高溫巖體地?zé)崮艿母拍?/h1>

更新時(shí)間：2016-07-01　點(diǎn)擊量：2151

高溫巖體地?zé)崮艿母拍?/strong>

高溫巖體地?zé)崾堑責(zé)崮?mdash;—蘊(yùn)藏在地球內(nèi)部的巨大天然熱能的一種，但是又不同于一般的地?zé)崮?。一般的地?zé)嶂傅氖巧疃仍?000m以?xún)?nèi)的巖層熱（源），而“高溫巖體地?zé)?rdquo;指的則是深度在3000～5000m、溫度達(dá)150～350℃的結(jié)晶質(zhì)巖石熱（源）。

　　地球是由地殼、地幔和地核組成的實(shí)心球體，半徑達(dá)6370km。地殼是地球的外層，非常薄，約占地球內(nèi)部構(gòu)造的1/200左右，大陸地殼平均厚度約35km，而海洋地殼僅10km，薄處只有7km；地幔是地球的中間層，厚達(dá)2900km，分為上地幔和下地幔。由地幔向地核延伸，地震波突然中斷，表明地核處于液態(tài)，地核總厚度達(dá)3473km。

　　地?zé)崮艿臒崃恐饕獊?lái)自地球內(nèi)部巖石和礦物中的放射性元素衰變所產(chǎn)生的巨大熱量，這些放射性元素豐度高、產(chǎn)熱效率高、半衰期與地球年齡相當(dāng)，多集中在地表層數(shù)百千米范圍內(nèi)。有人曾估計(jì)，在地球的熱歷史中，地球內(nèi)部由放射性元素衰變而產(chǎn)生的熱量平均每年為5 萬(wàn)億億卡（5×1024cal/a），可見(jiàn)地球?qū)嵲谑且粋€(gè)地道的熱球。還有人估計(jì)，若以燃燒世界所有的煤炭獲得的熱量為基準(zhǔn)，石油僅為煤炭的8%，核燃料為15%，而高溫巖體地?zé)豳Y源則為煤炭的1.7億倍。正因?yàn)槿绱耍邷貛r體地?zé)崮苁艿绞澜绺鲊?guó)普遍的重視。

　　關(guān)于高溫巖體地?zé)崮?，早出自?0世紀(jì)70年代石油危機(jī)后美國(guó)科學(xué)家提出的利用地下深層結(jié)晶質(zhì)巖層中地?zé)崮馨l(fā)電的建議，當(dāng)時(shí)取名“熱干巖體”（Hot DryRock）。高溫巖體地?zé)崮艿拈_(kāi)發(fā)利用，簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是鉆一些深井（3000～5000m 深）達(dá)到地下結(jié)晶質(zhì)巖層，那里的溫度一般可達(dá)150～350℃；采用相應(yīng)的井下作業(yè)措施（如射孔、爆炸、水力壓裂、酸化等），在高溫巖體中造成具有高滲透性的裂縫體系，也就是建造所謂的“換熱構(gòu)造”或稱(chēng)“人工熱儲(chǔ)”；從一口（或幾口）井注入冷水，經(jīng)裂縫換熱構(gòu)造加熱后，從另外一些井采出熱水；在地面上將這些熱水采用二元發(fā)電裝置，即用低沸點(diǎn)二次工質(zhì)的有機(jī)朗肯循環(huán)，或用氨/ 水混合物作為二次工質(zhì)的卡里納循環(huán)（Kalina Cycle）發(fā)電（圖3）。在有熱負(fù)荷的地區(qū)，進(jìn)行熱電聯(lián)產(chǎn)，也可以只用于供熱。

　　繼美國(guó)之后，英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、日本、瑞士、瑞典、澳大利亞等國(guó)也紛紛開(kāi)展同類(lèi)型的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)（見(jiàn)圖4），但名稱(chēng)叫法不一。美國(guó)早稱(chēng)“熱干巖體”（Hot DryRock），當(dāng)時(shí)估計(jì)深層結(jié)晶質(zhì)巖體中沒(méi)有流體存在；后來(lái)日本的鉆探發(fā)現(xiàn)，深層巖體中，有的發(fā)育有較好的天然裂縫體系，并存在有流體（地?zé)崴?，因而又稱(chēng)作“熱濕巖體”（Hot Wet Rock）；在澳大利亞的試驗(yàn)中，地下巖體要經(jīng)過(guò)人工壓裂處理，使其生成裂縫體系，因而叫做“熱裂巖體”（Hot Fractured Rock）。此外，瑞士稱(chēng)作“深層地?zé)衢_(kāi)采”（Deep Heat Mining），能源機(jī)構(gòu)（International Energy Agency）1978年發(fā)起的研究項(xiàng)目稱(chēng)“人造地?zé)崮荏w系利用”（Use of Man-made-geothermal Energy Systems）。美國(guó)在熱干巖體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目后，對(duì)新開(kāi)發(fā)的這種項(xiàng)目統(tǒng)稱(chēng)“增強(qiáng)地?zé)嵯到y(tǒng)”

　?。‥nhanced Geothermal Systems），其中包含對(duì)現(xiàn)有常規(guī)地?zé)嵯到y(tǒng)采取工程措施，增強(qiáng)其產(chǎn)能或延長(zhǎng)其使用壽命的內(nèi)容?？傊?，同類(lèi)技術(shù)由于研究與使用的著眼點(diǎn)不同，衍生出不同的名稱(chēng)。我們認(rèn)為，從構(gòu)建整個(gè)地?zé)嶙V系出發(fā)，并區(qū)別于中淺層的地?zé)崂?，此?xiàng)技術(shù)本文統(tǒng)稱(chēng)為“高溫巖體地?zé)崮?rdquo;，其英文仍循通稱(chēng)HDR（HotDry Rock Geothermal Energy）。

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