『壹』 地熱資源
下遼河盆地位於新生代華北裂谷盆地東北部,受正斷型深大斷裂控制,斷裂切入地幔,新生代初期盆地內玄武岩廣泛噴發,在盆地不斷的沉陷過程中,盆地內沉積了巨厚的海相、河湖相沉積物,有良好的砂質儲層和巨厚的泥質岩類蓋層,熱、儲、蓋條件完備。盆地內不僅有豐富的石油資源,而且還有儲量巨大的地熱資源。大量石油勘探資料表明,盆地內大地平均熱流值為1.55×41.868mW·m-2,很多地方地溫梯度大於3℃/100m,局部大於5℃/100m,是一個大型地熱資源的主要分布區。
一、溫度場分布的主控因素
下遼河盆地是一個裂谷型的正斷盆地,走向NE,中央凸起將盆地分割成東、西兩個凹陷,凹陷兩側為一系列的高傾角正斷層,呈階梯狀向凹陷中心斷落,而NW向和近EW向次級斷裂將斷塊分割成小斷塊。斷壘隆起帶、古潛山和斜坡帶大地熱流值較高,有利於形成地熱田,而凹陷中心大地熱流值較低。對根據大量油田測井資料編制的溫度等值線圖分析表明,雖然區內地溫隨深度增大而增加,但不同地段地熱增溫率和同一深度上的溫度分布卻差別很大,溫度場分布主要受地質、構造的控制。
1.斷層對溫度場的控製作用
斷層對溫度場的控製程度取決於斷層性質和規模以及次級斷層密度和斷層的組合關系。凹陷兩側邊界分別為東、西兩組NE走向的正斷性深大斷裂帶,斷裂深達地幔,自古新世到中新世均有玄武岩間歇性噴發,屬繼承性新構造活動斷裂帶,往往構成區內主要的熱力通道,地溫梯度高值區多沿活動斷裂帶分布。次級斷裂密度和斷裂分布形態對溫度梯度也有一定的控製作用,區內近EW和NW向次級斷裂發育,次級斷裂密度較大的斷塊地溫梯度較高。弧形斷裂構造由於張開性好,有利於導熱通道形成,在弧形段地溫梯度值較高。
2.前新生代基岩隆起對溫度場的影響
前新生代基岩導熱性遠比新生代孔隙較多的半固結岩石好得多,有利於深部地幔中的熱量向上傳導。區內溫度較高的區塊均位於在前古生代基岩隆起上,分布在凹陷兩側斷階帶以及盆地西南部斜坡帶的古潛山,深度為1500~2700m。
3.泥岩蓋層分布對溫度場的控製作用
地溫梯度高的地段上部均有很厚的泥質岩層構成的蓋層。泥質蓋層薄的地區地溫梯度較低,如中央凸起,雖然為前古生代基岩隆起,且有主幹深斷裂穿過,但上覆泥質蓋層較薄,地溫梯度較低。
二、地熱田分布規律
1.地熱田類型
下遼河盆地熱儲層主要為沙河街組三角洲相、辮狀河相砂層以及部分東營組的砂層。沙河街組砂岩膠結狀態不均,不同地段給水能力差異較大,因此,出現兩種類型的地熱田,膠結好的地段透水性差,不能給出水,成為乾熱型的熱田;而膠結較差的砂岩則能給出水,成為熱水型的地熱田。下遼河盆地油氣資源豐富,地下熱水的熱儲層分為含油熱儲層和不含油氣的熱儲層,含油熱儲層是油氣的主要開采層,其中的熱水雖然溫度高,但水質較差,含有各種烴類有機物,處理較難,且成本高;不含油氣的熱儲層水質較好,熱水資源基本可以直接使用。
因此,可分為乾熱田、不含烴類物質的熱水型地熱田和含大量烴類物質的地熱田3種類型。其中不含烴類物質的熱水型地熱田是當前主要的取用對象,而乾熱田和含大量烴類物質的地熱田則需新型采熱技術問世後才能規模化利用。
2.地熱田特徵及分布規律
下遼河坳陷陸上面積為12400km2,由於油氣資源豐富,全區基本納入遼河油田勘探范圍。遼河油田利用豐富的石油勘探資料和油井測溫數據,分別對各個採油廠區的地熱資源進行了分析和勘察。分析結果表明:熱水型地熱田分布面積約占坳陷陸上面積的9%左右,總面積在1000km2以上;地熱田主要分布在東部凹陷和西部凹陷兩側斷階帶、斜坡帶,大體以斷塊為基本單元;活動的張性主幹深斷裂是主要導熱通道;地熱田常位於主幹斷裂的弧形轉折端或位於主幹斷裂與次級斷裂交匯處;前古生代基岩隆起斷塊和古潛山多有地熱田分布。
3.熱水的水化學特徵
