地热及其利用

摘 要 地热能是一种可再生的新型清洁环保能源，我国是一个地热资源分布比较丰富的国家。利用地热发电、采暖、进行工业加工、农业和水产养殖、洗浴及医疗保健等有着十分广阔的发展前景。

关键词 地热；能源；开发；利用

中图分类号 P3 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2011)101-0151-01

地热即地热能，是来自地球内部的一种能量资源，也是一种特殊的矿产资源。随着对地热资源的不断开发与研究，地热能必将成为继水力、风力和太阳能之后又一种重要的可再生的新能源。

1 地球中的热能从何而来

地球内部赋存着巨大的热能，据联合国有关资料介绍，地下热能的总蕴藏量为地球上煤全部燃烧所放出热量的1.7亿倍。这么巨大的热能赋存是与地球的发展过程分不开的，是地球在漫长的演变过程中积累起来的。热能的主要来源有：放射性热能、重力位能、地球旋转能、化学过程能、构造变动的机械能、冷缩—膨胀能等，特别是放射性热能在其中占主导地位。

地球内部广泛分布着各种放射性物质，尤其在地下500km-1000km的范围内分布最多。放射性物质不断地进行衰变，同时产生大量的热能。例如：一克镭完全衰变后，能产生370万千卡的热量，相当于烧掉500kg煤所产生的热量。有人估计，在地球内部由于放射性元素衰变而产生的热量，平均为每年5万亿亿卡。

2 地热在地球中的分布

地热在地球中的分布是不均匀的，无论是在纵向深度上还是在横向空间上都是如此。

在深度方向上，大体是地温随深度的增加而升高。根据地壳中地热的分布，划分为变温层、常温层、增温层。增温层以“地热增温率”来表示温度随深度的变化。深度增加100m，温度升高的数值即为地热增温率（单位：℃/100m）。在正常情况下，地热增温率为3℃/100m。但在地壳15km以下，地热增温率逐渐减小。

在横向空间上地热的分布同样是不均匀的。在一定的地质条件下，向地表方向平均放散的地热流会富集起来，成为可利用的地热资源。富集地区的地热增温率就大于3℃/100m，出现异常现象，这样的地方被称为地热异常区。在该区内，如果有十分好的地质构造和水文地质条件，就能形成富集大量热水或蒸汽的具有重大经济价值的地热田，在这里地热会以温泉、热泉、沸泉、喷汽孔、冒汽地面、热水湖、间歇泉等显示类型出露地表。

地热异常区主要分布在近代岩浆活动区、现代火山区以及近代地壳运动活跃的地区。大量的钻探结果证明，地热的分布与火山、地震的分布有一致性。世界上的地热的分布主要有两条带，一条是环太平洋带，另一条是地中海—喜马拉雅带。我国和这两条地热带都接壤，所以我国的地热资源相当丰富。

3 我国地热资源概况

独特的地质构造特征与地理位置，构成了我国是一个地热资源较丰富的国家，其地热资源（尤其是中低温地热资源）广泛分布于我国东南沿海、西南地区、胶东半岛和大面积分布的沉积盆地。按地理位置可划分为以下六个区带：1）藏滇地热带。2）川滇地热带。3）郯庐断裂地热带。4）祁吕弧形地热带。5）东南沿海地热带。6）台湾地热带。

在全国各省差不多都有地热点和地热异常发现，据统计已超过3000处。其中西藏600多处，云南700多处，四川300处左右，闽东南100多处，华北平原北部近百处，台湾80处左右，江苏中部20余处等。

西藏是我国地热活动最强烈的地区，地热蕴藏量居全国之首。被誉为“地热之光”的西藏羊八井地热资源非常丰富，它位于拉萨市以西九十公里（当雄县境内）的一个群山环抱的峡谷之中，热田面积为15km2，地势平坦，海拔4300m，南北两侧的山峰均在5500m-6000m以上。热田盆地中水热活动十分强烈，地热显示丰富多样，规模宏大，有温泉、热泉、沸泉、喷泉孔、热地、水热爆炸穴、热水上升的间歇喷汽井、热水塘、热水沼泽等。1976年我国大陆第一台兆瓦级地热发电机组在这里成功发电。目前电厂已有8台3000kW机组，总装机容量

