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地热能利用装置

地球本身是个大热库,蕴藏着巨大的热能。地球最外层是地壳,大约30公里厚;下面是覆盖层,其中充满温度在3000℃以上的高温岩层;愈向地球深处,温度愈高,到离地表6400公里的地球中心时,温度可高达6000℃,接近太阳表面温度。高温主要来源于地球内铀、钍、钾等放射性元素的衰变过程。高温岩层能缓慢地对流,将地心的热量传到地壳,被加热的部分地壳熔解成岩浆。高温的岩浆成为地热能的根本。

人类很早以前就懂得利用地热能。古罗马人建设了利用地热能的浴池和房屋,在冰岛、土耳其和日本等国的地热地区至今仍保留类似做法。其中冰岛是利用地热较多的国家,已有40%的居民利用地热取暖。冰岛首都雷克雅未克在本世纪40年代就利用地热实现了暖气天然化,是世界最清洁的城市之一。

当然,地热能的最大利用潜力是发电。世界上最早的地热电站于1904年在意大利塔斯坎尼的拉德雷洛地区建成。在当地,温度为140 - 260℃的蒸汽从地隙中喷出,因含有污染的化学物质,涡轮机不能直接引用蒸汽,便将地热蒸汽引入热交换器,利用其热量加热净水,再将干净的水蒸气引入涡轮机。1913年250千瓦的发电机组开始发电,目前装机容量达到42万千瓦。

从60年代以来,国内外30多个国家建立了大大小小的地热电站,发电量已达250多万千瓦。美国地热发电规模较大,发展速度很快。1960年加利福尼亚州在盖塞建成第一座地热蒸汽电站,装机容量1万千瓦。1979年美国地热发电量达66.3万千瓦,占世界第一位。菲律宾有12座活火山,地热资源极为丰富,目前正在积极开发利用。

我国在西藏羊八井和朗久等地区都已建成了容量较大的地热电站。羊八井地热电站已与拉萨联网,成为拉萨市主要供电系统。此外,我国台湾省的宜兰县清水地热发电站目前发电量也已有800千瓦。

地热能一般分为五类:过热蒸汽;热水和蒸汽的混合物;热的干岩石;压力热水和热岩浆。过热蒸汽最易用来发电,被大多数现有地热电站所利用。如果从地下喷出的是热水而不是蒸汽,也可以利用类似方法发电。在没有蒸汽也没有热水的地方,可钻孔到热岩层,用 泵将高压水注入孔内,压破孔底的岩石,形成纵横交错的巨大裂缝。水进入裂缝中,受热沸腾变为蒸汽,从穿透裂岩的第二个钻孔升到地面,引入蒸汽涡轮机发电。不断注入热岩裂隙中的冷水,使裂缝更多更大,从而可以吸取更多的热量。

目前,世界各国都在积极开发利用地热能。地热探查方法也多种多样,如航空探测,电磁、重力及地震探测等。同时地热能的综合利用日趋广泛,除发电外,还可用于供暖、温泉池,动物、鱼类养殖及植物栽培等。

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