我國(guó)中深層地?zé)崮芄┡F(xiàn)狀及問(wèn)題研究分析

張家云

摘 要：地?zé)崮苁且环N清潔、無(wú)污染的新能源，儲(chǔ)量大、分布廣泛，具有極大的發(fā)展?jié)摿ΑＮ覈?guó)地?zé)豳Y源豐富，以中低溫資源為主，其利用分為地?zé)岚l(fā)電和直接利用。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)地?zé)崮苤苯永梦痪邮澜缡孜唬壳暗責(zé)崮芄┡殉蔀槲覈?guó)地?zé)崮苤苯永弥凶钪匾拈_(kāi)發(fā)利用方式。本文主要介紹中深層地?zé)崮芄┡F(xiàn)狀及工藝，并對(duì)其中的問(wèn)題進(jìn)行分析，提出相關(guān)的建議。

關(guān)鍵詞：地?zé)崮?供暖 建議

中圖分類號(hào)：P64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）12（c）-0044-02

我國(guó)自20世紀(jì)70年代起開(kāi)始進(jìn)行地?zé)崞詹椤⒖碧胶屠茫?0年代以來(lái)，以北京、天津、保定、咸陽(yáng)和沈陽(yáng)等城市為代表開(kāi)展了中低溫地?zé)峁┡⒙糜委燄B(yǎng)、種植養(yǎng)殖等直接利用；21世紀(jì)初，隨著熱泵技術(shù)的進(jìn)步，地源熱泵供暖等淺層地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)得到快速發(fā)展[1]。近年來(lái)，大氣污染嚴(yán)重，霧霾治理問(wèn)題日益突出，淺層地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)具有一定的局限性，中深層地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)得到了快速發(fā)展，且技術(shù)日趨成熟。截止2015年底，中深層地?zé)崮芄┡娣e達(dá)1.02億m2，主要分布在北京、天津、河北、山東、陜西、河南等地區(qū)。根據(jù)國(guó)家地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用“十三五”規(guī)劃，“十三五”期間中深層地?zé)崮苄略龉┡娣e4億m2[1]。

1 地?zé)崮芄?/p>

地?zé)崮芄幔且砸粋€(gè)小區(qū)或多個(gè)小區(qū)為供熱單位建立供熱系統(tǒng)，提供供熱服務(wù)。地?zé)峁嵯到y(tǒng)一般包含地?zé)峋⒌責(zé)峁芫W(wǎng)、地?zé)峁嵴尽⒐峁芫W(wǎng)和熱用戶，根據(jù)地?zé)豳Y源條件和供熱負(fù)荷鉆鑿地?zé)峋傻責(zé)峋锰崛〉責(zé)崴?jīng)地?zé)峁芫W(wǎng)輸送至供熱站，在地?zé)嵴緝?nèi)進(jìn)行熱交換，將地?zé)崴疅崃總鬟f給供暖循環(huán)水，溫度升高的供暖循環(huán)水經(jīng)供熱管網(wǎng)輸送至熱用戶，供熱用戶利用，溫度降低的地?zé)嵛菜?jīng)回灌井進(jìn)行同層回灌[2]。根據(jù)供熱系統(tǒng)有無(wú)調(diào)峰及調(diào)峰類型主要分為3種形式，即地?zé)衢g接供熱、地?zé)?熱泵機(jī)組、地?zé)?熱泵機(jī)組+調(diào)峰鍋爐[3]。

1.1 地?zé)衢g接供熱

地?zé)衢g接供熱是利用深井潛水泵從開(kāi)采井提取地?zé)崴?jīng)地?zé)峁芫€送至換熱器，利用換熱器進(jìn)行熱交換將熱量傳遞給供熱循環(huán)水，溫度降低后的地?zé)崴?jīng)輸水管線送至回灌井進(jìn)行回灌；獲取熱量、溫度升高的供熱循環(huán)水，由供熱管線送至熱用戶，供熱用戶利用熱能，溫度降低后的供熱循環(huán)水經(jīng)供熱管線輸送至換熱器再次換熱獲取熱量、提高溫度，如此周而復(fù)始循環(huán)。

該工藝相對(duì)簡(jiǎn)單、造價(jià)低，可減小地?zé)崴畬?duì)供熱管線和用熱末端的腐蝕，降低生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)和維護(hù)費(fèi)用，提高項(xiàng)目有效運(yùn)營(yíng)周期。

