第五章 地热发电技术
（一）
CQSONG
2
第一节 地热能基本知识
? 什么叫地热能?地热有多大?
? 地球的构造是怎样的?地热温度有多高?
? 地热从何而来?
? 形成地热资源的要素?地热资源有哪些形式?
? 各种地热资源的开发技术概况,
3
什么叫地热能?地热有多大？
? 所谓地热能，简单地说．就是来自地下的热能，
即地球内部的热能。
? 据计算，地球陆地以下五公里内,15摄氏度以上
岩石和地下水总含热量达 1.05E25焦尔，相当于
9950万亿吨标准煤。 按世界年耗 100亿吨标准
煤计算，可满足人类几万年能源之需要,
? 如果把地球上贮存的全部煤炭燃烧时所放出的热
量作为标准来计算、那么，石油的贮存量约为煤
炭的 3％，目前可利用的核燃料的贮存量约为煤炭
的 15％,而地热能的总贮存量则为煤炭的 1.7亿
倍。
4
地球的内部构造
? 地球是一个巨大的实心椭球体，它的表面积约为
5,11x108km2，体积约为 1.0833x1012km2，
赤道半径为 6378km，极半径为 6357km。地球
的构造好像是一只半熟的鸡蛋，主要分为 3层。 温
度分布图
1)地壳,地球的员外面一层，即地球外表相当于鸡蛋
壳的部分，地壳由土层和坚硬的岩石组成，它的厚
度各处不一，介于 10— 70km之间，
2)地幔,地球的中间部分，即地壳下面相当于鸡蛋白
的部分，也叫做, 中间层,,它大部分是熔融状态
的岩浆．地幅的厚度约为 2900km,它内硅镁物质
组成，温度在 1000℃ 以上,
3)地核,地球的中心，即地球内部相当于鸡蛋黄的部
分．地核的温度在 2000— 5000 ℃ 之间，外核深
2900— 5100km，内核深 5100M以下至地心，
一般认为是由铁、镍等重金属组成的
5
地热从何而来?
? 关于地球的起源问题，目前有许多不同的假说，因此，
关于地热的来源问题，也有许多不同的解释。但是，
这些解释都一致承认,地球物质中放射性元素衰变产
生的热量是地热的主要来源 。
? 放射性元素有铀 238、铀 235、针 232和钾 40等，
这些放射性元素的衰变是原子核能的释放过程。
? 放射性物质的原子核．无需外力的作用，就能自发地
放出电子、氦核和光子等高速粒子并形成射线。在地
球内部，这些粒子和射线的动能和辐射能，在同地球
物质的碰撞过程中便转变成了热能。
6
形成地热资源的要素?地热资源有哪些形式?
? 形成地热资源有 热储层、热储体盖层、热
流体通道和热源 4个要素 。
? 通常我们把地热资源根据其在地下热储中
存在的个同形式，分为 蒸汽型, 热水型,
地压型, 干热岩型 资源和 岩浆型 资源
等几类。
7
各种地热资源的开发技术概况
? 在上述 5类地热资源中，目前能为人类开发
利用的．主要是 地热蒸汽和地热水两大类 资
源，人类对这两类资源已有较多的应用；
? 干热岩和地压两大类资源尚处于试验阶段，
开发利用很少。
? 不过，仅仅是蒸汽型资源和热水型资源所包
括的热能，其储量也是极为可观的。仅按目
前可供开采的地下 3km范围内的地热资源
来计算，就相当于 2.9× 1012 t煤炭燃烧所
发出的热量。
8
4-2 地热资源
一、概述
1．地热资源定义
? 地热资源是指在当的技术经济和地质外境条件
下，地壳内能够科学、合理地开发出来的岩石
中的热能量和热流体中的热能量及其有用的伴
生成分 。
? 目前地热资源勘探的深度可达地表以下
5000m，其中 2000m以下为 经济型地热资
源, 2000— 5000m为 亚经济型地热资源 。
9
2．地热资源类型介绍
(1)蒸汽型资源
? 蒸汽型资源是指地下热储中以蒸汽为主的
对流水热系统，它以产生温度较高的过热
蒸汽为主，掺杂有少量其他气体，所含水
分很少或没有。
? 这种干蒸汽可以直接进入汽轮机，对汽轮
机腐蚀较轻，能取得满意的工作效果。
? 但这类构造需要独特的地质条件，因而资
源少、地区局限性大。
10
（ 2）热水型资源
