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“只取热、不取水”,建筑供暖新技术打开地热利用大门

发布时间:2018-05-31

不开采使用地下热水,可随时随地使用地热,无地下热水区域也可开采使用地热。

无干扰地热供热技术是一项利用中深层地热热源的高效、绿色环保的清洁供热创新技术,通过钻孔至地面2000米以下,通过安装特制的金属换热器,利用无污染的介质交换出地下热能,为地面建筑物提供永续、绿色的热源。该技术通过“只取热、不取水”的方式将中深层地热用于建筑供暖的新技术,真正意义上打开了地热利用的大门。地热的储量将变得“无穷大”,分布“无限广”,利用方式不再受限,可以随时随地开采地热应用于不同行业和领域,地热将成为新的替代能源。

我国地热技术的飞跃发展

党的十九大指出:我国社会主要矛盾已经转化为人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾。当前北方开展的清洁取暖重大工程的提出,正是源于对这一矛盾的深刻认识。近年来我国在地热领域的研究成就突出,来简单回顾一下:

迄今为止,全国已发现地热异常3200多处,全国经正式勘察并经储委审批的地热田共103处,全国已打成地热井2000多眼。发现高温地热系统255处,经过评估总发电潜力5800MW·30a,主要分布在西藏南部和云南、四川的西部。在西藏羊八井地热田ZK4002孔,孔深2006m,已探获329.8℃的高温地热流体。

发现中低温地热系统2900多处,据调查,总计天然放热量约为1.04×1014kJ/a,相当于每年360万吨标准煤当量。主要分布在东南沿海诸省区和内陆盆地区,如松辽盆地、华北盆地、江汉盆地、渭河盆地以及众多山间盆地区。这些地区1000-3000m深的地热井,可获80-100℃的地热水。

此外,基本实现通过埋管中的循环水与地下砂石黏土换热,提取地层中的热量,再通过热泵提升热量的品位,以满足建筑供热需求。对于埋深为100米左右的地下埋管,换热后的循环水一般在10到15℃之间,热泵的电热转换效率为3到4。近年来我国西北地区研发成功2000米到3000米深的地下埋管热泵系统,循环水出水温度可以达到20到30℃,从而其电-热转换效率COP可达4到5。

 2010年,新疆地矿局水文地质工程地质大队在喀什地区塔什库尔干塔吉克自治县城北进行地热地质勘察,钻成一眼地热井,水温90℃,出水量1000 m³/d。北京小汤山地热回灌示踪试验的突破。自2001年天始。北京市地质工程勘察院地热工程研究所在北京小汤山连续开展地热回灌一程,逐步扩大试验和研究。2004年以来已形成生产性回灌规模,现有7组16眼井群在回灌,近年的回灌率达到开采量的40% - 60%,热田内地热储的压力水头由当初的年下降1-2变为局部回升,再至全面上升。地热回灌的机理研究虽然每年有新的探索,但示踪剂一直未得到回收,终于,这个采暖季节的新设计和试验已见到示踪剂回收,这使小汤山地热田将得出最新的地热回灌机理研究成果。

最近两年,在中国的东北高纬度寒冷的大庆地区和西北干旱的宁夏银川地区开展了地热勘探和开发利用工作,巨大的盆地型地热资源已被证实。在中国的西南边陲地区云南腾冲近代火山地区也开展了以动力开发为主的高温地热勘探工作,为拟建单机10MW以上电站提供资源参数,在首都北京市区钻取到88℃地热流体,为减轻城市环境污染作出贡献。

2017第九届中国国际地源热泵行业高层论坛上,提出了“中深层地热 热泵”、“浅层地温能 热泵”、“多源复合 热泵”的技术应用及发展思路。

此外还有“热泵机组+地埋管+冷水机组+冷却塔”、“热泵机组+地埋管+冰蓄冷”、“热泵机组+地埋管+水蓄冷(热)”、“热泵机组+地埋管+热回收”、“热泵机组+地埋管+太阳能集热系统”、“热泵机组+地埋管、能源塔热泵”等复合式地源热泵系统。


北京华资新智环境能源技术研究院院长孟凡正最新前沿的“高温欠压式热泵装置”新技术的探讨及应用,地热“储层改造”思路。他表示,若一个地区对开发利用地热资源的要求很大,但又找不出能满足能源需求的合适热储,那就必须考虑对天然热储进行人工改造,以满足该地区的能源需求。

地热作为近年来崛起的新能源

开发前景客观

我国拥有150℃以上的高温温泉区近百处,集中分布在藏南、滇西和川西地区,成为我国开发利用高温地热能资源最有远景的地区。著名的羊八井地热田是我国兴建的第一座地热电站,自1977年9月建成试验发电以来,装机容量已达25.15兆瓦,占拉萨电网总装机容量的41.5%,在冬季枯水季节,地热发电量占拉萨电网的60.0%,成为其主力电网之一。

除了发电,地热资源还有以下用途:

地热采暖。我国地热采暖有很大的增长,尤其在北方,如北京、天津、大港、任丘、大庆、西安、咸阳、开封等地,取得了良好效果,既节约了常规能源,又减少了环境污染。

地热农业利用我国中西部大部分地区属农业区,无论是山区或平原地区,地热资源均十分丰富,为地热在农牧副渔等方面的广泛利用提供了优越的资源条件。地热资源已有效地利用于温室种植(蔬菜、花卉等)、水产养殖、禽类孵化等方面,效益显著。

地热工业利用。我国中西部地区地热水中含有许多贵重的稀有元素、放射性元素、稀有气体和化合物,如:溴、碘、硼、钾、氦、重水和钾盐等,是国防工业、原子能工业、化工工业及农业不可缺少的原料。仅在化工工业和轻纺工业等方面获得较好的利用。

地热医疗与旅游。由于地热水具有较高的温度、特殊的化学成分、气体成分、少量生物活性离子以及放射性物质等,并在一些地热区形成矿泥,对人体具有明显的医疗、保健作用,用于医疗、保健早为人们所关注。我国中西部的许多地区既拥有医疗矿水资源,又拥有温泉旅游观光资源,不少已成为著名的矿泉旅游疗养胜地,如陕西省临憧的华清池、河南省的汝州、内蒙古自治区的阿尔山等地,均在温泉区建有疗养院。

矿泉饮料业。我国中西部地区的许多热矿水中,含有锂、锶、溴、碘、锌、硒等微量元素和碳酸气等,已分别达到我国饮用天然矿泉水国家标准,有的不只单项达标,而是多项达标,对人体具有良好的医疗保健作用。矿泉饮料业已取得一定进展,效益显著。

采编/陈偲辽

排版/杨杨

审核/雷宇 杨杨


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