地热能-类型，工作，图表，优点，缺点

地热能是如何产生的

地球内部所含的热能称为地热能。火山、间歇泉和温泉是地球内部存在大量热量的明显证据。地热是巨大的，可以持续几百万年。因此，它被称为可再生能源。

能量在地壳中表现为热(即热能)。较容易获得的热量在最上层(10公里)或地壳，构成一种潜在的有用的，几乎是用之不竭的能量来源。这种热量明显地表现在地表下深度的增加使地球温度升高。虽然出现了更高、更低或跨越平均温度的情况，但10公里深度的平均温度是200摄氏度。

地球内部的熔岩叫做岩浆。通常在深度约32公里平均温度约3000度c。在一些地方,异常地质条件导致岩浆推高了对表面的热岩浆通过上覆岩层向上进行。图中显示的是一个典型的地热场。

靠近地表的炽热岩浆(A)固化成火成岩(D)。岩浆的愈合被引导到火成岩。通过岩石的热量或与岩浆中的热气体和蒸汽的混合，这些岩石的裂缝得以愈合。然后加热的水对流上升，进入飞动火成岩上方的多孔渗透性储层(C)。水库被一层不渗透的固体岩石(D)覆盖，将热水困在水库中。坚硬的岩石上有裂缝(E)，这些裂缝是巨大的地下锅炉的通风口。这些喷口以间歇泉的形式出现在地表，喷口(I)或温泉(G)。水井(H)从裂缝中收集蒸汽，用于地热发电厂。

在地球上的任何地方，都有一个正常的温度梯度，每公里30摄氏度。因此，如果在一个挖掘20000英尺的地方，温度将高于地表温度190摄氏度左右，这一差异就足以产生电力。然而，目前还没有开发出有用且经济的技术来提取这种巨大的能源。

地热能源

地热资源的基本类型有:

1.热液
(a)蒸汽为主或干蒸汽场
(b)液控体系
(c)热水场

2.高压型
3.又热又干的岩石或热岩
4.岩浆资源
5.火山

水热资源在裂缝或多孔岩石中含有过热的水、蒸汽或两者兼有，但被不透水的岩石层所困。

干热岩石或岩热资源由90°C至65°C的高温岩石组成，岩石可以破裂，水可以在岩石中循环以提取热能。

直接利用地热能

它更适合于150℃以下的源。它被用于。

1. 空间加热
2. 空调
3. 工业过程
4. 干燥
5. 温室
6. 水产养殖
7. 热水
8. 度假村和池
9. 融化的雪。

地热发电厂的类型:

1. 干蒸汽或蒸汽为主的地热发电厂。
2. 以液体为主的地热发电厂。

以液体为主的地热发电厂进一步归类为

• Flashed-steam系统
• Binary-cycle系统。

地热能的利用-地热发电厂的利用

干蒸汽或蒸汽为主的地热发电厂

图中显示了以蒸汽为主的电力系统的原理图和T-s图。从井中提取的干蒸汽被收集起来，过滤以去除磨蚀颗粒，然后通过涡轮，以通常的方式驱动发电机。这个系统与使用化石燃料或不透明燃料的传统蒸汽轮机发电系统的本质区别在于，地热蒸汽的温度和压力要低得多。

这个系统和传统的使用化石燃料的蒸汽轮机发电系统的本质区别是地热蒸汽是在更低的温度和压力下提供的。

使用井中(1)大约200°C的干蒸汽。它在井底已经接近饱和，可能有35巴左右的关闭压力。通过井口的压降略等于井口(2)的过热度。

在汽轮机(3)中膨胀后的蒸汽在4进入冷凝器。

蒸汽的凝结使冷却水的体积不断增加。

一部分热量通过冷却塔的蒸发而损失，剩下的热量被深深地注入地下进行处理。

位于(4)处的汽轮机排汽与来自冷却塔的冷却水(7)混合。来自冷却塔和涡轮排气的冷却水的混合物在(5)处为饱和蒸汽，并被泵送到冷却塔(6)。

地热发电厂示意图:

2.液态地热发电厂

在以液体为主的储液器中，水的温度高于正常的沸点100摄氏度。然而，由于储液器中的水受到压力，水不会沸腾，但仍保持液态。当水到达表面时，压力降低，然后迅速沸腾，液态水“闪”成热水和蒸汽的混合物。蒸汽可以被分离出来，用来发电或提供空间和过程热量，或者可以被蒸馏得到纯化水。

液控体系有两种重要的方法:

• 闪蒸系统
• Binary-cycle系统

地热能转换的原动力:

用于地热发电厂的原动机可分为:

1.脉冲/反应机器:

• 轴流-柯蒂斯，拉多蒸汽
• 径向流入混流式涡轮机，多盘阻力涡轮机
• 径向流出-旋转喷嘴，Hero的涡轮
• 多盘式涡轮。无叶片脉冲或反应式阻力涡轮。

2.正排量电机:

• 螺旋螺杆膨胀机
• 旋转摆动叶片机。

3.冲动的机器:

• 切向流- Pelton轮，再入式涡轮。
• Arial Flow, De-laval涡轮机，和Curtis涡轮机。

地热能的利弊:

地热能的优势:

1. 它用途广泛，是可靠的能源。
2. 与从其他来源获得的能源相比，无论是零燃料还是化石燃料，它都更便宜。
3. 地热发电厂需要的土地面积很小。
4. 使用地热能直接供暖可提高70%的效率。
5. 它的可用性与天气无关。
6. 它具有固有的存储特性，因此不需要额外的存储系统。
7. 与其他替代或传统系统相比，它能从系统中输送更多的净能量。
8. 它的年负荷率最高，为85%至90%，而化石燃料发电厂的负荷率为45%至50%。
9. 与其他传统能源相比，它的污染最小。
10. 直接使用地热能加热可提高70%的效率。
11. 一旦建成，地热电站的运行成本很小，使得地热发电成本更低。
12. 用于供暖和制冷的地热泵几乎可以在任何地方使用。

地热能的缺点:

1. 与化石燃料发电厂的35-40%相比，发电的总效率低了约15%。
2. 从地下涌出的蒸汽和热水可能含有H2S、CO2、NH3、氡等气体。这些气体在排放之前，必须先用化学反应除去。
3. 钻井作业噪音大
4. 地热能的开发需要大面积，而且地热能的分布也很广。
5. 连续抽取加热地下水可能导致地面沉降。
6. 腐蚀性和磨蚀性的地热流体降低了植物的寿命。
7. 热能不能很容易地分布在很长的距离(超过30公里)上。
8. 初始资本和安装成本都很高。

地热能的应用:

• 它被用来发电。
• 它用于工业过程加热。
• 适用于各种建筑的空间采暖。
• 它被用于农业和相关应用。

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