浅谈地热资源的类型与开发利用

田野

摘要：近些年来，随着能源问题的日益突出，各种不可再生资源的逐渐枯竭，寻找一种新的可替代能源成为世界关注的热点问题。地热资源由于其清洁、环保、安全的特点在正在逐渐成为一种理想的可替代能源，受到人们的青睐。强化对地热资源的研究并开发出新的应用技术是现阶段实现对地热资源良好利用的基础，本文将就地热资源的类型与开发利用进行分析。

关键词：地热资源；类型；开发利用

引言

在近些年来，能源问题已经逐渐引起世界各国的关注。对于我国而言，能源问题将会严重阻碍我国的经济发展和社会的进步。地热资源作为近年来发展较快的一种理想的替代能源，同传统的化石能源相比更加绿色环保，同时在安全性和稳定性方面也具有一定的优势。因此，大力对地热资源进行开发是现阶段解决能源问题的一个有效途径。本文将就此进行讨论。

1.地热资源的类型

所谓地热资源，是指通过地质勘探可以发现的，能够通过现阶段技术条件实现科学合理的开发利用的地壳能量。这些能量一般存在与地壳中岩石和液体中的热能以及别的一些可利用的能量。一般而言，在对地热分类时可以依据其在地下的存在状态和存在深度进行。例如在地下100m～450m左右的水热性资源；在地下3000m～6000m左右存在的干热岩石型以及地下压力性热能。同时，依据地热资源的不同存在形式中的温度高低又可以分为大于150℃的高温地热资源；在150℃-90℃之间的中热地热资源以及温度低于90℃的地温地熱资源。依据其存在的地理位置又可以分为沉底盆地的地热资源。隆起山地的地热资源以及浅层地温地热资源和干热岩石地热资源几种类型。

2.地热资源的特点分析

在进行地质学研究过程中，一些地壳内部的热能是可测的，通过对地表温度和地壳内部存在的温度梯度进行推算可以了解到地壳内部不同深度能够储存温度的范围。在地质学理论中，地质构造出现活动的地区，活动越强烈或出现活动越频繁使得该地区的储能能力显著提高，地壳内部地热资源会更加丰富。在一些构造较为稳定，很少出现新的地质变化的地区，地热资源相对较少。我国由于地域广大，不同地区的地质特征存在很大差别，因此在地热资源分布方面来说呈现出一种不均匀的情况。在藏区南部、台州西部以及厦门地区，地热资源相对较多，平均可达到100～150左右，而在藏区北部的羊湖盆地、羌胡盆地以及我国北部的鄂尔多斯盆地和四川盆地，相对而言地壳内部的地热资源相对较少，平均只能达到55-80之间。

在我国沉积盆地中，地壳内部温度一般在1.5℃～4℃之间，平均而言在3℃左右。地壳温度是由地核中辐射出的能量以及地壳内部构成共同决定的。地壳温度最高值主要集中在云南腾冲地区、北部湾地区以及厦门地区，这些地区在地质变化过程中所形成的地质结构易于地温能量的保存。同时，这些地区所具有的共同特点是地壳内部结构不太稳定，因此使得由于地质变化出现的温度容易被储存。在这些地区温度值一般都在3℃～4℃之间。这种地温较高的地区大约占全国沉积盆地总面积的十分之一左右，其余大部分沉积盆地温度都在2℃～3℃之间，还有一些低于2℃，主要分布在四川盆地以及柴达木盆地等地域。

3.地热资源的应用历史

在我国，对地热资源进行利用具有悠久的历史。最具盛名的西安骊山温泉早在三千多年前就已经被我国先民开始利用。例如华清池，因杨贵妃沐浴而驰名中外。然而，对地热资源进行系统的开发利用是在20世纪70年代才开始出现的，主要利用方式是通过对地热温泉进行利用、通过地热存在的较高温度进行发电以及直接对中低温度的地热水进行利用。我国利用地热进行发电时间是20世纪七八十年代。国家科技的发展使得一些地热资源较为丰富的地区意识到可以通过一些新技术的应用实现地热发电。因此，在国家的大力号召下，我国先后在河北、广东、湖南、江西、广西、山东、西藏等地地热资源较为丰富的地区建立了地热发电场，这些地热发电可以供应给地域性工业生产，为我国工业发展起到了极大的促进作用。现阶段，由于工业生产的逐步扩大化使得依靠地热发电已经无法满足工业发展的需要，同时由于这些地区地热温度不断下降，因此在近些年来，除了湖南和广东地区仍然保留着两个地热发电厂，其余地区的已经逐渐撤销。20世纪80年代初期，我国在藏区建立了规模相对较大的地热发电站，总装机功率达到三兆瓦，使用的地热温度能达到115℃左右，开发使用的地热总量达到上万立方。该发电站的建立可以解决藏区约一半的电力供应，极大的缓解了藏区用电困难的局面。虽然经过多年的发展，我国开发建造的发电站在数量和规模上都有了很大的发展，但是同发达国家相比，地热资源的利用率仍相对较低。