2.5万kW，年发电量在拉萨电网中占45%。热田的周围是冰天雪地的高寒风光，而热田内却是沸水翻滚，热水飞溅，蒸汽柱冲天的另一番灼热

景像。

号称“地热之乡”的云南腾冲，地热资源极为丰富，全区目前发现有64个地热活动区，温泉群达80余处，水温高达93.36℃。其中最壮观的地热景观是距腾冲城20km的腾冲热海，面积约9km2，是腾冲地区的高温中心，有大量的沸泉、热泉、喷泉和地热蒸汽出露。

腾冲的地热与火山有内在联系，属火山型地热显示。这里保存着我国最壮丽、最完整的新生代火山群，登高而望，美丽的腾冲城处于60多座火山环抱之中。地热显示分布面积约6000km2。腾冲地热的天然热流量很高，据估算，一年放出的天然热流量，相当于27万t标准煤。

我国台湾省地处欧亚大陆板块与菲律宾板块相接触的活动带上，地质历史时期火山活动与水循环活跃，岛内地热资源丰富，温泉的开发利用较为普遍，目前这里的地热温泉区有98处之多。地热蕴藏区的地热蕴藏总量约97万kW，相当于240万t标准煤。

令人振奋的是，近年来，由于地热热泵技术的发展采用，使热源的可利用温度甚至低至12℃，过去所谓“地热资源在分布上有局限性”的观念将被改变，这为地热能的开发利用打开了一个新的巨大窗口。

4 地热能的利用

地热资源按存在形式可分为五大类型：蒸汽型、热水型、干热岩型、地压型和岩浆型。能为人类开发利用的，目前还仅限于蒸汽型和熱水型两类；岩浆型的利用，尚处于基础研究阶段，而干热岩型和地压型的开发利用，则处于实验阶段。

对于地热能的基本利用可分为地热发电和直接利用两大类。下面介绍地热能利用的几个具体方面。

4.1 用于发电

世界上第一个利用地热发电的国家是意大利，该国于1904年在托斯卡纳的德拉瑞罗建立了世界上第一座地热试验电站，新西兰、菲律宾、美国、日本等国都先后投入到地热发电的大潮中。目前，美国的地热发电装机容量居世界首位。据中国国土资源部的消息：截止2010年底，全国高温地热发电总装机容量为24兆瓦。随着近些年来我国地热能开发利用突飞猛进的发展，地热发电必将取得长足的进展和骄人的成果。

4.2 用于工业加工、采暖、制冷和空调

在工业上利用地热能的方面有很多，如：纺织、印染、锅炉、烘干、皮革加工、造纸、食品加工、木材加工等。我国在这方面综合利用较早的为北京、天津两地。如棉纺厂用地下热水直接送入空调设备，调节车间温度和湿度，既改善了劳动条件，又提高了产品质量，每年节约大量的水、电、煤等费用。

利用地热采暖最典型的当属冰岛。冰岛全国有一百多座火山，地热资源极为丰富，利用地热采暖遍及全国，首都雷克雅未克利用地热全部实现了天然暖气化。

我国利用地热制冰和空调的研究，于1980年1月建成第一套试验设备，在福州试验成功。

4.3 用于农业和水产养殖业

地热在这方面的应用在我国有着十分广阔的前途。利用地热育种、育秧、温棚供暖、养殖水生绿肥和饲料，还可用来直接灌溉，以提高土壤温度，使作物早熟增产。利用地热水养殖热带鱼等水产品，促进渔业

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发展。还可用来加温沼气、孵化鸡鸭等。

4.4 用于洗浴、医疗、保健

地热温泉热浴，不仅可使人的肌肉、关节松弛、消除疲劳；还可扩张血管，促进血液循环，加速人体新陈代谢。温泉往往还是人们休闲、娱乐的旅游景点。

地热温泉用于医疗治病，在我国已有数千年的历史，早在先秦的《山海经》里就有了“温泉”的记载。大多数温泉水中都含有丰富的化学物质，对人体有一定的帮助。例如：温泉中的碳酸钙对改善体质、恢复体力有相当作用；而温泉所含丰富的钙、钾、氡等成分对调整心脑血管疾病，治疗糖尿病、痛风、神经痛、关节炎等均有一定功效；而硫磺泉则可软化角质；含钠元素的碳酸水有漂白软化肌肤的效果。

积极开发利用地热能对构建资源节约型和环境友好型社会、保障国家能源安全、改善我国现有的能源结构、促进节能减排战略目标的实现具有重要的意义。

参考文献

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[5]王大纯,等.水文地质学基础[M].北京:地质出版社,2002.

作者简介

张英杰，男，高级讲师，就职于华北水院水利职业学院。