[原创]王国强:由于地热水的腐蚀性和结垢性严重,中国不要继续新建地热发电厂了

由于地热水的腐蚀性和结垢性严重,中国不要继续新建地热发电厂了

文章作者:黑龙江省哈尔滨市平房区东北轻合金有限责任公司薄板分厂

王国强

(本人原创)

一、未来,西藏将会是中国水力发电的最大输出地区

中国境内的雅鲁藏布江,水力发电的资源量仅次于长江。

西藏海拔高、气温低、无霜期短、可耕地少,不会有大量的农业人口。

西藏海拔高,空气稀薄,汉族人上西藏身体不适应,不愿意长期居住,藏族人又太少,也不宜把过多的工业企业建在西藏,西藏也不会有大量的工业企业和大量的工业人口。

西藏海拔太高,就决定了西藏人少,工业企业少,耗能量少。

西藏境内水力发电的潜力很大,未来,西藏会是中国水力发电的最大输出地区。

二、中国地热发电遇到了困难

今日,中国地热发电就是羊八井电厂独撑局面,其它几个地热发电厂的规模小,其中,还有停产的。

羊八井发电厂遇到两个困难:1.从地下抽取热水,热水中的杂质太多,盐类物质、碱类物质、钾、钠、钙、镁、硫、磷等矿物质太多,无所不含,对水管以及锅炉的腐蚀性大,还容易结水垢。2.地热资源下降,再打井的成功率低,曾打了四口二千多米深的井,三口井白打了,打进了由花岗岩或玄武岩组成的干热岩层,没打出热水来,只有一口井打进了由石灰岩或其它次生岩组成的含水岩层中,打出了热水。

三、为什么地下热水中矿物质那么多?热水中矿物质多的危害

对于土壤层之下,岩石层之上的浅层地下水,更新速度快,特别是江河附近的浅层地下水,更新的速度更快,这些浅层地下水在地下的时间短,甚至短于一年,与土壤和岩石接触的时间短,对土壤和岩石浸蚀的十分轻,水中溶不进去太多的矿物质,这种地下水对金属的腐蚀性弱,水垢少,其中,江河附近的浅层地下水更新速度快,水垢会少到在金属上挂不住,难以结垢。

对于土壤层之下,岩石层之中的深层地下水,这种水在岩石层中说不上存在了多少年了,也许几百年,也许几万年,也许几十万年,水与岩石相依相伴接触的时间太长了,水对岩石浸蚀的十分重,水中溶进去太多的矿物质,这种地下水对金属的腐蚀性强,水垢多。

对于土壤层之下,岩石层之中的深层地下水,水距地表越深,越容易与岩石接触的时间长,越容易矿化程度高,但由于距地表越深,距地幔中的岩浆越近,地热温度也越高,还必须往深了打井,搞地热发电必须在地热异常区,地热异常区是从地表每下降一百米,岩石的温度会提高十几摄氏度,距地表一千米深,岩石的温度会达到一百几十摄氏度,这就是搞地热发电必须打深井的原因,打几百米深的井是浅井,打二千多米深的井是正常深度的井。搞地热发电必须打深井,就导致了必然受矿化性很高的地下热水的困扰。

岩石层中的水是地面降水浸浊进石灰岩或其它次生岩层之中,是一点一点的浸入到岩石层中的,或者是火山爆发、特大地震所引起的山崩把局部地区的地表水或浅层地下水整体的压到了岩石之下。

对于地下来讲,地下岩石层中还是花岗岩和玄武岩多,这种原生岩不溶于水,是又干又硬的干热岩石,这种干热岩石没有一丝一毫搞地热发电的价值,这也是羊八井地热发电厂打了四口井报废了三口井的原因。

对于地下来讲,地下岩石层中只有石灰岩等次生岩才可以含水,其中,三次成岩的次生岩石更松散,含水率更高,但是,次生岩肯定没有花岗岩和玄武岩这类原生岩多。

原生岩就是岩浆直接冷却之后变成的岩石,比重大一些的岩浆变成了玄武岩,比重小一些的岩浆变成了花岗岩。次生岩是阳光、风、水、生物把地表上的玄武岩和花岗岩彻底分化了,分化成了沙子或土壤中的成分,沙子或土壤在几亿年或十几亿年或更长时间当中,受各种力的影响,包括受岩石挤压的影响,海水挤压的影响,彼此产生化合物的影响,又形成了岩石,这些次生的岩石在火山爆发,地震所产生的山崩,造山运动中被深埋入地下,成为了地下的次生岩,你分析一下,做为地下岩石,是原生岩多还是次生岩多。

