地热资源.docx

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地热资源

“地热”是地热资源的简称，常指能够经济地为人类所利用的地球内部的热资源。

地球内部蕴藏有由放射性物质衰变作用等原因所产生巨大的热，有人称之为“大热库”，时时刻刻通过地球表面散发到大气中。

据估计地球内部的热每年散发到大气中的热量达1.089×1021J，大大超过火山和地震活动所释放出的总热量。

此量虽大，但因分散，能够直接利用的地区有限。

只有在地球内热相对富集地区如近代火山活动、构造活动强烈地区并达到为人类能够开发利用程度的这种地热，才构成可利用的地热资源。

广义的地热资源包括：

①地热过程的全部产物,主要指天然蒸汽、热水和热卤水等；②由人工引入地热储的水、气或其他流体所产生的二次蒸汽和其他气体、热水、热卤水等；③由上述产物带出的副产品（指价值比较高的矿物质）。

目前可判明的地热资源有五类：

以蒸汽为主的地热资源；以液态水为主的地热资源；地压型地热资源；干热岩体型地热资源和岩浆型地热资源。

前两种称“水热型”地热资源，是目前国内外地热开发的重点；后两种统称“干热型”地热资源，开发利用尚不普遍。

“地热”作为能源矿产的组成部分，直接用于人类的生产与生活各个方面，早已为人们所认知。

中国有计划地投入地热资源的勘查与开发，则是本世纪70年代以来的事。

目前，全国大多数省（自治区、直辖市）都投入了地热资源的勘查与开发，主要用于发电、供暖、医疗、洗浴、水产养殖、农业温室栽培、灌溉等，应用范围日广。

地热作为能源矿产,目前虽在中国的能源构成中所占的比重甚小，但因其是以“水”为载体，开发地热是通过开发地热水（或地热流体）来实现的，既可利用其能量，又可利用其水量，有着其他能源矿产不可替代的作用，对其开发利用已日益引起人们普遍的关注。

一、地热资源特点

   “地热”作为一种矿产与其他矿产资源的区别在于它主要是通过开发其载体（地热水或地热流体）得以利用。

因此对地热资源的勘查与开发，主要是对地热水资源的勘查与开发，其开发利用潜力的大小也主要取决于地热水的存储量及其补给速度的大小。

在那些有地热而无水的地区，地热资源是难于得到开发利用的，既便是想利用，也必须采取特殊方式和手段，以水或其他流体作为“热”的载体通过水热交换才能得到实现。

作为能源矿产有几个显著的特点：

　　一是作为能源利用的同时，还可以作为水资源予以利用。

尤其是那些不含有害组分、矿化度低的地热水，作为地热能利用后，绝大多数都可作为水资源加以利用，是淡水资源的必要补充。

　　二是可开采利用地热能的大小，应用范围，取决于地热水温度及可开采水量。

一个地热田可开发利用的地热能，依据地热水温度及可开采水量确定，一般按表2.5.1确定地热田的规模。

地热水温度因所处地质条件不同而有很大差别,对处于同一部位的传导型地热田,地热水温度随热储层埋藏深度增温。

地热资源按温度分为高温、中温、低温三级，温度不同其应用范围也有所不同（表2.5.2）。

表2.5.1地热田规模分级

表2.5.2地热资源温度分级

   三是地热水中含有多种有益的矿物组分，具有广泛的用途。

地热水是一个大的溶剂，尤其是在热储中滞留时间长、温度高的地热水，溶于其中的矿物质很多，地壳中被发现的所有元素在地热水中几乎都可以找到，有的地热水中矿物质含量可达100g/L以上。

一般说来，温度较低的地热水，矿物质绝对含量较少，但其中某些有益于人体的微量元素含量可达到饮用矿泉水标准，可作为饮用天然矿泉水开发利用；温度较高的地热水，矿物质含量都较高，可含多种达到医疗矿水标准的物质组分，一般可作为医疗矿水开发利用；有的地热水中的某一种或几种矿物质含量达到工业开发利用的程度而可作为工业矿床开发利用。

地热水中可以提取有用元素的最低含量如下：

   碘（I）:

20-30mg/L溴（Br）20-200mg/L

   铯（Cs）:

＞80mg/L；锂（Li）:

＞25mg/L；

   铷（Rb）:

＞200mg/L；锗（Ge）:

