浅谈地热资源的类型与开发利用

李心玉　张文国

摘要：地热资源是可为人们开发利用的地球热能，是一项清洁可再生能源。本文分别从温度、埋藏深度和赋存状态划分了地热类型，并介绍了地热资源在发电、直接利用和浅层地温能方面的开发利用。合理、可持续开发利用地热资源不仅节约能源，对保护环境有着重要意义。

随着全球经济的快速发展，对能源需求不断增长，供需矛盾日益凸显，人类开始寻求新型能源、发展清洁可再生能源，以改变严重依赖煤炭、石油等能源结构。地热资源是与太阳能、风能、潮汐能并列的一种清洁可再生能源，地热资源的合理开发和循环利用，不仅可以改善能源结构，而且对保护全球环境有着至关重要作用。

1.地热资源概述

地球内部蕴藏着巨大的热能，如果这些热能在岩浆、火山、构造等地质因素控制下向地壳一定范围内富集，并达到可开发利用的条件，便可成为地热资源。即地热资源是指在当前技术条件下能够为人类开发利用的地球内部热能，包括地热流体及其伴生的有用部分。

目前地热资源主要来源有三方面：一是地球内部放射性元素衰变产生的热量；二是地球熔融岩浆加热作用；三是太阳的热辐射。

2.地热资源的类型

地热资源有多种分类方法，一般按温度、埋藏深度、赋存状态等可划分为不同的类型。

2.1按温度分

根据温度，地热资源可分为高温、中温和低温三类：其中高温地热资源温度大于等于150℃，中温地热资源温度小于150℃且大于等于90℃，以及低温地热资源温度小于90℃。

高温地热资源主要出现在地质活动性强的各大板块边，即如板开裂部分、板块的碰撞带等。著名的冰岛地热田，日本和新西兰的地热田，我国西藏羊八井地热田，都属于高温地热资源。中、低温地热资源则分布在板块内部，如活动断裂带、断陷谷和坳陷盆地地区。

2.2按埋藏深度分

根据地下埋藏深度可分为埋藏深度为200m以上的深层地热资源和埋藏深度200m以下的浅层地热资源。如云南的腾冲、西藏的那曲等地热田，都属于浅层地热资源。

2.3按赋存状态

地热资源根据其在地下赋存的状态，主要可分为水热型地热资源，地压型地热资源和干热型地热资源。

（1）水热型地热资源

水热型地热资源是地下热储以蒸汽为主或以热水为主地热资源的统称，是目前国内外地热资源开发利用的重点。

蒸汽型地热是以温度较高的热蒸汽为主，掺杂少量其他气体，含有很少或不含水分，可以直接开发利用，但受地区和地质条件的限制，资源量很少。

热水型地热包括喷出地面时呈现的热水及其水汽混合的湿蒸汽，资源分布广，储量丰富。

（2）地压型地热资源

地压型地热资源是存在于地表以下2km～3km的新近纪滨海盆地碎屑沉积物中的高压热水。因为不透水的覆盖层封闭了热能，使热水压力，即流体压力超过了净水压力，而且温度一般为150℃～180℃，更深处可达260℃。地压型热水除了高压、高温的特点外，还溶有大量的甲烷以及少量的乙烷、丙烷等烷烃气体。在美国墨西哥湾地区开发的一种新型热田就是地压型地热田。

（3）干热型地热资源

干热型地热资源是干热岩型地热资源和岩浆型地热资源的统称。

干热岩是一种没有热水或蒸汽的高温岩体，普遍埋藏于地表以下2km～6km的深处，一般温度在150℃～650℃之间。虽然其温度可达数百摄氏度，但由于地表缺乏大气降水或有上覆隔水盖层，而且其本身的透水能力太差，所以很难直接提取岩体内部的热量。目前可通过人工激发将干热岩转化为水热型地热，即通过高压水力破碎，化学爆炸破碎等方法，使干热岩体产生透水裂隙，然后将地表水通过钻孔送入其中汽化，从而提取高温蒸汽，用于地热发电和综合利用。干热岩资源丰富，具有巨大的开采潜力。

岩浆岩型地热资源是指蕴藏在熔融状或半熔融状岩浆中的巨大热能，温度可达数百至1000℃以上，但在当前的技术条件下直接开发利用岩浆型地热资源还是比较困难的。

冰岛、美国、日本等国家已先后对提取干热岩和岩浆岩热能有关问题进行了大量勘测、试验研究，取得初步成果。

3.地热资源开发利用

作为一种新型能源的地热资源，由于具有无污染、价值高，且可直接利用等许多优点，开发利用地热资源已得到国内外普遍重视。目前，地热资源的开发利用主要有三个方面：地热发电、地热直接利用和浅层地温能开发。

