地熱發電技術及其應用前景

李翔

（河北省煤田地質局第二地質隊，河北 邢臺 054000）

0 引言

地熱能是一種零污染的可再生能源，其主要來自于地球深處相關物質發生的衰變。據相關研究可知，自史前開始，地熱能就已被廣泛應用于洗浴以及蒸煮。在現代社會，通過開展鉆井工作則可將這些熱能從地下的儲存層輸送到水池、發電站等場所，以此來將這些熱能充分的利用起來。但是，地質條件對地熱能利用影響非常大，因此，在當前社會，地熱發電技術的實際應用情況并不良好，在總發電量中所占的比例也并不理想。這都是由于地熱能常蘊藏于地殼深層，且分布地區比較分散，加之地熱發電模式自身的局限性，最終導致地熱發電技術難以有效的發揮出自身所具有的技術優勢。

1 地熱發電技術的種類及其原理

1.1 地熱蒸汽發電

在當前社會，通過對地熱蒸汽發電技術進行深入探究可知，地熱蒸汽發電技術主要分為背壓式與凝汽式汽輪機兩種不同的發電技術[1]。據相關研究報告可以清晰地看出，其具體的工作原理是將蒸汽井中含有的干蒸汽引出，進而開展相關的凈化工作。這時，分離器中會產生一些固體雜質，而汽輪發電機則在蒸汽能源的推動下，產生相應的電力能源。在地熱能源的具體應用過程中，這類技術相對來說較為簡單，對一些富含不凝結氣體的地區十分適用，并且還可進行綜合利用，進而被廣泛應用在生活用水與工農業生產過程中。其次，為了能夠有效的提升地熱發電站的實際發電效率以及輸出功率，蒸汽需在做功后排入混合式凝汽器中，開展相關的冷卻工作后再進行排出，在這個過程中，汽輪機內部的蒸汽能夠達到良好的膨脹程度，這種類型的膨脹具有較低的壓力，從而能夠做出更多的功。

1.2 地下水熱發電

地熱發電技術在具體的應用過程中可分為閃蒸和中間介質等兩種不同的發電形式。分開來說，在實際應用過程中，閃蒸的應用原理是將地熱井中含有的熱水引出，并將引出的熱水輸送到閃蒸器中進行相關的處理，在開展相關處理后會產生相應的蒸汽，這些蒸汽在被引入常規汽輪機中便會做出相應的功，進而產生一定的電能。在產生電能后，這部分蒸汽便會排入到混合式凝汽器中進行冷卻，最終被排入到冷卻塔中[2]。此外，分離器在這個過程中會將自身含有的含鹽水進行排放，但并不會完全排空，排放后剩余的部分通常會流入地下或進行第二級低壓等相關工作，進而引入到閃蒸分離器中去，再將其含有的低壓蒸汽進行分離出來，從而在汽輪機中作出相應的功，這便是閃蒸法，其在具體應用的過程中還可分為單級、兩級以及全流法等。從實際情況來看，在使用閃蒸法進行發電時，當熱水溫度低于100攝氏度時，便不需要多么復雜的電站設備，因此極易建設并十分適合使用混合式熱交換器。但其在應用過程中也存在著較為明顯的不足，如：設備尺寸較大、耐腐性較差、熱效率較低以及對熱水溫度有著極高的要求等。

中間介質法的具體工作原理是，通過充分的利用熱交換器，對一些低沸點的工質進行加熱處理，使其成為可供發電使用的蒸汽，再將這類蒸汽用作推動汽輪機工作的動力，以此來產生相應的電能[3]。這類技術在實際應用過程中能夠更加充分的將地熱能利用起來，并有效的降低對熱水的消耗，但是這類技術也存在著較為明顯的不足，如：相對于前者來說，這類技術的應用需要更大的資金投入，且相關設備的運行更為復雜。

1.3 聯合發電

在地熱發電技術不斷發展的過程中，聯合發電技術應運而生，其在具體的應用過程中能夠將蒸汽與地熱兩種能源充分的利用起來，并且十分適用于高溫流體發電模式，一般情況下，當發電流體大于或者等于120攝氏度時，便可應用雙工質發電系統，進行二次做功，進而將流體自身的熱能更加充分的利用起來，這樣一來不僅能夠有效的提升地熱發電效率，還可對相關水資源進行二次利用，從而具有良好的經濟以及環境效益[4]。其次，這類地熱發電模式在實際應用的過程中，其運行系統處于一種全封閉的環境中，進而對生態環境造成的影響是微乎其微的，此外，由于這類發電系統自身的環保性，使得地熱田的實際應用壽命得到一定程度的延長。

