地热资源发电技术特点及发展方向

段远洋

【摘要】新型能源—地热资源是一种干净、卫生、可循环再生的能源，符合我国发展低碳经济的理念，也有助于早日实现循环经济的基本思路。对经济的可持续发展具有向上的促进作用。在现有科技下，我国的地热发电技主要有以下几种：干蒸汽发电技术；扩容式发电技术；双工质循环发电技术。对于干蒸汽发电技术来说，技术相对来说较为简单，容易操作，而且在技术层面也较为成熟，效率高达25%以上。其中，扩容式发电技术在地热发电领域是应用的最广泛的一种方法。双工质循环发电技术是这些技术中最为有效的一种“平民”技术，因为这种技术是由地热水系统和低沸点水媒介系统相加而成，在此基础上组成循环高效的发电系统。对于开发利出有价值的新型循环发电技术是我国地热发电技术上的主要发展方向。由于目前在我国浅层的地热资源已被开发后，我国在地热能源发电的技术上，应着重面向更深次的发展，以获取中深层的地热能源和对干热岩的开发。

【关键字】地热资源；发电技术特点；发展方向

中图分类号： TM61 文献标识码： A 文章编号：

前言

地热能源的含义是：经过上千万年封闭在地壳中并且距离地表足够近的可被人类开采并投入实际生产的天然能源。在世界上，如意大利、美国等国对地热能源开发利用较早，冰岛更是全国靠地热能源进行生产生活。我国开发地热能源的起步相对来说较晚。我国从上世纪70、80年代才开始先后在湖南灰汤、河北后郝窑、广西象州、辽宁熊岳等地建立了地热能源勘探、开发小组。发展到目前为止，我国地热发电总装机容量规模最大的是西藏羊八井，其装机容量为26.34MW。国家相关能源部门发布相关文献，表明优化能源结构有助于促进我国的经济可持续发展进而促进社会的可持续发展。国家制定有关科研项目，主要是全面提高科技，更加有效地利用地热资源，改变能源利用方式，循环发展。

一：地热发电技术及特点

1干蒸汽发电技术：干蒸汽发电技术的原理是利用地下喷发出来的高温的干蒸气，然后将干蒸汽从矿井引到相关装置里，在除去其中的固体杂质后直接传输到汽轮发电机组，转换的能量被直接投入生产使用了。干蒸汽发电技术的显著特点是循环高效，总体上来看是一种实用性较强的地热发电技术。其使用的发电装备与一般火电装备基本一样，不同之处在于，干蒸汽发电技术对地热资源参数要求更高，并且地热温度必须达到150度以上，同时必须保证有足够的地压，因为只有这样才可以使地下的干蒸汽可以顺利地喷出来。在我国来看，这项技术最适用于西藏羊八井。羊八井电站的发电装置就是采用的干蒸汽发电技术。

2扩容式发电技术。扩容式发电技术原理：由于矿井中带有一定的水压，因此汽水混合物可以被强大的水压引至地面，引导出来后的物质后首先进入一级扩 容器，在这一装置中，携带出来的少部分由第一级减压产生的蒸汽直接进入汽轮机投入生产；其余的地热水会进入二级扩容器，在这一装置中，部分地热水将汽化形成蒸汽进而再次被引入汽轮机做功。扩容式发电技术运行通畅、维护便捷，适用于中深层地热能源的开发，目前扩容式发电技术已在地热发电领域得到广 泛应用。

3双工质循环发电技术。双工质循环发电技术原理：地热水与发电装置不接触而是将地热水的热量传送给某种低沸点媒介，如甲烷氟利昂等介质。这些介质在高温下会蒸发从而形成具有一定压力的蒸气，再由沸点低的媒介推动汽轮机进行发电。目前，勘探表明中、低温地热能源在已探明的地热能源中占有相当大的比重，而这些中、温度的地热能源若想通过以上两种发电方式产生电力，难度非常大，目前的系统不能带动整体的运行，因此双工质循环发电技术是较为适用的。双工质循环发电方式的特点是采用低沸点工质作为热能媒介，这样就可以充分利用地热水的热能进行发电。会一定程度上减少国家相关运营成本，加大生产效益。

二：地热能源发电的优势及存在问题

1地热能源发电的优势：因为利用地热能源发电，其热源来自地球内部因此不需要额外添加燃料，这样就可以大量减少化石燃料的开采，减轻地球的压力，另外，还可以大量减少二氧化碳等温室气体的排放，从全人类角度来看，是影响深远的。符合我国可持续的发展理念和清洁生产的战略需要，地热能源是一种清洁环保、低碳循环的能源，从另一个角度来看也可以实现客观的经济效益。

2我国地热发电存在的问题：（1）目前全国已勘探的地热能源基地有很多处，但实际投入发电生产的仅有西藏羊八井一个地热发电站，其余的地热能源基地因储量过小，或因地热温度参数不达标等因素，因此不能长期提供稳定的热源。因 此在地热发电系统中，地热能源的储量和温度参数成为决定地热能源发电的关关键点。目前，我们需要做的就是大力发展地热勘探技术，为地热能源发电的长远发展打下坚实的基础。（2）腐蚀。由于地热能源流体中含有各种各样的化学物质，其中最主要的的腐蚀介质是溶解氧，溶解氧会对各种金属表面造成不同程度上的 腐蚀，这会直接影响发电装置的使用寿命。

三：地热能源发电的发展前景

1在未来的地热能源发电技术中可以采用联合循环的方式，也就是说，在地热水的高温阶段可以采用扩容式蒸汽技术进行发电。如果地热水的温度不能满足扩容式发电技术要求时，可以采用双工质循环发电技术或卡琳娜循环发电技术 。采用联合循环的发电模式可以有效的充分利用地热能的高温部分和低温部分，最 大程度地提高地热能源发电的循环效率。举个例子来说，在土耳其应用地热能源的办法是，在采用扩容式发电技术系统的基础上联合使用双工质循环发电技术，这样做就可以使发电装置的最大功率达到循环效率，还可以加强联合循环发电系统的稳定性。

2在已探明的地热能源中存在着大量的低温地热能源，其温度一般在80度左右，目前对低温地热能源的主要利用方式是温泉和部分供暖。卡琳娜循环发电技术在低温地热能源的应用领域中有其独特的优越性。该技术通过调整氨和水的比 例，目的是使发电装置可适应低温地热水的发电特性。有关国家已成功用此技术。

结 语

地热能源作为一种清洁无污染并且可再生的新型能源，对于我国发展低碳经济，早日实现经济的可持续发展具有积极向上的作用。需要注意的是，在目前的地热能源发电技术中应用最为广泛的是扩容式蒸汽发电技术，其优越性是系统简单、地热参数要求较低；在低温地热能源的开发利用过程中双工质循环技术和卡琳娜循环技术具有广阔的发展前景；作为新型的联合循环发电技术是地热发电技术的主要发展方向，在浅层地热能得到大规模的开发后，中深层地热能源的开发将成为地热能源发电技术新方向。总而言之，地热能源发电技术革新意义深远。

【参考文献】

1朱家玲地热能开发与应用北京化学工业出版社2005.6

2詹麒国内外地热开发利用现状浅析理论与实践2000.4

3郑克棪中国地热发电开发现状与前景中外能源 2007.7

4周支柱地热能发电的工程技术动力工程 2008.5