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認(rèn)證類型：個(gè)人認(rèn)證

認(rèn)證主體：陳**（實(shí)名認(rèn)證）

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IP屬地：廣東 上傳時(shí)間：2023-12-28 格式：PPT 頁(yè)數(shù)：50 大?。?77.50KB 積分：15 舉報(bào) 版權(quán)申訴

1新能源利用技術(shù)王一平教授天津大學(xué)化工學(xué)院2021.5.292第六章地?zé)崮?主要內(nèi)容地?zé)崮芨攀隼梅绞轿覈?guó)地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用的兩大瓶頸4一、概述地?zé)崮芴N(yùn)藏非常宏大，幾乎取之不盡，所以也是重要的新能源。據(jù)估算，地?zé)崮艿目偭肯喈?dāng)于地球內(nèi)部埋藏的全部煤炭釋放出來(lái)的熱能的1.7億倍。如今所說(shuō)的地?zé)豳Y源，只是地球表層在技術(shù)經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)可行的深度范圍內(nèi)所蘊(yùn)藏的一小部分地?zé)崮堋膰?yán)厲意義上說(shuō)不是可再生能源。5技術(shù)經(jīng)濟(jì)可開(kāi)發(fā)深度是隨技術(shù)的開(kāi)展和能源價(jià)錢的提升而變化的；目前這一深度限于地表以下5000m以內(nèi)，而經(jīng)濟(jì)可開(kāi)發(fā)的深度只需2000－3000m，因此，地?zé)豳Y源總量為1400億t規(guī)范煤，技術(shù)可開(kāi)發(fā)資源為500億t規(guī)范煤，經(jīng)濟(jì)可開(kāi)發(fā)資源為5億t規(guī)范煤。61.劃分地?zé)醽?lái)源主要是地球內(nèi)部放射性元素衰變產(chǎn)生的熱量。按照其儲(chǔ)存方式，地?zé)豳Y源可分為:蒸汽型熱水型地壓型干熱巖型巖漿型7①熱水型地?zé)豳Y源以熱水方式存在的地?zé)豳Y源，主要存在于火山活動(dòng)地域和堆積盆地。地?zé)崴幸欢ǖ膲毫Γ疁囟仍?0～180℃，礦化度為1-400g/l，常含有氯化鈉、碳酸鈉、硫酸鈉、碳酸鈣等鹽分及二氧化碳、硫化氫等氣體。8②蒸汽型地?zé)豳Y源指以溫度較高的濕蒸汽和過(guò)熱蒸汽方式存在的地?zé)豳Y源。溫度普通超越200℃,構(gòu)成蒸汽型地?zé)崽镄枨笠欢ǖ牡刭|(zhì)構(gòu)造，即蒸汽被不浸透的巖層包圍，該類地?zé)豳Y源儲(chǔ)量較少，約占0.5％。9③地壓型地?zé)豳Y源指埋藏在地下2～3km深處堆積巖中有壓力的高鹽分熱水。外面被不浸透的巖石包圍密封，壓力高達(dá)幾十兆帕，溫度在150～260℃,常溶解有碳?xì)浠衔铩Ｒ虼耍鋵?shí)踐可開(kāi)發(fā)的能源包括熱能、壓力能和化學(xué)能。10④干熱巖型地?zé)豳Y源指無(wú)流體介質(zhì)和流體通道的高溫巖體所含的熱能．溫度普通為200-650℃，深度為2～12km。干熱巖型地?zé)豳Y源的開(kāi)采需求在巖層中建立浸透通道，經(jīng)過(guò)流體的循環(huán)將熱能帶至地面加以利用。11⑤巖漿型地?zé)豳Y源指蘊(yùn)藏在地層深處的呈塑性或熔融形狀的高溫巖漿中的熱能。溫度在1000℃以上，壓力達(dá)幾百兆帕。目前人類還無(wú)可行的技術(shù)對(duì)這類地?zé)豳Y源進(jìn)展開(kāi)發(fā)。122.分布地?zé)崮芗蟹植荚跇?gòu)造板塊邊緣一帶，該區(qū)域也是火山和地震多發(fā)區(qū)。地?zé)崮茉谑澜绾芏嗟赜蜻\(yùn)用相當(dāng)廣泛。據(jù)估計(jì)，每年從地球內(nèi)部傳到地面的熱能相當(dāng)于100PW·h。地?zé)崮艿姆植枷鄬?duì)來(lái)說(shuō)比較分散，開(kāi)發(fā)難度大。