＞5mg/L。

   四是地热水中也不同程度的含有一些有害组分，开发利用会给当地环境造成一定的危害和影响，尤其是开发利用矿化度高的地热水，其废热水排放会对附近水体造成一定的污染。

我国不少地区的地热水中氟含量较高，超过生活饮用水标准而不能直接用于饮用，就地排放，对附近水体也形成一定的污染；有的地热水碳酸盐含量高，或二氧化硅含量高，开发利用时,温度降低会产生过饱和沉淀而形成结垢,影响设备的使用寿命;有的地热水中硫化氢含量高，尤其是油田区的地热水，对设备具有较强的腐蚀作用；还有的地热水中含有一定的有毒、有害气体,排放也会给环境造成污染。

二、地热资源用途

   地热资源有着广泛的用途，它和矿物燃料的区别在于不用燃烧,因其可输送性比较低,输送高温地热水的极限距离约100km,天然蒸汽的输送距离大约只有10km,故一般是使地热能就地转换为电能或直接利用。

目前我国利用地热主要用于发电、工业烘干及制冷空调、供暖、医疗洗浴、温室、养殖、农业灌溉等，其应用范围取决于地热水的温度高低。

温度高，可用于地热发电;温度低，则只能用于地热温室、养殖及农业灌溉（表2.5.2）。

（一）发电

   限于高温地热田，目前我国用于发电的地热田有西藏羊八井、河北后郝窑、广东邓屋、湖南宁乡灰汤等地热田，上述地热田所建电站除西藏羊八井投入工业利用外，其余均为试验性电站。

（二）工业利用

   限于60～150℃的中、低温地热水，主要用于烘干、纺织印染及制革洗涤等方面，地热水用于工业的适用温度如表2.5.3所示。

表2.5.3地热水综合利用示范图表

（三）供暖

   用于供暖的地热水温度一般在60℃以上，也有采用50～60℃的,50℃以下的则很少采用。

分直接供暖和间接供暖两种方式：

直接供暖是将地热水直接送入供热系统,其对地热水的水质要求高，不得对供暖管道系统产生腐蚀和结垢，一般为矿化度比较低的地热水；间接供暖是使地热水通过热交换器将热转换给供热系统进行供暖。

开采具有腐蚀性和易产生结垢的地热水供暖，一般采用间接供暖方式。

地热水供暖的利用率取决于地热水的温度及其供暖后排放水温度，地热水温度愈高,供暖后的排水温度愈低,则其供暖的利用率越高（表2.5.4）。

表2.5.4地热（水）供暖利用率简表

（四）医疗洗浴

   最适于洗浴的地热水温度是40～60℃,温度偏高需加入凉水或适当降低温度后,方可用于洗浴,这样做对地热资源是一种浪费；温度偏低,会使身体感到不适。

用于医疗的地热水,除有温度要求外,对水质有相应的要求。

我国目前采用下列标准作为医疗地热水，又称医疗矿泉水水质标准（表2.5.5）。

表2.5.5医疗矿泉水水质标准单位：

（mg/L）

（五）饮用矿泉水

   不少低温地热水,因其来源于深部,未受人为污染,并含有一些有益于人体健康的微量元素,可作为饮用天然矿泉水开发利用,我国近年来开发的一些饮用天然矿泉水中,就有相当一部分是低温地热水。

当地热水的污染物指标、微生物指标及锂、锶、锌、铜、铬、钡等组分的限量指标符合要求的条件下,水中有一项（或一项以上）指标符合表2.5.6的规定,可作为饮用天然矿泉水开发。

（六）水产养殖

   温度在30～45℃,符合TJ35渔业水质标准低矿化的地热水,可用于水产养殖。

我国目前较多的用于养殖鳗鱼、罗非鱼、对虾、河蟹、甲鱼等。

　（七）农业利用

   一是利用地热建立温室，种植名贵花卉、蔬菜等作物；二是用于农田灌溉或给土壤加温。

前者利用地热水温度在30～75℃之间,后者利用地热水温度一般在40℃以下。

用于农田灌溉的地热水水质应满足农田灌溉用水水质标准。

表2.5.6饮用天然矿泉水界限指标

三、中国地热资源勘查、开发利用简史

（一）中国有史以来对地热资源的利用

   中国是世界上利用地热资源较早的国家之一，据历史记载已有数千年的历史。

早在公元前500～前600年的东周时代，孔子的弟子所著《论语先进篇》就记载有“暮春者，春服既成，冠者5～6人，童子6～7人，洛乎沂，风乎午之，泳而归……。

”；公元前100年左右的汉代天文学家张衡所著《温泉赋》记载到“天气谣错，有疾病兮，温泉泊焉，以流秽兮，蠲除苛慝，服中正兮，熙哉帝哉，保性命兮”，讲述了温泉有治病、除秽、保健之功能；晋代（公元300年左右）郦道元所撰《水经注》称：

