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                     在霧霾嚴重的京津冀,河北雄縣曾經是一個秘密。

            得益于早年布局,這座華北小城聯手中石化,早早完成了地熱供暖全覆蓋。實現了二氧化碳、二氧化硫、粉塵“零”排放,打造了華北地區的首個“無煙城”。

            今年4月1日,新華社通電全國,“千年大計”落定,由河北省雄縣、容城、安新三縣組成的雄安新區橫空出世。有別于傳統的造城模式,該地秉承了新的發展理念,被定位為綠色生態宜居新城區。

            作為清潔環保的新型能源,與風能、太陽能一樣,包括地熱能在內的可再生能源體系,是頂層設計推動能源供給側改革的必然選擇,多年來受到國家的倡導和鼓勵。地熱能產業也再一次被推上風口浪尖,成為下個階段新區建設的焦點。

            目前,雄安新區的地熱資源有哪些優勢條件?開發地熱資源有何重大意義?利用保護過程中還存在哪些困難?在今后的利用過程中有何對策和建議?對此,鳳凰財經對話產業中國研習社學術委員、河北省政府研究室原主任、河北地質大學太行學社研究員謝祿生,國際地熱協會觀察員、中國能源協會地熱專業委員會副秘書長李紅英。

            在他們看來,“雄縣模式”為全國樹立了行業標桿,雄安新區豐富的地熱資源具有極大價值,將助力京津冀大氣污染聯防聯治,并帶動相關產業發展。今后,其科學合理的開發利用要做好“加減乘除”法。以下為專訪實錄。

            雄縣的地熱供暖是全國的行業標桿

            鳳凰財經:對于雄安新區的建設來說,能源利用結構無疑是最重要的問題之一。你們對這個問題有什么看法?

            謝祿生:非常贊同你的觀點。按中央的定位建設雄安新區,必須解決好雄安新區及其周邊能源的開發利用問題,因為能源問題就是生態環境問題、可持續發展問題。

            據環保部公布的監測結果和各方面的研究,京津冀地區大氣污染的第一源頭是化石類能源的消費,河北主要的則是燃煤比重高、散燒多。京津冀地區國內生產總值約占全國的11%,能源消費量約占全國消費總量的12%以上;河北的能源消費量占這一地區消費總量的66%左右,煤炭消費量占80%以上。

            京津冀地區已經成為全球大氣污染物排放強度的高值區,必須轉變發展方式,堅定地走綠色低碳發展道路。在能源的調整與改革中,京津冀必將首當其沖,河北必將成為重點戰場,雄安新區則應發揮樣板與示范作用。

            從國家層面來說,能源的發展戰略已經清晰。 以習近平總書記2014年提出能源發展的“四革命一合作”(消費、生產、技術、體制革命和國際合作)為標志,我國能源戰略躍上了一個全新高度。2014年,國家發布了《能源發展戰略行動計(2014-2020年)》,今年又制定了一個15年的能源戰略。其中心內容是壓減煤炭用量,提高清潔能源利用比重,實施煤炭潔凈化利用和清潔能源替代雙向推進,并規定了一些硬性指標,明確今后新增能源需求主要依靠清潔能源供應。

            雄安新區的建設為探索實施國家能源戰略提供了一個很好的陣地。

            根據中央、河北的戰略部署和雄安的資源狀況,我們認為可以考慮建設“雄安無燃煤和地熱開發利用示范區”,既保障“生態宜居城市”目標的實現,又為全國的能源發展發揮政策試驗、技術規范、經營模式等方面的示范作用。

            鳳凰財經:“無燃煤和地熱開發利用示范區”的構想是怎樣的?

