地热能是目前在商业上广泛应用的清洁能源的一种。地热能的应用避免了酸雨问题并且大大减少了温室气体的排放和其他形式的环境污染。在地热海水中产生的潜在有害物质通常排放回储层中。与开采其他能源例如石油、煤、天然气和核能相比,地热井、管道和发电厂所占的陆地面积很小。通常情况下,地热发展项目能与农业用地和平共处,包括农作物的生产或者牛羊的放牧。地热能开发所占陆地的低循环周期要比基于矿采的能源如煤炭和核能所占陆地的循环周期少很多倍,而煤炭和核能的开发需要大量采矿区,而且在燃料运送到发电厂之前也需要很长时间的处理过程。低温应用和水井一样通常都不会对环境造成侵害。废气排放低、对环境友好的地热能的不断发展满足了日益增长的能源需要。
所有已知的地热系统都含有溶解了的二氧化碳。当从沸水中进行气相分离的时候,二氧化碳是主要的非冷凝的气体(含量超过90%)。在绝大多数地热系统中,非冷凝气体占蒸汽相分量不足5%。在美国,生产每兆瓦时的热电所排放的二氧化碳量是天然气燃烧发电排放的18%。表12.4中列出了矿石燃料和地热能的二氧化碳排放情况的比较[14,15]。二进制循环发电厂没有二氧化碳排放量,因为所有的液体都重新灌到储层中加以重复利用。
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在一些地热田里,分离出的蒸汽相中硫化氢含量可以达到2%的中等浓度。这种气体对环境造成了污染,硫化氢在空气中的浓度到达10-6时人就可以很容易地觉察出来。美国加利福尼亚的间歇泉、加利福尼亚的科索地热发电厂和内华达州的斯廷博特间歇泉的硫化氢浓度刚刚高到需要控制的程度。为了保持硫化氢排放量低于10-9,地热发电厂可以采用史崔福特法或者用焚烧与注入法。加利福尼亚的很多间歇泉发电厂应用史粹福特法,每年每发1MW·h电产生并处理的硫达13600kg。
焚烧法燃烧从蒸汽中分离出来的气体,把硫化氢转化为二氧化硫,二氧化硫溶解到水里生成SO23-和SO42-,用螯合铁离子组成S2 O23-[16]。燃烧过程的主要产物是可溶性硫代硫酸盐。把可溶性硫代硫酸盐和用于保持地层压力的冷凝水一起注回到储层中。1991年美国不同类型的发电厂每发1MW·h电,燃煤发电厂的硫排放为9.23kg、原油发电厂的硫排放为4.95kg、地热闪蒸汽发电站的硫排放为0.03kg[17]。因为不需要高压燃烧,所以地热发电厂与常规化石燃料不同,没有氮氧化物排放。1991年美国不同类型的发电厂每发1MW·h电,燃煤发电厂平均排放氮氧化物3.66kg、原油发电厂平均氮氧化物排放为1.75kg、天然气发电厂平均排放氮氧化物1.93kg,地热能发电站为零排放量[17]。
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