深层地热

来自地球深处的可再生性热能

深层地热是来自地球深处的可再生性热能，起于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。

深层地热的能源优势

深层地热资源是“热、矿、水”三位一体的资源，同时也是洁净的环保型能源，

可广泛应用于发电、供热供暖、医疗保健、温泉洗浴、种植养殖、旅游和房

地产开发等领域。地热资源是可再生资源，同时也可综合循环利用，具有无

污染、开发利用方便(直接利用)、开发价值高等特点，对提高城市品位、改

善城市环境、能源结构调整和改善人们的生活条件具有重要的意义，同时也

可取得显著的经济效益、社会效益和环境效益。从地学研究方面可以准确了

解地区的地层、构造、水化学类型等，为战略性地质工作和城市的发展提供

科学依据。

深层地热能供热技术

深层地热能包括地下深度200～3 000m的地热能及地下深度3 000m以

上的干热岩所具有的热能，温度范围25～150℃的来自深部地层的热水及

150℃以上的干热岩，是地球本身放射性元素衰变产生的热能，主要是由地

壳深部开凿出的“热、矿、水”i位一体组成的极为宝贵的自然资源．具有稳

定、连续、利用效率高等优势，是一种清洁可持续利用的能源。其温度较高．

主要用于发电、供暖等生产、生活目的，技术已基本成熟。欧美国家有很多

用于发电，我国则多用来直接供热，这种地热能品位较高，但受地理环境及

开采技术与成本的影响，受限较大。近年来，由于能源紧缺及环境问题的日

益凸显，在未来能源供应与二氧化碳：减排上具有巨大潜力的深层地热资

源，受到世界各国高度重视。

取自中深层的热水温度范围为25～150℃，应根据实际取出热水的温度高

低．选择不同的应用技术，主要有直接利用地热水供热技术、地源热泵技术、

吸收式热泵技术及增强型地热系统。其中直接利用的场合，应采用梯级利用，

即地热水按照用户需要的供热水温，温度由高到低，分别与用户需求对应。

直接、间接利用的地热尾水，可以再利用地源热泵或者第二类吸收式热泵技

术。提高地热尾水温度，用于供热。

深层地热细分利用

深层地热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

流体可能利用的范围如下：

（1）200～400℃直接发电及综合利用；

（2）150～200℃双循环发电，制冷，工业干燥，工业热加工；

（3）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；

（4）50～100℃供暖，温室，家庭用热水，工业干燥；

（5）20～50℃沐浴，水产养殖，饲养牲畜，土壤加温，脱水加工。

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。

深层地热的发展趋势

1973年，美同同家实验室和能源部在Fenton Hill开始了干热岩发电技术

试验。1974年．建立了干热岩流水循环试验。在随后的时间里进行了大量的

现场大规模的循环试验．提高了储注水的回收率。美国的深层地热能集中

在加里福尼亚州、爱达荷州、俄勒冈州、新墨西哥州，以西部为主。用于供

暖的以俄勒冈州的克拉马斯弗城(Klamath Falls)和俄勒冈工学院为主．当

地地热井800~900m深度即可打出90℃的地热水。其利用方式有两种：一种

是用生产井和回灌井配套的开式有回灌的地热水直接利用系统，尾水使用热

泵进一步提升温度再利用；另一种是设置井下换热器。不把地热水引出来，

仅仅用它的热量。美国全国的深层地热绝大部分用于温室种植、农业、渔业

以及经过换热后使用的高温泡澡池和马路便道融雪。

美国对于深井的地下资源，采取严格的保护措施，各州都有相关的环境

保护法规；除了回灌外，多采用换热器取热。很少直接把地热水用掉，也不

直接使用地热水洗浴。

法国的地热资源以≥50℃的深水层地热水为主，主要集中在巴黎盆地和

西南部的阿基坦盆地。井深约2 000m。法国以供水井和回灌斜井形成“成对”

出现的“对井”而著称。两口地热井在地面上相距10m，但是在地下，可以相

距400～1000m。

德国地理位置位于北纬约50℃。，以采暖为主，深层地热能主要储藏在德国

北部的沉积岩盆地、南部的磨砾层盆地及莱茵断层盆地等五大盆地；德罔的

地热利用的特点是建立相对集中的大型供热站。截至2002年．已有9个集中

供热站，其地热井深度为1 100～2 400m不等，总供热量136MW，用于采暖、

理疗和温室加热等。德国使用的供热中，85%的全年供热量是用地热。另外

15%的热量采用由石油或燃气燃烧器组成的辅助热源，来解决峰值供暖

负荷。

1986年，德、法两国联合在Souhz开展了岩体热能利用项目。经历了

三个阶段的实验研究，到2008年，获得了该区大量的地球物理数据及地温资

料；对不同地层不同深度压裂的排量进行规律总结，并建立科学先导性装置；

获得了裂缝系统尺寸、井产量、流动阻力和流体损失等方面的成果；开发和

试验耐高温的生产泵及电装置的基本设计、安装引。

冰岛在长期利用地热过程中，摸索出一套科学高效的使用方法：从地热

井中抽出高温热水和蒸汽，经分离后，蒸汽带动涡轮机发电．作为第一使用

阶梯；高温热水将引入的低温地表水(多为湖水)加热至80℃左右后输入市

区，供民居和游泳池采暖和融雪之用，为第二使用阶梯；冷却后的地热水含

有大量对人体有益的矿物质，引入温泉疗养区用于洗浴保健．发展旅游，形

成第三使用阶梯；此后的地热水温度依然较高，经处理后通常用于绿色温室

或鱼苗养殖厂供暖，从而形成第四使用阶梯。地热能还广泛用于温室

种植养殖业、工厂烘干、雪融化、洗浴与旅游服务等诸多产业。

我国地热利用以中低温地热(<150℃)开发和直接利用为主．热能利用

总量持续20年保持世界第一。我国在增强型地热系统(EGS)领域的前期投

人不足，干热岩勘探、开发、示范工程尚未开展，未形成同家层面的十热岩

技术研发基地和装备条件。在利用二氧化碳作为工质流体的地热利用领域还

处于基础研究阶段。

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2016年7月6日，由陕西省发改委、西安交通大学、中石化绿源地热能开发有限公司共同举办的“西安-咸阳深层地热开发研讨会”在西安举行。会上，西咸新区沣西新城介绍了新城发展和城建情况，中石化绿源地热能开发有限公司党委书记高小荣介绍了公司推进中国西部创新港新能源集成系统开发利用方案，西安交通大学教授黄少鹏介绍了西安交大深层地热能源中心的设想，曹耀峰院士作了题为《重新认识地热在我国经济新常态下的作用》的报告。另外，在与会有关领导和专家学者的共同见证下，公司与西安交通大学签订了《地热开发合作意向书》，公司总经理王晓毛和西安交大全球环境变化研究院副院长李旭祥在协议书上签字。

2012年7月13日，山西省发改委、山西省可再生能源协会、山西双良可再生能源集团公司联合举行的“‘中国——波兰’深层地热发电及供热、地下煤炭气化发电及供热山西项目推进会”在太原召开，会议透露未来几年，山西省将在太原、朔州等市建设深层地热发电及供热项目或者地下煤炭气化发电及供热项目。深层地热发电及供热是应用高新技术将地下6000米—10000米的干热岩热能取至地表，进行发电和供热。这种深层地热是取之不尽、用之不竭的可再生能源，是新型清洁能源。

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