? 热水型资源是指地下热储中以水为主的对
流水热系统，它包括喷出地面时呈现的热
水以及水汽混合的湿蒸汽。
? 这类资源分布广、储量丰富，根据其温度
可分为 高温 (>150℃ )、中温 (90—
150℃ )和低温 (90 ℃ 以下 )。
11
(3)地压型资源
? 地压型资源是一种目前尚未被人们充分认识的、但
可能是一种十分重要的地热资源,
? 它以高压水的形式储存于地表以下 2— 3Km的深
部沉积盆地中，并被不透水的盖层所封闭，形成长
1000km、宽数百千米的巨大热水体。
? 地压水除了高压、高温的特点外，还溶有大量的碳
氢化合物 (如甲烷等 )。
? 所以，地压型资源中的能量，实际上是 由机械能
(压力 )、热能 (温度 )和化学能 (天然气 )3个部分组
成的。
12
(4)干热岩型资源
? 干热岩型资源是比上述各种资源规模更为巨大的
地热资源。
? 它是指地下普遍存在的没有水或蒸汽的热岩石。
? 从现阶段来说，干热岩型资源专指埋深较浅、温
度较高的有开发经济价值的热岩石。
? 提取干热岩中的热量，需要有特殊的办法，技术
难度大。
13
(5)岩浆型资源
? 岩浆型资源是指蕴藏在熔融状和半熔融状
岩浆中的巨大能量，它的温度高达 600—
1500℃ 左右。
? 在一些多火山地区，这类资源可以在地表
以下较浅的地层中找到，但多数则是埋在
目前钻探还比较困难的地层中。
? 目前能为人类开发利用的．主要是地热蒸
汽和地热水两大类资源，人类对这两类资
源已有较多的应用；干热岩和地压两大类
资源尚处于试验阶段，开发利用少。
14
3．地下热水形成
? 地下热水的形成一般可分为 深循环型 和 持殊热源型 两
种形成类型,
(1)深循环型。 一边冷水下降，一边热水上升，这就
构成 地下热水的循环运动 。 形成过程图
? 深循环型地下热水的形成、运动和储存，与地质构造
密切相关。
(2)特殊热源型。 数十亿年来地壳岩层一直在经历着
断裂、挤压、折曲及破碎等变化。每当岩层破裂时，
地球深部的岩浆就会通过裂缝向地表涌来。如果涌出
地表，即成为 火山爆发 。如果停驻在地表下一定的深
度，则成为 岩浆侵入体 。 形成过程图
15
4．地热田类型
? 地热田分为 热水田 和 蒸汽田 两大类型。
(1)热水田。 这种地热田开采出的介质主要是
液态水，温度在 60— 120℃ 之间，多属于
深循环型热水，但有时也可能是特殊热源型
热水。
? 热水田是地热田中一种较普遍的类型．既可
直接用于供暖和工农业生产，也可用于减压
扩容法地热发电系统。
16
4．地热田类型
(2)蒸汽田。 当储水层的上方有一透水性很差
的覆盖岩层时，由于覆盖层的隔水、隔热作
用，覆盖层下面的储水层在长期受热的条件
下，就成为聚集大量具有一定压力和温度的
蒸汽和热水的热储，即构成为蒸汽田。 蒸汽
田模型图,
? 蒸汽田还可以按井口喷出介质的状态分为干
蒸汽田和湿蒸汽田。
? 蒸汽田特别适合于发电，是十分有开采价值
的地热田。
17
5．地热水和天然蒸汽杂质
? 通常热水中合有较多的 硫酸和铵、铁、铝等硫
酸盐 ;有时还有 盐酸、硅酸、偏硼酸 等。
? 在地热水和蒸汽中的 气体成分,则有 二氧化碳、
硫化氢、甲烷、氨、氮、氢、乙烷 等；
? 在有的热水中还台有 二氧化琉,盐酸气和氢氖
酸气等。
? 除此之外，无沦热水或蒸汽，都还常常挟带有
泥砂等 固体异物。
? 地热水和天然蒸汽中的各种杂质，都会对地热
发电产生影响,
18
二、世界地热资源分布
? 根据板块学说，在各大板块的交接处形成
了有丰富地热资源的地热带。从世界范围
来说,主要有如下 4个地热带：
1．环太平详地热带
2．大西洋洋中脊型地热带
3．红海 —— 亚丁湾 —— 东非裂谷型地热带
4．地中海一喜马拉雅缝合线型地热带
19
三、中国地热资源
? 通过对中国 30个省、市、自治区的地热资源普
查、勘探表明，中国地热资源丰富，分布广泛。
? 其中盆地型地热资源潜力在 2000亿吨标准煤