1.2 地?zé)?熱泵機(jī)組

地?zé)?熱泵機(jī)組供熱是利用深井潛水泵從開(kāi)采井提取地?zé)崴?jīng)地?zé)峁芫€送至一級(jí)直供換熱器，利用一級(jí)換熱器進(jìn)行熱交換將熱量傳遞給供熱循環(huán)水，溫度降低后的地?zé)崴椭炼?jí)換熱器，進(jìn)行二次換熱將熱量傳遞給二級(jí)板換與熱泵蒸發(fā)器側(cè)之間的循環(huán)水，為熱泵機(jī)組提供熱源，經(jīng)二級(jí)換熱器換熱后的地?zé)崴奢斔芫€送至回灌井進(jìn)行回灌；經(jīng)一級(jí)換熱器換熱和熱泵機(jī)組制熱后獲取熱量、溫度升高的供熱循環(huán)水，經(jīng)供熱管線送至熱用戶、供熱用戶利用，溫度降低后的供熱循環(huán)水由供熱管線輸送至一級(jí)換熱器和熱泵機(jī)組冷凝器側(cè)進(jìn)行換熱獲取熱量、提高溫度，如此周而復(fù)始循環(huán)。

該工藝相對(duì)復(fù)雜、造價(jià)較高，生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本也較高，熱泵機(jī)組作為調(diào)峰承擔(dān)熱負(fù)荷不易過(guò)高，地?zé)崮芾寐瘦^高。

1.3 地?zé)?熱泵機(jī)組+調(diào)峰鍋爐

地?zé)?熱泵機(jī)組+鍋爐供熱是利用深井潛水泵從開(kāi)采井提取地?zé)崴?jīng)地?zé)峁芫€送至一級(jí)換熱器，地?zé)崴靡患?jí)換熱器進(jìn)行熱交換將熱量傳遞給供熱循環(huán)水，溫度降低后的地?zé)崴椭炼?jí)換熱器，進(jìn)行二次換熱將熱量傳遞給二級(jí)換熱器與熱泵蒸發(fā)器之間的循環(huán)水，為熱泵機(jī)組提供熱源，經(jīng)二級(jí)換熱器換熱后的地?zé)崴奢斔芫€送至回灌井進(jìn)行回灌；經(jīng)一級(jí)換熱器換熱和熱泵機(jī)組制熱后獲取熱量、溫度升高的供熱循環(huán)水熱量和溫度仍然不能滿足需求，需進(jìn)一步利用調(diào)峰鍋爐加熱升溫，然后經(jīng)供熱管線送至熱用戶，供熱用戶利用，溫度降低后的供熱循環(huán)水由供熱管線輸送至一級(jí)換熱器和熱泵機(jī)組進(jìn)行換熱獲取熱量、提高溫度，然后再次由鍋爐加熱升溫，如此周而復(fù)始循環(huán)。地?zé)?熱泵機(jī)組+調(diào)峰鍋爐供熱工藝復(fù)雜、造價(jià)高，生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本高。

地?zé)豳Y源受地域限制，其開(kāi)發(fā)利用應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)刭Y源、市場(chǎng)、政策等條件選用合理的供熱模式，提高資源利用率、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

2 地?zé)崮芄釂?wèn)題分析

地?zé)峁峒夹g(shù)已趨于成熟，也存在著諸多問(wèn)題，給地?zé)岙a(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來(lái)一定的阻礙。

2.1 地?zé)峥辈槌潭鹊停@井風(fēng)險(xiǎn)大

目前除個(gè)別地區(qū)資源勘查相對(duì)成熟外，全國(guó)大部分地區(qū)勘查程度低或無(wú)勘查，在資源勘查不足的情況下進(jìn)行開(kāi)發(fā)，鉆井失敗率較高，且無(wú)法進(jìn)行科學(xué)合理的開(kāi)發(fā)部署，會(huì)造成很大的損失。

2.2 初投資高，周期長(zhǎng)

一般而言，開(kāi)發(fā)某一區(qū)域的地?zé)崮埽柘冗M(jìn)行地?zé)豳Y源勘查，勘查工作較重、投入大，對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)負(fù)擔(dān)較重。目前地?zé)峋你@探方法和工藝依然采用油氣井工藝和設(shè)備材料，地?zé)峋顿Y較高，導(dǎo)致地?zé)峁岢跬顿Y高，建設(shè)和投資回收期長(zhǎng)。

2.3 地?zé)嵛菜毓嗦实?/p>

目前，國(guó)家尚未針對(duì)地?zé)嵛菜毓喑雠_(tái)標(biāo)準(zhǔn)，各地開(kāi)發(fā)管理缺少規(guī)范，地?zé)峄毓啾O(jiān)督不嚴(yán)，存在著地?zé)嵛菜毓嗦实停粌H造成了資源浪費(fèi)，地面土壤、河流產(chǎn)生污染，也對(duì)地?zé)豳Y源可持續(xù)開(kāi)發(fā)帶來(lái)阻礙。