1.4 地下熱巖石發電

與上述地熱發電模式相比較來說，地下熱巖石發電技術也有著兩種不同的發電模式，分別為：干熱巖與巖漿發電。分開來說，干熱巖發電模式主要是在溫度超過150攝氏度的巖石儲層進行熱能開采等工作。其在具體應用時，當壓力泵將水壓到地下深層數千米的干熱巖儲層中，水便會在高溫狀態下進行加熱，再由相關管道進行加壓，然后輸入到熱交換器中，這時汽輪發電機便會受到熱交換器的推動，此時熱能便開始逐漸轉化為電力能源[5]。此外，管道加壓提取出的熱水在做功后還可再次輸入地下，以此來實現對水資源的充分利用。從實際情況來看，這類發電系統在發電過程中并不會產生火力發電時產生的工業廢水以及廢氣，因此其未來的應用前景是十分良好的。

在當前社會，巖漿發電是地熱發電的主要形式之一，巖漿發電的實際工作原理是通過開展相關的鉆井工作，從巖漿出直接獲取相關的熱能。但是這類發電模式還處于研究階段，這類技術自身的可行性、鉆井的深度等幾個方面的內容都是人們需要進行不斷深入研究的。

2 地熱發電技術的發展前景

2.1 干熱巖發電

結合實際應用情況來看，國外干熱巖發電技術研究工作已持續40多年，美國、英國、德國、法國等多個國家建立了干熱巖發電示范工程，技術已日趨成熟。國內起步較晚，仍在探索階段。干熱巖發電技術的應用可以有效的降低溫室效應，在發電過程中幾乎不會對環境造成污染，并且相對于水利發電、火力發電等技術更具競爭力，因此，干熱巖能源將極有可能發展為全球主要能源之一。此外，結合我國干熱巖地熱的分布情況來看，我國這部分地熱資源的儲備是十分豐富的，并且干熱巖發電機組與常規發電機組并無太大區別，因此可通過相關發電機組的建設對其進行廣泛的開發工作，進而為環境保護事業以及電力事業的發展奠定堅實的基礎。

2.2 聯合發電

隨著人們對地熱發電技術重視程度的逐漸提升，眾多國家都采用地熱發電模式的聯合應用，并獲得可十分良好的應用效果，并且因其在進行發電做功時幾乎是零排放，進而間接的改善了生態環境。在針對一些中低溫的地熱資源進行綜合利用時，部分科研人員正在深入探究其與太陽能的綜合利用，但是這類聯合應用模式僅有理論應用模型，而實踐應用卻較少。結合實際情況來看，這類技術在現階段的應用并不廣泛，但是這類技術自身具有較多的應用優勢，日后的應用前景也是十分可觀的。

2.3 地熱田氣體與余熱的利用

從實際情況來看，地熱田在產生熱能的過程中還會產生一些氣體，在應用地熱能進行發電的過程中，將這些氣體充分的利用起來，并增加相應的燃氣輪機，在進行混合燃燒工作后，充分的回收相應的能量，以此來增加這類能源自身的循環性，這樣一來不僅能夠有效的降低發電過程中對環境造成的影響，還能夠有效的促進溫室農業的發展，因此，其也是一種發展前景十分可觀的地熱發電技術。

2.4 加大地熱發電技術的創新

要想使地熱發電技術獲得更好的發展，就必須要將技術研發創新工作重視起來，并將地熱資源的應用列入國家發展規劃中去，并根據實際情況增加對相關科研工作的資金投入，使技術創新理念能夠覆蓋地熱發電過程中的各個環節，并根據地熱發電技術的實際應用情況，制定相關的技術標準以及行業規范，以此來使地熱資源的開發利用能夠更加科學且規范[7]。此外，在應用地熱能源進行發電時，要充分的吸取國外先進的技術理念，以此來實現地熱資源的科學利用，并提升地熱資源的發電效率，并在保障生態平衡的過程中，實現健康持久的發展目標。

3 結語

綜上所述，地熱發電技術的本質就是將地下熱能充分的利用起來用以發電的能量轉換技術，這種發電技術在應用過程中具有幾乎零排放等應用優勢，這是其他發電技術難以媲美的，因此，地熱發電技術是一項十分值得推廣的發電技術。在具體應用的過程中，其與風能發電一同備受人們的關注，但是，地熱發電技術需要從地表深處獲取熱能，致使這類技術的實際推廣存在著極大的限制。不過隨著科學技術的不斷發展，在應用地熱發電技術時面臨的困難會被逐漸攻克，因此，不斷深入探究地熱發電技術的應用模式將會有效的促進電力事業的發展。