在浅层地壳中,会有相对少量的次生岩,在深层地壳中,那差不多是花岗岩和玄武岩一统天下。

地下岩石层中的热水与岩石相依相伴的年头太多了,把岩石层的物质浸浊的太多了,羊八井电厂抽上来的地下热水不能排到地面上,排到地面后会导致植物不长,你看这矿化性有多严重。羊八井电厂抽上来的地下热水中矿物质太多,使锅炉结垢太严重,曾有人建议用地下热水去加热地面上那常温的清水,把清水放入锅炉中,你看这地下热水矿化性有多严重,不过,用地下热水二次加热地表上的清水也不行,又多出一道能量转换环节,地热发电的效率会更低。

地下热水对金属的腐蚀性强,这一不良后果人们普遍能理解,地下热水在水管中和锅炉中结垢严重,这有什么不良后果?在水管中结垢,会导致水管内壁粗糙,摩擦阻力变大,水管内径变小,这会导致抽热水时耗能大,严重时会淤死水管。地下热水在锅炉中结垢严重,这不良后果更大,水垢不是导热体,是半导热体,火烧在了锅炉外壁的铁上,铁是导热体,但由于受锅炉内壁水垢的阻隔,火的热量无法迅速导进锅炉里的水体或蒸汽中,这会导致燃煤的热效率下降,会多浪费一些煤,如果锅炉内壁的水垢太厚了,燃煤产生的热量导不进锅炉里的水体或蒸汽中,燃煤产生的热量都用来加热锅炉外壁的铁上,会把铁烧成赤红的软化状态,严重时锅炉会爆炸,锅炉爆炸的威力与炸弹差不多,所以,锅炉要常除水垢,但对于封闭式的锅炉而言,除水垢还太麻烦,不是件容易的事。

在中国东北地区,冬天要取暖,有些供暖单位是用热气供暖,烧锅炉时取的是岩石层之上土壤层之下的浅层地下水,这浅层地下水中的矿物质比较少,比西藏地区岩石层中的深层地下热水中的矿物质少的太多了,都不能相题并论,都无法同日而语,但是,在中国东北地区,也要防锅炉中的水垢,如果锅炉中的水垢太厚了,而且,没办法清除或清除时成本太高,那只能是锅炉报废了。

四、为什么地热资源存在衰减,热平衡之后地下热水的温度没有刚开发地热资源时的温度高

对于地热发电,发电后的残余热水必须回灌地下,由于发电时蒸发了一些纯水,而矿物质不会蒸发,这些残余热水中的矿物质存在着富集性,矿化程度更高,比刚抽上来时要高,为了使地下热水的水量不减少,为了使残余热水中的矿物质不富集,要把一定量的常温清水加入到残余热水之中进行回灌,加入的清水量与发电时蒸发的水量需要大体对等,多年回灌,地热资源就会存在衰减,但不回灌也不行,不回灌意味着最终地下热水没了,还发什么电?不加干净的清水也不行,如果不加干净的清水,那矿物质在地下热水中会富集,取一次水会富集一次,多次取水后,会富集成矿化性的水溶液,那会比海水的矿化程度高许多倍。

利用地热发电,多年后,也存在热平衡,就是抽取热水的热量与地下热岩石给地下热水加热的热量达到二者平衡,但由于热岩石是半导热体,导热能力弱,四面八方、上下左右的热岩石给水加热的速度慢,达到热平衡之后,发电量要比刚开发地热资源时有所减少,地下热水的温度与刚开发地热资源时的温度相比,还会有所下降。

利用地热发电,还必须计算一下取水和回灌二者的平衡,还必须计算一下热平衡,要保持这两种平衡,如果不平衡,取出热水的量太大,失去了平衡,那么,最终,地下热水会变成地下温水,这种温水的温度比常温下的水的温度高不了多少,更没有发电价值了。如果不平衡,取出热水的量太大,还会把地下热水取光了,也就无法发电了。

羊八井发电厂就是因为开发多年后,水温下降,想另开一处取水口,再从深处取热水,结果,打了四口二千多米的深井,报废了三口。

五、对于地热发电而言,地热发电从来就不是一次性能源,是二次能源

对于地热发电而言,从地下抽取摄氏一百度到摄氏二百度之间的热水,这热水不能马上用来发电,需要燃烧煤继续加热,加热成摄氏四百度到摄氏八百度之间的纯蒸汽,用纯蒸汽发电,还具有火力发电的特点,只不过是利用地下热水发电,会把比常温状态下的水加热进而发电能节省些煤。

对于地热发电而言,其发电量主要是靠燃煤所产生的能量转换的,地下热水只起到辅助作用,地热发电实际上是利用地下热水所搞的火力发电,地热发电中的“地热”两字是徒有虛名的,“地热”两字只是人们为了区分常规火力发电与这种特殊的火力发电有不同性给起个名字罢了,人们习惯性的沿用这个名字罢了。

