地?zé)岚l(fā)電的環(huán)境問題解析課件

1、6 地?zé)岚l(fā)電和環(huán)境問題6.1 地?zé)豳Y源6.2 地?zé)岚l(fā)電6.3 地?zé)岚l(fā)電環(huán)境問題第1頁，共43頁。什么是地?zé)崮?？地?zé)崮苁莵碜缘厍蛏钐幍目稍偕詿崮?，它源于地球的熔融巖漿和放射性物質(zhì)的衰變。地下水的的深處循環(huán)和來自極深處的巖漿侵入到地殼后，把熱量從地下深處帶至近表層。大部分集中分布在構(gòu)造板塊邊緣一帶，該區(qū)域也是火山和地震多發(fā)區(qū)。它不但是無污染的清潔能源，而且如果熱量提取速度不超過補(bǔ)充的速度，那么熱能是可再生的。 6.1 地?zé)豳Y源第2頁，共43頁。地球的內(nèi)部構(gòu)造 地球是一個(gè)巨大的實(shí)心橢球體，它的構(gòu)造好像是一只半熟的雞蛋，主要分為3層。1)地殼:地球的最外面一層，即地球外表相當(dāng)于雞蛋殼的部分，地殼由土

2、層和堅(jiān)硬的巖石組成，它的厚度各處不一，介于1070km之間。2)地幔:地球的中間部分，即地殼下面相當(dāng)于雞蛋白的部分，也叫做“中間層”，它大部分是熔融狀態(tài)的巖漿地幔的厚度約為2900km,它由硅鎂物質(zhì)組成。3)地核:地球的中心，即地球內(nèi)部相當(dāng)于雞蛋黃的部分外核深29005100km，內(nèi)核深5100km以下至地心，一般認(rèn)為是由鐵、鎳等重金屬組成的第3頁，共43頁。地球是一個(gè)龐大的熱庫，蘊(yùn)藏著巨大的熱能。從地表以下平均每下降100米，溫度就升高3。地殼底部和地幔上部的溫度約為11001300，地核約為20005000。其中火山噴發(fā)出的熔巖溫度高達(dá)12001300，天然溫泉的溫度大多在60以上，有的高

3、達(dá)100140。 第4頁，共43頁。第5頁，共43頁。世界地?zé)豳Y源分布根據(jù)板塊學(xué)說，在各大板塊的交接處形成了有豐富地?zé)豳Y源的地?zé)釒?。從世界范圍來說，主要有如下4個(gè)地?zé)釒В?環(huán)太平洋地?zé)釒?大西洋洋中脊型地?zé)釒?紅海亞丁灣東非裂谷型地?zé)釒?地中海一喜馬拉雅縫合線型地?zé)釒?.1 地?zé)豳Y源第6頁，共43頁。全球地?zé)釢撛谫Y源，約相當(dāng)于現(xiàn)在全球能源消耗總量的45萬倍。地下熱能的總量約為煤全部燃燒所放出熱量的1.7億倍。第7頁，共43頁。環(huán)太平洋地震地?zé)釒Х植紙D 第8頁，共43頁。中國地?zé)豳Y源中國地?zé)豳Y源的分類（按地?zé)豳Y源成因） (1)現(xiàn)代活火山型：在臺(tái)灣和云南 (2)巖漿型：在西藏 (3)斷裂型：如遼寧

4、、山東、山西、陜西以及福建、廣東等地。 (4)斷陷、凹陷盆地型：如華北盆地、松遼盆地、江漢盆地等。6.1 地?zé)豳Y源第9頁，共43頁。第10頁，共43頁。世界各國在地?zé)豳Y源利用方面，大都經(jīng)歷了沐浴醫(yī)療，供熱采暖和地?zé)岚l(fā)電三個(gè)階段。地?zé)崮芙o人類帶來巨大的資源：（1）減少溫室氣體排放，提高能源效率；（2）支持環(huán)保和經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展；（3）持續(xù)研發(fā)和技術(shù)改進(jìn)；第11頁，共43頁。全球第一個(gè)利用地?zé)岬膰冶鶏u 冰島85%的人口利用地?zé)崛∨?。首都雷克雅未克全部利用地?zé)?，一部分熱水是從城里的井里提取的，一部分來自首都北邊的地?zé)釁^(qū)。 第12頁，共43頁。地?zé)豳Y源有哪些形式?通常我們把地?zé)豳Y源根據(jù)其在地下熱儲(chǔ)中存在

