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地热资源的社会效益是什么

发布时间: 2022-06-16 09:49:49

‘壹’ 地热资源的价值

地热资源世界上最古老的能源之一。据测算,地球内部的总热能量,约为全球煤炭储量的1.7亿倍。每年从地球内部经地表散失的热量,相当于1000亿桶石油燃烧产生的热量。
地球本身象一个大锅炉,深部蕴藏着巨大的热能。在地质因素的控制下,这些热能会以热蒸汽、热水、干热岩等形式向地壳的某一范围聚集,如果达到可开发利用的条件,便成了具有开发意义的地热资源。
地热资源按温度可分为高温、中温和低温三类。温度大于150℃的地热以蒸汽形式存在,叫高温地热;90℃—150℃的地热以水和蒸汽的混合物等形式存在,叫中温地热;温度大于25℃、小于90℃的地热以温水(25℃—40℃)、温热水(40℃—60℃)、热水(60℃—90℃)等形式存在,叫低温地热。高温地热一般存在于地质活动性强的全球板块的边界,即火山、地震、岩浆侵入多发地区,着名的冰岛地热田、新西兰地热田、日本地热田以及我国的西藏羊八井地热田、云南腾冲地热田、台湾大屯地热田都属于高温地热田。中低温地热田广泛分布在板块的内部,我国华北、京津地区的地热田多属于中低温地热田。
地热资源温度分级表 温度分级 温度t界限(℃) 主要用途 高温地热资源 t≥150 发电、烘干 中温地热资源 90≤t<150 工业利用、烘干、发电 低温地热资源:热水 60≤t<90 采暖、工艺流程 低温地热资源:温热水 40≤t<60 医灌溉、养殖、土壤加温 低温地热资源:温水 25≤t<40 农业灌溉、养殖、土壤加温 注:表中温度是指主要热储代表性温度 关于地热的来源,有多种假说。一般认为,地热主要来源于地球内部放射性元素蜕变放热能,其次是地球自转产生的旋转能以及重力分异、化学反应,岩矿结晶释放的热能等。在地球形成过程中,这些热能的总量超过地球散逸的热能,形成巨大的热储量,使地壳局部熔化形成岩浆作用、变质作用。
现已基本测算出,地核的温度达6000°C,地壳底层的温度达900-1000°C,地表常温层(距地面约15米)以下约15公里范围内,地温随深度增加而增高。地热平均增温率约为3°C/100米。不同地区地热增温率有差异,接近平均增温率的称正常温区,高于平均增温率的地区称地热异常区。地热异常区是研究、开发地热资源的主要对象。地壳板块边沿,深大断裂及火山分布带等,是明显的地热异常区。
普查勘探地热资源,一般采用地表地热调查、钻探和各种物探方法。红外线遥感技术在勘查中取得显着效果。 20世纪末,地热资源的开采对象,主要是埋藏浅、热储量大、有流体(地下水或人工灌水)把热能传引到地表的湿地热田。干热岩地热资源和低温湿地热田的开发利用处在研究试验阶段。
中国的地热资源丰富,有悠久开采历史,以往主要利用温泉洗浴治病。1970年后,在广东丰顺、河北怀来、天津和西藏等地曾进行地热发电、建筑物采暖、农业温室采暖、温水育种、灌溉等多方面试验性开发工作,取得一定成果。 1、地热直接供暖
燃煤锅炉的大量使用是造成空气受到严重污染的重要原因。北京市政府已明令规定在主要城区取消燃煤锅炉,代之以燃油或燃气,以减小大气污染程度。但燃气和燃油前期投入和运行成本都十分昂贵。而地热资源的开发为这个问题的解决提供了一条可行之路。大力提倡与推广地热供暖,将对环保事业作出重要的贡献。
2、浴疗保健
北京地区的地热水属于中低温热矿水,富含锂、氟、氡、偏硼酸、偏硅酸等多种矿物质,有一定的医疗、保健、养生作用。经常用热矿水进行洗浴,对高血压、冠心病、心脑血管、风湿病、皮肤病等有一定疗效。热矿水入室,无疑会大大提高居民的生活质。
3、娱乐、旅游
依托温泉浴疗,可以开发游泳馆、嬉水乐园、康乐中心、会议中心、疗养中心、温泉饭店、温泉度假村、高级宾馆等一系列娱乐旅游项目。
4、种植、养殖
可以依托地热井,建造温泉温室,种植名优花卉、特种蔬菜(供给大的饭店、宾馆、酒楼之需)等,也可以用来发展旅游农业。
热水养殖,可以大大缩短多种水生物的孵化期和生长周期。可以依托地热资源发展高产鱼类养殖业等养殖产业。
5、余热供暖
用于洗浴、娱乐等方面的地热水在使用后,热水温度依然很高,仍含有大量的热能,如果能有效的加以利用,就会带来巨大的经济效益和社会效益。北京市地质勘察技术院与清华同方合作实验成功了环保型地温热泵供暖系统,它可以从热水,甚至冷水中提取热能供暖,使地热能的综合利用率提高到了80%左右,其运行成本低于燃气和燃油。这套系统的实验成功为地热水的余热供暖开辟了广阔的天地。
6、饮用矿泉水
不少低温地热水, 因其来源于深部, 未受人为污染, 并含有一些有益于人体健康的微量元素,可作为饮用天然矿泉水开发利用,我国开发的一些饮用天然矿泉水中,就有一部分是低温地热水。当地热水的污染物指标、微生物指标及锂、锶、锌、铜、铬、钡等组分的限量指标符合要求的条件下,水中有一项( 或一项以上)指标符合表2.5.6的规定, 可作为饮用天然矿泉水开发。
7、水产养殖
温度在30~45℃, 符合TJ35 渔业水质标准低矿化的地热水,可用于水产养殖。我国较多的用于养殖鳗鱼、罗非鱼、对虾、河蟹、甲鱼等。
8、 农业利用
一是利用地热建立温室,种植名贵花卉、蔬菜等作物;二是用于农田灌溉或给土壤加温。前者利用地热水温度在30~75℃之间, 后者利用地热水温度一般在40℃以下。用于农田灌溉的地热水水质应满足农田灌溉用水水质标准。

