我國地熱能開發利用技術現狀及前景

摘 要：通過查閱資料，走訪名師，我認識并了解了我國地熱能開發利用技術現狀，我國現在已經形成了較為成熟的深部地熱鉆井與成井技術，在農業、養殖業、旅游業、化工產業、醫療產業與公共供暖設施的建設等各個方面都有相應的利用技術的研究與發展，并且注重地熱開發利用與環境保護相結合，堅持走可持續發展道路。在未來，作為炙手可熱的新能源，地熱能必將在社會各個領域發揮它更加巨大的作用。

關鍵詞：開發；應用；前景；清潔

1 引言

地熱能，是指以熱能為主要形式儲存于地球內部的熱量，地熱資源是一種取之不盡用之不竭的綠色能源。特別是在當今人們日益關注全球氣候變化和各種環境污染的形勢下，地熱能作為一種清潔能源而備受關注。

我國開發利用地熱能已有近五十年的歷史。上世紀七十年代，我國地熱開發利用處于自發狀態。80年代以后，國家科學技術部開始將包括地熱能在內的新能源列入各個時期的科技發展計劃之中，并積極開展國際交流與合作，提高了研究起點，組織了大批科技項目攻關，建立了地熱研究培訓基地和一批地熱開發利用示范工程，逐步形成了我國的地熱科技隊伍和生產企業，使得地熱開發利用由自發進行轉變為有組織有計劃地進行，并逐漸步入可持續發展的道路。深入認識了解當今地熱能開發利用技術的發展情形，進而加以分析，這會使得我們能更好的把握形勢，對未來地熱能的發展方向以及發展規模做出較好的判斷。

2 地熱能開發利用技術現狀及前景

2.1 我國地熱資源分布及類型

高溫地熱資源集中分布在西藏南部、四川西部、云南西部和臺灣。中低溫地熱資源廣泛分布于我國內地殼隆起區和地殼沉降區。

根據地熱資源的性質和賦存狀態，可將地熱能分為蒸汽型、熱水型、地壓型、干熱巖型和巖漿型五種類型。蒸汽型和熱水型稱為水熱型，是目前開發利用的主要對象；地壓型在自然界中較為少見。干熱巖型和巖漿型有很大的潛在開發價值，目前開發利用較少。

2.2 地熱能開發技術

1）深部干熱巖技術。通過深井將高壓水注入地下巖層，使其滲透進入巖層的縫隙并吸收地熱能量；再通過另一個專用深井將巖石裂隙中的高溫水、汽提取到地面；通過熱交換及地面循環裝置用于發電；冷卻后的水再次通過高壓泵注入地下熱交換系統循環使用。整個過程都是在一個封閉的系統內進行。地下熱交換系統的模式主要有三種。（1）“人工高壓裂隙模式”；（2）“天然裂隙模式”；（3）“天然裂隙―斷層模式”。

2）淺部地熱源技術。地源熱泵是利用地球表面淺層水源和土壤源中吸收的太陽能和地熱能，并采用熱泵原理，既可供熱又可制冷的高效節能空調系統。地熱能在冬季把地能中的熱量取出來，提高溫度后，供給室內采暖：夏季把室內的熱量取出來，釋放到地能中去。地源熱泵系統主要分為三個部分：實在地能換熱系統、地源熱泵機組和室內采暖空調末端系統。

3）地熱井共性技術。地熱鉆井主要有地質探井、探采結合井、開采井和回灌井四種。地質探井主要用于了解勘探區有關地層剖面結構、厚度、 埋藏深度以及斷裂構造等情況。若通過地球物理勘探、資料收集和綜合分析，認為勘探區具有地下熱儲的3成條件，但還有某些重要資料有待查明，則布置探采結合井。探采結合井是目前采用較多的一種鉆井類型。開采井是指當一個地區已發現了地熱田，并且控制了其范圍，在地熱田范圍內按照合理的井距，以開采地熱資源為目的的鉆井。回灌井是將水回灌到熱儲層中，以保持熱儲層的能量和水位，避免水位嚴重下降時對地熱田開發帶來的威脅，回灌井特別適用于熱儲層為封存水或開采量明顯大于自然補給量的地熱田。

