地热能的原理及其开发利用

地热资源是我国蕴涵比较丰富的一种无污染的清洁能源，下面我们一起来看看地热能的原理及其开发利用。

    地热能的原理及其开发利用

    地热发电是地热利用的最重要方式。高温地热流体应首先应用于发电。地热发电和火力发电的原理是一样的，都是利用蒸汽的热能在汽轮机中转变为机械能，然后带动发电机发电。

    所不同的是，地热发电不象火力发电那样要装备庞大的锅炉，也不需要消耗燃料，它所用的能源就是地热能。地热发电的过程，就是把地下热能首先转变为机械能，然后再把机械能转变为电能的过程。要利用地下热能，首先需要有“载热体”把地下的热能带到地面上来。目前能够被地热电站利用的载热体，主要是地下的天然蒸汽和热水。

    根据可利用地热资源的特点以及采用技术方案的不同，地热发电主要划分为地热蒸汽、地下热水、联合循环和地下热岩四种发电方式。

    地热蒸汽发电的背压式汽轮机发电作原理为：把干蒸汽从蒸汽井中引出，先加以净化，经过分离器分离出所含的固体杂质，然后使蒸汽推动汽轮发电机组发电，排汽放空（或送热用户）。这是最简单的发电方式，大多用于地热蒸汽中不凝结气体含量很高的场合，或者综合利用于工农业生产和生活用水。

    凝汽式汽轮机发电的发电原理是为了提高地热电站的机组输出功率和发电效率，做功后的蒸汽通常排入混合式凝汽器，冷却后再排出。

    我国利用地热资源的方式主要是高温地热发电和中低温地热直接利用。

    1、地热发电

    地热发电是地热利用的最重要方式。高温地热流体应首先应用于发电。我国高温地热资源（温度高于150℃）主要集中在西藏南部、云南西部和台湾东部。目前已有5500个地热点，45个地热田，热储温度均超过200℃。如果能将其全部转化为电能，将会对我国能源结构产生巨大影响。地热发电是利用地下热水和蒸汽为动力源的一种新型发电技术。其基本原理与火力发电类似，也是根据能量转换原理，首先把地热能转换为机械能，再把机械能转换为电能。

    2、地热水的直接利用

    地热能直接利用于烹饪、沐浴及暖房，已有悠久的历史。至今，天然温泉与人工开采的地下热水，仍被人类广泛使用。据联合国统计，世界地热水的直接利用远远超过地热发电。中国的地热水直接利用居世界首位，其次是日本。

    地热水是理想的天然热水资源，社会和经济效益十分可观。地热水的直接用途非常广泛，主要有采暖空调、工业烘干、农业温室、水产养殖、旅温泉疗养保健等。

    （1）地热直接供暖

    我国北方城市冬季取暖仍以煤为主要能源，其燃烧产生的二氧化碳、粉尘等对空气环境造成的污染日趋严重，成为困扰城市居民的一大问题。使用地热采暖系统则可直接传递热量，绝不会对空气造成污染。尤其是在改造传统设备的基础上，通过热交换器，地热水无须直接进入通暖管道，只留干净的水在管道中循环，基本解决了腐蚀、结垢的问题。不仅如此，其经济效益也十分明显。采用地热供暖，其费用只是采用燃油气锅炉的10%，燃煤锅炉的20%。因此，大力提倡与推广地热供暖，将对环保事业做出重要的贡献。

    （2）浴疗保健

    地热水富含硼、硅、锶、氟、锂、碘等多种矿物质，有一定的医疗、保健、养生作用，适应于循环机能不全疾病。经常用热矿水进行洗浴，对心血管硬化、坐骨神经痛、慢性风湿性关节炎、湿疹、牛皮癣、慢性胃炎及慢性支气管炎等病有一定疗效。长期洗浴，可改善人体环境、增强体质、延缓衰老、有益健康。热矿水入室，无疑会大大提高居民的生活质量。

    (原创版权www.isoyu.com)（3）娱乐、旅游

    依托温泉浴疗，可以开发游泳馆、嬉水乐园、康乐中心、会议中心、疗养中心、温泉饭店、温泉度假村、高级宾馆等一系列娱乐旅游项目。

    （4）种植、养殖

    依托地热井，可以建造温泉温室，种植名优花卉、特种蔬菜（供给大的饭店、宾馆、酒楼之需）等，也可以用来发展旅游农业。热水养殖，可以大大缩短多种水生物的孵化期和生长周期。可以依托地热资源发展高产鱼类养殖业等养殖产业。

    （5）余热供暖

    用于洗浴、娱乐等方面的地热水在使用后，热水温度依然很高，仍含有大量的热能，如果能有效的加以利用，就会带来巨大的经济效益和社会效益。比如北京市地质勘察技术院与清华同方合作实验成功了环保型地温热泵供暖系统，它可以从热水，甚至冷水中提取热能供暖，使地热能的综合利用率提高到了80%左右，其运行成本低于燃气和燃油。这套系统的实验成功为地热水的余热供暖开辟了广阔的天地。