的几个地热带上。少，只分布在有限的几个地热带上。这种方式投资少、系统最简单、经济性也高，但蒸这种方式投资少、系统最简单、经济性也高，但蒸汽型地热资源储量很少，只分布在有限的几个地热带上汽型地热资源储量很少，只分布在有限的几个地热带上。 二、地热发电原理和分类二、地热发电原理和分类2 闪蒸地热发电系统闪蒸地热发电系统 (减压扩容法减压扩容法 ) 在目前经济、技在目前经济、技术条件下开发普遍的是术条件下开发普遍的是储量相对较多、分布较储量相对较多、分布较广的热水型地热资源，广的热水型地热资源，其热能产生形式是热水其热能产生形式是热水或湿蒸汽，比较合适采
10、或湿蒸汽，比较合适采用闪蒸地热发电系统。用闪蒸地热发电系统。来自地热井的热水首先来自地热井的热水首先进入减压扩容器，扩容进入减压扩容器，扩容器内维持着比热水压力器内维持着比热水压力低的压力，因而部分热低的压力，因而部分热水得以闪蒸并将产生的水得以闪蒸并将产生的蒸汽送往汽轮机膨胀做蒸汽送往汽轮机膨胀做功（如右图所示）。功（如右图所示）。如地热井口流如地热井口流体是湿蒸汽，则先体是湿蒸汽，则先进入汽水分离器，进入汽水分离器，分离出的蒸汽送往分离出的蒸汽送往汽轮机做功，分离汽轮机做功，分离剩余的水再进入扩剩余的水再进入扩容器容器 (如剩余热水直如剩余热水直接排放就是接排放就是 汽水分汽水分离法，热能利用不离法，热能利用不充分充分 )，扩容后得到，扩容后得到的闪蒸蒸汽也送往的闪蒸蒸汽也送往汽轮机做功（如右汽轮机做功（如右图所示）。图所示）。