13世界地?zé)?地震〕資源主要分布環(huán)球地?zé)釒Х植紙D145個(gè)地?zé)釒Б侪h(huán)太平洋地?zé)釒澜缱畲蟮奶窖蟀鍓K與美洲、歐亞、印度板塊的碰撞邊境，即從美國(guó)的阿拉斯加、加利福尼亞到墨西哥、智利，重新西蘭、印度尼西亞、菲律賓到中國(guó)沿海和日本。世界許多地?zé)崽锒嘉挥谶@個(gè)地?zé)釒В缑绹?guó)的蓋瑟斯地?zé)崽?，墨西哥的普列托、新西蘭的懷臘開(kāi)、中國(guó)臺(tái)灣的馬槽和日本的松川、大岳等地?zé)崽铩?5②地中海、喜馬拉雅地?zé)釒W亞板塊與非洲、印度板塊的碰撞邊境，從意大利直至中國(guó)的滇藏。如意大利的拉德瑞羅地?zé)崽锖椭袊?guó)西藏的羊八井及云南的騰沖地?zé)崽锞鶎龠@個(gè)地?zé)釒?。③大西洋中脊地?zé)釒Т笪餮蟀鍓K的開(kāi)裂部位，包括冰島和亞速爾群島的一些地?zé)崽铩?6④紅海、亞丁灣、東非大裂谷地?zé)釒О夏醽?、烏干達(dá)、扎伊爾、埃塞俄比亞、吉布提等國(guó)的地?zé)崽?。⑤其他地?zé)釁^(qū)除板塊邊境構(gòu)成的地?zé)釒?，在板塊內(nèi)部接近邊境的部位，在一定的地質(zhì)條件下也有高熱流區(qū)，可以蘊(yùn)藏一些中低溫地?zé)?。如中亞、東歐地域的一些地?zé)崽锖椭袊?guó)的膠東、遼東半島及華北平原的地?zé)崽铩?718世界常規(guī)地?zé)衢_(kāi)發(fā)潛力及預(yù)測(cè)193.利用類型分地?zé)岚l(fā)電和直接利用兩大類，對(duì)于不同溫度的地?zé)崃黧w能夠利用的范圍如下：1)200～400℃直接發(fā)電及綜合利用；2)150～200℃雙循環(huán)發(fā)電，制冷，工業(yè)枯燥，工業(yè)熱加工；3)100～150℃雙循環(huán)發(fā)電，供暖，制冷，工業(yè)枯燥，脫水加工，回收鹽類，罐頭食品；4)50～100℃供暖，溫室，家庭用熱水，工業(yè)枯燥；5)20～50℃沐浴，水產(chǎn)養(yǎng)殖，豢養(yǎng)家畜，土壤加溫，脫水加工。204.地?zé)崮艿膬?yōu)、缺陷優(yōu)點(diǎn)：在某些地域?yàn)槟昴昕稍偕茉矗揖硬膳母咝Х绞?，硬件設(shè)備運(yùn)用壽命長(zhǎng)。

缺陷：只在特定地域適用，有能夠在數(shù)年后枯竭，某些地域能夠釋放有毒氣體〔物質(zhì)〕。

215.利用現(xiàn)狀目前能為人類開(kāi)發(fā)利用的．主要是地?zé)嵴羝偷責(zé)崴畠纱箢愘Y源，人類對(duì)這兩類資源已有較多的運(yùn)用；干熱巖和地壓兩大類資源尚處于實(shí)驗(yàn)階段，開(kāi)發(fā)利用很少。截至2021年底，全球地?zé)岚l(fā)電裝機(jī)容量約為l120萬(wàn)kW，占全球發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘康?%。由于適宜于發(fā)電的高溫地?zé)豳Y源有限，多年來(lái)，地?zé)岚l(fā)電增長(zhǎng)緩慢。2220世紀(jì)90年代，地源熱泵的廣泛運(yùn)用，地?zé)嶂苯永贸尸F(xiàn)出較好的開(kāi)展勢(shì)頭。地源熱泵技術(shù)開(kāi)發(fā)的地?zé)崮芤颜嫉責(zé)嶂苯永每偭康?0%以上。地?zé)崮艿拈_(kāi)展速度比太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物燃料等可再生能源還是要低得多，主要是由于地?zé)嵩谫Y源區(qū)域分布、資源質(zhì)量、開(kāi)發(fā)本錢、環(huán)境等方面存在著一定制約要素。23地?zé)崃黧w的循環(huán)要閱歷加熱、運(yùn)移、富集等過(guò)程，最后貯藏在含水層中。周期少那么幾十年，多那么成千上萬(wàn)年。與冷水循環(huán)相比，其構(gòu)成、補(bǔ)給和徑流情況要復(fù)雜得多，周期也長(zhǎng)得多。雖然與化石能源相比，地?zé)崮艿脑偕俣纫斓枚?