地热资源的利用

长期以来，人类一直在利用着地热资源。古代的罗马人和现代的冰岛人、日本人、土耳其人以及其他民族早就用地热水洗澡和采暖。在新西兰的毛利族也开发了天然热水来满足他们的生活需要。在新西兰可以看到利用地热的情景，在北岛罗鲁瓦附近的一个毛利人村庄里，可以看到这样一幅有趣的画面：渔民把捉住的鳟鱼放在沸水塘烹调，几米以外，他的妻子在给婴儿进行地热浴，他的女儿在从事家庭洗涮，同时在蒸汽孔上蒸煮马铃薯。这幅有趣的画面，不过是人类利用地热的一个简单写照。地热的利用方式很多，或直接利用，或用来发电。地热发电，主要是利用高温蒸汽和热水来发电。“地下锅炉”已经烧好了热水与蒸汽，人们应该做的，是把热能转化为电能。最早利用地热发电的是意大利。早在1904年，意大利托斯卡纳的拉德瑞罗，第一次用地热驱动0.75马力的小发电机投入运转，并供5个100瓦的电灯照明。随后建造了第一座500千瓦的小型地热电站，后来逐年扩大，到1973年运转的地热电站共17座，总容量为39万千瓦。正在设计和建造的地热电站容量达25000千瓦。意大利人民以其对地热发电的贡献，授予他地热发电先驱的光荣称号。地热发电常用的有三种方式：蒸汽直接发电、闪蒸式发电和低温工质发电。200℃以上的高温干蒸汽，适于直接发电。水蒸气经过分离器，除去固体杂质以后，直接通入汽轮机，以之带动发电机发电。这种电站成本低，建造费是一般大电站的40％，而运行费则比水电还便宜一半，而且，不产生环境污染。大部分地热井所喷出的，都是在150～200℃的湿蒸汽，它们在地下加热还不够充分，温度不够高，所以一经喷出，一部分蒸汽会凝结成水滴。为此，在它们进入汽轮机之前，先经过一次减压蒸发，叫“闪蒸”，以便夹在蒸汽中的水滴，也都化为蒸汽，然后再进入汽轮机发电。由于经过了一次“闪蒸”，这一方式叫“闪蒸式发电”。至于低温工质发电，则是利用正丁烷、异丁烷、氟里昂等低沸点工作质作为热传介质，以进行发电。这种方式适用于低温地热湿蒸汽和高温地热水的供热条件下。地热发电中最大的缺点是受地理条件的限制，也就是说，只有在具有地热资源的地区才能实现。
     此外，地热发电还往往会遇到地热气，地热气中有含硫物质和其他杂质，这些成分对管道、设备会产生腐蚀、沉积等不良影响。除了地热发电外，还应注意地热资源的综合利用。早期，人们利用地热矿泉水治病，我国的藏族人民对此有很多研究。热水浴疗对在高原气候条件下的常见病和多发病，如风湿性和类风湿性疾病、瘫痪、哮喘、肠胃病等都有一定的疗效。利用地热取暖在许多国家都已很普遍，最负盛名的是冰岛雷克雅米克的区域供热系统。其他国家如美国、前苏联、新西兰、日本、匈牙利和法国等，也广泛利用地热取暖，在这些国家，很多办公楼、商店、旅馆，乃至私人住宅，都有自己专用的地热蒸汽井。利用地热建立温室对农业生产有很大的意义。1974年，在海拔4000 米的西藏谢通门县，卡嘎热泉区建成了青藏高原上第一座地热温室，温室内终年郁郁葱葱，生机盎然，盛产西红柿、黄瓜、辣椒等新鲜蔬菜，并在温室内栽培西瓜获得成功。在冰岛、前苏联的高寒地区，恶劣的气候条件使得正常的耕作难以维持，但利用地热温室，可以栽培蔬菜和鲜花。地热还用于一些大量用热的工业部门，如新西兰用地热造纸；冰岛用地热回收和加工硅藻土；意大利早在 18 世纪就建立了利用地热生产硼砂的工厂，并沿用至今。地热是一种廉价的能源，人类利用地热的代价与其说是经济上的，不如说是环境上的成本。明代著名地理学家徐霞客，考察云南腾冲的地热资源后，有这样的记载：沸泉的水“从下沸腾，作滚涌之状”，“沸泡大如弹丸，百枚齐跃而有声”，其声“喷若发机，声如虎吼……”从环境角度看，地热开发是会产生噪声的，而且，当蒸汽发电时，汽轮机运转也有很大的声响，也会产生噪声。另一种地热导致的污染是热污染。地热发电后的废热水，排入环境后，会对环境产生不利的影响，如排入水中，会使水中含氧量减低，粘度增高，这样，就会对各种水生动植物产生影响，破坏原来的生态环境。如果排出的废热水中还含有其他的有毒物质如二氧化碳、碳化氢、氨等，污染会更为严重。当然，这些污染是可以治理的，并不会影响到地热利用的大规模展开。迄今为止，人类利用的地热还是很少的，这和地热资源惊人的储量是极不相配的。可以展望，地热会更多更好地为人类服务，到那时，地震、火山活动将不再可怕，它们会像一个大油田一样，受人类控制，并得到充分的利用。