區內熱水絕大部分為HCO3-Na型水,礦化度隨深度增加而增大,可從1g/L增大至19.17g/L以上。含油熱儲層與不含油熱儲層的水化學成分差異較大。
含油熱儲層:熱水礦化度通常大於3g/L,屬HCO3-Na型水,水中石油類可溶性烴類物質、鐵、錳、氨氮、化學耗氧量超標,不能直接利用,且水處理技術復雜,費用高。
不含油的熱儲層:礦化度為1~2g/L,水化學類型為HCO3-Na型,化學耗氧量為2.79mg/L,除Fe3+含量為3.20mg/L,超過飲用水標准外,其餘成分均符合飲用水標准,可直接利用。例如沈采501號井,井深2400米,揭露到沙河街組三段,初見水位高於地表,初抽水量為2000m3/d,為HCO3-Na型水,濁度4.53,色度小於0.5,pH值為7.76,總硬度為10.01mg/L(以CaCO3計),Fe2+含量為0.67mg/L,氨氮(以氮計)為0.48mg/L,礦化度為0.7g/L,除Fe2+超標外,其餘成分均符合飲用水標准。
三、地熱資源
目前對基本涵蓋盆地陸上部分9個片區的地熱資源初步的調查表明,盆地內地熱資源豐富,僅茨榆坨、歡喜嶺和曙光3個調查區段1648km2范圍內就查明面積大於10km2的地熱田10個,總面積達604.6km2;總熱儲資源量為183670.9×1014J,相當於標准煤77652.3×104t,可開采資源量44064.7×1014J,相當於標准煤18077.128×104t。其中熱水總體積為1417.6×108m3,熱水的熱儲量為37075.9×1014J,相當於標准煤14643.3×104t。
『貳』 地熱資源有哪些類型
地球內部儲藏了巨大的熱能,僅地表以下10千米范圍內的地熱資源量就達3.57億億噸標准煤。地熱能有以下五種類型:
(1)蒸汽型,是儲存在地下岩石孔隙中的高溫高壓蒸汽,可直接用來發電,開發利用方便,但蒸汽型資源僅佔地熱資源的0.5%。
(2)熱水型,以熱水或水汽混合的形式儲存在地下,按地下熱水的溫度又可分為低溫型(90℃以下)、中溫型(90~150℃)和高溫型(150℃以上)。熱水型地熱資源約佔地熱資源總量的10%,分布較廣,而且開發利用方便。北京著名的小湯山溫泉就是熱水型地熱資源。
(3)乾熱岩型,儲存在地下熾熱的岩體中的熱能,完全不含水和蒸汽,約佔地熱資源總量的30%。由於乾熱岩體的破碎和水在熾熱岩體中的循環和熱交換都是技術上的難題,因此乾熱岩型地熱資源目前還難以開發利用。
(4)岩漿型,是融岩和岩漿中的熱能,埋藏在距離地面10千米以下,溫度可達1500℃以上,有火山活動的地區,則埋藏較淺。岩漿型地熱約佔地熱資源總量的40%,但目前還沒有開發利用的可能。
(5)地壓型,是封存在地下的2~3千米處的高壓流體礦產如石油、天然氣、鹽鹵水中儲存的熱能,約佔地熱資源總量的20%,有重要開發價值。
目前,人類能開發利用的還主要是地表附近岩石孔隙中的熱水和蒸汽中的熱能,地下熱水可直接用於水產養殖、溫室栽培、居民住宅供暖以及溫泉沐浴。目前全世界每年直接開發利用的地熱能相當於6億噸石油。溫度較高的地熱水或蒸汽還可用來發電。1995年,全世界地熱發電量達480.4億千瓦時,佔全世界發電量的0.34%,所佔比例雖然不高,但卻是增長速率最快的,與1985年相比,全世界的發電量增加了34%,而地熱發電增加了69%。
我國地熱資源分布廣泛,早在東周時期就有了開發利用溫泉的文字記錄。目前,已經發現的出露地表的溫泉有3500多處,已經探明的地熱儲量摺合31.6億噸標准煤。除了全國各地的溫泉在水產養殖、溫室植物栽培和旅遊、醫療方面的開發外,西藏的羊八井地熱田已經有一定規模的開發利用:日產熱水109500立方米,除了溫室供暖,還有7台機組發電,裝機容量為2.5萬千瓦。
『叄』 地熱能利用技術分析
地熱能利用技術分析
