本书由具有丰富经验的行业专家精心撰写,书中提供的图片、资料多为作者历年来资料的积累,具有很高的知识性和可读性,便于社会大众学习了解地热,对地热、新能源等相关行业的从业者具有较高的参考价值。
作为一本系统介绍地热能利用的科普读物,本书共分五章,通俗地介绍了地热能的基本知识,系统地介绍了地热作为可再生能源的特性,简要地介绍了地热水热能的直接利用和前瞻性干热岩的开发试验等,具有科学性、知识性和趣味性。
郑克棪,1941年生于江苏苏州。1962年南京大学水文地质专业毕业。1981年赴新西兰奥克兰大学地热学院攻读地热能源技术。
高级工程师,教授。从事水文地质和地热勘察与研究,工作地区遍及全国,曾任联合国专家在国外工作多年,积累了丰富经验和资料。
在国内外发表学术论文100余篇,曾获地质矿产部科技二等奖。退休后曾任中国能源研究会地热专业委员会主任,曾任国际地热协会理事。
第一章地热是可再生能源 / 1一、用鼠标搜索“地热” / 1二、人类社会的能源需求 / 3三、可再生能源的历史重任 / 6四、地热虽好,为何发展慢 / 8五、地热资源的品级分类 / 10六、地热资源的分布规律 / 17七、地热田的普查与勘探 / 20八、地热靠钻井开采利用 / 23第二章形形色色的精彩地热 / 26一、杨贵妃沐浴的华清池 / 26二、小汤山温泉和慈禧浴池 / 29三、黄石公园地热精髓 / 33四、陶波火山带地热旅行 / 36五、“棉花堡”世界奇观 / 38六、冰岛地热的世界之最 / 41七、阿苏火山国立公园 / 43八、从庞贝到拉德瑞罗 / 47第三章地热发电百年大庆 / 52一、意大利拉德瑞罗喜庆百岁 / 52二、新西兰怀拉基返老还童 / 55三、美国盖瑟尔斯世界之最 / 58四、菲律宾的世界最大的双工质发电 / 62五、印度尼西亚的高温地热发电 / 64六、土耳其地热发电发展最快 / 68七、非洲肯尼亚的地热创新 / 71八、走走停停的中国地热发电 / 73第四章热能利用简而易行 / 78一、温泉洗浴,传统创新 / 79二、物尽其用,地热供暖 / 82三、反季蔬菜,餐桌增辉 / 85四、鱼鳖虾蛙,不再冬眠 / 89五、工业用热,潜力无穷 / 92六、地热的其他利用方式 / 95七、变废为宝,颠覆传统 / 99八、热能利用,世界第一 / 103第五章深层“干热”取之不尽 / 106一、芬顿山干热岩试验 / 106二、苏尔茨兆瓦级发电 / 109三、兰道走了一条捷径 / 112四、库珀荒漠初露希望 / 115五、火山“干热”取之不尽 / 119六、英国、瑞士和瑞典的探索 / 122七、中国的干热岩试验 / 127八、世界唯一的岩浆钻井 / 131
什么是“地热”?人们普遍熟知的温泉就是地热,那是地下水利用岩石中的断裂缝隙或透水的地层将孕育在地下深部的热,变成被加热了的地下热水,地下热水在适宜的地理位置冒出地面,就成了温泉。古人利用温泉洗浴就是原始和粗放的地热利用,直至现今,全世界的温泉洗浴在中低温地热水的热利用中仍占有202%的份额。古人的温泉洗浴已有3000多年的历史,因为温泉洗浴有特殊的医疗效果,古人拄着拐杖来洗温泉浴,待治好了他的疾病,他就弃杖而去了。地热专家将温泉边的弃杖做了放射性同位素碳-14测年代,检测发现最古老的弃杖是3000多年前的古树枝。现代地热学是一门仅有百余年历史的年轻学科,它研究地热资源的形成和地热能利用技术。地热能源技术的最大亮点是地热发电没有其他可再生能源的波动性和间歇性,可以作为供电网的基础负荷。1904年意大利的拉德瑞罗开创了世界地热发电,虽然它早于可再生能源的风电和太阳能发电,但近数十年来的风电和太阳能光伏发电早已远超了地热发电,究其原因,是地热能源技术相对较为复杂,需要在有适宜的地质条件的地区勘探钻井,才能产出地热蒸汽和热水,不但耗费相当的准备时间,还包含了一定的风险(也许有的钻井产能不够理想),且钻井成本较高。 2017年我国发改委首次将地热能开发利用纳入了国家“十三五”专项规划,展示了我国地热能开发利用的前景。乘此大好机遇,许多国企和民企开始转入开发地热。现代人越来越认识到社会和生产发展应该与人类环境和谐相处,会带来环境污染的化石能源应予限制发展,极低污染的可再生能源应予提倡,但是,大部分可再生能源的波动性和间歇性影响到大规模的扩大利用,唯有地热能是值得信赖、可以担当基础荷载重任、能够大力推广的可再生能源。看了本书的第一部分,你就能有这样的信心和理念了。本书的第二部分,通过趣味故事和历史古迹,介绍世界各地最典型的形形色色的温泉、沸泉、间歇喷泉、蒸汽地面、地热蚀变、泉华台地、火山公园等地热显示,将我们带入一个引人入胜的温泉和地热的缤纷世界。适应不同的地热资源特性,可以有不同的地热发电技术,本书的第三部分介绍地热发电,介绍现今世界的干蒸汽发电、湿蒸汽发电、双工质发电(我国曾用67℃热水发电,为世界最低温度)和全流发电等各种发电技术,或许可以为你的地热项目提供一个先做发电、再用热的梯级利用模式。中低温地热水的热能,可用于地热供暖、温室种植、水产养殖、工业生产流程、农产品干燥,还有温泉洗浴及其医疗理疗、休闲养生、旅游度假等项目,对于常规温度的浅层地热能还可以用地源热泵作供暖及制冷利用,本书的第四部分介绍这些内容,开发商和用户还可以根据地热井的产出温度和水量设计综合利用和梯级利用。本书的第五部分,介绍世界地热界的前瞻性资源干热岩的开发研究。干热岩是普遍存在于地下数千米深度的高温岩体,仅含极少的水或不含水,不能像常规水热型地热资源那样钻一眼井就可以产出丰富的地热流体(热水或蒸汽),因此需要钻两眼井,用高压对井下做“压裂”,使岩石中产生裂隙网络系统,于是可以从一眼井灌入冷水,通过地下裂隙网络吸收热量,在另一眼井中产出高温热水和蒸汽。要想将来可再生能源替代常规化石能源,其他可再生能源的波动性和间歇性担不起重任,常规水热型地热资源显得紧张,则干热岩成为不二之选,所以现在不能知难而退,一定要加大研究投入,提前做好准备。鉴于多数人对地热能的了解较少,这影响了投资者的决策,也可能给其带来后续的失利。因此,地热产业的投资开发者需要有一个初步的全貌了解:拟开发地区的地热资源条件如何?该资源适宜于地热
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