地核是热源中心，那里温度最高，在摄氏5000度以上；地幔是地核与地壳之间的导热体，温度在1000度到1300度之间；地壳的导热性最差，在这薄薄的一层中，温度每100米约下降3度。所以即使地壳的内面层上有1000度以上的高温，到了地壳表面以后，也就没有多少余温了，无怪乎一般情况下，人们感觉不到地下有热量散发出来。

但是人们对这么一份偌大的能源财富，总不能仅仅望地兴叹吧！

我们一般把不同地区划分为“正常地热区”和“异常地热区”。我们还引入一个概念叫地热增温率，用它来表示地温随深度增加而升高的速率，正常情况应该为每100米3℃，而地热增温度远超过3℃的地区就是“异常地热区”。在异常地热区，由于地热增温度较大，较高温度的热水或蒸汽埋藏在地壳的较浅部分，有的甚至露出了地面，这就叫做温泉。同时在异常地热区，除温泉外，人们也较容易通过钻井等人工方法把地下的热水或蒸汽引到地面上来加以利用。

所以人们要想获得高温地下热水或蒸汽，就得去寻找那些由于地质原因，破坏了地壳的正常增温，而使地壳表面的地热增温度大大提高了的“异常地热区”。地球上这种异常地热区的分布很广泛，它们大体上都和火山、地震分布地区一致。在火山多、地震频繁的地方，地热资源总是比较丰富。世界上最著名的地热资源集中地，美国阿拉斯加半岛上的“万烟谷”，在34平方公里的范围内，有数万个天然蒸汽和热水喷口，据测定每秒钟喷出97℃~645℃的热水和蒸汽达2.3万升。在我国的西藏、云南、四川、祈连山和河西走廊，都有丰富的地热资源。云南腾冲地区，高温地热带达15万平方公里。

通常，我们把地热资源以其在地下积储中存在的不同形式，分为蒸汽型、热水型、地压型、干热岩型和岩浆型五种。前两种大家比较熟悉，统称为水热型资源，是自然界的水流经地下热库中的某些“锅炉”时被加热升温，从而把能量带到地面上来。人类利用这一类地热资源的历史悠久，技术也最成熟。

地压型资源是一种目前尚未被大家充分认识的，但可能是十分重要的地热资源，它以高压水的形式储存在地表以下2~3公里的深部沉积盆地里，并被隔热不透水的页岩所封闭。地压水除了高温、高压以外，还溶有大量的甲烷等碳氢化合物，所以地压型资源中的能量实际上是由机械能（高压）、热能（高温）和化学能（天然气）三部分组成。巴黎盆地和匈牙利盆地均属于地压型资源丰富的地质结构，但就人类目前的技术水平，要大规模地开发地压型资源还得假以时日。

干热岩型资源是比上述资源更为巨大的地热资源。它是指地下普遍存在的没有水和蒸汽的热岩石。从现阶段来说，干热岩型资源专指埋藏较浅、温度较高的有开发经济价值的热岩。

岩浆型资源是处于熔融状和半熔状的岩浆中的巨大能量，温度高达600~1500℃左右，目前多数深埋在钻探极困难的地层深处。偶尔偷跑出来一点，打个哈欠，伸个懒腰，就是我们平时所触目惊心的火山爆发了。

利用地热资源，说起来方式比较简单，一般有条件的，进行发电；不能发电的，则用于生产和生活。但是为了更经济有效地利用地热资源，使之能够与常规能源相竞争，在技术上还要做许多细致的工作。

近年来，国内外对于地热的非电力利用，也就是直接利用，特别强调，十分重视。因为目前人类所能开采出的地热资源，温度还都较低，直接用来发电效率很低，大部分的热量就会白白浪费掉了。当然地热能的直接利用也有一定的局限性，比如热水输送距离不能过远。虽然现在保温隔热材料的技术发展一日千里，但远距离供热总会有一定损耗，而且投资多，经济性差。(www.daowen.com)

目前地热能的直接利用发展十分迅速，它广泛地应用于工业加工、民用采暖和空调、洗浴、医疗、农业温室、农田灌溉、水产养殖及畜禽饲养等各个方面，收到了良好的经济技术效益，节约了能源。

当前的地热发电，主要是利用蒸气和热水来发电。因为这些蒸气和热水，已经由“地下锅炉”烧好了，所以人们努力要做的，就是怎样最有效地把水里所含有的热能转化为电能。一般的方法有三种：蒸气直接发电、闪蒸发电、低温工质发电。

