我国地热能开发利用技术现状及前景

摘 要：通过查阅资料，走访名师，我认识并了解了我国地热能开发利用技术现状，我国现在已经形成了较为成熟的深部地热钻井与成井技术，在农业、养殖业、旅游业、化工产业、医疗产业与公共供暖设施的建设等各个方面都有相应的利用技术的研究与发展，并且注重地热开发利用与环境保护相结合，坚持走可持续发展道路。在未来，作为炙手可热的新能源，地热能必将在社会各个领域发挥它更加巨大的作用。

关键词：开发；应用；前景；清洁

1 引言

地热能，是指以热能为主要形式储存于地球内部的热量，地热资源是一种取之不尽用之不竭的绿色能源。特别是在当今人们日益关注全球气候变化和各种环境污染的形势下，地热能作为一种清洁能源而备受关注。

我国开发利用地热能已有近五十年的历史。上世纪七十年代，我国地热开发利用处于自发状态。80年代以后，国家科学技术部开始将包括地热能在内的新能源列入各个时期的科技发展计划之中，并积极开展国际交流与合作，提高了研究起点，组织了大批科技项目攻关，建立了地热研究培训基地和一批地热开发利用示范工程，逐步形成了我国的地热科技队伍和生产企业，使得地热开发利用由自发进行转变为有组织有计划地进行，并逐渐步入可持续发展的道路。深入认识了解当今地热能开发利用技术的发展情形，进而加以分析，这会使得我们能更好的把握形势，对未来地热能的发展方向以及发展规模做出较好的判断。

2 地热能开发利用技术现状及前景

2.1 我国地热资源分布及类型

高温地热资源集中分布在西藏南部、四川西部、云南西部和台湾。中低温地热资源广泛分布于我国内地壳隆起区和地壳沉降区。

根据地热资源的性质和赋存状态，可将地热能分为蒸汽型、热水型、地压型、干热岩型和岩浆型五种类型。蒸汽型和热水型称为水热型，是目前开发利用的主要对象；地压型在自然界中较为少见。干热岩型和岩浆型有很大的潜在开发价值，目前开发利用较少。

2.2 地热能开发技术

1）深部干热岩技术。通过深井将高压水注入地下岩层，使其渗透进入岩层的缝隙并吸收地热能量；再通过另一个专用深井将岩石裂隙中的高温水、汽提取到地面；通过热交换及地面循环装置用于发电；冷却后的水再次通过高压泵注入地下热交换系统循环使用。整个过程都是在一个封闭的系统内进行。地下热交换系统的模式主要有三种。（1）“人工高压裂隙模式”；（2）“天然裂隙模式”；（3）“天然裂隙―断层模式”。

2）浅部地热源技术。地源热泵是利用地球表面浅层水源和土壤源中吸收的太阳能和地热能，并采用热泵原理，既可供热又可制冷的高效节能空调系统。地热能在冬季把地能中的热量取出来，提高温度后，供给室内采暖：夏季把室内的热量取出来，释放到地能中去。地源热泵系统主要分为三个部分：实在地能换热系统、地源热泵机组和室内采暖空调末端系统。

3）地热井共性技术。地热钻井主要有地质探井、探采结合井、开采井和回灌井四种。地质探井主要用于了解勘探区有关地层剖面结构、厚度、 埋藏深度以及断裂构造等情况。若通过地球物理勘探、资料收集和综合分析，认为勘探区具有地下热储的3成条件，但还有某些重要资料有待查明，则布置探采结合井。探采结合井是目前采用较多的一种钻井类型。开采井是指当一个地区已发现了地热田，并且控制了其范围，在地热田范围内按照合理的井距，以开采地热资源为目的的钻井。回灌井是将水回灌到热储层中，以保持热储层的能量和水位，避免水位严重下降时对地热田开发带来的威胁，回灌井特别适用于热储层为封存水或开采量明显大于自然补给量的地热田。