也可能有人有疑问,这热水怎么会是摄氏一百度到摄氏二百度之间?在一个标准大气压下,水的沸点是摄氏一百度,但是,对水施加的压力不同,水的沸点就不同,在真空中,水的沸点就是摄氏二十几度。西藏高原上,在海拨5000米以上的地区,气压低,小于一个标准大气压,水的沸点低于摄氏100度,饭会煮的半生半熟。在地下岩石层中,岩石紧紧压住了水,对水的压力太大,这会导致水在摄氏100度时不会达到沸点,无法蒸发,地下岩石层的热量会继续把水加热,加热到摄氏一百度到摄氏二百度之间。

对于少数国家的少数地热发电厂,刚发电时存在着高温高压的蒸气,这高温高压的蒸气可以直接用于发电,但这高温高压的蒸气存在不了多少天,很快就会没有了,高压蒸气没有后,涌上来的是高压热水,这种短时间内存在高温高压的蒸气的现象改变不了地热发电是二次能原的性质。

六、对于中国来讲,地热发电,水对金属有严重腐蚀,结垢严重,还要从地下几百米处甚至二千多米处抽取热水,与火力发电相比,地热发电并不合算

用摄氏一百度到摄氏二百度之间的地下热水发电,与火力发电相比并不合算。

摄氏二百度的热水与摄氏一百度的纯蒸汽相比,那个含能大?还是摄氏一百度的纯蒸汽含能大,在日常生活中,把摄氏零度的水的温度提高到摄氏一百度的耗能小,把相同重量的摄氏一百度的水烧成摄氏一百度的气态,烧干锅了,耗能大,这存在气化耗能问题。

地热发电就是利用一下地下热水,利用的热能不多,后续环节耗能会多,就是把地下热水取到锅炉后,通过烧煤,把摄氏一百度到摄氏二百度之间的地下热水完全气化,还要把气化后的水加热到摄氏四百度到摄氏八百度之间,加热成高温高压的水蒸汽,再利用高温高压的水蒸汽推动汽轮机发电。

火力发电是把摄氏几度到摄氏二十几度的常温状态下的水发放在锅炉中加热,加热时需要耗煤,最终,加热成摄氏四百度到摄氏八百度的高温高压的水蒸汽,再利用高温高压的水蒸汽推动汽轮机发电。

火力发电所取的地表水或浅层地下水的矿化性低,如果取江河中的地表水,那矿化性更低,那都可能是昨天下来的雨水,与土壤或岩石只接触了一天,水中几乎没有矿化物,对金属的腐蚀可以小到极其轻微,水垢会少到在金属上挂不住,取水时耗能小,如果取上游江河的水,取水还不耗能。

地热发电时水对金属有严重腐蚀,结垢严重,还要从地下几百米处甚至二千多米处抽取热水,取水时耗能大。

七、当西藏水力发电自给自足之日,就是中国彻底告别地热发电之时

水力发电与地热发电相比,就发电本身而言,水力发电是百优而无一劣,地热发电是百劣而无一优,水力发电是产出的能量比投入的能量大出许多倍的一次性能源,而地热发电是产出的能量比投入的能量小的二次能源,主要是投入的煤多,地热发电与火力发电区别不大,只是火力发电取常温下的水,地热发电取地下热水。

虽说水力发电对某些种类的水生物有不良影响,还会导致水的自净能力下降,但如果在大力保护生物多样性的同时,在大力防治水污染的同时,大力开发水电,就会把水力发电的负面作用降到最低限度。

一定要在雅鲁藏布江流域大力开发水电。

保护生物的多样性,需要在各大江河上分散保护,生物的多样性是分散到了各大江河中,生物的多样性不会高度集中在雅鲁藏布江中,只不过要多留心,由于藏族人有水中游的生物不吃的风俗习惯,由于西藏地大人稀,人们对雅鲁藏布江原生态的干预小,雅鲁藏布江中的水生物多样性是比较丰富的。