当量以上。全国已发现地热点 3200多处，打
成的地热井 2000多眼，其中具有高温地热发
电潜力有 255处，预计可获发电装机
5800MW，现已利用的只有近 30MW。
20
三、中国地热资源
1．高温地热资源
? 中国的高温地热资源丰富，可用于地热发电的
合 255处,总发电潜力为 5800Mw。主要分布
在西藏、滇西和中国台湾地区。
? 预计到 20l0年，还可开发利用 10余处新的高温
地热资源，发电潜力约为 300MW。
21
三、中国地热资源
2．中、低温地热资源
? 中国的中、低温地热资源中可用于非电直接
利用的有 2900多处，
? 其中盆地型潜在地热资源埋藏量约相当于
2000亿 t标准煤。主要分布在松辽盆地、华
北盆地、江汉盆地、渭河盆地、太原盆地、
临汾盆地、运城盆地等众多的山问盆地以及
东南沿海的福建、广东、赣南、湘南等地。
? 目前的开发利用量还不到资源保有量的
1‰。
22
三、中国地热资源
3、中国地热资源的分类（按地热资源成因）
(1) 现代火火山型：在台湾和云南
(2)岩浆型：在西藏
(3)断裂型：如辽宁、山东、山西、陕西以
及福建、广东等地。
(4)断陷、凹陷盆地型：如华北盆地、松辽
盆地、江汉盆地等。
23
地热资源温度分级
? 国际上的一般划分方法为,150℃ 以上为高温；
90— 150 ℃ 为中温；如 90 ℃ 以下为低温。
? 中国地热勘查国家标准 (GBll615— 1989)规
定，地热资源按温度分为 高温、中温、低温 3
级,按地热田规模分为大、中、小 3类。
24
课堂作业（ 2005-10-28）
1、地热能和地热资源的概念？
2、根据热储的不同形式，地热资源分为哪五
类？
3、根据地热资源的成因，我国地热资源可划
分为哪四种类型？西藏羊八井地热田属哪
类？
25
地球内部温度分布示意图
26
深循环水图
27
特殊热源型地下热水形成过程
28
蒸汽田图
（一）
CQSONG
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第一节 地热能基本知识
? 什么叫地热能?地热有多大?
? 地球的构造是怎样的?地热温度有多高?
? 地热从何而来?
? 形成地热资源的要素?地热资源有哪些形式?
? 各种地热资源的开发技术概况,
3
什么叫地热能?地热有多大？
? 所谓地热能，简单地说．就是来自地下的热能，
即地球内部的热能。
? 据计算，地球陆地以下五公里内,15摄氏度以上
岩石和地下水总含热量达 1.05E25焦尔，相当于
9950万亿吨标准煤。 按世界年耗 100亿吨标准
煤计算，可满足人类几万年能源之需要,
? 如果把地球上贮存的全部煤炭燃烧时所放出的热
量作为标准来计算、那么，石油的贮存量约为煤
炭的 3％，目前可利用的核燃料的贮存量约为煤炭
的 15％,而地热能的总贮存量则为煤炭的 1.7亿
倍。
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地球的内部构造
? 地球是一个巨大的实心椭球体，它的表面积约为
5,11x108km2，体积约为 1.0833x1012km2，
赤道半径为 6378km，极半径为 6357km。地球
的构造好像是一只半熟的鸡蛋，主要分为 3层。 温
度分布图
1)地壳,地球的员外面一层，即地球外表相当于鸡蛋
壳的部分，地壳由土层和坚硬的岩石组成，它的厚
度各处不一，介于 10— 70km之间，
2)地幔,地球的中间部分，即地壳下面相当于鸡蛋白
的部分，也叫做, 中间层,,它大部分是熔融状态
的岩浆．地幅的厚度约为 2900km,它内硅镁物质
组成，温度在 1000℃ 以上,
3)地核,地球的中心，即地球内部相当于鸡蛋黄的部
分．地核的温度在 2000— 5000 ℃ 之间，外核深
2900— 5100km，内核深 5100M以下至地心，
一般认为是由铁、镍等重金属组成的
5
地热从何而来?