            謝祿生:這個示范區大概的想法是:雄安新區取消燃煤,形成“2+N”的能源消費結構。“2”是指以電力和地熱為主體,各自供給預計都可以達到消費總量的40%以上,“N”是指在合適的區域布局分布式太陽能、天然氣等清潔能源作為輔助、試驗或后備。

            就雄安而言,實現這一結構化改造,主要是地熱資源的科學化、規?;脝栴}。據雄安第一階段地質調查初步評估,新區全域普遍適于淺層地溫能開發利用,年可開采量折合標準煤400萬噸,可以滿足約1億平方米建筑物供暖、制冷需要。

            李紅英:是的。實現這一構想的前提,是雄安新區的地熱資源具有重大開發利用價值和很好的發展條件。

            一是河北是地熱資源大省,儲量位居全國前列,雄安新區坐擁牛駝鎮、高陽、容城三大地熱田,是河北同類型地熱資源中儲量集中、出口溫度高、開發利用條件最好的區域。目前,其資源開發利用量僅占可采資源總量的6%,發展潛力巨大。

            二是雄縣成功打造了“政府主導、政企合作、統一規劃、合理開發、采灌結合、取熱不取水”的開發利用模式。2009年,雄縣人民政府與中石化集團綠源地熱能有限公司簽訂了地熱開發合作協議,授權綠源公司特許經營權進行整體開發,形成了一套資源勘探評價、鉆井成井、尾水回灌、梯級利用等方面的先進技術體系,在資源優化配置、地熱資源保護、保障供暖效果、控制運行成本等方面取得了有益經驗。目前雄縣的地熱供暖能力達到450萬平方米,實現了“冬季無煙城”目標。這一技術可復制、經驗可推廣的清潔生產方式,被譽為“雄縣模式”,成為全國的行業標桿。

            三是地熱資源開發利用的政策導向鮮明。國家能源發展戰略行動計劃(2014-2020年)要求積極發展地熱能,推廣地熱供熱,開展地熱發電示范工程,“大幅增加地熱能等可再生能源消費比重”,到2020年,地熱能年利用量達到5000萬噸標準煤(2015年約為2000萬噸),2030年達到1億噸標煤。這為地熱能產業的發展提供了重大政策利好。

            雄安及其周邊地區的地熱產業發展前景廣闊

            鳳凰財經:地熱能源的開發利用是一個怎樣的格局?經濟性如何?

            李紅英:地熱資源是指能夠經濟地被人利用的地球內部地熱能、地熱流體及其有用組分,目前可利用的地熱資源主要包括淺層地熱、水熱型地熱和干熱巖。

            淺層地熱資源, 一般是指埋深200米以淺、30度左右以下的地下熱儲,當前的利用方式主要是地埋管換熱系統和地下水換熱系統。地埋管換熱系統在平原地區廣泛適用,地下水換熱系統適用于淺層地下水豐富、適宜回灌的地區。

            水熱型地熱資源,主要指通過鉆井直接開采利用的地熱流體,目前的主要利用段埋深一般在1000~3000m之間,熱水溫度35~104℃。

            干熱巖也稱增強型地熱系統,一般是指溫度大于200℃、埋深數千米、內部不存在流體或僅有少量流體的高溫巖體,我國目前的干熱巖開發利用已有成熟項目和經驗,河北省已經啟動資源調查評價工作。

            雄安的地熱資源儲量大、分布廣、品種多,地熱水溫度梯次分布,能夠滿足多種形式的開發利用。其中,低于50℃的,埋藏淺、水質優,是未來高端飲用水和溫泉養生用水的重要來源;60-90℃之間的,含有大量礦物質,可用于供暖、洗浴、礦物質提取等多種用途;大于100℃的可用于發電供熱聯產。

            此外,還可以用于溫室大棚、特色養殖、土壤加溫、工業干燥、脫水加工等。隨著國家地熱創新科研項目的推進,還會不斷開辟新的利用途徑??萍疾?ldquo;十二五”項目《中低溫地熱發電關鍵技術研究與示范》主要成果已經完成,雄安可以考慮實施示范項目。

            謝祿生:地熱資源的開發利用效益可觀。目前河北已有霸州、辛集、河間、棗強、寧晉、大名、曹妃甸等六十多個縣(市)采用或部分采用地熱集中供暖,按2014年全省地熱資源利用量計算,約折合標準煤140萬噸,可以節省排放治理費用約4億元。地熱供暖成本低于燃煤供暖。據河北地熱研究所測算,地熱井供暖成本比鍋爐供暖成本低40%左右,一般8~10年可以收回投資。

            地熱供暖小區住戶的熱費標準一般為14~17元/平方米,明顯低于燃煤鍋爐和城市集中供暖收費標準。近年河北地熱產業得到快速發展,產值年均增長約30%以上, 同時還帶動了當地旅游度假、賓館服務、房地產開發等產業的發展。

            助推京津冀大氣污染聯防聯治

            鳳凰財經:雄安新區的設立是京津冀協同發展的重要一環,這個區域地熱資源的開發利用,將對京津冀協同發展戰略起到怎樣的積極助推作用?