2.3 地热能利用技术

1）地热发电技术。热能转化为机械能再转化为电能的最实用的方法是用热机通过热力循环实现。不同的工质，或不同的热力过程，可以组成不同的热力循环。还可利用半导体材料的塞贝克效应，或者使用形状记忆合金发动机。但后两种方法的实用价值和商业前景并不乐观。对温度不同的地热资源，有四种基本地热发电方式：直接蒸汽发电法、扩容发电法、中间介质发电法、全流循环式发电法。目前，有国家对高温岩体发电技术和岩浆发电技术进行了实验性研究。

2）地热制冷技术。用于地热制冷的制冷机有两种：一种是以水为制冷剂、溴化锂溶液为吸收剂的溴化锂吸收式制冷机；另一种是以氨为制冷剂、水为吸收剂的氨水吸收式制冷机。氨水吸收式制冷机由于运行压力高、系统复杂、效率低、有毒等因素，除了要求制冷温度在0C以下的特殊情况外，一般很少在实际中应用。

3）地热供暖技术。地热供暖系统主要由三个部分组成。（1）地热水的开采系统，包括地热开采井和回灌井，调峰站以及井口换热器；（2）输送、分配系统，它是将地热水或被地热加热的水引人建筑物；（3）包括中心泵站和室内装置，将地热水输送到中心泵站的换热器或直接进人每个建筑中的散热器，必要时还可设蓄热水箱，以调节负荷的变化。

4）地热农业养殖业技术。主要是建造地热塑料薄膜温室，用于作物加工、育種、水稻育秧、蔬菜生产、食用菌生产、药草栽培，花卉苗木培育；保护鱼越冬；水产养殖；孵化小鸡；烘干农副产品。另外，还可开发地热水产游乐项目。地热在农业方面的直接利用可收到较好的经济效益和社会效益。

5）地热医疗——温泉疗养。由于地热水中含有多种对人体有益的矿物成分，使其具有独特的功能，既能健身，又能治病，根据矿泉的性质、疾病的性质及患者的体质不同，分为：半身浸浴、全身浸浴、淋浴法、气泡水浴疗法、漩涡浴、饮泉疗法。

2.4 地热开发利用对环境的影响

随着地热资源的大规模开采利用，地热尾水中的氟含量与矿化度较高，如果不加以回灌，将对周围环境造成污染。包括对地表水的污染，对地下含水层、土壤、农作物、水产养殖的影响。另外，由于目前我国许多地区底下热水的热能利用率很低，排放的尾水温度高，对环境造成了热污染。

地热水污染的防治措施：制定有关的法规、地热尾水回灌、H2S处理、控制地热水的热污染。

3 结论

我国的地热能分布比较广泛，相比较来说中低温地热资源较多，高温地热资源不多。我国开发利用地热资源的时间也比较晚，在改革开放以后才开始利用技术来进行开采。但是，我国注重对新能源的开发利用，将其视为我国能源发展战略和政策的重要内容之一，也是我国高新技术研究发展的重点之一。那么，我国的地热能资源的开发利用有组织有计划的进行，逐渐步入了可持续发展道路。在地热能的开采方面，我国的深部地热钻井与成井技术已较为成熟；在地热能利用技术方面，我国发展的又快又好，使得地热能应用于社会的各个领域，充分发挥它的巨大的能量。我相信我们国家对于地热能的开发利用技术会越来越先进，让地热能热起来！

参考文献

[1]蔡义汉.地热直接利用.天津：天津大学出版社，2004.7

[2]汪集暘.马伟斌.龚宇烈.地热利用技术（可再生能源丛书）.北京：化学工业出版社，2004.12

[3]胡郁乐.张慧.武汉：中国地质大学出版社有限责任公司，2013.10

作者简介

李颖（1995-），女，汉，河南省濮阳市濮阳县，学生，郑州大学 过程装备与控制工程。