地熱能是指蘊藏在地殼中能夠為人類經濟地開發利用的熱資源。地熱能可分為淺層地溫能、常規地熱能和乾熱岩地熱能。那麼,下面是我為大家整理的地熱能利用技術灶模分析,歡迎大家閱讀瀏覽。
一、地熱能的概念和優點
第一,地熱能的基本概咐世念
地熱能是指蘊藏在地殼中能夠為人類經濟地開發利用的熱資源。地熱能可分為淺層地溫能、常規地熱能和乾熱岩地熱能。200米以淺的稱為淺層地溫能,200米至3000米的稱為常規地熱能,3000米至10000米的稱為乾熱岩地熱能。常規地熱能的高溫部分和乾熱岩資源供地熱發電利用,常規地熱能的低溫部分和淺層地溫能用作供暖和其他熱利用。
第二,地熱能的主要優點與其他可再生能源比較
地熱能利用的優點是其利用系數最大。中國科學院院士汪集暘指出,地熱發電利用系數是0.73,平均一年工作6400小時以上,生物質、水力、潮汐、風力發電和太陽能發電的利用系數分別是0.52、0.42、0.23、0.21和0.14,在同樣裝機容量下,地熱能發電年發電量是風力發電的3.5倍,是太陽能發電的5倍。
二、我國地熱能分布及重慶地熱資源狀況
第一,我國地熱能分布
我國是以中低溫為主的地熱資源大國,全國地熱資源潛力接近全球的8%。據國土資源部初步評價,我國淺層地熱能資源量相當於95億噸標准煤,年可利用量約3.5億噸標准煤;常規地熱能資源量相當於8530億噸標准煤,年可利用量約6.4億噸標准煤;乾熱岩衡辯肢地熱能理論資源量相當於860萬億噸標准煤,約為2013年全國能源消費總量的20多萬倍。高溫(>150℃)對流型地熱資源,主要分布在西藏、騰沖現代火山區及台灣地區;中溫(90~150℃)、低溫(<90℃)對流型地熱資源,主要分布在沿海一帶如廣東、福建、海南等省區;中低溫傳導型地熱資源,分布在華北、松遼、四川、鄂爾多斯等地的大中型沉積盆地之中。
第二,重慶市地熱資源
根據《重慶市地熱資源總體規劃報告》,全重慶市地熱資源總量為3.3×1017千焦,可采水量約為4.64億立方米/年(約127萬立方米/天)。
重慶市淺層地溫能資源150米以淺的可利用資源量約為1.26億千瓦,100米以淺的可利用資源量約為0.77億千瓦;涪陵區、黔江區、萬州區、一小時經濟圈150米以淺的可利用資源量分別約為7.33萬千瓦、221萬千瓦、881萬千瓦、7220萬千瓦;涪陵區、黔江區、萬州區、一小時經濟圈100米以淺的可利用資源量分別約為472萬千瓦、142萬千瓦、567萬千瓦、4640萬千瓦。
重慶市鑽孔深度取150米則地埋管地源熱泵能滿足製冷麵積約為12.6億平方米建築的空調冷負荷,鑽孔深度取100米則地埋管地源熱菜能滿足製冷麵積約為7.7億平方米建築的空調冷負荷。涪陵區、黔江區、萬州區、一小時經濟圈150米以淺的可利用資源量分別能滿足製冷麵積約為7340萬平方米、2210萬平方米、8810萬平方米、7.22億平方米建築的空調冷負荷;涪陵區、黔江區、萬州區、一小時經濟圈100米以淺的可利用資源量分別能滿足製冷麵積約為4710萬平方米、1420萬平方米、5670平方米、4.64億平方米建築的`空調冷負荷。
三、地熱能利用途徑
地熱能利用分為地熱發電和地熱直接利用兩種途徑。
第一,地熱發電
地熱發電是利用地下熱水和蒸汽為動力源,把熱能在汽輪機中轉變為機械能,帶動發電機發電的發電技術,適用於高溫地熱資源的開發利用,可分為蒸汽型和熱水型地熱發電兩大類。
其一,蒸汽型地熱發電
蒸汽型地熱發電主要應用在溫度高於150攝氏度的乾熱岩資源地熱田,把蒸汽田中的干蒸汽直接引入汽輪發電機組發電,發電方式簡單。干蒸汽地熱資源較少,且多存於較深的地層,開采難度大,發展受到限制。
其二,熱水型地熱發電