            李紅英:中國擁有全球六分之一的地熱資源,地熱能產業極具發展潛力。但對于地熱資源的利用,北歐國家冰島一直走在世界前列,我國地熱能的利用狀況并不樂觀,僅約為冰島的15%。從客觀條件來講,這和兩個國家地熱資源的品質有關:冰島擁有大量高溫地熱,適合用來發電;中國的地熱資源大多處于150℃以下,更適合用來供暖。

            但隨著地熱資源開發利用力度加大,這一狀況將會逐步改變。北京、天津在這方面積累了豐富的實踐經驗。據京津冀地區淺層地溫能利用調查,至2012年底,北京市地源熱泵應用面積3435萬平方米;天津市至2013年底,淺層地溫能利用面積730萬平方米,河北省利用面積920多萬平方米。

            京津中低溫地熱資源利用的一些重大技術以及正在研發的重大技術,雄安地區應該成為最好的試驗田。隨著京津冀協同發展戰略的深入推進,京、津兩地將會提供雄厚的技術和人才支撐。

            謝祿生:豐富而優良的地熱資源,是大自然對河北、對雄安的厚愛。在推進非首都功能疏解、京津冀大氣污染聯防聯治、促進經濟社會可持續發展和協同發展中能夠發揮重要作用。特別是在霧霾治理方面,它可以成為燃煤替代、改善環境的突破口和有效途徑,推動宜居、宜業、宜游的“低碳無煙區”建設,大大提升城鄉品位,提高居民生活的幸福感和歸屬感,意義重大而深遠。

            同時,從雄縣地熱資源的開發利用實踐和河北近年地熱產業迅速成長的態勢可以預見,以地熱供暖為主體,以地熱發電、溫泉休閑旅游、地熱農業開發、有關設備制造、技術推廣及工程施工等為多翼,可以形成一個全新的地熱能產業體系,為區域經濟發展注入新的動力。

            我們認為,河北是能源消費革命的重點,也是清潔能源生產供應的重要保障,河北應該成為京津冀地區清潔化能源的供應保障和加工轉換基地,支撐這一區域能源市場的安全發展。搞得好,地熱的開發利用很可能成為京津冀能源革命的一個重要戰役、河北產業轉型升級的一個支點。

            做好地熱資源開發利用的“加減乘除”

            鳳凰財經:雄安新區地熱資源的開發利用還存在哪些困難和挑戰?

            謝祿生:目前,雄縣與容城兩縣均由中石化綠源公司“按塊”實施統一開發,其他地區按“井”設置,分散開發,利用地熱的只有部分建筑,未采取回灌措施。地熱供暖,包括雄縣在內的農村地區也還沒有得到推廣。

            雄安地熱資源的開發利用雖然處于全國先進水平,但總體上還處于起步階段,規?;?、產業化、集約化水平不是很高,梯級利用的空間還很大。地熱利用工程前期未進行資源勘查評價、缺乏可靠技術支撐、缺乏開發利用動態監測等問題不同程度的存在,在體制機制、協同管理以及鼓勵政策上,尚有許多問題亟待解決。

            地熱水回灌技術必須得到推廣。只采不灌、直供直排的方式,不僅會造成熱資源、水資源的巨大浪費,導致“熱井”壽命縮短或報廢,尾水中的礦物質及余熱也會造成淺層地下水污染、土壤污染以及“熱害”。“雄縣模式”雖然得到肯定,但推廣起來并不容易,因為前期投入較大,運營回報周期長,而地方企業多考慮經濟效益的“短平快”。

            有關方面的現行政策尚未把地熱的開發利用納入優惠、獎勵和專項經費的使用范圍。河北省政府最近針對改用地熱的農戶出臺了補貼政策,但這是個小頭。不僅如此,許多原有政策已經不適應新的形勢,比如礦業權審批政策不支持地熱水回灌新技術的應用,地下水管理政策制約地熱能的利用,地熱尾水溫度和礦物質含量沒有排放標準、缺乏管理依據等。

            “條條”政策相互掣肘,國土、水利、發改、環保、住建、公用事業、物價等各有各的苦衷?,F行管理體制和政策需要評估,部門協同機制亟需建立。

            鳳凰財經:對雄安新區地熱資源今后的開發利用,有什么對策和建議?