3.1地热发电

地热发电就是以地热资源作为一次能源生产电能的过程，是地热利用的最重要方式。地热发电一般不需要燃料，发电成本较低，且发电稳定不受天气、气候影响，对环境污染少。

高温地热资源是地热发电主要利用的资源，发电后所排出的热水还可进行多用途利用。1904年在意大利的拉德瑞罗地热田建立了世界上第一座蒸汽地热发电站。我国高温地热资源主要分布在滇西、藏南和川西地区，我国兴建的第一座地热发电站就是著名的羊八井地热田。

在特定地区，中低温发电在经济上是可行的，如2006年美国阿拉斯加一个电站利用74℃的地热资源进行发电，且发电功率可达到200kw。我国任丘油田的中低温地热资源很丰富，其地热温度为90℃～150℃，可建2000mw以上的地热电站。

3.2地热直接利用

直接利用地热资源是仅次于地热发电的一种地热利用方式，主要用于地热供暖、温泉洗浴、医疗保健、旅游休闲、农业养殖和工业利用等。

（1）地热在采暖方面的利用

利用传统的燃料供暖会产生大量温室气体和其他有害气体，造成空气受到严重污染，而且前期投入和运行成本都很高。地热资源开发利用方式简单，可以保持室内舒适温度，也可以节约燃料，避免环境污染。因此，近年来越来越多的国家开始重视利用地热供暖。冰岛是世界上第一个开发利用地热供暖的国家；此外，美国、法国、新西兰等国也广泛利用地热采暖。我国的地热采暖有了很大增长，特别在北京、天津等北方地区地热采暖已成为地热利用中的最普遍方式。

（2）地热在医疗、旅游方面的利用

地热水具有较高的温度，还富含有多种对人体有益的矿物质以及一些特殊的化学元素如锂、氟、氡、偏硼酸、偏硅酸等，在一些地热区附近还常常积有矿泥，具有一定的医疗和保健作用，这些地热水称为医疗热矿泉水。其中还有一些地温地热水，因其来源深部，未受污染并含有锂、锶、溴、碘、锌、硒等微量元素，可作为饮用天然矿泉水开发利用。如果可以经常用地热水进行洗浴，对关节炎、高血压、冠心病、神经衰弱及皮肤病等有一定的治疗效果；或如饮用含有碳酸或铁的矿泉水，可以调节胃酸、平衡人体酸碱度或治疗缺铁贫血症。

依托地热资源这一特有的医疗保健功能，在地下热水出露地区常常建立疗养院或矿泉理疗机构，同时这些地区伴有特殊的地质、地貌景观，具有很大了旅游开发价值。在我国有不少既有医疗矿水资源，又有温泉旅游资源的地区，已成为著名的矿泉旅游疗养胜地，如北京小汤山、广东从化、江西庐山、重庆南温泉等地。

（3）地热在农林牧副渔方面的利用

世界上大部分地热资源分布在农村或偏远地区，没有办法直接发电或供暖给城市，所以，因地制宜，人们将地热资源广泛利用于农林牧副渔方面。可以利用地热建立温室，种植特种果蔬、名优花卉等农作物；可以利用地热发展养殖业，进行培养菌种、禽类孵化以及各种鱼虾的热水养殖等；利用地热给沼气加温，提高沼气的产量；还可以用于农田灌溉或给土壤加温，可使农作物早熟增产；还可以利用地热电站排出的大量热水进行地热温室的扩建。

（4）地热在工业方面的利用

目前主要用于纺织印染、制革、造纸等。有些地区的地热水中含有大量的盐类（如氯化钠、氯化钾等）和许多许多贵重的稀有元素、放射性元素、稀有气体和化合物，如：碘、溴、硼、钾、氦、重水等，这些盐类和有用元素是国防工业、化工工业、原子能工业等不可缺少的原料。

3.3浅层地温能的利用

浅层地温能通常是指蕴藏在地表以一定深度范围内（一般为恒温带至200米埋深）的土壤、砂石和地下水中具有开发利用价值的低温热能，温度小于25℃。其热源主要是太阳辐射和地球梯度增温，是一种分布广、储量大、再生迅速，利用价值大的地热资源。浅层地温能主要采用热泵系统进行开发利用，不但可以为建筑物供暖和制冷，同时也直接降低了排放污染，有利于保护环境。我国浅层地温能的开发利用虽然起步晚，但发展较快，已经走在世界前列。

4.结论

随着高新技术的快速发展，人们将能更精确地查明更多的地热资源，地热可通过更深的钻井从地层深处取出，因此地热利用也必将进入一个飞速发展的阶段。虽然地热资源属于清洁、可再生的能源，但同时又是有限的资源，其补给过程是极其缓慢的。所以地热资源的开发和利用，要以保护地热资源、实现地热资源可持续利用为目的，在开发中保护，保护中开发，做到科学规划，有序开发与合理利用。