2.3 地熱能利用技術

1）地熱發電技術。熱能轉化為機械能再轉化為電能的最實用的方法是用熱機通過熱力循環實現。不同的工質，或不同的熱力過程，可以組成不同的熱力循環。還可利用半導體材料的塞貝克效應，或者使用形狀記憶合金發動機。但后兩種方法的實用價值和商業前景并不樂觀。對溫度不同的地熱資源，有四種基本地熱發電方式：直接蒸汽發電法、擴容發電法、中間介質發電法、全流循環式發電法。目前，有國家對高溫巖體發電技術和巖漿發電技術進行了實驗性研究。

2）地熱制冷技術。用于地熱制冷的制冷機有兩種：一種是以水為制冷劑、溴化鋰溶液為吸收劑的溴化鋰吸收式制冷機；另一種是以氨為制冷劑、水為吸收劑的氨水吸收式制冷機。氨水吸收式制冷機由于運行壓力高、系統復雜、效率低、有毒等因素，除了要求制冷溫度在0C以下的特殊情況外，一般很少在實際中應用。

3）地熱供暖技術。地熱供暖系統主要由三個部分組成。（1）地熱水的開采系統，包括地熱開采井和回灌井，調峰站以及井口換熱器；（2）輸送、分配系統，它是將地熱水或被地熱加熱的水引人建筑物；（3）包括中心泵站和室內裝置，將地熱水輸送到中心泵站的換熱器或直接進人每個建筑中的散熱器，必要時還可設蓄熱水箱，以調節負荷的變化。

4）地熱農業養殖業技術。主要是建造地熱塑料薄膜溫室，用于作物加工、育種、水稻育秧、蔬菜生產、食用菌生產、藥草栽培，花卉苗木培育；保護魚越冬；水產養殖；孵化小雞；烘干農副產品。另外，還可開發地熱水產游樂項目。地熱在農業方面的直接利用可收到較好的經濟效益和社會效益。

5）地熱醫療——溫泉療養。由于地熱水中含有多種對人體有益的礦物成分，使其具有獨特的功能，既能健身，又能治病，根據礦泉的性質、疾病的性質及患者的體質不同，分為：半身浸浴、全身浸浴、淋浴法、氣泡水浴療法、漩渦浴、飲泉療法。

2.4 地熱開發利用對環境的影響

隨著地熱資源的大規模開采利用，地熱尾水中的氟含量與礦化度較高，如果不加以回灌，將對周圍環境造成污染。包括對地表水的污染，對地下含水層、土壤、農作物、水產養殖的影響。另外，由于目前我國許多地區底下熱水的熱能利用率很低，排放的尾水溫度高，對環境造成了熱污染。

地熱水污染的防治措施：制定有關的法規、地熱尾水回灌、H2S處理、控制地熱水的熱污染。

3 結論

我國的地熱能分布比較廣泛，相比較來說中低溫地熱資源較多，高溫地熱資源不多。我國開發利用地熱資源的時間也比較晚，在改革開放以后才開始利用技術來進行開采。但是，我國注重對新能源的開發利用，將其視為我國能源發展戰略和政策的重要內容之一，也是我國高新技術研究發展的重點之一。那么，我國的地熱能資源的開發利用有組織有計劃的進行，逐漸步入了可持續發展道路。在地熱能的開采方面，我國的深部地熱鉆井與成井技術已較為成熟；在地熱能利用技術方面，我國發展的又快又好，使得地熱能應用于社會的各個領域，充分發揮它的巨大的能量。我相信我們國家對于地熱能的開發利用技術會越來越先進，讓地熱能熱起來！

參考文獻

[1]蔡義漢.地熱直接利用.天津：天津大學出版社，2004.7

[2]汪集暘.馬偉斌.龔宇烈.地熱利用技術（可再生能源叢書）.北京：化學工業出版社，2004.12

[3]胡郁樂.張慧.武漢：中國地質大學出版社有限責任公司，2013.10

作者簡介

李穎（1995-），女，漢，河南省濮陽市濮陽縣，學生，鄭州大學 過程裝備與控制工程。