微专题|干热岩

干热岩是什么？

干热岩是一种新兴地热能源，一般温度大于200℃，埋深数千米，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。

主要是各种变质岩或结晶岩体，赋存状态有蒸汽型、热水型、地压型、岩浆型的地热资源。较常见的干热岩有黑云母片麻岩、花岗岩、花岗闪长岩等。

干热岩型地热资源是专指埋藏较深，温度较高，有开发经济价值的热岩体，存量巨大。

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。青藏高原南部约占我国大陆地区干热岩总资源量的1/5。

干热岩发电系统

目前，人们对干热岩的开发利用，主要是发电。利用干热岩发电技术可大幅降低温室效应和酸雨对环境的影响，且不受季节、气候制约。而且将来利用干热岩发电的成本仅为风力发电的一半，只有太阳能发电的十分之一。

人类又该如何获取它呢？

这主要分为以下几个步骤：

1. 从地表向干热岩中打一口“注入井”；

2. 封闭井孔，并向里面高压注入低温水；

3. 极高的水压迫使岩层出现裂缝，逐渐形成一个面状的热储构造；

4. 再从地表向下钻几个“生产井”，它们可以将蒸汽和高温水回收到地面；

5. 利用这些高温蒸汽就可以供暖或者发电，剩余的温水会通过注入井返回到干热岩中，从而实现能源的循环利用。

干热岩发电的基本原理是：通过深井将高压水注入地下2000～6000米的岩层，使其渗透进入岩层人工压裂造出的缝隙并吸收地热能量；再通过另一个专用深井（相距约200～600米左右）将岩石裂隙中的高温水、汽提取到地面；取出的水、汽温度可达150～200℃，通过热交换及地面循环装置用于发电；冷却后的水再次通过高压泵注入地下热交换系统循环使用。整个过程都是在一个封闭的系统内进行。

第二种模式是英国卡门波矿产学校提出的“天然裂隙模式”，即较充分的利用地下已有的裂隙网络。已有的裂隙虽然一方面阻止了人工高压注水裂隙的发育，但另一方面当人工注水时，原先的裂隙会变宽或错位更大，增强了裂隙间的透水性。在这种模式下，可进行热交换的水量更大，而且热量交换更充分。

地热双工质循环发电系统

人类又该如何获取它呢？

这主要分为以下几个步骤：

1. 从地表向干热岩中打一口“注入井”；

2. 封闭井孔，并向里面高压注入低温水；

3. 极高的水压迫使岩层出现裂缝，逐渐形成一个面状的热储构造；

4. 再从地表向下钻几个“生产井”，它们可以将蒸汽和高温水回收到地面；

5. 利用这些高温蒸汽就可以供暖或者发电，剩余的温水会通过注入井返回到干热岩中，从而实现能源的循环利用。

干热岩供暖系统

干热岩因其得天独厚的较高温度，一旦成功开采出来，将是冬季供暖的良好热源。但因其造价较高，对于面积较小的建筑供暖，高昂的成本是一般人难以承受的。因此，用干热岩技术来进行集中供暖是比较合适的选择。

如我国陕西四季春清洁热源股份有限公司的干热岩供热技术，目前已成功在陕西省内进行了商业应用。

干热岩供热技术虽然优点众多，但目前在市场推广应用中也还存在着部分困难和问题：一是该技术为新技术，缺乏相关的政策、法规、技术标准等支撑。二是由于该技术在社会上应用较少，希望得到土地、水务、市政、物价等有关部门的认可和支持。

我国的干热岩资源

相关专家介绍，青藏高原在隆升过程中形成了一系列地热资源。从2014年时了解的干热岩地热资源区域分布看，青藏高原南部占中国大陆地区干热岩总资源量的20.5%，资源量巨大且温度最高。

青海地勘人员在共和盆地成功钻获温度高达153℃的干热岩。这是我国首次发现大规模可利用干热岩资源。该资源属清洁能源，可用于地热发电。

共和盆地位于青藏高原腹地，这次钻获的干热岩资源具有埋藏浅、温度高、分布范围广的特点，填补了我国一直没有勘查发现干热岩资源的空白。据青海省水文地质工程地质环境地质调查院专家介绍，在共和盆地钻获的干热岩致密不透水，1600米以下无地下水分布迹象，符合干热岩的特征条件。该岩体在共和盆地底部广泛分布，钻孔控制干热岩面积达150平方公里以上，干热岩资源潜力巨大。有关专家称，青藏高原在隆升过程中形成了一系列地热资源，从干热岩地热资源区域分布看，青藏高原南部约占我国大陆地区干热岩总资源量的1/5，资源量巨大。

干热岩优点

（1）无温室气体排放。基于干热岩资源利用的新式发电系统不燃烧化石燃料，因此不会排放温室气体二氧化碳和其他污染物。

（2）干热岩可循环利用。冷水变热后可能最终会使岩石温度降低到20℃左右，因此一处干热岩发电站可能只能连续工作20年左右。但是，这个热储库关闭后，地心的炽热岩浆会重新加热这些岩石。几十年后，这些热岩就能再次被用于发电。而且，在关闭期间，发电站可以得到充分的维修和技术升级，为下次发电做好准备，实现周期性循环发电。

（3）干热岩储量丰富。开采使用干热岩，可满足人类长期使用需要。麻省理工学院一份研究表明，只要开发地球上3~10公里深度中2%的干热岩资源储量，就能产生2×1020EJ能量，是美国2005年全年能耗总量的2800倍。也有专家保守估计，地壳中距地表3~10公里深处的干热岩所蕴含的能量相当于全球石油、天然气和煤炭所蕴藏能量的30倍。

试题链接

试题来源：2022年云南第二次统一模拟考试

参考答案

参考答案：4.A 5.D 6.C

第4题，由材料可知，干热岩埋深数千米且高温才满足干热岩的特征，排除作为喷出岩的玄武岩。花岗岩由岩浆侵入冷凝形成，板岩由页岩变质而来，均符合条件。石灰岩作为典型的沉积岩在高温高压下是会变质为大理岩的，而且石灰岩内部容易受水的侵蚀、溶蚀发育空隙、溶洞、地下河。

第5题，与风能太阳能相比，干热岩作为地热能的一种，开采技术难度大、成本高。太阳能和风能发电受季节和天气影响，发电不稳定性。（联系高考题瓜州风电场）。

第6题，干热岩长期未得到有效开发利用主要是存在着部分困难和问题主要是该技术为新技术，缺乏相关的政策、法规、技术标准等支撑。

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