，但假設(shè)過(guò)量開(kāi)采，超越了補(bǔ)給速度，也會(huì)呵斥地?zé)豳Y源的枯竭。從這個(gè)意義上講，地?zé)豳Y源并不是取之不盡，用之不竭的。24每年地?zé)岬男略偕恐恍?00多億噸油當(dāng)量，遠(yuǎn)低于太陽(yáng)能的130萬(wàn)億噸油當(dāng)量、風(fēng)能的1400億噸油當(dāng)量、生物質(zhì)能的600億噸油當(dāng)量；與其它他可再生能源相比，地?zé)崮艿膬?yōu)勢(shì)主要表達(dá)在熱能的累積存量上。256、地?zé)衢_(kāi)采對(duì)環(huán)境的影響〔1〕空氣污染在開(kāi)發(fā)地?zé)崮艿倪^(guò)程中，熱流體中所含的各種氣體和懸浮物將排入大氣中，對(duì)周圍環(huán)境呵斥影響，主要有H2S和CO2。較高的H2S含量普通發(fā)生在高溫地?zé)崽镏?。中低溫?zé)崽镏械腍2S含量較少。含H2S的地?zé)嵛菜苯优湃胨w，魚(yú)類和藻類的生存也將遭到影響。如今一些國(guó)家，對(duì)新建的地?zé)岚l(fā)電站，要求引入維護(hù)環(huán)境的外表接觸式冷凝器，設(shè)置除H2S的安裝，并要求對(duì)污渣進(jìn)展處置。26〔2〕化學(xué)污染地?zé)崴臉?gòu)成普通為大氣降水經(jīng)過(guò)地下深循環(huán)，與圍巖進(jìn)展化學(xué)物質(zhì)交換，圍巖中各種化學(xué)組分進(jìn)入水體，使地?zé)崴泻袑?duì)環(huán)境有益和有害的各種成分，主要有：鹽類的污染和有害元素〔放射性〕的污染。地?zé)崴泻休^高的總固體、氟化物、氯化物等物質(zhì)。地?zé)崮鼙焕煤螅瑮壦鳛楣喔人畞?lái)源，高鹽度的水將引起土壤鹽漬化和土地板結(jié)；高鹽度的熱水在回灌和供暖時(shí)，隨著溫度的降低將產(chǎn)生化學(xué)垢沉淀物，使管徑減少而被堵塞。由于長(zhǎng)期的水---巖作用，地?zé)崴泻卸喾N重金屬元素和其它微量元素，如F、B、As等。假設(shè)未經(jīng)處置，進(jìn)展灌溉和養(yǎng)殖，對(duì)糧作物及魚(yú)類危害很大；還會(huì)由于水體、魚(yú)類、糧作物中有毒物質(zhì)的長(zhǎng)期富集并經(jīng)過(guò)食物鏈直接或間接地對(duì)人體和生物呵斥危害。27〔3〕熱污染目前我國(guó)的地?zé)豳Y源大多以單一利用為主，當(dāng)熱能利用后，尾水溫度仍很高。這些尾水的排放，促使部分空氣和水體的溫度升高，改動(dòng)生態(tài)平衡，影響環(huán)境和生物生長(zhǎng)．呵斥熱污染。28〔4〕噪聲污染噪聲污染普通是由鉆探和地?zé)峋艊姾浅獾?。在鉆探過(guò)程中，各種機(jī)械噪聲高達(dá)90dB，干熱田鉆井的噪聲能夠達(dá)80dB(相當(dāng)于噴氣式飛機(jī)起飛的程度)。地?zé)峋艊姇r(shí)其噪聲值可達(dá)120dB以上。雖然時(shí)間較短，但其尖聲也使人的耳朵遭到損傷。29〔5〕地面沉降當(dāng)?shù)責(zé)崃黧w的抽出量超越天然補(bǔ)給量時(shí)，地面沉降發(fā)生，實(shí)踐沉降量取決于抽出的流體量和熱儲(chǔ)巖石的強(qiáng)度。新西蘭的懷拉基地?zé)釁^(qū)，在1956年井孔實(shí)驗(yàn)開(kāi)展以后就開(kāi)場(chǎng)了地面沉降的丈量任務(wù)。1964—1974年期間的地面沉降量最大，大約為4.5m，影響范圍達(dá)65km2。并且發(fā)生了程度運(yùn)動(dòng)，最大程度挪動(dòng)為0.4m。30〔6〕地震活動(dòng)地?zé)岙惓^(qū)多數(shù)是現(xiàn)代火山、近代巖漿活動(dòng)地域或近代地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)活潑地域，這意味著地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)普通發(fā)生在自然斷裂通道和活斷層上，即區(qū)域地震活動(dòng)性強(qiáng)的地域。