            李紅英:對地熱資源的開發利用,政府層面從上到下關注較少,需要解決的問題很多。建議設立雄安無燃煤和地熱開發利用示范區,目的之一就是要突破現有管理及政策的障礙,推動這一領域的改革。這一改革,總的來說就是要做好“加減乘除”法。

            做加法——加強高精度勘查和開發運營設計。合理設置礦權,實行片區管理,解決開發總量控制和優化熱井布局問題;實施地熱資源綜合利用工程,開展梯級利用,充分發揮“熱、礦、水”的多重功效;規范開采管控,健全地熱資源監測預警系統,實行在線監管、實時監管。首先在雄安周邊地熱資源豐富的15個縣(市)推廣“雄縣模式”,對河北平原地區的地熱資源進行深入調查評估,制定開發利用方案。

            做減法——避免環境污染、資源破壞,堅持采灌均衡。目前,“一采一灌”、“三采兩灌”等先進技術,已能基本實現100%同層回灌。要把尾水回灌作為一個硬性要求,實行地熱井對井審批制度,即開采井、回灌井同時審批,并對現有企業給出一個提升改造的時間表。

            做乘法——深入推進改革,完善發展政策。組建或明確專門機構,加強統一管理;協調整和相關部門的優惠政策,建立支持體系;改善投融資環境,增加投融資渠道,在實施回灌、“熱抵煤”、“熱抵電”等方面制定有利于資金投入的相關政策;制定地熱資源勘查、開發、利用的相關規程,完善標準體系;建立產學研聯動機制,引進消化國內外的新技術、新方法、新設備等,通過多方面的配套改革,實現乘數效應,打造一流產業。

            做除法——嚴打違法開采,取締無權無證。隨著“地熱經濟”的日益紅火,非法開采屢禁不止,這也成為尾水隨意排放的重要原因,必須嚴加監管。一方面完善執法監察機制,一方面健全責任制,按照“政府主導、統一開發”的原則,加大追責力度,保障地熱開發利用市場規范化運行。

            中國能源革命的大幕已經拉開,我們期待著雄安新區的最新探索

            閱讀量:    2017-09-02 10:27:42

            “我國地熱行業正進入一個新的歷史發展時期。”

                     這是記者參加日前在東營召開的2017第九屆中國國際地源熱泵行業高層論壇最大的感受。有行業人士對記者坦言,“此前國家能源規劃往往提‘要大力發展風電、光伏等可再生能源’,地熱就包括在這個‘等’里面,但今年出臺了首個地熱能國家發展規劃——《地熱能開發利用‘十三五’規劃》,地熱在能源發展中地位的提升由此可見。”

            開啟地熱發展空間

                    作為一種可再生清潔能源,地熱資源儲量大、分布廣,具有清潔環保、用途廣泛、穩定性好、可循環利用等特點,與風能、太陽能等相比,不受季節、氣候、晝夜變化等外界因素干擾,是一種現實且具競爭力的新能源。

                   “全球地熱資源量約4900萬億噸標煤,中國約占全球資源量的1/6。地熱利用效率高,地熱發電平均利用效率達73%,是太陽光伏發電的5.4倍,風力發電的3.6倍。”中科院院士、中國地源熱泵產業聯盟名譽理事長汪集暘表示。

            我國地熱能儲量

                    盡管與風電、光伏等可再生能源的發展不可同日而語,但經過多年蓄力,我國地熱直接利用連續多年位于世界首位,“中國地熱直接利用是第二名美國的兩倍多。如果加上地熱發電折算成年產出熱能,2014年中國地熱總體利用為48570 GWh,仍遠大于美國的36328 GWh。”中國工程院院士、國家地熱中心指導委員會主任、中國地源熱泵產業聯盟名譽理事長曹耀峰用數據說了這番話。

