开采地热能
开采地热能
《警醒!》菲律宾撰稿员来稿
在地球表面下,蕴藏着丰富的资源。这些资源并非金银宝石,而是地热,即地球内部的热能。
地热大都储藏在地下的熔岩层或岩浆里。地热大有价值,这种能源不会污染环境,比石油、煤、天然气和核能更加优胜。
地心的温度由摄氏数百度至数千度不等,而每年由地心传至地面的热能,估计每小时达1000亿兆瓦特,大大超过了全球每年耗电量的总和。地热确实具有惊人的能量!要善用这种资源,其实殊不简单。
地热知多少
在某些地区,地热较接近地面,可让人开采利用。只要把循环水管藏在地下,再接上输热泵,就可把热能输送到室内,使房子在冬季时保持温暖。当然,地热还可用在其他方面。在温泉区或地壳活动频繁的地带,人们也善用地热作不同用途。例如在古罗马时期,温泉区都设有浴池供人沐浴。
地壳以下的地幔,温度很高。地壳的平均厚度约35公里,比现时钻探技术所能到达的深度还要深。幸而,地壳由好几个大陆板块构成,而某些地区的板块较薄,尤其在板块与板块相遇之处。在这些地区,岩浆涌到较接近地面的岩层,把藏在岩层里的水加热。这些地下热水通常在地面以下2到3公里,是现代钻探技术所能到达的范围,因而能够开采运用。让我们看看怎样开采地热。
“采”以致用
在海平面,水的沸点是摄氏100度,但在地底下,由于压力很大,水在高温下仍是液态。 *由地下开采出来的水,温度高达摄氏175度以上,可以用来推动发电机。
这么高温的水一般出现在火山活动频繁的地区,如太平洋火圈带(即太平洋的活火山带和睡火山带)。菲律宾就是位于这个火圈带。近年,该国开发地热发电,成绩斐然,成为全球数一数二用地热发电的国家。全国总耗电量中,有百分之20是靠地热发电提供的。
为了进一步了解怎样把地热转化为电力,《警醒!》撰稿员参观了菲律宾内湖省一座规模宏大的地热发电厂,称为马班地热发电厂。该厂能生产426兆瓦特电力。现在,让我们一起看看这座发电厂怎样运作。
参观地热发电厂
我们驶离主要公路后,就沿着一条双车道直驶往发电厂。接近发电厂范围时,在我们眼前
的是多条巨型蒸气输送管,由地热井口一直延伸到发电站。在附近一带的山丘,可以看到更多蒸气输送管。每隔一段管道,就有一个回路装置,这些装置让巨型的管道在受热和遇冷的时候,有足够的空间可以膨胀和收缩。菲律宾地热发电厂的办事处位于附近的村落,负责接待我们的是该厂的操作主管罗曼·圣马利亚。他带领我们参观发电厂,沿途讲解厂的设施。
办事处附近是一些产热井,罗曼说:“我们采用钻探油井的技术去钻探地热,只是地热井口的直径比油井口大。地底下处于高热高压的水和蒸气,沿着井道涌出地面,然后给导往发电站。”我们留意到不远处有两口井非常接近,就向导游查问原因。导游解释:“两口井其实只在地面接近,在地底下,一口井是垂直的,另一口则是按特定的方向开凿的。这样做跟土地成本有关,因为井口越接近,生产成本就越便宜。”
我们还想进一步了解开采过程,就问:“我们听说这里采用一种称为‘快速蒸化’的技术,请问这是怎么一回事?”罗曼说:“这里最深的一口井有3700米,水压和水温在这深度都十分高,但当水被引到地面时,就会由于压力骤降而瞬间化为蒸气,这就是‘快速蒸化’的意思。”
从井口延伸的管道给连接到分离器上。在这里,蒸气会从水分和盐分分离,但这时候的蒸气,还未能用来推动发电机。罗曼解释:“蒸气里仍然含有些水点,水点里的矿物会聚积在涡轮上,令涡轮受损。所以,蒸气经过分离器后还要通过洗涤器,才能除去蒸气里的水点。”
导游把我们的注意引到一些巨型的绝缘导管上,这些导管把经过洗涤器的蒸气输往一公里外的发电站。输送蒸气途中,由于冷凝作用的缘故,仍会有水点形成,因此蒸气需要再通过洗涤器,才可进入涡轮推动发电机。
我们随后登上山顶,俯视整座发电厂。罗曼说:“发电厂占地7平方公里,有102口井,63口是产热井,其他大部分是回注井。”我们接着问:“什么是回注井?”罗曼回答说:“我们每小时处理大量高热的水和蒸气,所以必须把经过分离器的水注回地下,以免破坏环境。所有从地底抽出的水,都会全部注回地下。”我们获悉,把水注回地下有助于地热田“复原”。
地热发电厂对附近一带的景观造成什么影响?发电厂最触目之处就是排放出来的蒸气。除此以外,映入眼帘的就有椰子树和其他植物;另外,也有不少房子坐落在山谷中。看来,只要小心筹划,地热发电厂跟自然环境和邻近的居民,是可以并存的。
我们参观的发电厂采用高温蒸气发电。但是,研究人员最近尝试以低于摄氏200度的流体来推动发电机,因而发展了称为“二元循环”的技术。这种技术是以开采出来的高温流体,把二次流体蒸发,再用来推动发电机的涡轮。
地热发电的利弊
地热发电的优点很多。开发这种能源的国家能减少使用石油,举例说,每生产10兆瓦特电力,就意味着每年省回14万桶原油。再者,地热能源看来取之不尽,不像其他能源那样有短缺的危机。地热发电并没有造成环境污染,生产成本也比其他能源为低。
不过,地热发电对环境也构成若干不利影响。地热所产生的蒸气通常含有硫化氢,高浓度时是有毒的,低浓度时则带有刺鼻的硫磺味。但现在已有一些处理方法,能除去硫化氢。事实证明,除去硫化氢比处理矿物燃料释出的气体,成效更佳。另外,排放出来的蒸气所含的微粒,可能带有微量的砷或其他有害物质。只要把这些东西全部注回地下,危险就能减到最低。此外,地热井的地底部分必须用钢管和混凝土封密,以免地下水受污染。
创造主赐给人类的地球,蕴藏着丰富的珍宝,地热能只是其中之一而已。目前,人类才开始学习怎样运用这种能源。未来的发展无疑会让我们看出,人类可以怎样善用地球的资源,并且好好照顾上帝赐给我们的美丽家园。(诗篇115:16)
[脚注]
^ 10段 水的沸点在地面以下300米,1525米和3000米,分别是摄氏230度,315度和600度。
[第15页的图解或图片]
(排版后的式样,见出版物)
菲律宾马班地热发电厂(简略图)
钻塔
↓
地热储集层
输电线
↑
变压器
↑
发电机
↑
产热井 → 分离器 → 蒸气 → 洗涤器 → 洗涤器 → 涡轮
↓ ↓
↑ 盐水 → 回注井 ← 水 ← 冷却器
↑ ↓
地热储集层
[图片]
产热井
蒸气输送管
发电厂
[鸣谢]
13页工人打开蒸气活门:Courtesy Philippine National Oil Corporation; 13页的管道、15页发电厂的鸟瞰图和小图的发电厂:Courtesy of National Power Corporation (Philippines); 15页产热井和蒸气输送管:Courtesy of Philippine Geothermal, Inc.