‘贰’ 为什么会产生地热地热有什么作用

在人类生活的地球上,存在着很多神奇的事情,我们都知道,在地球的地表上都存在着一个地热能,平时在生活中很少会讨论到这个话题,但是地热对我们的生活却会产生极大的影响,那么很多人就会问,为什么会产生地热?地热有什么作用?其实地热是由地球的很多物质中所含有的那种放射性元素经过长时间的衰变之后产生的热量,地热就是由这种热量形成的,地热对我们的生产生活会产生极大的作用,下面我们具体来分析一下。

同时地热能属于一种清洁能源,如今我们所倡导的就是要保护环境,节约自然资源,做到人与自然的和谐统一。因此,我们在平时的日常生活中应该更好的使用清洁能源,充分使用地球为我们人类提供的有利条件,更合理的利用自然资源,这不仅可以保护环境,同时还能够为我们的子孙后代留下更多的财富,我们应该坚持既要金山银山,也要绿水青山的理念,为我们的地球贡献出自己的一份力量。

‘叁’ 加强地热开发保护 促进循环经济发展——灵宝市城区地热资源开发利用研究

近年来,全球性的能源危机给地热的开发利用带来了极大的机遇,尤其是中央提出大力发展循环经济的战略,有力推动了地热在循环经济发展方面的应用。灵宝市位于区域构造位置处于小秦岭—嵩山东西向构造体系,华山背斜东段北翼,大地构造单元属于灵宝中新生界断陷盆地,灵宝城区地热类型主要为沉积盆地埋藏型,为一典型的覆盖型层控低温地热田。

一、地热地质条件

(一)区域地质构造

灵宝断陷盆地位于汾渭大型地堑盆地的东南缘,区域构造位置处于小秦岭—嵩山东西向构造体系,华山背斜东段北翼。盆地面积约800 平方千米。盆地的南界为文底—宫前断裂,此断裂是近东西向区域性大型华山崤山北麓断裂东段一部分,东界是灵宝—三门峡断裂带。两条区域性断裂均为导水、导热构造,如华阴附近一眼2600 米深井,出水温度高达104℃;温塘热矿泉温度高达67℃。两个断裂带在灵宝市城区以南附近交汇,由于深部基岩层较为破碎,易于地下水的赋存、运移及各种离子富集,为灵宝城区地热资源的形成提供了有利条件。