                    在地源熱泵領域,中國不論是發展速度還是發展規模都已遠超美國。國際地源熱泵協會研究委員會主席劉小兵告訴記者,“美國地源熱泵經過30—40年發展,才占市場份額的1%。美國40%的能源供應是天然氣,當前頁巖氣也維持在20年前的低價,客觀上制約了其他能源形式包括地熱的發展。

                    盡管2016年前,美國對地熱供暖有稅收減免等優惠政策,但經濟蕭條,并沒有對產業形成大的影響,現在特朗普執政,對新能源態度并不積極。美國地熱發展仍面臨能源價格低、缺乏政府支持等壓力。”

            相較之下,中國地熱迎來發展的春天。

                    霧霾圍城催生清潔供暖,地熱發展由此推進。與此同時,在地熱能利用領域,包括海利豐、永高股份等不斷創新技術產品和商業模式,地熱能應用在中國遍地開花。

                     就政策層面來看,盡管在地熱供暖方面國家沒有專門統一的補貼政策,“但是各地都有一些相關的政策,比如北京,深層地熱供暖財政在熱源部分直接補貼50%,對地源熱泵補貼30%。其他地方的地熱供暖,有的每平米補貼50元,有的是80元。”中國地質調查局淺層地溫能研究推廣中心常務副主任、北京市地質礦產勘查開發局能源處處長李寧波告訴記者。

                      今年2月,國家發改委、國家能源局及國土資源部聯合發布《地熱能開發利用“十三五”規劃》,提出“十三五”期間,中國將新增地熱能供暖(制冷)面積11億平方米,其中新增淺層地熱能供暖(制冷)面積7億平方米,新增水熱型地熱供暖面積4億平方米,新增地熱發電裝機容量500MW。

                    “這是國家首個地熱產業規劃,是地熱產業發展的里程碑,必將對我國地熱產業快速、健康發展起到極大的推動作用。”曹耀峰表示。

                    “目前全國地熱能供暖面積已達4.78億平方米。隨著地熱‘十三五’規劃的出臺,到2020年按照其10倍發展速度,就要達到50億平方米,潛在市場規??蛇_萬億元。”李寧波說。

                     在北京市地質工程勘察院地熱工程研究所所長楊亞軍看來,“這將掀起地熱供暖的熱潮,地熱供暖將達到前所未有的規模。”

            地熱發電滯后

                    就地熱直接利用而言,中國是世界第一,但在地熱發電領域,中國則遠遠落后于世界水平。數據顯示,目前我國地熱發電總裝機容量約27.28MW,而美國裝機容量超過了3000MW,菲律賓接近2000MW。

                    “從1970年12月,廣東豐順第一個地熱發電站投產,中國成為世界第8個地熱發電國,此后,7個中低溫地熱電站及西藏羊八井高溫地熱電站陸續投運。而現在全球25個地熱發電國家中,中國地熱發電裝機排名第18位。”中國能源研究會地熱專委會專家委員會主任鄭克棪在接受記者采訪時表示。

                    據記者了解,地熱發電投資大、周期長、風險高,迄今國家還沒有明確的對地熱發電補貼的執行文件。電價補貼缺失很大程度上制約了我國地熱發電速度和規模,因為“單純利用地熱發電,企業肯定是賠錢的。”

            地熱利用示意圖

                    對此,業內專家建議,按照可再生能源電價附加政策要求,借鑒風能、太陽能發展扶持方式,明確地熱發電商業化運行項目電價補貼標準,可有效解決地熱發電面臨的資金瓶頸問題。

                    “《可再生能源法》《關于促進地熱能開發利用的指導意見》明確了地熱發電這一可再生能源可享有電價補貼政策,我們希望能進一步出臺明確的實施辦法。”鄭克棪也建議。

                  在不少業內人士看來,地熱發展“十三五”規劃提出的“到2020年地熱發電裝機達到500MW,在目前補貼缺位的情況下,或很難達成。”

