趙仕龍

摘 要：本文主要以研究中深層地熱供暖技術(shù)為目的，研究內(nèi)容包括國內(nèi)外地熱資源情況，國內(nèi)中深層地熱利用情況以及中深層地熱利用技術(shù)路線等，同時通過對典型供熱項目的案例應(yīng)用進行分析，探討中深層地熱供暖項目的技術(shù)適用性以及經(jīng)濟性。

關(guān)鍵詞：中深層地熱;供熱;經(jīng)濟性

一、地熱資源簡介

地熱資源統(tǒng)稱為地熱能，主要來自地球核心的熔融巖，一般是以熱能的形式存在。一般熔融巖的溫度可達7000℃左右，而在地下100公里左右的深度，地熱的溫度會降至1000℃左右，這時地地球內(nèi)部熱能透過地下水及熔巖的涌動至離地面1至5公里的地殼，從而將熱力傳送到接近地面的地方，高溫的熔巖將地下水以及巖石土壤加熱，通過熱傳導作用就形成了地熱能。

從能源的利用方式與轉(zhuǎn)換方法的角度出發(fā)，一般可以將地熱能分為高溫熱、中溫熱、以及低溫熱三部分。

一般來說溫度大于等于25攝氏度的地下熱能，都可稱作地熱能，高溫熱的溫度一般大于150℃;中溫熱介于90到150℃;低溫熱低于90℃。

地熱資源的利用按照不同的溫度段一般可以通過高溫發(fā)電，中溫直接換熱以及低溫熱泵提升三種方式加以利用，不同溫度段的使用方式可歸類如下表：

目前行業(yè)從提高地熱資源利用率的角度，一般采用地熱的梯級利用和綜合利用，如熱電聯(lián)產(chǎn)聯(lián)供，工業(yè)蒸汽供應(yīng)等。

本文主要以中深層地熱能供暖為研究對象，主要討論中深層地熱供暖技術(shù)，地溫能：溫度<25℃的地溫能不做討論。

二、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

世界范圍內(nèi)的地熱儲量非常豐富，據(jù)不完全統(tǒng)計約有1.45×1026J，相當于5×105億噸標煤。世界上已知的地熱資源比較集中地分布在三個主要地帶：一是環(huán)太平洋沿岸的地熱帶;二是從大西洋中脊向東橫跨地中海、中東到我國滇、藏地熱帶;三是非洲大裂谷和紅海大裂谷的地熱帶。這些地帶都是地殼活動的異常區(qū)，多火山、地震，為高溫地熱資源比較集中的地區(qū)[1]。

由于目前熱泵技術(shù)的不斷革新與進步，地熱資源在制冷采暖行業(yè)中的占用的比例越來越高，尤其是近些年全球化環(huán)境污染問題的日益嚴重，更是間接促進了地熱能開發(fā)利用的快速發(fā)展，據(jù)統(tǒng)計，目前已有70多個國家對地熱資源開發(fā)利用，年利用總量達7.26×1010KW，每年保持約13%的增長率。

我國的地熱資源相對比較豐富，在東北，華北以及西北地區(qū)地熱高溫資源較豐富，但就全國范圍來看，中低溫地熱資源-熱儲溫度（25—150℃）較為普遍。同時，全球地熱能的評價指標“資源基數(shù)”為140×106EJPa，而我國為11×106EJPa，接近全球總量的8%。而且近年來我國的地熱能綜合利用均以每年超過10%的增速快速增長，目前地熱資源直接利用的設(shè)備裝機容量位列世界之首，但由于地理條件，經(jīng)濟性的影響，目前全國地熱發(fā)電設(shè)備的裝機增容較少。

總體而言，我國目前地熱資源的綜合利用總量居世界前列，尤其是對中低溫地熱直接利用的開發(fā)量達到3056GW，其設(shè)備的裝機容量達到107.79GW，隨著我國社會經(jīng)濟的增長，對地熱資源的開發(fā)仍將以10%-12%的速度增長。

三、中深層地熱利用方式

中深層地熱供熱技術(shù)原理如圖3為中深層地熱供暖的一般工藝流程：

地熱梯級利用就是根據(jù)地熱水的溫度分層分級的從地熱水中提取熱量，從而實現(xiàn)取熱不取水的狀態(tài)。具體的工藝流程描述如下：地熱水首先通過板式/容積式換熱器換熱，通過加熱供熱管網(wǎng)回水管中的熱水實現(xiàn)末端風機盤管/散熱器等系統(tǒng)的用戶采暖;再通過二次換熱設(shè)備加熱供熱管網(wǎng)中回水供給地板輻射采暖系統(tǒng)，換熱完成后的地熱水可以再利用熱泵技術(shù)提溫繼續(xù)供給末端熱用戶，在這三個溫降級次間，可以根據(jù)末端用戶的需要，拓寬生活洗浴、康樂理療、工業(yè)需求等項目，使地熱水的多種功能得以充分發(fā)揮。當然，如果系統(tǒng)保證完全密閉無污染的情況下，可以采用地熱水直接供應(yīng)末端用戶，可以減少換熱過程中的熱損失，提高地熱資源的利用率。

四、中深層地熱供暖典型案例分析

下面以一個30萬m2的小區(qū)為例，討論地熱供暖的投資估算和經(jīng)濟效益。

利用地熱能為熱源，新建采水井3口、回灌井3口、換熱站1座，小區(qū)供暖。地熱井從館陶組取熱，熱指標37W/m2，地熱水溫度從78℃利用到42℃。通過指標法，參照設(shè)計規(guī)范進行熱負荷計算：

五、結(jié)語

經(jīng)過對中深層地熱供暖典型項目的分析可知，中深層地熱在燃氣費用較高地區(qū)具有很好的推廣性，在取暖費僅有18元的情況下，仍然能實現(xiàn)9.5%的收益率，因此，在了解開發(fā)項目當?shù)氐責豳Y源情況后，若地熱條件良好（地熱資源儲量豐富，回灌條件良好），可優(yōu)先使用中深層地熱作為供熱主力熱源，從而提升項目的經(jīng)濟性，提高當?shù)氐目稍偕Y源綜合利用率。

對于中深層地熱儲量一般，出水溫度較低不適宜直接換熱采暖的地區(qū)，可通過優(yōu)化工藝流程，采用熱泵等輔助設(shè)備將供水溫度提升后實現(xiàn)供暖目的，其經(jīng)濟性可在具體項目中進一步探討。