(二)热储类型及地热成因分析

灵宝盆地新生代以来地壳下沉,接受了巨厚层的沉积,沉积物一般厚2000米左右,凹陷区中心厚达4000 米左右。古近系和新近系以沉降为主,岩性为粘土岩、砂质粘土岩、砂岩、砂砾岩。其层位和厚度受古地形影响。根据地热资源形成与控制其分布的主要地质条件,认为区内地热类型主要为沉积盆地埋藏型。地热田为低温地热田。

灵宝城区地热田主要依靠沉积物在固结成岩过程释放的热能和岩层自身传导热能供热,地热增温梯度受地层岩性、围岩压力、物质组成影响,同一沉积单元变化不大,具有分布稳定、厚度大、地温随深度增加而升高的特点。据灵宝市区已开发地热井资料统计,井深1000~1800 米,口井水温28.5℃~52℃,地热增温率为2.05~2.68℃/100 米。为典型的覆盖型层控低温地热田。

(三)热储层特征

目前灵宝城区已开发利用的地热主要分布在地面下350~1800米深度范围内,属于下更新统、新近系和古近系热储。综合分析灵宝城区各热储的关系及空间展布,垂向上可概化为三个热储层,即浅层热储(埋深小于350米)、深层热储(埋深350~1000 米)、超深层热储(埋深1000~1800 米)。

浅层热储:埋藏深度100~350 米,热储岩性主要为第四系更新统松散未胶结含钙质结核的砂质粘土夹砂、砂砾石,其中砂和砂砾石层为主要热储层,厚约38米。井口水温24℃~26℃。

深层热储:埋藏深度350~1000米,揭露厚度为650米,热储岩性主要为新近系的棕褐色砂质泥岩,浅灰色、灰白色的砂岩和砂砾岩,热储层厚41.9米。井口水温35℃~40℃,该热储层是目前的主要开采层段之一。

超深层热储:埋藏深度1000~1783.66 米,揭露厚度783.66 米。热储岩性主要为古近系的棕褐色粘土岩、泥岩、灰白色的砂岩、砂砾岩或粘土岩、泥岩夹砂砾岩,热储层岩性为砂岩及砂砾岩,其固结、分选程度较差,厚度约270米。井口水温52℃左右。

(四)地热垂向分布特征

据相关资料显示,灵宝市恒温带埋深20米,温度15.6℃。平均地温梯度为2.46℃/100米。通过计算统计,增温带地温在垂向上的变化特征大致如下:

①300~900米为温水,多为新近系棕褐色砂质泥岩温水热储层,平均水温25℃~40℃。

②900~1800米为温热水,热储岩性主要为下第三系的棕褐色粘土岩、泥岩、灰白色的砂岩、砂砾岩或粘土岩、泥岩夹砂砾岩,含水层为砂岩及砂砾岩固结,平均水温40℃~60℃。

(五)地热流体化学特征

地热流体由于温度较高,在与围岩的化学反应和溶滤作用下,其中溶解的化学成分较为复杂,矿化度较高(深部)。据灵宝城区内地热流体水质资料分析,区内地热流体化学类型特征分述如下:

深层热储层的地热流体化学类型主要为Cl·SO4·HCO3—Na型,pH值一般7.7~8.1,属弱碱性水;矿化度在745.9~799.51 毫克/升之间,属低矿化水;总硬度一般114.0~157.0 毫克/升,属软水;可溶性总固体一般745.9~799.5毫克/升。H2SiO3含量一般19.5~20.8毫克/升。

超深层热储层的地热流体水化学类型以HCO3· Cl—Na型为主,pH值一般7.7~8.1,属弱碱性水;矿化度在1568.33~1830.32毫克/升之间,属高矿化水;总硬度一般81.5~95.5 毫克/升,属软水;可溶性总固体一般1685.59~1864.36毫克/升。H2SiO3含量一般35.1~36.4毫克/升。

(六)地热资源量估算

区内热储层的地热流体总量为1.71×109立方米;热储层的热能总量为1.17×109千卡/时,折合标准煤5.95×106吨/年,发电量1356.2兆瓦;目前已开发利用的地热资源储量(C级)为968 立方米/天;可采地热流体量(D级)为4100立方米/天,其中深层热储可采量为3020 立方米/天,超深层热储可采量为1080 立方米/天;深层地热流体开采潜力指数为1.81,超深层地热流体开采潜力指数为5.63,开采潜力较大。

