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地热资源的奥秘
科学家称,地热钻井开发与利用,用于驱动现代化生活设备的能源已经达到了极端短缺的地步。人类将在40年之内耗尽地球上的石油资源,随后天然气也将消耗殆尽。这些化石燃料的形成需要在地下埋藏数百万年,它们一旦被消耗完毕,就将需要数百万年的时间来补充。
科学家们正在和时间赛跑,希望在化石燃料耗尽之前找到更为清洁、有效和可再生的新能源。一种很少被注意到的潜在能源就存在于我们的脚下。位于地球深层的热水与蒸汽,可以用来为家庭和商业设施加热,并且能够更为清洁高效地发电,这种能源被称之为地热资源。
地热资源就存在于地下,只是需要收集罢了。地热资源可以通过以下几种方法予以利用:
直接地热资源。在接近地球表面的温泉或者地热水库,我们可以直接汲取热水加热房间或办公室。地热水通过热交换机泵出,然后引入到建筑物的加热系统。使用过的废水可以再注入到通往地热水库的井里,加热后再重新利用。
地热蒸汽泵。在地下几公里深,地热资源勘查服务公司,土壤和水的温度长期保持在10-15摄氏度。实际上一点点温度即可用来加热或者为家庭和办公室降温。水流会在一系列位地下、水下的管道,在地下水库与建筑物之间循环。一套压缩机或者热交换机将管中的热量泵出,并将它们输送到建筑中的风管网路。到夏天,这个程序是颠倒的。管道会将热量从房内抽出,并将它们带到地下或者室外的水中,从而在这些地方被吸收掉。
地热发电站。来自地下的热水或者蒸汽可以通过地下井排出地面,并且用于在电厂里发电。目前存在三种地热发电站:一是干蒸汽发电站。热蒸汽直接从地下水库抽出,并注入热电站的发电机。蒸汽驱动涡轮,进而产生电能;二是二次蒸汽发电站:温度介于148-371摄氏度之间的地热水通过水井泵出地面,地热资源钻井工程施工,一些水转化为蒸汽,以驱动涡轮机。当蒸汽冷却后又重新凝结为水并返回土地;三是双循环发电站。中等水温的地热水通过热交换机,它的热量转移到一种低沸点液体(比如异丁烯)当中,它可以在低于水温的情况下沸腾。当液体加热汽化,可以驱动涡轮。
?地热资源取暖(制冷)技术已经成熟
地热资源的开发利用主要是发电和直接利用两种模式。高温地热资源主要用于发电,比如西藏羊八井地热电站。中低温地热以直接利用为主,对于25度以下浅层地热,可利用热泵进行供暖和制冷,目前浅层和水热型地热能供暖(制冷)技术已基本成熟。
浅层地热能属于低品位热源,应用主要使用热泵技术,需要结合热泵系统为建筑物供暖制冷。按所取能源对象可以分为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统。地埋管地源热泵理论上适合任意地质条件,地下为闭式换热系统,不会对地区地下水造成影响,是今后地源热泵发展的重点;地下水源热泵简便易行、造价低,鄂州地热资源,水井占地面积小,但受水文地质条件影响较大,只适宜在地下水较为丰富、稳定、回灌条件较好的区域;地表水热泵系统投资较低,缺点是地表水源容易受自然条件影响,影响系统负荷的因素较多,容易造成不稳定。因此,开发浅层地热资源必须考虑赋存条件、负荷范围,因地制宜地选择不同的热泵利用方式。深层水热型地热资源取暖主要依靠抽取地热水,并提取其储存的热能为建筑物供暖。如果提取的地热水出水温度合适,可以直接用于供暖;如果温度过高,可以结合水泵梯级利用,降低地热尾水温度,提高地热综合利用率。
地热资源开发技术层面已经十分简单。对于浅层地热要求地埋管孔数与布局方案合理,使得地埋管地源热泵系统在运行一整个供冷供暖季后,能够维持平衡;另外,钻进埋管技术要十分成熟,在施工过程中防止对周边区域地下水资源造成污染。对于深层地热供暖技术要求,一是要加强地热尾水回灌技术,这对于地热资源保护、减少资源浪费、延长生产井寿命、防止环境污染具有关键作用,要做到取热后的地热尾水100%进行回灌,只取热不取水;二是关于地热井钻技术,要针对不同深度、地层、岩性和不同热储类型优化设计井深结构,提高地热井使用寿命。
多年来,我国中低温地热利用始终走在世界前列,连续20多年总量排名世界首位。特别是2004年后年增长率超过30%,应用范围扩展至全国,其中80%集中在华北和东北南部,包括北京、天津、河北、辽宁、河南、山东等地区。
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