            打造雄安地熱示范城

                   在此次會議上,積極發展地熱支持雄安新區生態城市建設亦成為熱點話題。

                   早在2014年,華北地區首個地熱供暖代替燃煤的無煙城雄縣誕生,目前雄縣地熱供暖能力達到450萬平方米,覆蓋率超95%。今年4月“千年大計”雄安新區設立,其定位為綠色生態宜居新城區,地熱能成為雄安新區設立以來首個確認的具體投資領域。

                  公開資料顯示,截至目前,雄安新區分布有三個大中型地熱田,地下熱水資源分布廣、埋藏淺、溫度高、儲量大、水質優、易回灌。雄安新區地下熱水資源年均開采量折合標準煤逾200萬噸,可滿足近千萬平方米的建筑群供暖需求。

                   據了解,中石化新星公司已在河北雄縣召開現場會,研究為雄安新區提供“地熱+”配套具體措施,計劃2017年在雄安新區新增清潔能源供暖面積1000萬平方米,打造地熱資源利用的“全球樣板”。

                     據中國地質科學院水文地質環境地質研究所地熱研究室主任王貴玲介紹,雄安新區全區普遍適于淺層地溫能開發利用,核心區均為地下水源熱泵和地埋管熱泵適宜性好區和適宜性中區。核心區淺層地溫能開發利用的總能量折合標準煤11.2萬噸,按35%的利用效率,每年可減排二氧化碳排放量9.35萬噸。雄安新區全區每年可開采量折合標準煤400萬噸,每年可減排二氧化碳950萬噸。

                    雄安新區將如何打造地熱示范城?王貴玲進一步建議,“在開發利用模式上,區內公用建筑,可使用淺層地溫能;居民區建筑物供暖,應以開發深部巖溶地下熱水資源為主;鄉村應積極推廣應用淺層地溫能供暖、制冷;城鄉結合帶宜開發淺部砂巖型地下熱水資源,用于溫泉療養、種植養殖及供暖等。”

            閱讀量:    2017-08-30 11:27:57

                       把地下熱能轉換為機械能,然后再把機械能轉換為電能的生產過程。根據地熱能的賦存形式,他熱能可分為蒸汽型、熱水型、干熱巖型、地壓型和巖漿型等五類。從地熱能的開發和能量轉換的角度來說,上述五類地熱資源都可以用來發電,但日前開發利用得較多的是蒸汽型及熱水型兩類資源。地熱發電的優點是:一般不需燃料,發電成本上多數情況下都比水電、火電、核電要低,設備的利用時間長,建廠投資一般都低于水電站,且不受降雨拉季節變化的影響,發電穩定,可以大大減少環境響污染,等等。

              利用地下熱水發電主要有降壓擴容法和中間介質法兩種: 采用雙循環系統即利用地下熱水間接加熱某些“低沸點物質”來推動汽輪機做功的發電方式。如在常壓下水的沸點為與100℃,而有些物質如氯乙烷和氟里昂在常壓下的沸點溫度分別為12.4℃及-29.8℃,這些物質被稱為“低沸點物質”。根據這些物質在低溫下沸騰的特性,可將它們作為中間介質進行地下熱水發電。利用“中間介質”發電萬法,既可以用100℃以上的地下熱水(汽),也可以用100℃以下的地下熱水。對于溫度較低的地下熱水來說,采用“降壓擴容法”效率較低,而且在技術上存在一定困難,而利用“中間介質法”則較為合適。

              這兩種方法都有它們各自的優缺點。地熱發電仍是一個新的課題,其發電的方法仍在不斷探索中。

              地下熱水往往含有大量的腐蝕性氣體,其中危害性最大的是硫化氫、二氧化碳、氧等,它們是導致腐蝕的主要因素,這些氣體進入汽輪機、附屬設備和管道,使其受到強烈的腐蝕。此外,地下熱水中含有結垢的成分,如硅、鈣、鎂、鐵等,以及對結垢有影響的氣體,如二氧化碳、氧和硫化氫等,產生的結垢經常以碳酸鈣、二氧化硅等化合物出現。因此,在利用地下熱水發電中要允分注意解決腐蝕和結垢問題。

