干热岩是指地下深部热源区域中的一种热能资源,是使用地热作为能源的一种形式。与传统地热能源不同的是,干热岩并不需要开采温泉水资源,而是直接通过钻井取出热岩水,将岩石内的热量传导到周围环境,然后利用传递加热的地下水产生蒸汽驱动涡轮发电。
干热岩资源特点
干热岩具有以下特点:
规模庞大:据国家能源局的数据显示,我国干热岩储量达 514 亿吨标准煤,是煤炭能源储量的 60 倍,属于非常丰富的能源储备;
分布广泛:我国干热岩资源分布在南北各省,具有触角式分布特点;
发电效率高:干热岩资源温度高、稳定,可以达到更高的发电效率,经济性显著提高;
环保:干热岩作为一种绿色清洁的能源,具有很好的环保优势,对我国环保形势大有裨益。
干热岩开采技术
根据钻井深度和地热温度来看,干热岩开采技术包括以下两种方式:
水力裂缝压裂法
一般适用于深度在 2km-4km 的地层热源。通过高压水射入钻孔,在地下产生水力裂缝作用,从而使自然渗透能力不足的岩体中流体能力提高。裂缝中介质的温度可以超过 400℃,使得砂石中的水自然地被蒸发变成高温高压水蒸汽。从而带动地下的液态水形成流体环流,这种环流可以为地面的涡轮机提供动力源泉,达到发电的目的。
地下人工热储存系统
一般适用于深度在 4km 以上的地层热源。实现方式是利用地下深部岩体作为热储存系统,在深井中输入高温循环流体,由流体带走巨大热量和动力,形成一个巨大的热水蒸汽循环系统。然后再将热置换为动力,进行发电。
干热岩的发展前景
干热岩作为一种新兴的清洁热能源具有广阔的发展前景。未来,我国可持续利用干热岩热源将成为改善我国能源结构,推动能源革命的主要手段之一。
哪些部门可以应用干热岩?
干热岩在热电联产和城镇供热等领域得到广泛应用,也可以在重工业与航天装备制造、压力容器和核聚变试验中使用,此外还可应用于农业温室、畜牧场、浴场等文体娱乐设施中。
干热岩的环保优势在哪里?
相对于化石燃料,干热岩的环保优势在于无二氧化碳、氮氧化物等危害环境污染物质的排放,同时较少的地表土地使用,占用的面积也不大,有效降低土地资源消耗,切实无污染可持续发展,是清洁能源的代表之一。
干热岩面临的主要挑战是什么?
一方面,干热岩瑕疵率较高,不同地区、不同岩性、不同裂缝情况,使得干热岩热源的确定性较差;另一方面,干热岩开采过程中,对地下水资源的占用也可能会引发环境保护的问题。