5、的個(gè)同形式，分為：蒸汽型熱水型地壓型干熱巖型巖漿型6.1 地?zé)豳Y源第13頁，共43頁。地?zé)豳Y源類型介紹(1)蒸汽型資源蒸汽型資源是指地下熱儲(chǔ)中以蒸汽為主的對(duì)流水熱系統(tǒng)，它以產(chǎn)生溫度較高的過熱蒸汽為主，摻雜有少量其他氣體，所含水分很少或沒有。這種干蒸汽可以直接進(jìn)入汽輪機(jī)，對(duì)汽輪機(jī)腐蝕較輕，能取得滿意的工作效果。但這類構(gòu)造需要獨(dú)特的地質(zhì)條件，因而資源少、地區(qū)局限性大。第14頁，共43頁。蒸汽田圖第15頁，共43頁。（2）熱水型資源熱水型資源是指地下熱儲(chǔ)中以水為主的對(duì)流水熱系統(tǒng)，它包括噴出地面時(shí)呈現(xiàn)的熱水以及水汽混合的濕蒸汽。這類資源分布廣、儲(chǔ)量豐富，根據(jù)其溫度可分為高溫(150)、中溫(90150

6、)和低溫(90 以下)。第16頁，共43頁。深循環(huán)水圖第17頁，共43頁。特殊熱源型地下熱水形成過程第18頁，共43頁。(3)地壓型資源地壓型資源是一種目前尚未被人們充分認(rèn)識(shí)的、但可能是一種十分重要的地?zé)豳Y源.它以高壓水的形式儲(chǔ)存于地表以下23km的深部沉積盆地中，并被不透水的蓋層所封閉，形成長(zhǎng)1000km、寬數(shù)百千米的巨大熱水體。地壓水除了高壓、高溫的特點(diǎn)外，還溶有大量的碳?xì)浠衔?如甲烷等)。所以，地壓型資源中的能量，實(shí)際上是由機(jī)械能(壓力)、熱能(溫度)和化學(xué)能(天然氣)3個(gè)部分組成的。第19頁，共43頁。(4)干熱巖型資源干熱巖型資源是比上述各種資源規(guī)模更為巨大的地?zé)豳Y源。它是指地下普

7、遍存在的沒有水或蒸汽的熱巖石。從現(xiàn)階段來說，干熱巖型資源專指埋深較淺、溫度較高的有開發(fā)經(jīng)濟(jì)價(jià)值的熱巖石。提取干熱巖中的熱量，需要有特殊的辦法，技術(shù)難度大。第20頁，共43頁。(5)巖漿型資源巖漿型資源是指蘊(yùn)藏在熔融狀和半熔融狀巖漿中的巨大能量，它的溫度高達(dá)6001500左右。在一些多火山地區(qū)，這類資源可以在地表以下較淺的地層中找到，但多數(shù)則是埋在目前鉆探還比較困難的地層中。第21頁，共43頁。各種地?zé)豳Y源的開發(fā)技術(shù)概況在上述5類地?zé)豳Y源中，目前能為人類開發(fā)利用的主要是地?zé)嵴羝偷責(zé)崴畠纱箢愘Y源，人類對(duì)這兩類資源已有較多的應(yīng)用；干熱巖和地壓兩大類資源尚處于試驗(yàn)階段，開發(fā)利用很少。不過，僅僅是蒸汽

8、型資源和熱水型資源所包括的熱能，其儲(chǔ)量也是極為可觀的。僅按目前可供開采的地下3km范圍內(nèi)的地?zé)豳Y源來計(jì)算，就相當(dāng)于2.91012 t煤炭燃燒所發(fā)出的熱量。6.1 地?zé)豳Y源第22頁，共43頁。地?zé)岚l(fā)電原理和技術(shù) 地?zé)崮艿睦每煞譃橹苯永煤偷責(zé)岚l(fā)電兩大方面. 一、地?zé)岚l(fā)電原理及分類 原理:地?zé)岚l(fā)電是利用地下熱水和蒸汽為動(dòng)力源的一種新型發(fā)電技術(shù)，它涉及地質(zhì)學(xué)、地球物理、地球化學(xué)、鉆探技術(shù)、材料科學(xué)和發(fā)電工程等多種現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)。分類:按照載熱體類型、溫度、壓力和其他特性的不同，可把地?zé)岚l(fā)電的方式劃分為地?zé)嵴羝l(fā)電和地下熱水發(fā)電兩大類.6.2 地?zé)岚l(fā)電第23頁，共43頁。地?zé)犭娬就饩皥D第24頁，共43