當(dāng)抽取和注入流體時(shí)，一旦流體壓力超越啟動(dòng)斷層運(yùn)動(dòng)所需的臨界值時(shí)，就會(huì)誘發(fā)地震?，F(xiàn)有的資料闡明，由于地?zé)崃黧w的抽取或回灌而誘發(fā)的明顯地震比較稀有，而且即使地震發(fā)生，普通是細(xì)微的，不會(huì)對(duì)地面設(shè)備生影響。31二、利用方式人類很早以前就開(kāi)場(chǎng)利用地?zé)崮?，例如利用溫泉沐浴、醫(yī)療，利用地下熱水取暖、建造農(nóng)作物溫室、水產(chǎn)養(yǎng)殖及烘干谷物等。但真正認(rèn)識(shí)地?zé)豳Y源，并進(jìn)展較大規(guī)模的開(kāi)發(fā)利用卻是始于20世紀(jì)中葉。

321．地?zé)岚l(fā)電地?zé)岚l(fā)電是地?zé)崂玫淖钪匾绞?。高溫地?zé)崃黧w應(yīng)首先運(yùn)用于發(fā)電。地?zé)岚l(fā)電和火力發(fā)電的原理是一樣的，都是利用蒸汽的熱能在汽輪機(jī)中轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，然后帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。所不同的是，地?zé)岚l(fā)電不象火力發(fā)電那樣要配備龐大的鍋爐，也不需求耗費(fèi)燃料，它所用的能源就是地?zé)崮?。地?zé)岚l(fā)電的過(guò)程，就是把地下熱能首先轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，然后再把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^(guò)程。33利用地下熱能，首先需求有“載熱體〞把地下的熱能帶到地面上來(lái)。目前可以被地?zé)犭娬纠玫妮d熱體，主要是地下的天然蒸汽和熱水。按照載熱體類型、溫度、壓力和其它特性的不同，地?zé)岚l(fā)電的方式分為:蒸汽型地?zé)岚l(fā)電，目前地?zé)岚l(fā)電的主要方式。熱水型地?zé)岚l(fā)電

3435熱水型發(fā)電系統(tǒng)又分為閃蒸發(fā)電系統(tǒng)、雙循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)和全流發(fā)電系統(tǒng)。閃蒸發(fā)電又稱為地?zé)釘U(kuò)容閃蒸發(fā)電系統(tǒng)，高壓熱水從熱水井抽到地面，壓力降低，部分熱水閃蒸成蒸汽，利用該蒸汽發(fā)電。36雙循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，又稱有機(jī)工質(zhì)郎肯循環(huán)系統(tǒng)，低沸點(diǎn)有機(jī)物為工質(zhì)，使工質(zhì)在流動(dòng)系統(tǒng)中從地?zé)崃黧w中獲得熱量，并產(chǎn)生有機(jī)蒸汽，進(jìn)而推進(jìn)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。37全流發(fā)電系統(tǒng)，將地?zé)峋诘氯苛黧w，包括一切的蒸汽、熱水、不凝氣體及化學(xué)物質(zhì)等，不經(jīng)處置直接送進(jìn)全流動(dòng)力機(jī)械中膨脹做功，其后排放或搜集到凝汽器中。這種方式可以充分利用地?zé)崃黧w的全部能量，但技術(shù)上有一定難度，還未進(jìn)入商業(yè)階段。38干熱巖發(fā)電系統(tǒng)是利用地下干熱巖體發(fā)電的想象，是美國(guó)人莫頓和史密斯于1970年提出的。1972年，他們?cè)谛履鞲缰荼辈看蛄藘煽诩s4000米的深斜井，從一口井中將冷水注入到干熱巖體，從另一口井取出自巖體加熱產(chǎn)生的蒸汽，功率可達(dá)2300kw。