地热能的历史及其利用发展

人类利用地热在很早以前可能就已经开始。在那蒙昧的时代，我们的祖先用简陋的劳动工具从事狩猎、畜牧和农业生产，一天的奔波和劳碌，会令人疲惫不堪。如果附近有温泉，来到泉边洗一洗，在水中泡一泡，疲劳顿消，精神倍增。有些人本来病魔缠身，又缺医少药，但到温泉中沐浴之后，病渐痊愈。我国劳动人民使用温泉治病，已有数千年悠久的历史。温泉的利用有史可据的应从西周末年开始，周幽王（前781—前771年）在镐京城东的骊山温泉建过“骊宫”。秦始皇（前221—前210年）在骊山建造殿宇，砌石成池，赐名“骊山汤”。

自汉朝、魏晋南北朝以来，我国有关温泉的文献甚多，而且不断发现许多温泉作为药用。东汉的张衡（78—139年）曾作《温泉赋》阐述了温泉有治病、除秽、保健的功能：“六气淫错，有疾疠兮。温泉汩焉，以流秽兮。蠲除苛慝，服中正兮。熙哉帝载，保性命兮。”北魏郦道元（466或472—527年）所撰《水经注》称鲁山皇女汤“可以熟米，饮之，愈百病。道士清身沐浴，一日三饮，多少自在。四十日后，身中万病愈，三虫死”。该书还记载了其余39处温泉，其中包括北京延庆佛峪口温泉。北魏元苌所著《温泉颂》写道：“盖温泉者，乃自然之经方，天地之元医……千城万国之氓，怀疾枕疴之辈，莫不宿粻而来宾，疗苦于斯水。”北周庾信所刻《温汤碑序》中提及：“非神鼎而长沸，异龙池而独涌。洗胃湔肠，兴羸起瘠。”

据《海城县志》记载，唐贞观十八年（644年），辽宁汤岗子温泉被人发现。次年唐太宗东征高丽，贞观二十二年（648年）再征高丽曾驻跸于此，在泉中沐浴并医治伤兵。贞观十八年（644年）唐太宗在骊山温泉建“汤浴宫”。武则天久视元年（700年），徐坚等奉敕撰《初学记》，记载温泉能治病的事实，列举了全国各地温泉的位置，温泉地区性质、功能以及有关温泉的诗词歌赋。天宝六年（747年）唐玄宗大兴土木，使骊山上下亭台楼阁错落，曲道回廊相连，并将温泉置于宫殿之内，宫称“华清宫”，泉称“华清池”。当年的华清宫有六门、十殿、四楼、两阁、五汤，更有长汤十六所，十分壮丽豪华，但毁于公元755年的安史之乱。到了宋朝，唐庚在《汤泉记》中探讨了温泉的成因，而胡仔的《苕溪渔隐丛话》将温泉分成硫黄泉、朱砂泉、矾石泉、雄黄泉和砒石泉五类。这说明我们的祖先对温泉已有相当的认识。有史以来，我国有关温泉的诗词歌赋生动传神，搜集起来，可能还是一本厚厚的诗文集呢！

同样，在国外，对温泉的利用也是从洗浴、治疗开始的。印度人认为温泉除了可以治疗麻风、痛风、风湿和皮肤病以外，还可以治疗甲状腺肿瘤、白斑病、代谢失调、神经炎和泌尿系统感染。美洲的印第安人利用温泉来治疗瘫痪、风湿、梅毒、糖尿病、神经痛、汞中毒以及子宫、肝、肾等顽症。而在欧亚板块与非洲板块汇聚的地中海沿岸，更是地质构造活跃、火山活动强烈、地热现象和地热资源丰富的地域，成为火山学、地热学和近代地质学的发祥地。从公元前3000年的青铜时代开始，地热能的利用在地中海沿岸已经得到广泛发展，但是，各地利用地热能的经验是相互独立的。公元前2000—公元前1500年以前，温泉医疗得到了缓慢的发展。公元前7世纪开始，一些“地热工业”开始出现，当地人从地热区中提取矿物原料，如硫黄、芒硝等，利用它们来制造陶器、颜料、彩色玻璃等。在公元前6世纪，“地热市场”开始形成。公元前1世纪到公元3世纪是罗马帝国统治的巅峰时期，“地热市场”已稳固建立。地热能的产品和副产品如钙华、膨润土、白榴石、火山灰水泥、珍珠岩、熔岩、火山碎屑岩和各种凝灰岩被广泛地、系统地用于建筑业，“市场”异常繁荣。与这些副产品的开发并驾齐驱的是地热洗浴医疗业的蓬勃发展。

