可再生能源概论左然第九章地热能分析.pptx

第九章 地热能;9.1 地热能概述;地热资源的国内外利用状况;1973年，美国洛斯阿拉莫斯国家实验室开始进行干热岩的地热开发试验，1984年建成了世界上第一座10MW的干热岩地热发电站。 1984年，日本开始在肘折地区钻井试验，1990年建成干热岩发电厂。日本还建造过两座利用150℃地热水发电的试验电站，功率为1MW。 1977年，英国开始在Comwall火山区进行干热岩地热开发研究。 1992年，法国开始在Soultz地区进行干热岩开发试验。 我国天津大学等单位也开展过地温地热水的发电研究，但由于发电效率较低而无法大规模推广。 ;表9-1 2005年世界地热利用统计表（资料来源：中国地质调查局网站） ;9.2 我国的地热资源; 地热资源的储量估算 ;地热带;图9—2 地球板块构造和相应的地热带示意图 ;地热资源的分类;地压型地热资源 地压型地热资源是指埋藏在地下2～3Km深处沉积岩中的有 压力的高盐分热水。 干热岩型地热资源 在地壳的深处，岩石层具有很高的温度，储存着大量的热 能。 干热岩地热资源十分丰富，比上述三类地热资源大得多， 是未来人们开发地热资源的重点目标。 岩浆型地热资源 岩浆型地热资源是指蕴藏在地层深处的呈粘弹性状态或完 全熔融状态的高温熔岩。 ;地热资源按温度的分类 地热资源按温度分，可分为高温（T1500C）、 中温（900CT1500C）、 低温（T900C）三类. 近年来也有人提出，以150℃或190℃为分界线，将地热资 源仅分为低温和高温两类。;图9－3 理想地热资源示意图（White,1973） ;图9－4 中低温对流型地热系统示意图 ;中国的地热资源;我国高温地热资源主要集中在两个地区 ;表9-2 中国地热资源成因类型（来源：中国矿业网）;表9-3 中国大、中型地热田资源（来源：中国矿业网）;9.3 热储工程学基础;含水岩石的比热容可用下式计算 ; 岩石的热扩散率是反映岩石在加热或冷却过程中内部温度趋于一致的能力，也是反映岩石内部温度变化传播能力的一个物理量，用符号α表示，单位为m2/s或m2/h。;温度岩石; 地热带中地热流体与岩石之间的对流换热系数也是一个重要的热物理量，它反应流体与岩石之间热量交换能力的大小，用符号h表示，单位为W/m2·K。 换热系数除了与岩石的导热性能、热流密度和通道形态有关外，还与流体的物态、流速和温度状态有关，一般需要通过实验测定。;井孔流体参数的测量是获取热储基本数据的重要环节 ; 热储工程基础理论是建立在流体通过多孔介质时的流动和传热规律的基础上。这些基本规律包括流体的热力状态方程，热力学第一定律，质量守恒方程和达西定律。其中达西定律是研究地热流体在岩层中运动的最重要的理论基础。;根据地质结构和能量、质量以及流体运动方程，建立热储理论模型并对热储进行数值模拟是热储工程的一个主要研究内容。热储模型是针对某一特定的地质体构建的。 为了能对热储进行模拟研究，需要掌握下列基本数据和边界条件： 岩层的地质数据； 热储的边界以及流体流动区域； 流体的物理化学特性以及地温和压力分布曲线等。 ;地热资源量（热储量）的计算： ;9.4 地热发电;蒸汽型地热电站;热水型地热电站;闪蒸地热发电系统 ;图9-12 闪蒸地热发电系统 (a)热水；(b)湿蒸汽;闪蒸地热发电的特点： ;为了最大限度地利用地热能，可考虑采用多级闪蒸的系统，以提高能量的利用效率;双循环地热发电系统 ;与闪蒸发电系统相比，双循环发电系统有如下优点：;双循环发电系统的缺点有 ;图9-16 美国加利福尼亚州的一个地热发电站实景，装机容量268MW ;9.5 地热供暖;地热供暖系统可分为地热直接供暖系统与地热间接供暖系统两类;图9－18 北京小汤山某地热直接供暖系统工艺流程图 （天津地热研究培训研究中心，天津大学，1995） ;;地源热泵系统;地源热泵利用地热能有三种方式 ;图9－20 地源热泵的种类 ;;地热热风供暖;;9.6 地热能的其它利用 ;地热温室;图9－24 温室中加热管的布置;地热在工农业加工和干燥中的应用;地热在医疗和旅游方面的利用;9.7 地热能开采;地热流体输送系统 地热水输送管网要进行热力和水力计算以及管道设计。地 热水的输送管可选用钢管、石棉水泥管、球墨铸铁管、聚乙 烯管、铝塑管和玻璃纤维增强塑料管。 换热器 除要求具有传热性能好，流动阻力小和结构紧凑、维护方 便等对一般工业换热器的通用要求外，由于地热水中常常会 带有很多有腐蚀性的离子和少量气体，矿化度也较高，所以 还要求有较好的耐腐蚀性