地热发电技术及其应用前景

李翔

（河北省煤田地质局第二地质队，河北 邢台 054000）

0 引言

地热能是一种零污染的可再生能源，其主要来自于地球深处相关物质发生的衰变。据相关研究可知，自史前开始，地热能就已被广泛应用于洗浴以及蒸煮。在现代社会，通过开展钻井工作则可将这些热能从地下的储存层输送到水池、发电站等场所，以此来将这些热能充分的利用起来。但是，地质条件对地热能利用影响非常大，因此，在当前社会，地热发电技术的实际应用情况并不良好，在总发电量中所占的比例也并不理想。这都是由于地热能常蕴藏于地壳深层，且分布地区比较分散，加之地热发电模式自身的局限性，最终导致地热发电技术难以有效的发挥出自身所具有的技术优势。

1 地热发电技术的种类及其原理

1.1 地热蒸汽发电

在当前社会，通过对地热蒸汽发电技术进行深入探究可知，地热蒸汽发电技术主要分为背压式与凝汽式汽轮机两种不同的发电技术[1]。据相关研究报告可以清晰地看出，其具体的工作原理是将蒸汽井中含有的干蒸汽引出，进而开展相关的净化工作。这时，分离器中会产生一些固体杂质，而汽轮发电机则在蒸汽能源的推动下，产生相应的电力能源。在地热能源的具体应用过程中，这类技术相对来说较为简单，对一些富含不凝结气体的地区十分适用，并且还可进行综合利用，进而被广泛应用在生活用水与工农业生产过程中。其次，为了能够有效的提升地热发电站的实际发电效率以及输出功率，蒸汽需在做功后排入混合式凝汽器中，开展相关的冷却工作后再进行排出，在这个过程中，汽轮机内部的蒸汽能够达到良好的膨胀程度，这种类型的膨胀具有较低的压力，从而能够做出更多的功。

1.2 地下水热发电

地热发电技术在具体的应用过程中可分为闪蒸和中间介质等两种不同的发电形式。分开来说，在实际应用过程中，闪蒸的应用原理是将地热井中含有的热水引出，并将引出的热水输送到闪蒸器中进行相关的处理，在开展相关处理后会产生相应的蒸汽，这些蒸汽在被引入常规汽轮机中便会做出相应的功，进而产生一定的电能。在产生电能后，这部分蒸汽便会排入到混合式凝汽器中进行冷却，最终被排入到冷却塔中[2]。此外，分离器在这个过程中会将自身含有的含盐水进行排放，但并不会完全排空，排放后剩余的部分通常会流入地下或进行第二级低压等相关工作，进而引入到闪蒸分离器中去，再将其含有的低压蒸汽进行分离出来，从而在汽轮机中作出相应的功，这便是闪蒸法，其在具体应用的过程中还可分为单级、两级以及全流法等。从实际情况来看，在使用闪蒸法进行发电时，当热水温度低于100摄氏度时，便不需要多么复杂的电站设备，因此极易建设并十分适合使用混合式热交换器。但其在应用过程中也存在着较为明显的不足，如：设备尺寸较大、耐腐性较差、热效率较低以及对热水温度有着极高的要求等。

中间介质法的具体工作原理是，通过充分的利用热交换器，对一些低沸点的工质进行加热处理，使其成为可供发电使用的蒸汽，再将这类蒸汽用作推动汽轮机工作的动力，以此来产生相应的电能[3]。这类技术在实际应用过程中能够更加充分的将地热能利用起来，并有效的降低对热水的消耗，但是这类技术也存在着较为明显的不足，如：相对于前者来说，这类技术的应用需要更大的资金投入，且相关设备的运行更为复杂。

1.3 联合发电

在地热发电技术不断发展的过程中，联合发电技术应运而生，其在具体的应用过程中能够将蒸汽与地热两种能源充分的利用起来，并且十分适用于高温流体发电模式，一般情况下，当发电流体大于或者等于120摄氏度时，便可应用双工质发电系统，进行二次做功，进而将流体自身的热能更加充分的利用起来，这样一来不仅能够有效的提升地热发电效率，还可对相关水资源进行二次利用，从而具有良好的经济以及环境效益[4]。其次，这类地热发电模式在实际应用的过程中，其运行系统处于一种全封闭的环境中，进而对生态环境造成的影响是微乎其微的，此外，由于这类发电系统自身的环保性，使得地热田的实际应用寿命得到一定程度的延长。

