地热能发电-ppt教学课件

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1、第五章地热能发电地热能基本知识地热能应用综述地热能资源地热发电原理和技术简介绿色电力武汉大学电气工程学院地热能基本知识地球的内部构造地热能的来源绿色电力武汉大学电气工程学院地球的内部构造地球的内部构造示意图如下图所示。绿色电力武汉大学电气工程学院有关地球内部的知识是从地球表面的直接观察及钻井的岩样和火山喷发、地震等资料推断而得到的。根据现在的认识，地球的构成是这样的：地球是一个巨大的实心椭球体，表面积约为5.11×108km2，体积约为1.08×1012km3，赤道半径为6378km，极半径为6357km。绿色电力武汉大学电气

2、工程学院地球的构造好象是一只半熟的鸡蛋，主要分为三层:地壳：一厚约30km的铝-硅酸盐薄层。它的厚度各处不一，介于10～70km之间，陆地上平均为30～40km；高山底下可达60～70km；海底下仅为10km左右。地幔（中间层）：厚度约2800km、温度在1000°C的铁-镁硅酸盐层。其大部分是熔融状态的岩浆，可分为上地幔和下地幔两部分。绿色电力武汉大学电气工程学院地核：液态铁-镍层。其内还含有一个固态的内核，温度在2000～5000℃之间，外核深2900～5100km，内核深5100km以下至地心。绿色电力武汉大学电气工程学

3、院地球的内部是一个高温高压的世界，是一个巨大的热库。据估计，即便是在地球表层10km厚这样薄薄的一层，全世界地热资源的总量约为1.45×1026J，相当于4.948×1015t标准煤燃烧时所发出的热量。如果将地球上贮存的全部煤炭燃烧时所放出的热量作为标准计算，那么，石油的贮存量约为煤炭的3%；目前可利用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。绿色电力武汉大学电气工程学院地热能的来源地球通过火山爆发、间歇喷泉和温泉等等途径，源源不断地把它内部的热能通过传导、对流和辐射的方式传到地面上来。地球内部的

4、温度这样高，它的热量是从哪里来的呢？多数科学家认为，其热源乃是长寿命的放射性同位素进行的热核反应（另一种观点认为，地球最初是由一团高热物质组成，是从太阳派生出来的一个行星，经过四五十亿年以后，表面逐渐冷却，而形成地壳。）。绿色电力武汉大学电气工程学院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、钍232和钾40等。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，就能自发的放出电子和氦核、光子等高速粒子并形成射线。绿色电力武汉大学电气工程学院在地球内部，这些粒子和射

5、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。地球内部的热不断向太空释放。这种地球物理现象就叫大地热流。由于地球的表面积很大，单位面积内放出的热量极其微小，所以全球平均大地热流量并不大，以致人们很难直接感觉出来。但是，其总量却非常大，而且不同地区的大地热流量是不同的，热流高的地区地热资源较丰富。绿色电力武汉大学电气工程学院目前一般认为，地下热水和地热蒸汽主要是由在地下不同深处被热岩体加热了的大气降水所形成的。地壳中的地热主要靠传导传输，但地壳岩石的平均热流密度低，一般无法开发利用，只有通过某种集热作用，才能开发利用

6、。例如盐丘集热，常比一般沉积岩的导热率大2～3倍。大盆地中深埋的含水层，也可大量集热，每当钻探打到这种含水层，就会出过大量的高温热水，这是天然集热的常见形式。绿色电力武汉大学电气工程学院岩浆侵入地壳浅处，是地壳内最强的热传导形式。侵入的岩浆体形成局部高强度热源，为开发地热能提供了有利条件。岩浆侵入后，冷却的时间相当长，一般受下列因素影响：侵入的岩浆总体积；侵人的深度或岩浆体顶面的埋深；侵入岩浆的性质，酸性岩浆温度较低。约650～850℃，基性岩浆温度较高，1100℃左右，结晶潜热也有差异，酸性岩浆为65carl／g，基性岩浆8

7、0carl／g侵入体的形状有无水热系统。绿色电力武汉大学电气工程学院据科学家推测，一个埋深为4公里的酸性岩浆侵入体，体积为1000公里，初始温度为850℃，若要使侵入体的中心温度冷却到300℃，大约需几十万年。可见地热的扩散是非常慢的。换言之，若要利用这种热能也是比较稳定的。一个天然的温泉，长年不息地流出地热水，而且几百年温度变化不大。绿色电力武汉大学电气工程学院在地壳中，地热的分布可分为三个带，即：可变温度带、常温带和增温带。可变温度带，由于受太阳辐射的影响，其温度有着昼夜、年份、世纪、甚至更长的周期性变化，其厚度一般为15

8、～20m；常温带，其温度变化幅度几乎等于零，深度一般为20～30m；增温带，在常温带以下，温度随深度增加而升高，其热量的主要来源是地球内部的热能。绿色电力武汉大学电气工程学院地球每一层次的温度状况是很不相同的。在地壳的常温带以下，地温随深度增加而不断升高，越深越热。这种温度的