“鲁山皇女汤，可以熟米，饮之愈百病，道士清身沐浴，一日三次，多么自在，四十日后，身中百病愈”，记述了利用温泉洗浴、治病。

在这以后的历代文人著作及著名温泉的碑文中都有不少这方面的文字记载。

据记载，中国历史上开发利用较早的温泉主要是：

   陕西西安华清池：

西周时期已开始利用，秦代（公元前221～前206年）建离宫别馆成为沐浴治病的场所；唐太宗贞观18年（公元600年）建汤泉宫；唐玄宗天宝6年（公元747年）命名为华清宫，成为唐玄宗与杨贵妃沐浴、住宿、游玩的场所；

河北平山温塘矿泉：

汉武帝刘彻（公元前140～前88年）曾在此沐浴除疾；

   湖南灰汤：

始用于2000多年前，东汉三国西蜀宰相蒋琬曾到此观泉、饮马，后人曾在此建有饮马遗址；

   云南安宁温泉：

东汉（公元25～220年）时即已发现，明代学者杨慎（公元1488～1559年）为温泉题名“天下第一汤”；

河北赤城温泉：

县志记载，汉朝的寻钦建此泉，据今已有1800多年的历史；

   山东临沂温泉：

北魏郦道元著《水经注》中就记述有“汤泉入沂”之说；

江苏汤山温泉：

早在1500年前的南北朝时代已开始用于沐浴；

重庆北温泉：

泉源处建温泉寺，始于公元423年；

   辽宁兴城温泉：

发现于唐代，距今已有1000多年，明代公元1635年修建有汤泉寺；

   辽宁鞍山汤岗子：

唐代公元600年前被发现，称汤岗子;

河北遵化汤泉：

据传，唐太宗赐名为“福泉”，公元628年，建福泉寺，设福泉公馆，泉源处建池；

   湖北应城汤池：

始用于公元1000多年前，唐代大诗人李白曾写下“神农殁幽静，汤池流大川”的诗句；

   安徽半汤温泉：

隋唐时代（公元581～618年）开始利用，县志记载“半汤温泉在汤山之南麓，昔人以石池可浴”；

陕西蓝田汤浴：

唐初发现并开始利用。

   安徽黄山温泉：

唐大历年间（公元766～769年），剌史薛邕在此立庐舍，设盆杆，治愈时疫；

   湖北咸宁温泉：

据传宋仁宗赵祯（公元1010～1063年）曾在此沐浴，县志记载开发利用始于明天顺五年（公元1461年）；

北京小汤山温泉：

《大元一统志》上即有记载，明代曾在主泉口周围修建汉白玉围栏。

《燕都名山游记》载到：

乾隆修建行宫时，修浴室，帝后常来此沐浴；

青海贵德矿泉：

开发利用始于明洪武13年（公元1380年），清末以“沸泉冬温”载入地方府志；

   内蒙昭乌达克旗温泉：

已有400多年历史，前清时在泉旁建荟禅寺，泉源处设浴池；

   新疆乌鲁木齐水磨沟温泉：

清乾隆33年（公元1768年）始被利用。

（二）新中国成立以来对地热资源的勘查与开发

中国历史上对地热资源的开发利用大多限于对地热天然露头……温泉的直接利用，且主要用于医疗和洗浴方面，有目的地进行地热资源勘查与开发，还是在中华人民共和国成立以后。

新中国成立以来，随着国家经济建设的发展和人民生活水平日益提高的需要，国家十分重视地热资源的勘查开发，大体经历了三个发展阶段。

   1970年以前，地热资源的勘查与开发仍限于地热的天然露头。

在此期间，在全国主要省、自治区、直辖市都开展了地热资源普查，为配合国家医疗卫生保健事业的发展和建立矿泉水疗养院的需要，对一些重要的温泉如北京小汤山温泉等进行了地热资源的勘查评价，1959年，地质部水文地质研究所依据调查资料编制了我国第一幅《全国矿泉分布图》，医疗卫生等部门在全国各地一些温泉所在地相继建立了一大批温泉疗养院（所）。

