地热能利用系统
利用地热能实现采暖、供冷、发电和供应生活热水及娱乐保健的系统。地热是一种洁净的可再生能源。具有热流密度大、容易收集和输送、参数稳定 (流量、温度)、使用方便等优点。地热不仅是一种矿产资源,同时也是宝贵的旅游资源和水资源,已成为人们争相开发利用的热点。地热能作为一种清洁可再生能源,不像化石燃料在获取能源和产生电力的同时,向环境排放大量的燃烧产物,如CO2、SO2 、NOx、粉尘等,对环境造成严重的污染,引起世界范围内的温室效应、酸雨、土地沙漠化等灾害,也严重影响了人们的身心健康。开发利用清洁无污染的地热能已是社会发展的必然趋势。人类很早以前就开始利用地热能,如利用温泉沐浴、医疗,利用地下热水取暖、建造农作物温室、水产养殖及烘干谷物等。但真正认识地热资源并进行较大规模的开发利用却是始于20世纪中叶。
地热能的利用可分为地热发电和直接利用两大类,而对于不同温度的地热流体可利用的范围是:200-400℃直接发电,综合利用; 150-200℃双循环发电,制冷,工业干燥,工业热加工; 100-150℃双循环发电,供暖,制冷,工业干燥,脱水加工,回收盐类,罐头食品; 50-100℃供暖,温室,家庭用热水,工业干燥; 20-50℃沐浴,水产养殖,饲养牲畜,土壤加温,脱水加工。现在许多国家为了提高地热利用率,而采用梯级开发和综合利用的办法,如热电联产联供,热电冷三联产,先供暖后养殖等。目前地热能的直接利用发展十分迅速,已广泛地应用于工业加工、民用采暖和空调、洗浴、医疗、农业温室、农田灌溉、土壤加温、水产养殖、畜禽饲养等各个方面,收到了良好的经济技术效益,节约了能源。地热的直接利用,技术要求较低,所需设备也较为简易。在直接利用地热的系统中,尽管有时因地热流中的盐和泥沙的含量很低而可以对地热加以直接利用,但通常都是用泵将地热流抽上来,通过热交换器变成热气和热液后再使用。这些系统都是最简单的,使用的是常规的现成部件。地热直接利用中所用的热源温度大部分都在40℃以上。如果利用热泵技术,温度为20℃或低于20℃的热液源也可以被当做一种热源来使用 (如美国、加拿大、法国、瑞典及其他国家的做法)。热泵的工作原理与家用电冰箱相同,只不过电冰箱实际上是单向输热泵,而地热热泵则可双向输热。冬季,它从地球提取热量,然后提供给住宅或大楼(供热模式); 夏季,它从住宅或大楼提取热量,然后又提供给地球蓄存起来 (空调模式)。不管是哪一种循环,水都是加热并蓄存起来,发挥了一个独立热水加热器的全部的或部分的功能。由于电流只能用来传热,不能产生热,因此地热泵将可以提供比自身消耗的能量高3-4倍的能量。其可以在很宽的地球温度范围内使用。
我国地热资源丰富。已发现的地热露头点有2500余处,全年天然放热资源量折合35.6亿吨标煤。开发和利用地热资源对我国调整能源结构、促进经济发展、实现城镇化战略等有重要的意义。在美国,地热泵系统每年以20%的增长速度发展,而且未来还将以两位数的良好增长势头继续发展。地热能综合利用建筑物,是改善城市大气环境、节省能源的一条有效途径,也是我国地热能利用的新的发展方向。冰岛、土耳其、日本、美国、意大利、菲律宾等国家的地热能都已得到广泛的开发和利用。