二、地热资源开发利用与保护

(一)地热资源开发效益

地热作为一种清洁环保型能源,各行各业对它的需求与日俱增,地热资源的开发利用将成为一个新的经济增长点。据有关资料:地热流体用于饮用、宾馆洗浴、医疗、高效农业种植、特种养殖等方面,不但可产生较大的经济效益,同时其社会效益也是显着的。另外利用地热资源代替燃煤,使低温能源用得其所,可减少高位热能损失,有效降低大气污染,减少固体废渣。具有明显的环境效益。

(二)地热资源开发利用

依据地热流体的质量,深层地下热水温度一般小于40℃,主要用途为:饮用天然矿泉水、农业灌溉、热水养鱼、锅炉用水和土壤加温。超深层地下热水温度大于50℃,水中溴、碘含量较高,达8 毫克/升,偏硼酸4.54毫克/升,为医疗热矿水中少有,其中氟达1.18毫克/升,偏硅酸35.1毫克/升,均达到《医疗热矿水水质标准》(GB11615—89)的要求,并含多种对人体有益元素,可集洗浴、医疗、旅游于一体,综合开发利用。

(三)地热资源保护措施

地热资源是在特定的地质、水文地质和水文地球化学环境条件下形成的。要保持其资源的长期连续稳定开采,不致形成地质环境问题,必须十分重视其资源的保护工作。根据经济、社会、环境相统一的原则、以生态建设、环境保护与开发并重的原则,并结合区内实际情况实施如下保护措施。

(1)开采强度控制措施。其一,考虑到热储层对开采强度反应的滞后现象,应遵循稳步推开的原则,使地热井布局科学合理;在建设规划程度较高地区,完成区域开发利用规划,不宜采取单一分散式开发模式;按照地热井合理间距及强度控制原则,审批项目布局的合理性。其二,优先考虑建设规划程度高、集约化技术水平高、综合效益高的项目。

(2)利用方式控制措施。采用梯级、综合、高效利用新技术,提高资源利用率,地热采暖项目必须采用回灌开发模式;新增项目要高起点、高水平、高效益,鼓励高附加值开发项目,利用工艺技术应达到国内先进水平。

(3)保护方式控制措施。有尾水直接排放的利用项目,必须采取回灌开发模式;避免出现地热井布局不合理现象。

(4)加强地热资源开发中的动态监测工作。地热资源的数量是有限的,在开采利用过程中,将会使其水位、水量、水质、水温随开采的过程而发生变化。为不至于因过量开采产生地面沉降、水源枯竭等环境地质灾害,应加强开发中水的动态监测工作。

(5)加强地热资源的开发利用管理。研究区地热资源蕴藏着巨大的开发潜力,可望形成经济和社会的新的经济增长点。为合理地利用好、管理好地热资源,保护地质环境,应建立健全地热资源的开发管理机构,出台地热管理法规措施,建立地热井的开采审批制度,完善探矿权和采矿权取得与转让制度。

三、结束语

地热资源是世界公认的洁净能源,开发使用过程中不破坏耕地,不造成环境污染,为近地使用的产供销一条龙矿产品。经过分析论证,灵宝市城区地热的开发利用前景十分广阔,属可再生资源,是一定时期内的可利用资源,其循环经济发展模式是值得深入探讨的。今后,我们要以发展矿业循环经济的理念,科学合理规划开发利用空间布局,鼓励清洁生产,做到充分利用地热资源,以达到“大力发展循环经济,建设节约型城市”的目的。

‘肆’ 地热资源的好处

地热资源是赋存于地球内部的一种巨大能源。它和煤、石油、天然气及其他矿产一样,也是一种宝贵的矿产资源。目前,人们对于地热资源的利用,基本是通过开采地下热水(汽)来实现的,因为地下热水(汽)是从地球内部将地下热能携带到地表的一种重要媒介。地下热水(汽)不仅能将地球内部的巨大热能携带到地表,同时也能将蕴藏于地球深部的矿物质携带到地表。因此可以说,地热资源不仅是指天然的和人工激发方法获得的热水、热卤水、蒸汽和热气,而且还包括从其中提取的有用元素和化合物。由此可见,地热资源不仅可以提供能源,在一定条件下还可以提供供水水源及矿物资源。