熱水型地熱發電主要利用高溫熱水,溫度范圍為150攝氏度-100攝氏度,主要有閃蒸地熱發電和中間介質法地熱發電兩種方式。閃蒸地熱發電是將高溫高壓熱水抽至地面,部分熱水會沸騰並“閃蒸”成蒸汽,蒸汽送至汽輪機做功;中間介質法地熱發電就是通過熱交換器利用熱水來加熱某種低沸點的工質,使之變為蒸汽,推動氣輪機做功發電,該種發電方式能有效利用中低溫地熱資源,適合溫度為低於100攝氏度的地熱資源發電。
重慶市地熱資源主要以熱水型中低溫為地熱資源主,地下數百米至三千餘米的地熱水溫基本在25至62攝氏度,重慶市推廣地熱發電還有待相關技術的進一步成熟和投資成本的下降。
第二,地熱能直接利用
主要是用於工業加工、建築採暖製冷、農業溫室、農田灌溉、洗浴醫療、旅遊等領域。
其一,建築物採暖製冷。主要是利用地源熱泵技術,將土壤、地表或者地下水體中的熱量進行轉換,供建築物採暖製冷。如重慶大劇院採用江水源熱泵機組,以嘉陵江水作為熱源和冷源,實現全年替代常規能源量1502噸標煤,年減排二氧化碳3710噸、二氧化硫30噸、粉塵15噸,年節約運行費用152萬元,具有較好的節能效益。
其二,地熱能農用技術。主要集中在地熱溫室種植和水產養殖方面,地熱灌溉、地熱孵化禽類、地熱烘乾蔬菜、地熱加溫沼氣池等也在發展之中。
其三,地熱能醫療利用技術。地熱流體溫度較高、含有特殊的化學與其他成分、生物活性離子及放射性物質,對人體器官功能具有醫療、調節作用,可利用地熱進行水療、氣療和泥療。
其四,地熱用於旅遊娛樂。溫泉與旅遊相結合,是我國地熱利用發展較快的領域。
四、重慶市地熱資源利用狀況及問題
第一,利用現狀
重慶市地熱利用以溫泉旅遊、地源熱泵利用為主。2015年,全市已運營溫泉旅遊項目33個,預計溫泉遊客接待量將達2500萬人次,地熱水開采利用相當節約標准煤8萬噸左右,減排二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和懸浮質粉塵分別為23萬噸、1600噸、570噸和770噸,節省燃料成本近4000萬元,節省治理費用1700萬元。
2011年至2015年全市建築中熱泵系統應用面積達到380萬平方米,其中水源熱泵系統應用面積達到300萬平方米,地源熱泵系統應用面積達到80萬平方米。
第二,存在的問題
其一,投資成本較高。重慶地區地下岩石多,且成片,鑽井費用高,目前地熱利用工程的投資較大。
其二,老城區建設密度大,地下管網分布復雜,對老城區的空調進行熱泵技術改造,施工難度較大,技術要求高。
其三,重慶市地熱資源開發利用的基礎工作有待加強。一是全市統一的地熱資源信息系統需要建立;二是需要政府出台地源熱泵資源開采區規劃及指導意見。
五、相關政策介紹
第一,《關於促進地熱能開發利用的指導意見(國能新能〔2013〕48號)》提出,到2015年,全國地熱供暖面積達到5億平方米,地熱發電裝機容量達到10萬千瓦,地熱能年利用量達到2000萬噸標准煤,到2020年,地熱能開發利用量達到5000萬噸標准煤;中央財政重點支持地熱能資源勘查與評估、地熱能供熱製冷項目、發電和綜合利用示範項目;按照可再生能源電價附加政策要求,對地熱發電商業化運行項目給予電價補貼政策。
第二,《重慶市地熱資源管理辦法(重慶市人民政府令第256號)》規定,地熱資源探礦權、采礦權及其配套開發的經營性土地使用權,應按照國家有關規定通過招標、拍賣或者掛牌方式出讓;開采地熱資源應當依法繳納采礦權使用費、采礦權價款、礦產資源補償費和資源稅;地熱資源實行限量開采。
第三,《重慶市可再生能源建築應用示範工程專項補助資金管理暫行辦法(渝財建[2007]427號)》規定,對利用可再生能源熱泵機組的空調,按機組額定製冷量每千瓦補貼800元;對利用可再生能源提供生活熱水的高溫熱泵機組,按機組額定製熱量每千瓦補貼900元。
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