安陽區域地熱資源開發現狀及應用研究

□ 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，常指能夠經濟地為人類所利用的地球內部的熱能資源。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。

目前國內外地熱資源開發的重點是“水熱型”地熱資源,即以蒸汽和液態水為主的地熱資源。另外地熱資源還有地壓型、干熱巖體型和巖漿型等。安陽區域地熱資源是以液態水為主的“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，在一定地質條件下的地熱系統和具有勘探開發價值的地熱區域，地熱資源的分布是不平衡的，也有它的發生、發展和衰亡過程，絕對不是只要往深處打鉆，到處都可發現地熱。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、津京地區廣泛分布的是中低溫地熱區域，其中安陽區域屬于中低溫地熱區域。

2 地熱資源開發利用方式

我國開發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循環使用，也可供醫療部門、公共洗浴、溫室大棚和家庭使用，又可供農業灌溉、養殖和土壤加溫使用。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，是可以供采暖系統或公共洗浴直接利用的地熱資源。

淺層地溫資源的開發和利用，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循環使用，廢棄水全部回灌地下;二是把熱泵系統的循環水用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用水適時升高和降低，以滿足熱泵系統的循環需要。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 安陽區域地熱資源開發利用現狀

安陽區域地熱資源的開發利用現狀，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住宅小區。二是水源熱泵系統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住宅小區和近幾年興建的機關辦公大樓。

據統計，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循環使用，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，很容易對環境和土壤造成熱污染，以及出現地熱資源嚴重浪費現象。總之，安陽區域地熱資源的開發和利用現狀，一是技術單調，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一回灌，提高同層回灌率

探索推廣地熱廢棄水的統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。地熱回灌的主要優點是將地熱資源儲量由靜態變為動態，真正成為再生能源。同時有效地延長地熱井的生產和使用壽命，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 規范審批制度與控制開采

5.1 規范審批制度

目前，地熱資源開發利用主要根據開發利用的方式、項目區域用水總量、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利用項目的申請，可以批準實施：

第一，系統采用梯級、綜合、高效利用新技術，提高資源利用率，地熱供熱項目采用回灌開發模式的新項目，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，應進行系統改造，地熱尾水重復利用率達到80%以上，排放溫度達到規定標準后，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項目，也可限于公共建筑及高檔商品住宅小區使用，只有系統工藝技術達到國內先進水平的才準許開發應用。

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，造成地熱水資源短缺。對不同的分區分別進行合理開發保護、深入開發利用、勘探研究以及地熱資源普查和地熱資源遠景調查等控制開采地熱資源。地熱資源開發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道路，增加回灌井，提高回灌率才能實現地熱資源可持續開發利用。

6 地熱資源應用研究和開發應用示范

6.1 地熱資源應用研究

安陽區域地熱水主要用于集中供暖和公共洗浴兩個領域。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利用新技術，既可以降低地熱尾水排放溫度，又可以提高資源利用率，解決環境熱污染問題。首先將開采出來的地熱水經過換熱器換熱后供散熱器采暖用戶采暖，接下來，將散熱器采暖系統的排水供地板輻射采暖用戶采暖，最后將采暖系統排出的地熱水，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。

探索開發混合水源聯動運行空調新技術，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 地熱資源開發應用示范

地熱資源的開發利用涉及的新技術、新工藝尚處于探索階段，在發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域，建立起集約化利用方式的旅游、農業及醫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，起到以點帶面、全面提高的作用。結合區域發展規劃和市場需求，通過一些高檔次的休閑、娛樂及房地產項目和示范工程的開發，因地制宜地進行資源勘查工作，探采結合，為地熱資源評價和大規模開發奠定基礎。