在我國西藏的羊八井,有一座獨特的發電站,它使用的燃料,既不是煤,也不是石油;它不靠風力、水力,也不靠太陽能工作。它靠什麼工作呢?靠地熱。這座當今中國最大的地熱發電站,可發出13萬千瓦的電力。這真是西藏高原的福氣。因為在羊八井,有豐富的地熱資源,從這裏地下冒出的熱氣,推動著渦輪機,帶動發電機發電,這地下熱氣真是名副其實的“福氣”啊。
用地熱發電,不用燒煤,也不用使用其他燃料,所以十分方便,而且幹淨。一般地熱豐富的地區,地熱會以多種形式表現出來,隻要加以有效的利用,就可以用來發電。
地熱常常以幹蒸汽、濕蒸汽和熱水三種形式出現。對於幹蒸汽來說,使用它發電特別方便,把這種蒸汽直接引入渦輪機,就可以推動發電機。這種發電方式,和燒煤的火力發電相似。可惜的是,冒幹蒸汽的機會比較少,它隻有冒熱水和熱蒸汽機會的二十分之一,所以幹蒸汽發電站較少。
西藏的熱泉
濕蒸汽中除含有蒸汽外,還含有熱水。因此,用它發電時,在進入渦輪機之前,要先通過擴容分離器或熱交換器把蒸汽和熱水分開。這樣,蒸汽可以直接用來推動渦輪,而熱水則可以作別的用途。
如果冒出的是熱水,用它發電,就得想辦法變成蒸汽,再進入渦輪機。方法有多種。其中一種是將熱水減壓,這樣它就會馬上沸騰變成蒸汽。為此,必須先將熱水送到一個減壓擴容器裏。另一種方法是借助於別的低沸點物質,如氯乙烷、正丁烷和氟利昂等。這些物質沸點很低,稍稍加溫就可以蒸發而變成蒸汽。因此,先將地熱產生的熱水去加溫這些物質,這些物質產生的蒸汽就可以推動渦輪機。
地熱發電使用的“燃料”是不花錢的,所以各國都在加以研究。但是,地熱發電也有一定的困難。比如,不是每一個地方都有地熱資源,另外地下冒出的熱氣、熱水並不幹淨,它要經過淨化,即使這樣,還會對各種設備產生腐蝕。
這樣也就限製了地熱發電站的發展。
世界上最早建起地熱發電站的國家是意大利,時間是1904年。後來,美國、新西蘭、日本、澳大利亞和墨西哥等國也相繼建立了地熱發電站。其中以美國的地熱站發電功率最大,最大單機容量達11萬千瓦。而日本則準備在本世紀末建成容量為1000萬千瓦的地熱電站。
我國地熱資源豐富,據勘探表明,有14個省、市、自治區的30多個地區的地熱資源儲量大、麵積廣,有很大的開發前景。從1970~1979年,我國已建成了7座地熱發電站,其中以西藏羊八井的發電站最大。其次還有湖南灰場、河北懷來、江西宜春、廣東豐順地熱電站等。其中以湖南灰場地熱電站運行最佳。它不僅達到了長期穩定發電,而且發電後的餘水還得到了綜合利用,可以用來灌溉農田、溫室育苗和醫療等。
不容遺忘的“幹熱岩”
在英國西南部康沃爾郡一個叫魯斯曼諾斯的地方,科學家和工程師們正在開展一項規模很大的研究工作,目的是把埋藏在地下深處的幹熱岩中的熱能開發出來加以利用。
魯斯曼諾斯地區從上到下都是花崗岩,計劃要在這裏鑽6000米以上的深井,從地麵用水管往地下注水,被加熱的水變成225攝氏度的高溫蒸汽後返回地麵,再送去汽輪發電機發電。據估計,如果將這裏的幹熱岩裏儲存的熱量全部開發出來用於發電,那麼所產生的電力將可以滿足英國全國 20%的電力需要。
幹熱岩是一種存在於地下深處的熾熱的岩石,由於這種熱岩層裏既沒有水又沒有蒸汽,所以被叫做幹熱岩。
幹熱岩到處都有。地殼中蘊藏著巨大的熱能,這些熱能大多數都儲存在幹熱岩裏麵。據計算,一塊160立方公裏那麼大的幹熱岩,溫度從290攝氏度下降到200攝氏度,釋放出來的熱能就相當於美國1970年全年消耗的能源。真是了不起!
問題是,幹熱岩裏既沒有水又沒有蒸汽,怎樣才能把它裏麵蘊含的熱能開發出來呢?
美國人史密斯最先提出一種開發利用幹熱岩裏的熱能來發電的技術設想:采用特製的鑽機往岩層深處打兩口鑽井;到達幹熱岩以後,再用高壓水流——“水力爆破法”使兩口鑽井之間的岩體產生裂縫,構成通路;然後往一口鑽井裏注水,水被幹熱岩加熱,生成的熱水和蒸汽再用水泵從另一口鑽井中抽出來;抽出來的熱水和蒸汽,即可用來驅動汽輪發電機發電。
第一次開發幹熱岩的野外實踐開始於1973年,具體鑽探地點是美國新墨西哥州的芬頓山,這裏的地熱增溫率是每公裏65攝氏度。1975年,他們鑽了兩口上部垂直,下部彎曲的“J”形並,井深都在3000米左右。從1977年到1978年,花了9個月的時間,才用高壓注水的辦法把兩口井打通,抽出155攝氏度的蒸汽維持了75天,盡管產生熱量的功率隻有3000千瓦,但是這一次成功的實踐仍然是有劃時代意義的。