当西藏水力发电自给自足之日,就没有必要再搞地热发电了,当西藏水力发电大量输出之日,就更没有必要再搞地热发电了,根本没有向远方输出二次能源的必要。

中国搞地热发电的历史有几十年了,前期在中国东部利用低于摄氏一百度的地下热水搞发电,结果,不经济,那是不经济,把摄氏二十几度的地表水加热到摄氏六十几度到摄氏九十几度之间,根本就耗能不大,利用摄氏一百度以下的地下热水搞发电,根本就利用不了多少地热能量,还存在抽水耗能的投入能量,还存在除水垢、防金属腐蚀这二件麻烦事,这些地热发电厂差不多都退出历史舞台了。后期西上青藏高原,建了羊八井、朗久、那曲三个地热发电厂,结果,羊八井受困。那曲地热发电厂的取水管被水垢活活的彻底淤死了,发电厂关门了。朗久地热发电厂有两台发电机组,有一台关闭了,原因是地下热水太少,另一台间歇发电,做为一个小的调峰发电机组使用,这三个发电厂的命运不好,所以,要尽早开发西藏的水力资源,用水力发电把地热发电替换出来。

据说还准备在距羊八井地热发电厂几十公里处再建一座羊易地热发电厂,羊易地热发电厂最终的命运将与羊八井地热发电厂的命运是相同的,地热发电是存在一些共性特点的,除了活火山附近地区比较特殊外,这些共性特点是不受地区左右的。真不明白为什么放着好好的水力发电的资源而不去开发,却要弃优取劣,非要开发地热发电。

中国地热发电的前景到底怎么样,如果一些媒体的记者和编辑关注此事,可以找一找火力发电工作者问一问,火力发电与地热发电在原理上是相同的,区别在于取水上有不同,还可以找地质工作者和水文工作者问一问,了解一下岩石和水的知识,了解一下岩石与水的关系,如果直接找地热发电的工作者,地热发电的工作者为了突出自己工作岗位的重要性以及自己工作岗位对社会的贡献性,只报喜不报忧的片面讲话怎么办?但一些媒体的记者和编辑最好是自己动脑筋学习和思考,通过学思结合,以思为主,进而弄清中国地热发电的前景如何,只问别人是学习的一种方法,只问别人而自己不思,把希望百分之百的寄托在听别人讲而导致的明白上,那是脑子长在了别人的肩上,那是学而不思,学而不思会坏事,学而不思会受蒙蔽,可以讲,这些年来,大力宣传中国地热发电的前景如何好与一些记者和编辑有关,一些记者和编辑不仅自己带头编写一些片面性文章,还不允许别人在所管辖的媒体中上讲一讲地热发电所遇到的困难,一些记者和编辑炒作地热发电,硬给中国人炒出了这道食之无味,难以下咽的大菜,这道大菜的名称叫做“爆炒地热发电”。

作者也主张在官方思想的大框架内发表文章,由于社会上是认识能力越高的人会越少,认识能力越低的人会越多,如果没有一点限制也不行,但一些记者和编辑要分清什么是善意的对政府进行批评或善意的提出一些意见或建议,什么是恶意的攻击政府,不要搞一刀切,要区别对待。

有些正确的想法不一定会马上登上官方思想的位置上,有些不正确的官方思想也不一定马上掉下来,正确思想克服错误思想需要一个时间和过程,甚至需要一个漫长的时间和复杂的过程,读一读历史就会知道,有多少优秀人才是在劣势情况下坚持宣传真理的。

八、世界上只有少数国家的少数地区,才适合搞地热发电

有的国家,境内有活火山,活火山经常喷发,大量岩浆涌到地表和浅层地下,会加热地表水和浅层地下水,在这种条件下,才适合搞地热发电,但不论怎么搞,地热发电也是二次能源。

最典型的国家是冰岛,冰岛这个国家是多座活火山和多座冰川并存,活火山经常爆发,活火山爆发后,把冰川和地表水迅速加热了,隔着土壤也把浅层地下水迅速加热了,地下热水与岩石接触的时间短,地下热水中的矿物质少,不容易让发电设施迅速结垢,而且,地下热水的温度高,水量大,埋藏浅,冰岛搞地热发电会搞的不错,但在冰岛搞出的地热发电也属于二次能源。

中国西藏地区的地质结构与冰岛这个国家的地质结构大不一样,中国西藏地区连一座活火山都没有,中国人在地热发电上不能与冰岛这个国家攀比。

中国的西藏高原,没有活火山经常爆发这回事,甚至在西藏人有文字之后,都没有活火山爆发的文字纪录,中国西藏地热资源的丰富程度虽说与中国其它地区相比首屈一指,但与经常有活火山喷发的某些国家相比,西藏高原的地热资源还是差点劲。

对于有些国家,地热发电应该是可以小量使用的二次能源。

文章完成时间:2014年6月

文章补充内容的时间:2017年11月

文章第二次补充内容的时间:2018年3月

注:欢迎任何人以任何方式按原文、原意、原字转载此篇文章。也欢迎任何人摘节此篇文章中的一段内容按原文、原意、原字转载。作者写文章的目地是为了传播正确思想和正确学术,压抑错误思想和错误学术,所以,欢迎别人转载。

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