9、頁。地?zé)岚l(fā)電示意圖第25頁，共43頁。地?zé)嵴羝l(fā)電(1)背壓式汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)。最簡(jiǎn)單的地?zé)岣烧羝l(fā)電，是采用背壓式汽輪機(jī)地?zé)嵴羝l(fā)電系統(tǒng)工作原理：首先把干蒸汽從蒸汽井中引出，先加以凈化，經(jīng)過分離器分離出所含的固體雜質(zhì)，然后就可把蒸汽通入汽輪機(jī)做功，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。做功后的蒸汽，可直接排入大氣；也可用于工業(yè)生產(chǎn)中的加熱過程。應(yīng)用：這種系統(tǒng)大多用于地?zé)嵴羝胁荒Y(jié)氣體含量很高的場(chǎng)合，或者綜合利用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活的場(chǎng)合.第26頁，共43頁。地?zé)嵴羝l(fā)電(2)凝汽式汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)為提高地?zé)犭娬镜臋C(jī)組出力和發(fā)電效率，通常采用凝汽式汽輪機(jī)地?zé)嵴羝l(fā)電系統(tǒng)在該系統(tǒng)中，由于蒸汽在汽輪機(jī)中能膨脹到很低的壓

10、力，因而能做出更多的功。做功后的蒸汽排入混合式凝汽器，并在其中被循環(huán)水泵打入冷卻水所冷卻而凝結(jié)成水，然后排走。在凝汽器中，為保持很低的冷凝壓力，即真空狀態(tài)，設(shè)有兩臺(tái)帶有冷卻器的射汽抽氣器來抽氣，把由地?zé)嵴羝麕淼母鞣N不凝結(jié)氣體和外界漏入系統(tǒng)中的空氣從凝汽器中抽走。第27頁，共43頁。在直接利用地?zé)衢W蒸蒸汽發(fā)電的地?zé)犭娬局?使用的工質(zhì)是地?zé)嵴羝?這種蒸汽含有較多的不凝結(jié)氣體。它是指蒸汽冷凝后,仍然以氣態(tài)存在的這部份氣體。不凝氣體的含量關(guān)系到地?zé)岚l(fā)電機(jī)組的真空度(汽輪機(jī)出力)、廠用電耗。其化學(xué)成份關(guān)系到熱力設(shè)備腐蝕、廠區(qū)大氣污染等。第28頁，共43頁。地下熱水發(fā)電兩種方式：閃蒸地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)和雙循環(huán)

11、地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)（1）閃蒸地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)：直接利用地下熱水所產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)工作。也叫做減壓擴(kuò)容法地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)。6.2 地?zé)岚l(fā)電第29頁，共43頁。2地下熱水發(fā)電（2）雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)：利用地下熱水來加熱某種低沸點(diǎn)工質(zhì)，使其產(chǎn)生蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)工作。低沸點(diǎn)介質(zhì)常采用兩種流體：地?zé)崃黧w和低沸點(diǎn)工質(zhì)流體。常用的低沸點(diǎn)工質(zhì)有氯乙烷、正丁烷、異丁烷、氟利昂11、氟利昂12等。第30頁，共43頁。干熱巖先通過加壓的方式將水注入深度在30005000米之間的鉆孔中，當(dāng)遇到地下高溫的花崗巖后，這些水會(huì)在瞬間被加熱為沸騰狀態(tài)并從附近的另外一處鉆孔中噴出地面。噴出的熱水將被注入到一個(gè)熱交換器中以便將其他沸點(diǎn)較低的