1.4 地下热岩石发电

与上述地热发电模式相比较来说，地下热岩石发电技术也有着两种不同的发电模式，分别为：干热岩与岩浆发电。分开来说，干热岩发电模式主要是在温度超过150摄氏度的岩石储层进行热能开采等工作。其在具体应用时，当压力泵将水压到地下深层数千米的干热岩储层中，水便会在高温状态下进行加热，再由相关管道进行加压，然后输入到热交换器中，这时汽轮发电机便会受到热交换器的推动，此时热能便开始逐渐转化为电力能源[5]。此外，管道加压提取出的热水在做功后还可再次输入地下，以此来实现对水资源的充分利用。从实际情况来看，这类发电系统在发电过程中并不会产生火力发电时产生的工业废水以及废气，因此其未来的应用前景是十分良好的。

在当前社会，岩浆发电是地热发电的主要形式之一，岩浆发电的实际工作原理是通过开展相关的钻井工作，从岩浆出直接获取相关的热能。但是这类发电模式还处于研究阶段，这类技术自身的可行性、钻井的深度等几个方面的内容都是人们需要进行不断深入研究的。

2 地热发电技术的发展前景

2.1 干热岩发电

结合实际应用情况来看，国外干热岩发电技术研究工作已持续40多年，美国、英国、德国、法国等多个国家建立了干热岩发电示范工程，技术已日趋成熟。国内起步较晚，仍在探索阶段。干热岩发电技术的应用可以有效的降低温室效应，在发电过程中几乎不会对环境造成污染，并且相对于水利发电、火力发电等技术更具竞争力，因此，干热岩能源将极有可能发展为全球主要能源之一。此外，结合我国干热岩地热的分布情况来看，我国这部分地热资源的储备是十分丰富的，并且干热岩发电机组与常规发电机组并无太大区别，因此可通过相关发电机组的建设对其进行广泛的开发工作，进而为环境保护事业以及电力事业的发展奠定坚实的基础。

2.2 联合发电

随着人们对地热发电技术重视程度的逐渐提升，众多国家都采用地热发电模式的联合应用，并获得可十分良好的应用效果，并且因其在进行发电做功时几乎是零排放，进而间接的改善了生态环境。在针对一些中低温的地热资源进行综合利用时，部分科研人员正在深入探究其与太阳能的综合利用，但是这类联合应用模式仅有理论应用模型，而实践应用却较少。结合实际情况来看，这类技术在现阶段的应用并不广泛，但是这类技术自身具有较多的应用优势，日后的应用前景也是十分可观的。

2.3 地热田气体与余热的利用

从实际情况来看，地热田在产生热能的过程中还会产生一些气体，在应用地热能进行发电的过程中，将这些气体充分的利用起来，并增加相应的燃气轮机，在进行混合燃烧工作后，充分的回收相应的能量，以此来增加这类能源自身的循环性，这样一来不仅能够有效的降低发电过程中对环境造成的影响，还能够有效的促进温室农业的发展，因此，其也是一种发展前景十分可观的地热发电技术。

2.4 加大地热发电技术的创新

要想使地热发电技术获得更好的发展，就必须要将技术研发创新工作重视起来，并将地热资源的应用列入国家发展规划中去，并根据实际情况增加对相关科研工作的资金投入，使技术创新理念能够覆盖地热发电过程中的各个环节，并根据地热发电技术的实际应用情况，制定相关的技术标准以及行业规范，以此来使地热资源的开发利用能够更加科学且规范[7]。此外，在应用地热能源进行发电时，要充分的吸取国外先进的技术理念，以此来实现地热资源的科学利用，并提升地热资源的发电效率，并在保障生态平衡的过程中，实现健康持久的发展目标。

3 结语

综上所述，地热发电技术的本质就是将地下热能充分的利用起来用以发电的能量转换技术，这种发电技术在应用过程中具有几乎零排放等应用优势，这是其他发电技术难以媲美的，因此，地热发电技术是一项十分值得推广的发电技术。在具体应用的过程中，其与风能发电一同备受人们的关注，但是，地热发电技术需要从地表深处获取热能，致使这类技术的实际推广存在着极大的限制。不过随着科学技术的不断发展，在应用地热发电技术时面临的困难会被逐渐攻克，因此，不断深入探究地热发电技术的应用模式将会有效的促进电力事业的发展。