显而易见，蒸气直接发电的方法最为简单，但它只适用于地热汽井喷出的是摄氏200度以上的高温干蒸汽。把汽井喷出的高温、高压水蒸气，经过分离器除去固体杂质以后，直接通入汽轮机，带动发电机发电。这种电厂的设备，基本上和普通火电厂一样，惟一的区别就是没有锅炉，因为这部分工作已由大自然在地下完成了。这种电厂的建造和发电成本都很低，建筑费用只及火电厂的40%，而发电费用比水电还便宜一半。而且，这种电厂也不产生废气、烟尘等污染环境的物质，是一种最理想的地热发电。但是，问题在于高温高压的地热干蒸汽井在自然界少之又少，目前发现的干汽井大约只占温度较低的湿汽井的1/12。因此大部分的地热汽井还不能用这种方式来发电。

在全部的地热资源中，中、低温的资源十分丰富，因此大部分地热汽井喷出的都是在150℃~200℃之间的湿蒸汽。这种湿蒸汽，由于温度不够高，又夹杂着水分，如果直接用来推动汽轮机，不但效率不高，而且对设备的损耗也特严重。为了充分利用这大部分地热气资源，人们设计出了一种闪蒸式发电的方法。

闪蒸发电与蒸汽直接发电的区别就在于地热蒸汽进入汽轮机以前，要先经过一次“闪蒸”，也就是减压蒸发。它是在一只真空的闪蒸器里进行的。闪蒸器的真空度可以调节，它的作用就是要在减压的条件下，让夹杂在蒸汽里的水分也都化为蒸汽。从闪蒸器出来的到是干汽，这就增大了蒸汽的动能，可以推动汽轮机做功了。当然也有在汽轮机的后面再设置一台闪蒸器的。因为发电时，干汽做了功，有一部分蒸汽就会凝结为水，所以从汽轮机出来时又变成了湿蒸汽。把这部分湿蒸汽再进行闪蒸，这样就可以得到很多的干蒸汽，叫做二次蒸气。二次蒸气和一次蒸气混合，又可以送入汽轮机作为发电的动力，这样就叫做二级闪蒸式地热发电了。此外，还有三级、四级闪蒸发电，但原理都一样，无非是用减压的方式产生更多的干蒸汽罢了。闪蒸的级数越多，蒸汽发电的效率越高，但相应的发电设备也就越复杂，成本越高。而且经过几级闪蒸以后，再增加闪蒸的级数对蒸气利用率的提高也就不明显了。综合权衡，目前运行的闪蒸式地热电厂还是以二级闪蒸效果最好。它的发电效率能提高20%，但投资只不过增加5%。

至于低温工质发电，则是利用低沸点工质作为传热介质，以进行发电。这种发电方式是为了利用那部分低温地热湿蒸汽和高温地热水（温泉）资源而发展起来的。比如，地热蒸汽的温度在150℃以下，蒸汽中又含有大量的水分。这时要把水分闪蒸成干蒸汽成本太大，得不偿失。所以，在这种条件下用低沸点工质发电是最好的解决方法。

目前常用的低沸点工质有正丁烷、异丁烷、氯乙烷等。这些工质的沸点都很低，在常温下是气体，但如果控制在一定的压力下，就可以使它们的沸点达到需要的温度。比如，异丁烷在常压下的沸点是零下11.7℃，然而压力增加到9个大气压时，沸点就提高到60.9℃，这便是一种理想的低温地热发电工质了。如果地热蒸汽或者地热水的温度是100℃，那么用一只热交换器就可以把9个大气压下的异丁烷完全气化成高压蒸汽，推动汽轮机做功了。发电以后的异丁烷经过冷凝液化又可以反复循环使用。采用这种方法，即使是温度不到100℃的温泉也可以用来发电，但是由于涉及到低沸点工质的闭路循环、化学性质、成本等等，所需要考虑的比上面的模型要复杂得多。不过没办法，谁让低温地热的先天条件不足呢！

目前采用的地热发电方法，各式各样，想法很多，但万变不离其宗，总摆脱不了以上三种。当然这三种方法也不是彼此孤立、毫无关系的。例如，把闪蒸式发电和低温工质发电结合起来，让地热蒸汽先经过闪蒸发电，然后用闪蒸发电后的高温热水再气化低温工质，进行二次发电。这样，对地热的利用岂不是更充分了吗？甚至经过二次发电后的余温在60多℃的热水，也还是有利用价值的。因此，为了充分地发挥地热汽井和温泉的经济效益，需要全盘地考虑地热资源的合理综合利用，不放过每一点可以经济使用的地热能源。