? 关于地球的起源问题，目前有许多不同的假说，因此，
关于地热的来源问题，也有许多不同的解释。但是，
这些解释都一致承认,地球物质中放射性元素衰变产
生的热量是地热的主要来源 。
? 放射性元素有铀 238、铀 235、针 232和钾 40等，
这些放射性元素的衰变是原子核能的释放过程。
? 放射性物质的原子核．无需外力的作用，就能自发地
放出电子、氦核和光子等高速粒子并形成射线。在地
球内部，这些粒子和射线的动能和辐射能，在同地球
物质的碰撞过程中便转变成了热能。
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形成地热资源的要素?地热资源有哪些形式?
? 形成地热资源有 热储层、热储体盖层、热
流体通道和热源 4个要素 。
? 通常我们把地热资源根据其在地下热储中
存在的个同形式，分为 蒸汽型, 热水型,
地压型, 干热岩型 资源和 岩浆型 资源
等几类。
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各种地热资源的开发技术概况
? 在上述 5类地热资源中，目前能为人类开发
利用的．主要是 地热蒸汽和地热水两大类 资
源，人类对这两类资源已有较多的应用；
? 干热岩和地压两大类资源尚处于试验阶段，
开发利用很少。
? 不过，仅仅是蒸汽型资源和热水型资源所包
括的热能，其储量也是极为可观的。仅按目
前可供开采的地下 3km范围内的地热资源
来计算，就相当于 2.9× 1012 t煤炭燃烧所
发出的热量。
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4-2 地热资源
一、概述
1．地热资源定义
? 地热资源是指在当的技术经济和地质外境条件
下，地壳内能够科学、合理地开发出来的岩石
中的热能量和热流体中的热能量及其有用的伴
生成分 。
? 目前地热资源勘探的深度可达地表以下
5000m，其中 2000m以下为 经济型地热资
源, 2000— 5000m为 亚经济型地热资源 。
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2．地热资源类型介绍
(1)蒸汽型资源
? 蒸汽型资源是指地下热储中以蒸汽为主的
对流水热系统，它以产生温度较高的过热
蒸汽为主，掺杂有少量其他气体，所含水
分很少或没有。
? 这种干蒸汽可以直接进入汽轮机，对汽轮
机腐蚀较轻，能取得满意的工作效果。
? 但这类构造需要独特的地质条件，因而资
源少、地区局限性大。
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（ 2）热水型资源
? 热水型资源是指地下热储中以水为主的对
流水热系统，它包括喷出地面时呈现的热
水以及水汽混合的湿蒸汽。
? 这类资源分布广、储量丰富，根据其温度
可分为 高温 (>150℃ )、中温 (90—
150℃ )和低温 (90 ℃ 以下 )。
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(3)地压型资源
? 地压型资源是一种目前尚未被人们充分认识的、但
可能是一种十分重要的地热资源,
? 它以高压水的形式储存于地表以下 2— 3Km的深
部沉积盆地中，并被不透水的盖层所封闭，形成长
1000km、宽数百千米的巨大热水体。
? 地压水除了高压、高温的特点外，还溶有大量的碳
氢化合物 (如甲烷等 )。
? 所以，地压型资源中的能量，实际上是 由机械能
(压力 )、热能 (温度 )和化学能 (天然气 )3个部分组
成的。
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(4)干热岩型资源
? 干热岩型资源是比上述各种资源规模更为巨大的
地热资源。
? 它是指地下普遍存在的没有水或蒸汽的热岩石。
? 从现阶段来说，干热岩型资源专指埋深较浅、温
度较高的有开发经济价值的热岩石。
? 提取干热岩中的热量，需要有特殊的办法，技术
难度大。
13
(5)岩浆型资源
? 岩浆型资源是指蕴藏在熔融状和半熔融状
岩浆中的巨大能量，它的温度高达 600—
1500℃ 左右。
? 在一些多火山地区，这类资源可以在地表
以下较浅的地层中找到，但多数则是埋在
目前钻探还比较困难的地层中。
? 目前能为人类开发利用的．主要是地热蒸
汽和地热水两大类资源，人类对这两类资
源已有较多的应用；干热岩和地压两大类
资源尚处于试验阶段，开发利用少。
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3．地下热水形成
? 地下热水的形成一般可分为 深循环型 和 持殊热源型 两
种形成类型,
(1)深循环型。 一边冷水下降，一边热水上升，这就
构成 地下热水的循环运动 。 形成过程图
? 深循环型地下热水的形成、运动和储存，与地质构造
密切相关。
(2)特殊热源型。 数十亿年来地壳岩层一直在经历着
断裂、挤压、折曲及破碎等变化。每当岩层破裂时，
地球深部的岩浆就会通过裂缝向地表涌来。如果涌出
地表，即成为 火山爆发 。如果停驻在地表下一定的深
