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1、1,第6章 地热能发电,2,6.1 地热能及其利用,6.2 蒸汽型地热发电,6.3 热水型地热发电,6.4 干热岩地热发电,3,6.1 地热能及其利用,杨贵妃入浴华清池,4,地热能是来自地球深处的热能，它源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。地下水深处的循环和来自极深处的岩浆侵入到地壳后，把热量从地下深处带至近表层。在有些地方，热能随自然涌出的蒸汽和水到达地面。地热能不但是无污染的清洁能源，而且如果热量提取速度不超过补充的速度，那么热能还是可再生的。,5,(a)地球结构 （b）地球内部温度 图6-1 地球的构造,6,6.1.1 地热资源的分类,6.1.2 中国的地热资源,6.1.3 国内外地热
2、资源开发利用的现状与前景,7,6.1.1 地热资源的分类,8,6.1.2 中国的地热资源,我国地热资源的分布主要与各种构造体系及地震活动、火山活动密切相关。其中能用于发电的高温地热资源主要分布在西藏、滇西和台湾地区，其他省区均为中低温地热资源。,据初步估算，全国主要沉积盆地距地表2000m以内储藏的地热能，相当于2500亿吨标准煤的热量，主要分布在松辽盆地、华北盆地、江汉盆地、渭河盆地、太原盆地、临汾盆地、运城盆地等众多的山间盆地以及东南沿海的福建、广东、赣南、湘南等地。从分布情况下，中低温资源由东向西减弱，东部地热田位于经济发展快、人口集中、经济相对发达的地区。,9,10,11,6.1.3
3、国内外地热资源开发利用的现状与前景,地热发电至今已有近百年的历史了，其中美国地热发电的装机容量居世界首位。1913年，第一座装机容量为0.25MW的电站在意大利建成并运行，标志着商业性地热发电的开端。目前世界最大的地热电站是美国的盖瑟尔斯地热电站，其第一台地热发电机组（11MW）于1960年起动，20世纪70年代，共投产9台机组，80年代以后，又相继投产一大批机组，至1985年电站装机容量已达到1361MW。除此之外，许多发展中国家也在积极利用地热发电以补能源的不足，如萨尔瓦多、肯尼亚、尼加拉瓜、哥斯达黎加等国的国家电网有10%以上的电力是来自地热发电。,12,地热发电在我国也有了较大的发展。
4、1970年，我国在广东丰顺建成第一座地热电站，机组功率为0.1MW。随后，河北怀来、西藏羊八井等地也建了地热电站。到目前为止，西藏羊八井地热电站是我国最大、运行最久的地热电站，至今仍在安全、稳定发电。羊八井地热电站装机容量已达到9台共25.18MW，机组最大单机容量为3MW等级。目前，国内可以独立建造30MW以上规模的地热电站，单机可达到10MW，截止到2007年，我国地热发电装机容量为32MW。目前，羊八井电站还具有很大的开发潜力，而在羊八井地热田西南45km处的羊易地热田，也是一个亟待开发的高温地热田。另外，云南省地热资源十分丰富，如腾冲地区是中国大陆有名的高温地热区，也是中国大陆独一无二
5、的火山热区，地质普查显示，全区有27个高温地热田，在此建设万千瓦级地热电站已列入国家计划。,13,6.2 蒸汽型地热发电,蒸汽型地热发电是把高温地热田中的干蒸汽直接引入汽轮发电机组发电。在引入发电机组前先要把蒸汽中所含的岩屑、矿粒和水滴分离出去。 这种发电方式最为简单，但干蒸汽地热资源十分有限，而且多存在于比较深的地层，开采技术难度大，其发展有一定的局限性。 蒸汽型地热发电系统又可分为背压式汽轮机发电系统和凝汽式汽轮机发电系统。,14,6.2.1 背压式汽轮机发电系统,图6-3 背压式汽轮机地热蒸汽发电系统,15,6.2.2 凝汽式汽轮机发电系统,图6-4 凝汽式汽轮机地热蒸汽发电系统,16,
6、6.3 热水型地热发电,热水型地热发电是目前地热发电的主要方式，包括纯热水和湿蒸汽两种情况，适用于分布最为广泛的中低温地热资源。 低温热水层产生的热水或湿蒸汽不能直接送入汽轮机，需要通过一定的手段，把热水变成蒸汽或者利用其热量产生别的蒸汽，才能用于发电。主要有两种方式。,17,6.3.1 闪蒸地热发电系统,闪蒸地热发电方法也称“减压扩容法”，就是把低温地热水引入密封容器中，通过抽气降低容器内的气压（减压），使地热水在较低的温度下沸腾生产蒸汽，体积膨胀的蒸汽做功（扩容），推动汽轮发电机组发电。 闪蒸地热发电系统，不论地热资源是湿蒸汽田还是热水田，都是直接利用地下热水所产生的水蒸气来推动汽轮机做功
7、，得到机械能。闪蒸后剩下的热水和汽轮机中的凝结水可以供给其他热水用户利用。利用完后的热水再回罐到地层内。适合于地热水质较好且不凝性气体含量较少的地热资源。 湿蒸汽型和热水型闪蒸地热发电系统，如图6-5所示。两种形式的差别在于蒸汽的来源或形成方式。如果地热井出口的流体是湿蒸汽，则先进入汽水分离器，分离出的蒸汽送往汽轮机，分离下来的水再进入闪蒸器，得到蒸汽后送入汽轮机发电。,18,（a）湿蒸汽型 （b）热水型 图6-5 单级闪蒸地热发电系统,19,6.3.2 双循环地热发电系统,双循环地热发电方法也称低沸点工质法，是利用地下热水来加热某种低沸点工质，使其产生具有较高压力的蒸汽并送入汽轮机工作。其原
8、理如图6-6所示。,图6-6 单级双循环地热发电系统,20,双循环发电系统的优点包括：低沸点工质蒸气压力高，设备尺寸较小，结构紧凑，成本较低；地热水不接触发电系统，可避免关键设备的腐蚀，对成分复杂的地热资源适应性强。这是一种有效利用中温地热的发电系统。中温地热资源丰富，分布广，因此发展双循环地热发电系统很有意义。 低沸点工质导热性比水差，价格较高，来源有限，有些还有易燃、易爆、有毒、不稳定、对金属有腐蚀等特性，对双循环发电系统的发展有一定的影响。,21,6.3.3 联合循环地热发电系统,图6-7 联合循环地热发电系统,22,6.4 干热岩地热发电,图6-8 澳大利亚地热发电系统,2005年，澳大利亚地球动力公司宣布建造全球首座使用干热岩技术的商用地热电站。,
