安陽區(qū)域地熱資源開發(fā)現(xiàn)狀及應用研究

□ 申先順 申 洋 王利敏 李樹杰（河南省安陽水文水資源勘測局）

1 地熱資源概述

地熱是地熱資源的簡稱，常指能夠經(jīng)濟地為人類所利用的地球內(nèi)部的熱能資源。通常所利用的地熱資源是地表常溫層以下約15 km范圍內(nèi)的熱能資源。地熱資源的開采對象，主要是埋藏淺、熱儲量大、有流體把熱能傳引到地表的地熱田。

目前國內(nèi)外地熱資源開發(fā)的重點是“水熱型”地熱資源,即以蒸汽和液態(tài)水為主的地熱資源。另外地熱資源還有地壓型、干熱巖體型和巖漿型等。安陽區(qū)域地熱資源是以液態(tài)水為主的“水熱型”地熱資源，而且是出水溫度在40～60℃范圍的低溫地熱資源。

地熱資源是以地熱能的形式被開采和利用，在一定地質(zhì)條件下的地熱系統(tǒng)和具有勘探開發(fā)價值的地熱區(qū)域，地熱資源的分布是不平衡的，也有它的發(fā)生、發(fā)展和衰亡過程，絕對不是只要往深處打鉆，到處都可發(fā)現(xiàn)地熱。我國的西藏羊八井地熱田、云南騰沖地熱田屬于高溫地熱田。華北、津京地區(qū)廣泛分布的是中低溫地熱區(qū)域，其中安陽區(qū)域?qū)儆谥械蜏氐責釁^(qū)域。

2 地熱資源開發(fā)利用方式

我國開發(fā)和利用的地熱資源是在埋藏深度2000 m左右的層狀熱儲和埋藏深度在1000 m左右的帶狀熱儲。安陽區(qū)域地熱資源的開采和利用方式，一種是深層地熱資源，另一種是淺層地溫資源。

深層地熱資源的開發(fā)和利用，主要是利用完成的地熱水井，安裝潛水泵抽出熱水、溫熱水，既可以直接供給采暖系統(tǒng)循環(huán)使用，也可供醫(yī)療部門、公共洗浴、溫室大棚和家庭使用，又可供農(nóng)業(yè)灌溉、養(yǎng)殖和土壤加溫使用。地熱井井深一般設計在1500～2200 m，溢流或使用水泵抽出的地熱井水溫度可以達到44～54℃范圍，是可以供采暖系統(tǒng)或公共洗浴直接利用的地熱資源。

淺層地溫資源的開發(fā)和利用，一是利用抽出的接近恒溫的地下水直接供給水源熱泵系統(tǒng)循環(huán)使用，廢棄水全部回灌地下;二是把熱泵系統(tǒng)的循環(huán)水用U型管道引流到地下100～200m深的土壤當中，利用土壤溫度把系統(tǒng)用水適時升高和降低，以滿足熱泵系統(tǒng)的循環(huán)需要。井深在100～500 m的地溫井，抽出的地下水溫度在16～28℃之間，可以用于冬季制冷直接利用，可與水源熱泵系統(tǒng)一起配合使用。井深500 m左右的出水溫度在25℃以上，冬季可以供給工廠員工或院校學生直接洗漱使用。

3 安陽區(qū)域地熱資源開發(fā)利用現(xiàn)狀

安陽區(qū)域地熱資源的開發(fā)利用現(xiàn)狀，一是深層地熱水井,已建成并投入使用的有10余眼，用戶單位主要是洗浴中心和少數(shù)住宅小區(qū)。二是水源熱泵系統(tǒng)使用的淺層地下水井,已超過100多眼，用戶單位主要是集中開發(fā)住宅小區(qū)和近幾年興建的機關(guān)辦公大樓。

據(jù)統(tǒng)計，投入使用的深層地熱水井，利用方式簡單，工藝落后，無任何回灌措施。利用抽出的溫熱水，直接供應公共洗浴使用，然后把還具有相當高溫度的水，當作廢棄的污水直接排往市政污水管道。冬季取暖時，把抽出的溫熱水直接供給采暖系統(tǒng)循環(huán)使用，地熱利用率較低。由于廢棄水還具有相當高的溫度，在大部分的廢棄水還沒有回灌相應地層的情況下，很容易對環(huán)境和土壤造成熱污染，以及出現(xiàn)地熱資源嚴重浪費現(xiàn)象。總之，安陽區(qū)域地熱資源的開發(fā)和利用現(xiàn)狀，一是技術(shù)單調(diào)，工藝簡單，梯級利用無示范；二是資源利用不充分，可能造成熱污染和水資源的極大浪費。