12、液體加熱到氣態(tài)生成的氣體將用來驅(qū)動(dòng)蒸汽渦輪機(jī)以產(chǎn)生電能。而冷卻后的水將被再次注入上文提到的鉆孔中。 第31頁，共43頁。我國的地?zé)犭娬狙b機(jī)容量地點(diǎn)裝機(jī)容量（MW）西藏27.18廣東0.3湖南0.3總計(jì)27.786.2 地?zé)岚l(fā)電第32頁，共43頁。羊八井地?zé)岚l(fā)電站中國最大的地?zé)崮馨l(fā)電站。位于西藏自治區(qū)當(dāng)雄縣境內(nèi)羊八井的地?zé)岚l(fā)電站。羊八井海拔4306米 ，其地?zé)崽锏叵律?00米 ，地?zé)嵴羝麥囟雀哌_(dá)172。電站自1977年第一臺(tái)機(jī)組投入運(yùn)行 ，到1986年裝機(jī)容量達(dá)1.3萬千瓦。由5眼地?zé)峋┧?，單井產(chǎn)量為75160立方米/小時(shí)，水溫為145170。羊八井不僅是我國最大的地?zé)犭娬?，也是世界上唯一一?/p>

13、利用地?zé)釢搶訜醿?chǔ)進(jìn)行工業(yè)性發(fā)電的電廠。在20多個(gè)地?zé)岚l(fā)電的國家和地區(qū)中，只有羊八井電站能夠利用地下200米以內(nèi)、攝氏150度以下的潛層中溫儲(chǔ)熱資源進(jìn)行發(fā)電。第33頁，共43頁。第34頁，共43頁。西藏羊八井地?zé)岚l(fā)電第35頁，共43頁。羊八井地?zé)犭娬酒啓C(jī)車間6.2 地?zé)岚l(fā)電第36頁，共43頁。第37頁，共43頁。室外游泳池第38頁，共43頁。溫水養(yǎng)魚羅鯡魚第39頁，共43頁。中國地?zé)岚l(fā)電未來的初步構(gòu)想 在國家電網(wǎng)和區(qū)域電網(wǎng)達(dá)不到的西藏高原、滇西和川西地區(qū)，礦物燃料短缺，而高溫地?zé)豳Y源豐富，應(yīng)優(yōu)先并發(fā)地?zé)豳Y源，實(shí)行建設(shè)地?zé)犭娬九c建設(shè)小水電站并重的方針，從根本上解決這些地區(qū)的電力供應(yīng)問題。6.2

14、地?zé)岚l(fā)電第40頁，共43頁。地?zé)犭娬緦?duì)環(huán)境的影響地?zé)崮荛_發(fā)利用對(duì)環(huán)境的有害影響很小。地?zé)崮茏鳛樾履茉?，無論是用來發(fā)電，還是用于非電直接用熱，都能大幅度削減溫室氣體排放量，減輕環(huán)境污染。但地?zé)崮艿拈_發(fā)利用仍有少量有害物質(zhì)排放，造成大氣、地面和水體的一定污染，必須加以重視。例如地下熱水和地?zé)嵴羝泻卸趸?、甲烷、氫、氮、氨、硫化氫等不凝結(jié)氣體可能造的空氣污染：廢水中硼、砷等有害物質(zhì)可能造成地表和水源的化學(xué)污染；地?zé)犭娬九懦龃罅慷葻崴赡茉斐傻臒嵛廴?；大量開采地下熱水可能引起的地變形、地面沉降和誘發(fā)地震等危害。6.3 地?zé)岚l(fā)電環(huán)境問題第41頁，共43頁。地?zé)犭娬净毓嗉夹g(shù)（1）意義：地?zé)崽锏拇罅块_采，必將會(huì)造成熱儲(chǔ)壽命縮短，地下水位下降，并導(dǎo)致地面沉降。如把地?zé)岚l(fā)電后的地?zé)釛壦毓嗟叵?，就可大大減輕這些弊端，并減輕地?zé)釛壦畬?duì)于環(huán)境的污染。（2）方法：不同的地?zé)崽锊捎玫幕毓喾绞綍?huì)有所不同?；毓喾绞降倪x擇取決于地質(zhì)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)等綜合因素，但一般來說邊對(duì)邊的、深一些的回灌井布局在多數(shù)情況下可較好地避免熱干