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地热资源供热制冷技术系统详解

  最近,沈阳市沈北新区的3个中生代盆地发现了大面积地热田,分布面积364平方公里,初步估计储水量30亿吨以上,井口水温达63℃以上,可供长期开采使用。这一发现被认为是“给沈北新区带来了发展的新机遇”。种种迹象表明,能源紧缺和全社会环境意识的增强,使得作为清洁能源的地热资源受到更多的关注,全面认识地热资源的愿望从专业领域扩大到了公众层面。日前,省地质矿产勘察局副总工程师、教授级高级工程师王德隆就全面认识和科学利用地热资源这一专题接受了记者采访。
  熟悉又陌生的地热资源
  说起地热留给地表的印象,王德隆提到了“泉”、“井”和“田”,分别指的是自然露出的地热泉、人工钻探出的地热井,至于地热田,“可能含有多处地热泉和地热井”。王德隆从人们熟悉的现象讲起,以期让人们对地热资源有比较具体、全面的认识。
  地热资源,是指在当前经济技术条件下,地壳内可供开发利用的地热能、地热流体及其有用成分。
  地热能是来自于地球深处的热能。它起源于地球的熔岩浆和放射性物质的衰变。地下水的深处循环和来自极深处的岩浆侵入到地壳后,把热量从地下深处带至近表层。在有些地方,热能随自然涌出的热蒸汽和水而到达地面,自史前起它们就已被用于洗浴和蒸煮。通过钻井,这些热能可以从地下的储层引入水池、房间、温室和发电站。地热流体是温度高于25℃的地下热水、地热蒸汽和热气体的总称。按照其储存形式,地热资源可分为蒸汽型、热水型、地压型、干热岩型和熔岩型五大类。
  从普遍规律上来说,每向地下深入100米,温度会增加2℃至3℃。越往下温度越高,只要存在储水介质,深入到一定程度都会遇到地下热水。现在已经利用的地热流体都处在地温异常带上。地热流体相对富集、具有一定渗透性并含载热流体的岩层或岩体破碎带叫热储。地热按赋存状态分有脉状热储和层状热储。脉状热储,存在于断裂的破碎带中,有相当的对流性,但规模小;层状热储分布大且均匀,基本上千米以下均为热水。
  地热能在世界很多地区应用相当广泛,其储量比目前人们所利用的总量多很多倍。地热能是天然储存在地下的,不受天气状况的影响,既可作为基本负荷能使用,也可根据需要提供使用。王德隆认为,从某种意义上说,供热采暖网地热能是部分可再生能源,因为水可以通过渗透由地表进入地下,辽宁省早期发现的地热资源都是再生性比较强的,如果热水是封闭在地下的,可再生性就比较差了。我国京、津地区多采用回注等人工措施补给促使其再生。国外还有将水注入到干热岩这样的地热体上进行地热资源利用的。
  地球深层的“礼物”琳琅满目
  我国利用地热资源的历史非常悠久,到目前为止,主要利用方式是高温地热发电和中低温地热直接利用。我国直接利用地热资源的热能居世界首位。
  王德隆说,地热资源按温度分有高温、中温、低温三类,温度在150℃以上的高温地热资源主要用于发电、烘干,如西藏的羊八井热气田就是用来发电的。
  温度在90℃至150℃之间的中温地热资源可供工业利用、烘干和发电。利用地热给工厂供热,可用作干燥谷物和食品的热源,用作硅藻土生产、木材、造纸、制革、纺织、酿酒、制糖等生产过程的热源也是大有前途的。
  低温地热资源可分为热水、温热水、温水三类,其中温度在60℃至90℃的热水可用于采暖、工艺流程,温度在40℃至60℃的温热水可用于医疗、洗浴和温室,温度在25℃至40℃的温水主要用于农业灌溉、养殖和土壤加温。
  低温地热资源在我国的应用比较多。温泉用于医疗自古有之,医疗热矿泉按成分可分为氡泉、锂泉和硅酸泉等,对一些疾病有特殊的治疗作用。由于温泉的医疗作用及伴随温泉出现的特殊的地质、地貌条件,使温泉出露地区常常成为旅游胜地,吸引大批疗养者和旅游者,进而推动所在地的旅游、房地产等行业的发展。
  将地热能直接用于农业在我国也日益广泛,如利用温度适宜的地热水灌溉农田,可使农作物早熟增产;利用地热水养鱼,在28℃水温下可加速鱼的育肥,提高鱼的出产率;利用地热建造温室,育秧、种菜和养花;利用地热给沼气池加温,提高沼气的产量等。北京、天津、西藏和云南等地都建有面积大小不等的地热温室。各地还利用地热能大力发展养殖业,如培养菌种、养殖非洲鲫鱼、鳗鱼、罗氏沼虾等。
  辽宁省地热资源利用方兴未艾
  辽宁省地热资源丰富,开发历史悠久。全省发现的地热泉、地热井、地热田有63处,有的地热田可能含有多处地热泉和地热井,历史上以自然温泉出露的为35处,其它为钻探凿井揭露。其中水温大于80℃的3处,最高水温达96℃,60℃至80℃的23处,20℃至40℃的26处。以中、低温为主。
  王德隆多年从事地质勘察,多年的实际工作经验证明,地热资源的合理开发利用离不开科学技术的应用。
  辽宁省在上世纪60、70年代开始地热资源勘察,当时新金县安波地热、盖县熊岳城地热的成功勘察都是鼓舞人心的例子。上世纪80年代初辽宁省进行了丹东市五龙背温泉勘察,扩大资源开采量,每天达2500立方米,水温为65℃,为全国著名的荣军疗养院提供了资源储备。盖县思拉堡地段地下水热水勘察,证明这是省内第一个超过90℃水温的地热田。
  汤岗子地热田资源利用可追溯到唐朝。汤岗子地热田详查结果扩大了可开采地热资源,有了地热资源后备产地,解决了由于地热资源开采,次生热储地下水位下降,“矿泥”遭到破坏的隐患。
  上世纪90年代以来,随着市场经济、旅游事业、房地产事业蓬勃兴起,辽宁省地热田勘察进入持续发展阶段。近年来由于能源紧张和全社会环保意识的增强,地热资源作为清洁能源的属性得到了更多的重视,对城市品位的提高起着相当大的作用。
  目前,省内地热资源开发利用方兴未艾,在以疗养院医疗保健为主的基础上,全面向温泉洗浴、旅游池馆、水产养殖、花卉栽培、药厂干燥用热方向上发展,也有用于取暖的例子,比如盘锦市大洼县自来水公司利用新生界上第三系深层热水供暖,供暖面积达6.2万平方米。
  王德隆说,地热资源的开发利用越来越需要科学指导,如果开采利用不当,会导致水位降低、水温下降、水量削减、水质变化等问题,严重的甚至会导致地热资源失去利用价值。未来,随着与地热利用相关高新技术的发展,人们将能更精确地查明更多的地热资源;钻更深的钻井将地热从地层深处取出,因此地热利用也必将进入一个新的发展阶段。

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