            閱讀量:    2017-08-30 11:25:16

                        說起挖井的技術與歷史,中國人最可自豪。據說甲骨文中就有“井”字,華夏民族的祖先們早就知道用石頭做成的鏟子、頭掘地尋水了??茖W史家李約瑟研究了史料后認為,中國古代的鑿井技術是一項重大發明,并在11世紀傳到歐洲,影響極為深遠。

            從“掘井取水”到“萬米鉆探”

                  近代地質科學建立后,人們對地下的好奇心有增無減。而研究巖芯,是地質科學家最偏愛的手段之一。巖芯就像地球的“起居注”,一天不漏地記錄了地球的生活作息和成長經歷——地球的體溫怎樣變化?地球偷偷埋藏了多少寶藏?大地為何震動?火山為何噴發?地球如何從最初的“水深火熱”變為養育萬物的“母親”?這些問題的答案,巖芯里幾乎都有。倘若能夠讓地球億萬年沉積下來的巖石重見天日,那無疑是最理想的研究載體。

                  于是,人類開始聯合起來在地球上的許多地方打千米以上的深鉆孔。目前最深的鉆井是蘇聯打的,深達12262米;次深的是德國9101米的KTB深孔,兩孔深度均遠超過珠穆朗瑪峰的海拔高度。

                  中國雖然起步較晚,但地理環境可謂得天獨厚。經過科學家的艱苦奮斗,終于研制成功了屬于自己的鉆探利器“地殼一號”。這個鉆機有何能耐敢稱“一號”?通過一組數據,我們便可知曉:組裝前的鉆機設備總體積6000余立方米,總重量1500多噸,其中長度超過10米的結構件33件,單件最大長度13米,單件最大重量約40噸,需要50輛長21.5米的六軸重型拖掛運輸車才能裝下。這些巨型部件經過9個復雜的步驟安裝完成后,整個鉆機約20層樓高,相當于一個半足球場大。鉆機鉆深10000米,最大勾載700噸,相當于120頭成年大象的重量,總功率4610千瓦。“地殼一號”不僅龐大,更兼具靈巧。它真正實現了鉆進設備的數字化、自動化與智能化,人坐在控制室里便可遙控。

            從“掘井取水”到“萬米鉆探”

            地殼一號

                  預計“地殼一號”所在的“松科2井”將與已經完成的“松科1井”鉆探成果一起,構成完整的白堊系巖芯。白堊紀即是恐龍大繁殖時期,也是發生大滅絕的時期?,F在的研究顯示,白堊紀的平均氣溫比今天高10攝氏度左右,這一時期的地層會完整地記錄那時的環境變化。這些成果,將對我們今天的全球氣候變化研究意義重大。另外,大慶油田之下是否埋藏著更深的“油盆”,也有待“地殼一號”給出答案。

            閱讀量:    2017-08-29 10:28:29

                     人類很早以前就開始利用地熱能,例如利用溫泉沐浴、醫療,利用地下熱水取暖、建造農作物溫室、水產養殖及烘干谷物等。但真正認識地熱資源,并進行較大規模的開發利用卻是始于20世紀中葉。

              地熱發電

              地熱發電是地熱利用的最重要方式。高溫地熱流體應首先應用于發電。 地熱發電和火力發電的原理是一樣的,都是利用蒸汽的熱能在汽輪機中轉變為機械能,然后帶動發電機發電。所不同的是,地熱發電不象火力發電那樣要裝備龐大的鍋爐,也不需要消耗燃料,它所用的能源就是地熱能。地熱發電的過程,就是把地下熱能首先轉變為機械能,然后再把機械能轉變為電能的過程。要利用地下熱能,首先需要有“載熱體”把地下的熱能帶到地面上來。目前能夠被地熱電站利用的載熱體,主要是地下的天然蒸汽和熱水。按照載熱體類型、溫度、壓力和其它特性的不同,可把地熱發電的方式劃分為蒸汽型地熱發電和熱水型地熱發電兩大類。

             ?。?)蒸汽型地熱發電

              蒸汽型地熱發電是把蒸汽田中的干蒸汽直接引入汽輪發電機組發電,但在引入發電機組前應把蒸汽中所含的巖屑和水滴分離出去。這種發電方式最為簡單,但干蒸汽地熱資源十分有限,且多存于較深的地層,開采技術難度大,故發展受到限制(參考《資源》欄目有關文章)。主要有背壓式和凝汽式兩種發電系統。