在2005年召开的世界地热大会上，我国对中低温的地热资源利用率已经达到世界第一，在我国已经想成一定的规模化开发利用的局面。对其开发利用主要在供暖、洗浴以及水产养殖的等方面。其中供暖是我国北方对地热资源应用的主要方式，通过对地热资源的开发可以大大降低煤、天然气等化石燃料的利用，改善了冬季北方恶劣的空气环境，实现了可持续发展的目的。

4.如何进行地热资源开发利用

在对地热资源进行开发利用的过程中，不管是直接对地热水或其他形式进行利用还是用地热进行发电，都不可避免的要进行管道安装以及各种泵的设置。同时井口装置、换热器以及其他专用设备随着时间的推移出现各种问题的处理也是现阶段进行地热资源应用的重要方面。地热水中由于大部分含有硫或其他化学物质，不可避免的就会对管道或设备造成腐蚀，腐蚀以后的设备会产生各种安全隐患。当地下温度较高的水通过管道进行运输过程中，由于地面温度和压力与地下具有差别，各种离子浓度会随着发生一定的改变，一些溶解度较小的物质会由于温度改变而析出，析出后的固体物质会在管道壁上进行板结，长期下去不仅会造成管道设备腐蚀，同时还会出现堵塞等各种不利状况。现阶段解决这种问题采取的主要方法有以下几种，首先是设置防腐层，通过涂抹防护漆等对管道设备进行保护，以达到避腐蚀的作用。其次是在对管道进行铺设之前选择防腐效果较好的管道种类，根据所要运输的地热水中含腐蚀物质的不同选择合适的管道材质，在管道设计过程中加大管道及其附属设备的腐蚀富余量，即使进行少量腐蚀依然可以进行正常工作。最后，可以通过向运输的地热水中添加一些试剂对腐蚀物质进行消除。同时添加一些除垢剂等，避免由于管道堵塞而造成较为严重的后果，加强保养，定期进行养护，保证地热运输体系的正常运转。

除了上述的管道腐蚀和堵塞问题，地热回灌同样是一种较为常用的对地热资源进行开发利用的技术。采用这种技术可以有效的避免由于地热废水直接排放造成的环境污染，同时保证管道内部的压力能够实现液体正常流动，对地热资源开发利用具有重要意义。但是，该技术在实际应用中较为复杂，将温度较低的水直接同地热水混合较为困难，如果回灌井的设置位置以及回灌量的控制出现问题将会使地热水温度达不到要求，因此就无法实现对地热资源的良好利用。同时，如果回灌井的工艺流程存在问题，就会造成回灌能力的降低，影响回灌以后的利用率。在我国的一些大城市，回灌技术的利用已经取得了良好效果，但是总体而言回灌率相对较低，各方面实际应用产生的效果还不够好，因此，提高回灌技术的实用性和利用率仍旧是现阶段进行地热开采过程中需要进一步发展的方向。

对地热系统进行一定程度的增强是现阶段进行地热资源开采利用的发展方向之一。这种技术并不一定需要对地热水的利用，其可以利用地壳以下的所有热源进行利用。比如地壳以下的各种岩石也具有一定的储热能力，通过同液体进行热交换而使得这种能量得到传递，然后可以被开发利用。在美国、日本、加拿大等发达国家近些年来不断的对地球深处的各种热源中的能量进行开发利用并取得了一定的进展。我国由于对地热资源开发利用较晚，除了对地热水这一种形式进行利用以外并没有对其他的能量载体进行关注。近些年来，资源危机的进一步严重已经使得我国开始对地热开发利用系统的构建逐渐的重视起来，这也为我国开发出更好的地热利用系统奠定了坚实的基础。因此，必须改进技术，实现地热资源其他形式的开采利用，保证国家能源的稳定。

总结

本文通过对我国地热资源的类型、特点以及具体应用进行探讨可以发现，随着近些年来化石燃料的枯竭以及造成的严重环境污染，地热资源作为一种良好的替代能源已经引起人们的关注。我国经过几十年的发展在地热利用方面已经取得了极大的进步。但是由于起步较晚仍旧存在一些问题有待解决。只有不断改进技术，提高地热资源的开发利用率，再能实现对这种资源的良好利用。