大家都知道，火药是中国古代四大发明之一，它是战争和生产必用的主要物质。硫黄是制造火药的重要原料。我们的祖先早就知道从地热区中提取硫黄。元顺帝至正九年（1349年），汪大渊首次报道台湾大屯火山区盛产硫黄。至于如何从地热区中生产硫黄，徐霞客和郁永河都分别做了生动的介绍。徐霞客于1639年5月7日游硫黄塘的日记中曾写道：“其龈腭之上，则硫磺环染之。其东数步，凿池引水，上覆一小茅，中置桶养硝，想有磺之地，即有硝也……有人将砂圆堆如覆釜，亦引小水四周之，虽有小气而砂不热，以伞柄戳入，深一二尺。其中砂有磺色，亦无热气从戳孔出，此皆人之酿磺者。”至今日，硫黄塘的人们仍袭用此种土法养磺种硝，1956年产量曾达5000千克。1968年，腾冲县中药材收购站一次就收购了1223.5千克硫黄。台湾大屯火山区的采硫方法与腾冲不同。康熙三十五年（1696年）冬天，福州火药库着火，朝廷派郁永河前往台湾采办硫黄。他在所著《采硫日记》中曾描述台湾土人采集硫黄的情况：“土黄黑不一，色质沉重有光芒，以指捻之，飒飒有声者佳，反是则劣。炼法捶碎如粉，日曝极干，镬中先入油十余斤，徐入干土，以大竹为十字架，两人各持一端搅之。土中硫得油自出。油土相融，又频频加土加油，至于满镬，约入土八九百斤，油则视土之优劣为多寡。工人时时以铁锹取汁沥突旁察之，过则添土，不及则增油，油过不及，皆能损硫。土既优，用油适当，一镬可得净硫四五百斤，否或一二百斤乃至数十斤。关键处虽在油，而工人视火候，似亦有微权也。”郁永河在文中所提到的采硫方法，即油浮选法，与藏族人民目前在地热区土法提硫的方法完全一样。(www.xing528.com)

地热资源的大规模开发是从意大利人在拉德瑞罗提取硼砂开始的。自1812年起，拉德瑞罗人就将矿化的热泉水引到大锅中，用木材蒸干，然后从残渣中提取硼砂。15年之后的1827年，当地人用热蒸汽代替了木材，以蒸干含硼的热矿水。以后不久，为了取得高温蒸汽，拉德瑞罗人打了第一批蒸汽井，从井中喷出的天然蒸汽既可作为燃料，同时又增加了硼砂的物质来源。

1904年，拉德瑞罗建立了第一座利用天然蒸汽发电的地热试验电站，虽然当时只亮了4个小小的灯泡，但预示着利用地热能是可以发电的（图3-26）。1913年，一座230kW的地热电站开始运行，标志着连续利用地热发电的开端。1914年，意大利的地热发电达2750kW，1916年迅速增到12000kW，到1940年猛增至126800kW。同时，其他国家也开始注意把地热能用于非电利用方面，如冰岛首都雷克雅未克在1930年就利用地下热水建立了世界上最老、最大、最先进的城市供热系统。地热能用于发电和工农业生产标志着地热能的应用进入了一个崭新的时期。

图3-26　上图为1904年意大利拉德瑞罗的地热发电试验机组。下图为1913年250kW地热发电机组所采用的循环系统（T：汽轮机G：发电机B：蒸发器Pr：生产井Pu：泵）。