             ?。?)熱水型地熱發電

              熱水型地熱發電是地熱發電的主要方式。目前熱水型地熱電站有兩種循環系統:a、閃蒸系統。閃蒸地能系統如圖所示。

                    

              當高壓熱水從熱水井中抽至地面,于壓力降低部分熱水會沸騰并“閃蒸”成蒸汽,蒸汽送至汽輪機做功;而分離后的熱水可繼續利用后排出,當然最好是再回注人地層。 b、雙循環系統。雙循環系統的流程如圖所示。地熱水首先流經熱交換 器,將地熱能傳給另一種低沸點的工作流體,使之沸騰而產生蒸汽。蒸汽進入汽輪機做功后進入凝汽器,再通過熱交換器而完成發電循環。地熱水則從熱交換器回注人地層。這種系統特別適合于含鹽量大、腐蝕性強和不凝結氣體含量高的地熱資源。發展雙循環系統的關鍵技術是開發高效的熱交換器。

              地熱供暖

              將地熱能直接用于采暖、供熱和供熱水是僅次于地熱發電的地熱利用方式。因為這種利用方式簡單、經濟性好,備受各國重視,特別是位于高寒地區的西方國家,其中冰島開發利用得最好。該國早在1928年就在首都雷克雅未克建成了世界上第一個地熱供熱系統,現今這一供熱系統已發展得非常完善,每小時可從地下抽取7740t80℃的熱水,供全市11萬居民使用。由于沒有高聳的煙囪,冰島首都已被譽為“世界上最清潔無煙的城市”。此外利用地熱給工廠供熱,如用作干燥谷物和食品的熱源, 用作硅藻土生產、木材、造紙、制革、紡織、釀酒、制糖等生產過程的熱源也是大有前途的。目前世界上最大兩家地熱應用工廠就是冰島的硅藻土廠和新西蘭的紙槳加工廠。我國利用地熱供暖和供熱水發展也非常迅速,在京津地區已成為地熱利用中最普遍的方式。

              地熱務農

              地熱在農業中的應用范圍十分廣闊。如利用溫度適宜的地熱水灌溉農田,可使農作物早熟增產;利用地熱水養魚,在28℃水溫下可加速魚的育肥,提高魚的出產率;利用地熱建造溫室,育秧、種菜和養花;利用地熱給沼氣池加溫,提高沼氣的產量 等。 將地熱能直接用于農業在我國日益廣泛,北京、天津、西藏和云南等地都建有面積大小不等的地熱溫室。各地還利用地熱大力發展養殖業,如培養菌種、養殖非洲鯽魚、鰻魚、羅非魚、羅氏沼蝦等。

              地熱行醫

              地熱在醫療領域的應用有誘人的前景,目前熱礦水就被視為一種寶貴的資源,世界各國都很珍惜。由于地熱水從很深的地下提取到地面,除溫度較高外,常含有一些特殊的化學元素,從而使它具有一定的醫療效果。如合碳酸的礦泉水供飲用,可調節胃酸、平衡人體酸堿度;含鐵礦泉水飲用后,可治療缺鐵貧血癥; 氫泉、硫水氫泉洗浴可治療神經衰弱和關節炎、皮膚病等。 由于溫泉的醫療作用及伴隨溫泉出現的特殊的地質、地貌條 件,使溫泉常常成為旅游勝地,吸引大批療養者和旅游者。在日本就有1500多個溫泉療養院,每年吸引1億人到這些療養院休養。我國利用地熱治療疾病的歷史悠久,含有各種礦物元素的溫泉眾多,因此充分發揮地熱的醫療作用,發展溫泉療養行業是大有可為的。

              未來隨著與地熱利用相關的高新技術的發展,將使人們能更精確地查明更多的地熱資源;鉆更深的鉆井將地熱從地層深處取出,因此地熱利用也必將進入一個飛速發展的階段。

              地熱能在應用中要注意地表的熱應力承受能力,不能形成過大的覆蓋率,這會對地表溫度和環境產生不利的影響!

              因此,需要我們充分計算!

            閱讀量:    2017-08-27 08:59:20
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