据统计，此期在全国各地建立的温泉疗养院（所）达160多家，对地热资源的开发利用有了突飞猛进的发展，这在中国历史上还是前所未有的。

   70年代初期，中国开始了对隐伏地热资源的勘查与开发。

以北京、天津地区开展隐伏地热田资源的普查勘探为先导，带动了全国地热资源的勘查工作。

地质部第一任部长李四光教授积极创导和推动了这项工作的开展，他在60年代后期曾多次强调应重视中国深部地热资源的勘查与开发，并指导了北京、天津地区隐伏地热资源的勘查工作。

60年代末、70年代初天津、北京的专业水文地质勘探队伍相继在天津市近郊、北京城东南地区1000m左右深度内打出了温度在40～90℃的地热水，随即在城市地区开始了地热供暖、医疗洗浴、水产养殖、工业洗涤等方面的应用，由此将地热资源的勘查与开发工作推向了一个新的阶段。

此期还为发展地热发电的需要，相继在河北后郝窑、广东邓屋、湖南灰汤等地热田进行了地热资源勘查评价，建立了一批试验性的地热电站。

   进入80年代，随着中国改革开放政策的深入推进和社会主义市场经济的逐步发展，全国地热资源的勘查与开发又注入了新的活力，主要是加强了地热资源勘查开发工作的国际合作与科技交流，引进了一些先进的地热科技理论和勘探技术方法，从而在1987、1988年，在西藏羊八井、羊易地热田勘探获得了200℃以上的高温地热资源，单井发电潜力达到了10000kW；加强了对地区经济发展有影响的地热田资源进行勘查与评价和区域地热资源的评价，对中国地热资源的分布、形成与开发利用条件等有了一些规律性的认识；随着勘探技术水平的提高，对以传导型为主的地热田勘探、开发利用深度也提高到2000m以上，从而获得了温度较高的地热资源，扩大了地热资源的利用范围；重视了利用地热资源优势，开发地热资源发展当地经济，在一些有地热资源的地区，通过自筹资金进行地热资源的勘查与开发，发展地热养殖，建立地热疗养院，开办集医疗、娱乐、旅游于一体的温泉旅游渡假村及不同形式的地热综合利用中心等，相继在中国许多地区勘探开发了地热资源，从而使中国在地热资源的勘查与开发利用上进入了一个全新的发展阶段。

；加强了对地区经济发展有影响的地热田资源进行勘查与评价和区域地热资源的评价，对中国地热资源的分布、形成与开发利用条件等有了一些规律性的认识；随着勘探技术水平的提高，对以传导型为主的地热田勘探、开发利用深度也提高到2000m以上，从而获得了温度较高的地热资源，扩大了地热资源的利用范围；重视了利用地热资源优势，开发地热资源发展当地经济，在一些有地热资源的地区，通过自筹资金进行地热资源的勘查与开发，发展地热养殖，建立地热疗养院，开办集医疗、娱乐、旅游于一体的温泉旅游渡假村及不同形式的地热综合利用中心等，相继在中国许多地区勘探开发了地热资源，从而使中国在地热资源的勘查与开发利用上进入了一个全新的发展阶段。

一、资源状况

   中国地热资源是比较丰富的，据粗略计算，主要沉积盆地小于2000m的深度中储存的地热资源总量约4.0184×1019kJ，相当于1.3711×1012t标准煤的发热量，以其1％作为可开采量计算，可开采地热资源总量为4.0184×1017kJ，约相当于1.3711×1010t标准煤的发热量（表2.5.7）。

   因中国山地多，全国平均单位面积热储存量将小于沉积盆地单位面积平均热储存量，全国960万km2地热资源总量若以沉积盆地单位面积平均热储存量4.415×1013kJ的50％估算，估计约2.11920000×1020kJ或相当于7.2310×1012t标准煤的发热量。

可开采热量仍以热储存量的1％计算，则全国地热资源可开采量约相当于7.23×1010t标准煤。

   据1996年统计，全国已勘查的地热点（田）有738处，其中进行过勘探的有43处；详查的83处；普查及区域调查的612处。

探明各级可开采地热水总量为247.016万m3/d，可利用热能约4318.96MW，每年所提供的热量约相当于4.644×106t标准煤，其中：

B级：

可开采地热水77.46万m3/d，可利用热能758.49MW；

C级：

可开采地热水69.18万m3/d，可利用热能2222.92MW；

   D+E级：

可开采地热水100.38万m3/d，可利用热能1337.55MW。

各省（自治区、直辖市）现已探明地热资源基本情况如表2.5.8。

从表中可知，中国目前探明地热资源可开采量仅是地热资源总量中很小的一部分。

表2.5.7中国主要盆地地热资源量估算表

   中国目前对地热资源的开发利用与常规能源比较所占的比重是很小的，据地质矿产部矿产资源储量管理局1996年的统计，全国开发利用地热水总量为93.67万m3/d,年利用热量5.6485×1016J，约相当于192.74万t标准煤的发热量（表2.5.9）。