4 探索推廣地熱廢棄水統(tǒng)一回灌，提高同層回灌率

探索推廣地熱廢棄水的統(tǒng)一回灌是一種新的理念，就像城市廢水、污水的集中處理一樣。地熱回灌的主要優(yōu)點是將地熱資源儲量由靜態(tài)變?yōu)閯討B(tài)，真正成為再生能源。同時有效地延長地熱井的生產(chǎn)和使用壽命，避免尾水排放造成熱污染及土壤污染。

具體做法是在地熱資源用戶集中區(qū)域組織各地熱用戶，集體投資興建地熱廢棄水專用回灌水井，把各用戶的地熱廢棄水，利用無壓管道集中回流到專用回灌水井前的儲水池，經(jīng)過沉淀、過濾等污水處理工序后，使用高壓裝置，把地熱廢棄水回灌到相應深度的地熱層或地熱帶中去。

5 規(guī)范審批制度與控制開采

5.1 規(guī)范審批制度

目前，地熱資源開發(fā)利用主要根據(jù)開發(fā)利用的方式、項目區(qū)域用水總量、影響范圍來控制審批程序。凡是達到或符合以下條件的地熱資源開發(fā)利用項目的申請，可以批準實施：

第一，系統(tǒng)采用梯級、綜合、高效利用新技術(shù)，提高資源利用率，地熱供熱項目采用回灌開發(fā)模式的新項目，可以批復；第二，原有地熱井用水總量很大、不具備回灌條件的，應進行系統(tǒng)改造，地熱尾水重復利用率達到80%以上，排放溫度達到規(guī)定標準后，才可以批準實施；第三，在已有的地熱水用戶其周圍3 km范圍以外，才可以新建地熱水的開發(fā)項目，也可限于公共建筑及高檔商品住宅小區(qū)使用，只有系統(tǒng)工藝技術(shù)達到國內(nèi)先進水平的才準許開發(fā)應用。

5.2 控制開采

由于地熱水大量開采可能引起的熱儲層水位大幅度下降，會形成水位下降漏斗區(qū)，造成地熱水資源短缺。對不同的分區(qū)分別進行合理開發(fā)保護、深入開發(fā)利用、勘探研究以及地熱資源普查和地熱資源遠景調(diào)查等控制開采地熱資源。地熱資源開發(fā)利用存在的地熱利用率低和回灌量少等問題，只有堅持地熱資源回灌的開發(fā)道路，增加回灌井，提高回灌率才能實現(xiàn)地熱資源可持續(xù)開發(fā)利用。

6 地熱資源應用研究和開發(fā)應用示范

6.1 地熱資源應用研究

安陽區(qū)域地熱水主要用于集中供暖和公共洗浴兩個領(lǐng)域。為了地熱資源的更廣泛利用，探索開展地熱資源的梯級開發(fā)利用新技術(shù)，既可以降低地熱尾水排放溫度，又可以提高資源利用率，解決環(huán)境熱污染問題。首先將開采出來的地熱水經(jīng)過換熱器換熱后供散熱器采暖用戶采暖，接下來，將散熱器采暖系統(tǒng)的排水供地板輻射采暖用戶采暖，最后將采暖系統(tǒng)排出的地熱水，送入熱泵機組進行溫度提升后再供地板輻射采暖用戶使用。

探索開發(fā)混合水源聯(lián)動運行空調(diào)新技術(shù)，能解決單一水源與工程建設需求不相匹配的矛盾。基本原理是因地制宜采用地熱水、城市中水、湖水等多種水源分別作為同一水源熱泵系統(tǒng)的冷、熱源，從中提取冷能量和熱能量，冬季供暖，夏季制冷，同時還可以供應生活熱水等。

6.2 地熱資源開發(fā)應用示范

地熱資源的開發(fā)利用涉及的新技術(shù)、新工藝尚處于探索階段，在發(fā)展中非常需要示范工程的帶動。因此，選擇不同的熱儲類型擴大利用領(lǐng)域，建立起集約化利用方式的旅游、農(nóng)業(yè)及醫(yī)療礦泉等地熱示范工程，并在管理過程中以示范工程為樣板，推廣應用示范工程技術(shù)，起到以點帶面、全面提高的作用。結(jié)合區(qū)域發(fā)展規(guī)劃和市場需求，通過一些高檔次的休閑、娛樂及房地產(chǎn)項目和示范工程的開發(fā)，因地制宜地進行資源勘查工作，探采結(jié)合，為地熱資源評價和大規(guī)模開發(fā)奠定基礎。