2.4 結(jié)垢、腐蝕嚴(yán)重

地?zé)崴毡榇嬖谥V化度，在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，對(duì)運(yùn)輸管網(wǎng)、設(shè)備產(chǎn)生腐蝕，造成管道刺漏、換熱器換熱效率降低或損壞。地?zé)崴谶\(yùn)輸過(guò)程中，改變了原有的熱儲(chǔ)環(huán)境，極易造成結(jié)垢，堵塞管道，給系統(tǒng)運(yùn)行帶來(lái)困擾。

2.5 動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、可持續(xù)評(píng)價(jià)差

某些地區(qū)地?zé)衢_(kāi)發(fā)過(guò)程中，地?zé)峋何弧⒘髁俊囟劝l(fā)生變化，并有一定的下降趨勢(shì)，造成原有設(shè)計(jì)系統(tǒng)不能適應(yīng)其變化，其原因在于地?zé)衢_(kāi)發(fā)初期缺乏科學(xué)的地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)評(píng)價(jià)，開(kāi)發(fā)過(guò)程中缺少動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

2.6 地?zé)崂萌狈侠硇?/p>

各地地?zé)豳Y源條件不同，某些地區(qū)資源品位高，地?zé)嶂苯永煤笪菜廊辉?0℃左右，地?zé)峋C合利用率不高；有些地區(qū)品位低，為了利用地?zé)崮軡M足工程要求，地?zé)崴疁囟冉档洼^大，尾水溫度甚至達(dá)10℃，長(zhǎng)期開(kāi)采必將對(duì)地?zé)崮芰謴?fù)產(chǎn)生不利影響。

3 地?zé)崮芄峤ㄗh

針對(duì)當(dāng)前地?zé)崮芄岽嬖诘膯?wèn)題，結(jié)合實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，提出以下建議為地?zé)岚l(fā)展提供經(jīng)驗(yàn)和幫助，促進(jìn)地?zé)岙a(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

3.1 加大地?zé)峥辈榱Χ?/p>

為降低地?zé)衢_(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)擴(kuò)大地?zé)峥辈榉秶岣叩責(zé)峥辈槌潭取５責(zé)豳Y源的國(guó)有屬性，資源勘查成本大，企業(yè)自身力量相對(duì)薄弱，建議國(guó)家或地方政府組織開(kāi)展全國(guó)或各區(qū)域地?zé)豳Y源勘查，明確各地區(qū)的地?zé)豳Y源狀況，為地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)部署提供科學(xué)依據(jù)。

3.2 提高技術(shù)創(chuàng)新水平

地?zé)峁岢跬顿Y大，供熱系統(tǒng)工藝、設(shè)備及材料選用較為保守，未研發(fā)與之配套的設(shè)備及材料，應(yīng)加大技術(shù)創(chuàng)新，從工藝各環(huán)節(jié)研發(fā)與地?zé)峁嵯噙m應(yīng)的設(shè)備、材料，建立一系列相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，降低建設(shè)、生產(chǎn)成本，提高地?zé)峁岬男б妗?/p>

3.3 規(guī)范地?zé)嵛菜毓?/p>

地?zé)嵛菜毓嗍堑責(zé)衢_(kāi)發(fā)非常重要的技術(shù)問(wèn)題之一，應(yīng)根據(jù)地?zé)峥辈楹突毓嘣囼?yàn)，明確各地的回灌條件，建立地?zé)峄毓嗟囊?guī)范標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格保證地?zé)峄毓嗦剩_保地?zé)豳Y源的可持續(xù)穩(wěn)定開(kāi)發(fā)。

3.4 加強(qiáng)地?zé)衢_(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)

地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用是動(dòng)態(tài)的，不僅要有前期資源評(píng)價(jià)，也要有開(kāi)發(fā)過(guò)程的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，隨時(shí)掌握其的動(dòng)態(tài)變化，矯正前期資源開(kāi)發(fā)評(píng)價(jià)的合理性，為后續(xù)開(kāi)發(fā)提出合理的指導(dǎo)性建議。

3.5 合理控制地?zé)崂寐?/p>

依據(jù)地?zé)峥辈榕c評(píng)價(jià)，根據(jù)不同地區(qū)資源狀況合理控制資源開(kāi)發(fā)利用率，對(duì)開(kāi)采量、回灌溫度給予合理控制，既要避免熱量浪費(fèi)，又要控制熱量超采，影響地?zé)岬慕?jīng)濟(jì)可持續(xù)開(kāi)發(fā)。

參考文獻(xiàn)

[1] 國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)，國(guó)家能源局國(guó)土資源部[Z]地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用“十三五”規(guī)劃.2017.

[2] CJJ138-2010，城鎮(zhèn)地?zé)峁峁こ碳夹g(shù)規(guī)程[S].

[3] Q/SH 1050 007-2014，地?zé)峁釤崃ο到y(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].