度，则成为 岩浆侵入体 。 形成过程图
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4．地热田类型
? 地热田分为 热水田 和 蒸汽田 两大类型。
(1)热水田。 这种地热田开采出的介质主要是
液态水，温度在 60— 120℃ 之间，多属于
深循环型热水，但有时也可能是特殊热源型
热水。
? 热水田是地热田中一种较普遍的类型．既可
直接用于供暖和工农业生产，也可用于减压
扩容法地热发电系统。
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4．地热田类型
(2)蒸汽田。 当储水层的上方有一透水性很差
的覆盖岩层时，由于覆盖层的隔水、隔热作
用，覆盖层下面的储水层在长期受热的条件
下，就成为聚集大量具有一定压力和温度的
蒸汽和热水的热储，即构成为蒸汽田。 蒸汽
田模型图,
? 蒸汽田还可以按井口喷出介质的状态分为干
蒸汽田和湿蒸汽田。
? 蒸汽田特别适合于发电，是十分有开采价值
的地热田。
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5．地热水和天然蒸汽杂质
? 通常热水中合有较多的 硫酸和铵、铁、铝等硫
酸盐 ;有时还有 盐酸、硅酸、偏硼酸 等。
? 在地热水和蒸汽中的 气体成分,则有 二氧化碳、
硫化氢、甲烷、氨、氮、氢、乙烷 等；
? 在有的热水中还台有 二氧化琉,盐酸气和氢氖
酸气等。
? 除此之外，无沦热水或蒸汽，都还常常挟带有
泥砂等 固体异物。
? 地热水和天然蒸汽中的各种杂质，都会对地热
发电产生影响,
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二、世界地热资源分布
? 根据板块学说，在各大板块的交接处形成
了有丰富地热资源的地热带。从世界范围
来说,主要有如下 4个地热带：
1．环太平详地热带
2．大西洋洋中脊型地热带
3．红海 —— 亚丁湾 —— 东非裂谷型地热带
4．地中海一喜马拉雅缝合线型地热带
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三、中国地热资源
? 通过对中国 30个省、市、自治区的地热资源普
查、勘探表明，中国地热资源丰富，分布广泛。
? 其中盆地型地热资源潜力在 2000亿吨标准煤
当量以上。全国已发现地热点 3200多处，打
成的地热井 2000多眼，其中具有高温地热发
电潜力有 255处，预计可获发电装机
5800MW，现已利用的只有近 30MW。
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三、中国地热资源
1．高温地热资源
? 中国的高温地热资源丰富，可用于地热发电的
合 255处,总发电潜力为 5800Mw。主要分布
在西藏、滇西和中国台湾地区。
? 预计到 20l0年，还可开发利用 10余处新的高温
地热资源，发电潜力约为 300MW。
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三、中国地热资源
2．中、低温地热资源
? 中国的中、低温地热资源中可用于非电直接
利用的有 2900多处，
? 其中盆地型潜在地热资源埋藏量约相当于
2000亿 t标准煤。主要分布在松辽盆地、华
北盆地、江汉盆地、渭河盆地、太原盆地、
临汾盆地、运城盆地等众多的山问盆地以及
东南沿海的福建、广东、赣南、湘南等地。
? 目前的开发利用量还不到资源保有量的
1‰。
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三、中国地热资源
3、中国地热资源的分类（按地热资源成因）
(1) 现代火火山型：在台湾和云南
(2)岩浆型：在西藏
(3)断裂型：如辽宁、山东、山西、陕西以
及福建、广东等地。
(4)断陷、凹陷盆地型：如华北盆地、松辽
盆地、江汉盆地等。
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地热资源温度分级
? 国际上的一般划分方法为,150℃ 以上为高温；
90— 150 ℃ 为中温；如 90 ℃ 以下为低温。
? 中国地热勘查国家标准 (GBll615— 1989)规
定，地热资源按温度分为 高温、中温、低温 3
级,按地热田规模分为大、中、小 3类。
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课堂作业（ 2005-10-28）
1、地热能和地热资源的概念？
2、根据热储的不同形式，地热资源分为哪五
类？
3、根据地热资源的成因，我国地热资源可划
分为哪四种类型？西藏羊八井地热田属哪
类？
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地球内部温度分布示意图
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深循环水图
27
特殊热源型地下热水形成过程
28
蒸汽田图
