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可燃冰和页岩油后又一种清洁能源——干热岩可供我国用四千年发布时间:2022-07-19 17:27:58 | 作者:米乐看球

  三大化石能源:煤炭、石油、天然气是当今世界上最重要的化石燃料。煤炭被人们称为“工业的粮食”,石油被人们称为“工业的血液”,天然气被人们称为“工业的动力”。然而三大化石能源都是非再生资源,经过上亿年的高温高压下形成。根据目前人类的勘探结果,假定再没有新能源储量发现的情况下(2010年储量)以目前开采量速度计算,三大化石燃料的开采年限相当保守的说,分别是:石油还可供人类开采约47年,天然气还可供人类开采约57~65年,煤炭还可以供人类开采约200多年。

  近些年随着人类科技发展,人类多地球内部的不断深入勘测,有些多新的清洁能源不断被人类发现,比如前些年的可燃冰、页岩油等,现在又出来一个新的名词叫——干热岩。

  干热岩,也称增强型地热系统(EGS),或称工程型地热系统。其是一种新兴地热能源,一般温度大于200℃,埋藏在地表3~10千米深的地方,是地球内部不存在流体或仅有少量地下流体(致密不透水)的高温岩体。干热岩主要被用来提取其内部的热量,因此其主要的工业指标是岩体内部的温度。全球陆区干热岩资源量相当于4950万亿吨标准煤,是全球所有石油、天然气和煤炭蕴藏能量的近30倍。

  干热岩主要是用来发电。其资源储量丰富,是可再生资源,环保且经济。具有成本低、零排放、效果好、模式新的优点。干热岩集中供热的弊端是:除了深部钻探、压裂的高昂成本与技术困难,另一方面,干热岩的开发还会因为不时诱发地震,这项技术目前在社会上应用较少,没有得到关部门的认可和支持。

  而根据地温梯度值可将热干岩型地热资源分为:高级80℃/千米,中级50℃/千米,低级30℃/千米。而形成热干岩型地热资源的主要条件是:一方面:地表缺乏大气降水或有上覆隔水盖层;另一方面:低渗透率,小于10 -6微米2。

  中国首次发现大规模可利用干热岩资源于青海省共和盆地。青海共和盆地发现了储量相当于17万亿吨煤的干热岩;青藏高原南部约占我国大陆地区干热岩总资源量的1/5;而在2019年在山东日照市莒县、五莲县一带发现干热岩富存区,储量相当于188万亿吨煤的干热岩。

  干热岩项目的“鼻祖”不用说也知道是美国,1973年美国第一个热干岩项目——新墨西哥州开展的芬顿山发电站,因为经费、技术等问题被迫停止。但是随着石油危机的到来,干热岩项目又重新启动,截止目前,全球已经有约64个干热岩实验或开采项目。

  开发干热岩资源的原理:是从地表往干热岩中打一眼井(注入井),封闭井孔后向井中高压注入温度较低的水, 产生了非常高的压力。随着低温水的不断注入, 裂缝不断增加、扩大, 并相互连通, 最终形成一个大致呈面状的人工干热岩热储构造。

  注入的水沿着裂隙运动并与周边的岩石发生热交换, 产生了温度高达200-300℃的高温高压水或水汽混合物。从贯通人工热储构造的生产井中提取高温蒸汽, 用于地热发电和综合利用。利用之后的温水又通过注入井回灌到干热岩中, 从而达到循环利用的目的。请看下图。

  2012年,我国发表在《地球学报》的文章便对热干岩进行过储量估算,给出的结果是:中国大陆3~10千米深处的干热岩资源,相当于860万亿吨标准煤,按2%的可开采资源量计算,相当于当时中国能源消耗总量的5200倍。而如果按2017年,中国煤炭消耗量平均每年在40亿吨左右计算,如果开采量按达到2%,可以供我们全国使用4300年左右的时间。

  我国开发利用干热岩较晚。2020年7月,广州能源研究所推陈出新的方法,是金属棒代替水蒸气直接将地底几千米处的热量传送到地面上来发电。用“只采热,不采水”的开采方式,降低温度损耗,降低成本,效果明显。近些年,东部沿海某些城市在干热岩的开发项目中成功迈出了一大步。

  结束语,但是总体上来说,我国现在并没有真正意义上的干热岩开发井,我国对热干岩只是处在勘探和基础研究阶段,考虑到当前开发利用的成本和技术条件,干热岩“地热资源”很难大规模开采利用,需要我们进一步探索研究。

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