進(jìn)展干熱巖發(fā)電研討的還有日本，英國(guó)，法國(guó)，德國(guó)和俄羅斯，但迄今尚無(wú)大規(guī)模運(yùn)用。39奧運(yùn)場(chǎng)管地?zé)峁╇?02．地?zé)峁┡瘜⒌責(zé)崮苤苯佑糜诓膳?、供熱和供熱水是僅次于地?zé)岚l(fā)電的地?zé)崂梅绞?。這種利用方式簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)性好，備受各國(guó)注重，特別是位于高寒地域的西方國(guó)家，其中冰島開(kāi)發(fā)利用得最好。冰島早在1928年就在首都雷克雅未克建成了世界上第一個(gè)地?zé)峁嵯到y(tǒng)，現(xiàn)今這一供熱系統(tǒng)已開(kāi)展得非常完善，每小時(shí)可從地下抽取7740噸80℃的熱水，供全市11萬(wàn)居民運(yùn)用。由于沒(méi)有挺拔的煙囪，冰島首都已被譽(yù)為“世界上最清潔無(wú)煙的城市〞。4142目前，我國(guó)運(yùn)用淺層地?zé)崮芄┡评涞慕ㄖ娣e已超1.4億m2。十二五期間，我國(guó)估計(jì)將完成利用淺層地?zé)崮芄┡评浣ㄖ娣e3.5億m2左右。據(jù)估算，2021年淺層地?zé)崮艿拈_(kāi)發(fā)利用，使我國(guó)二氧化碳減排約2200萬(wàn)噸。今后五年內(nèi)，我國(guó)還會(huì)在建筑領(lǐng)域加大對(duì)地下200米以內(nèi)淺層地?zé)崮艿拈_(kāi)發(fā)利用，進(jìn)一步促進(jìn)節(jié)能減排。433．地?zé)釀?wù)農(nóng)地?zé)嵩谵r(nóng)業(yè)中的運(yùn)用范圍非常寬廣。如利用溫度適宜的地?zé)崴喔绒r(nóng)田，可使農(nóng)作物早熟增產(chǎn)；利用地?zé)崴B(yǎng)魚(yú)，在28℃水溫下可加速魚(yú)的育肥，提高魚(yú)的出產(chǎn)率；利用地?zé)峤ㄔ鞙厥?，育秧、種菜和養(yǎng)花；利用地?zé)峤o沼氣池加溫，提高沼氣的產(chǎn)量等。將地?zé)崮苤苯佑糜谵r(nóng)業(yè)在我國(guó)日益廣泛，北京、天津、西藏和云南等地都建有面積大小不等的地?zé)釡厥摇８鞯剡€利用地?zé)岽罅﹂_(kāi)展養(yǎng)殖業(yè)，如培育菌種、養(yǎng)殖非洲鯽魚(yú)、鰻魚(yú)、羅氏沼蝦等。44農(nóng)產(chǎn)品烘干工藝參數(shù)產(chǎn)品名稱烘干溫度(℃)烘干時(shí)間(h)烘干前物料含水率（%）烘干后產(chǎn)品含水率（%）脫水胡蘿卜粒60-705-6877脫水蔥段、韭菜段55-604-5897桃脯60-7018-244418-22杏脯55-6524-304418-22天鷹椒干55-603-42012干枸杞40-5524-308010454．地?zé)嵝嗅t(yī)地?zé)嵩卺t(yī)療領(lǐng)域的運(yùn)用有誘人的前景，目前熱礦水就被視為一種珍貴的資源，世界各國(guó)都很珍惜。由于地?zé)崴畯暮苌畹牡叵绿崛〉降孛?，除溫度較高外，常含有一些特殊的化學(xué)元素，從而使它具有一定的醫(yī)療效果。如合碳酸的礦泉水供飲用，可調(diào)理胃酸、平衡人體酸堿度；含鐵礦泉水飲用后，可治療缺鐵貧血癥；氫泉、硫水氫泉洗浴可治療神經(jīng)衰弱和關(guān)節(jié)炎、皮膚病等。46由于溫泉的醫(yī)療作用及伴隨溫泉出現(xiàn)的特殊的地質(zhì)、地貌條件，使溫泉經(jīng)常成為旅游勝地，吸引大批療養(yǎng)者和旅游者。在日本就有1500多個(gè)溫泉療養(yǎng)院，每年吸引1億人到這些療養(yǎng)院療養(yǎng)。我國(guó)利用地?zé)嶂委熂膊〉臍v史悠久，含有各種礦物元素的溫泉眾多，開(kāi)展溫泉療養(yǎng)行業(yè)是大有可為的。4748三、我國(guó)地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用的兩大瓶頸〔1〕地?zé)豳Y源勘探程度低