此值仅是中国目前能源消耗总量17.24亿t标准煤的0.1％（表2.5.10）。

表2.5.8中国各省（自治区、直辖市）探明地热资源量简表

表2.5.9中国地热资源开发利用现状统计表（1996年）

表2.5.10中国地热能与常规能源构成比较表

二、地理分布

中国地热资源地理分布不均（图2.5.1；表2.5.11）。

就目前已勘查可利用地热资源而论，以中国西南地区最为丰富，已探明可利用地热能达2204.45MW，占全国勘查探明可利用地热能总量的51.05％；其次是华北和中南地区，分别探明可利用地热能达745.33MW和685.75MW，占全国可利用地热能总量的17.27％和15.89％；再次为华东地区，占9.92％；而以东北、西北地区最少，已探明可利用地热能分别仅占全国总量的2.53％和3.34％（表2.5.12）。

表2.5.11中国主要大、中型地热田基本情况表

图2.5.1中国大、中型地热田分布图

   以各省（区、市）的情况而论，地热资源最丰富的是西藏自治区，探明地热资源可开采热能1732.2MW，其次是云南、广东、河北、天津等省（市）。

以上五省（区、市）探明地热资源可开采热能合计3157.1MW，约占全国总量的3/4（参见表2.5.8）。

表2.5.12全国各地区探明地热资源可开采量比较表

三、资源开发利用特点

我国地热资源开发利用有以下特点：

（一）地热资源分布面广

   据已勘查地热田的分布表明，全国除上海、宁夏两市（区）外，都有可供开发利用的地热资源分布。

全国各省（自治区、直辖市）地热天然露头的统计资料也清楚的表明了这点（表2.5.13）。

表2.5.13中国地热天然露头点统计表

（二）以中、低温地热资源为主

   据现有738处地热勘查资料统计，中国高温地热田仅2处（西藏羊八井、羊易地热田），余下均为中、低温地热田，其中温度在90～150℃的中温地热田26处，占地热田勘查总数的3.8％；90℃以下的低温地热田（点）708处，占地热田勘查总数的96％。

全国已勘查地热田的平均温度约为55.5℃。

各省（区、市）地热田的平均温度以西藏最高，达88.6℃；湖南最低，为37.7℃（表2.5.14）。

表2.5.14中国各省（自治区、直辖市）地热田平均温度

（三）地热田规模以中、小型为主

   在已勘查的738处地热田中，大、中型地热田仅55处，占7.5％，但可利用的热能达3310.91MW,占勘查地热田可利用热能的76.7％。

小型地热田683处，占总数的92.5％，其可利用热能仅1008.05MW,占总量的23.3％，每个地热田平均可开采热能仅1.48MW。

（四）地热水水质以低矿化水为主，适合多种用途

   在有水质分析资料的493处地热田中，水矿化度小于1.0g/L的有327处，占总数的66.3％,大于3.0g/L的仅42处，只占总数的8.5％（表2.5.15）。

表2.5.15中国已勘查的地热田水矿化度

（五）开发利用较经济的是构造隆起区已出露的中、小型地热田

   这些地热田地表有热显示，热储埋藏浅，勘查深度小，一般仅300～500m,勘探难度不大。

地热水有一定补给，水质好，适宜多种用途。

投入一定的勘查工作，即可基本查明资源的分布范围、资源量及其开发利用条件。

根据一些地热田的勘查工作表明，经勘查探明可开采利用的地热资源量均比其自然排出量增加数倍，使地热资源可得到较充分的利用。

（六）开发潜力大的是大型沉积盆地地热田

   中国东部的华北盆地、松辽盆地，具有很大的地热资源开发利用潜力，但其开发利用条件受到热储层埋藏深度、岩性、地热水的补给条件的限制。

开采利用40℃以上的地热水，开采深度一般都需要1000m左右。

目前中国一些地区地热水的开采深度已达2500m左右，利用70～90℃的地热水，单井造价可达100～300万元，开发利用成本较大。

温度分级

温度t界限℃

主要用途

高温地热资源

t>150

发电、烘干

中温地热资源

90

工业利用

低温地热资源

热水

60

采暖、工艺流程

温热水

40

医疗、洗浴、温室

温水

25

养殖