地大热能:地热开发因地制宜与管理的真谛

地热学是一门学科,地热开发属于能源技术,地热开发要遵循科学、依靠技术。“因地制宜开发利用地热能”有利于遵循地热学科规律、充分发挥地热能技术优势。

我国节能减排的方针和提倡清洁供暖的形势,为我国地热行业发展注入了新的动力,促进地热开发利用向高潮发展。近些年,有不少新的口号,各地也出台了许多政策,中国地热的下一步该如何适从?将走向何方?

地热资源开发的正确方法是因地制宜

2021年我们听到了新的声音,是可再生能源和地热开发利用“因地制宜”。年初《关于因地制宜做好可再生能源供暖工作的通知》,提出“因地制宜推广各类可再生能源供暖技术”。在“十四五”及未来时期,我国要加快构建现代能源体系。推进能源革命,建设清洁低碳、安全高效的能源体系,提高能源供给保障能力。其中也提到了因地制宜开发利用地热能。

因地制宜的方法对于地热资源的开发是正确的。世界各地储存地热资源的地热处在不同的地质条件。地热开发不可能是一个统一的模式,地热管理不可能是一刀切,要根据实际因地制宜。

优势资源的利用:对流和传导

关于对流和传导的差异,我们可以用两个例子来看一下:

北京城区1974年钻成京热16号地热井1299m深,出水56.5C,出水量1342m3/d。该井用于地热供暖28000平方米,供暖尾水温度降至35C,其产出的热功率是1398kWt。这样的地热抽水利用方式是热对流取热。

河北省唐山马头营于2020年钻成3000m干热岩井,井底温度119C,利用重力热管,地面获得最高90C饱和水蒸汽,产出热功率近200kWt。这是取的热传导热,虽然井深了2.3倍,温度高了2.1倍,但取得的热功率却只有上例抽水井对流热的七分之一。

早在40多年前的国外,就有Downhole Heat Exchanger (DHE)井下换热器,美国爱达荷州波伊西市各家庭独栋花园住房200-300平方米,一家一个装置,钻个100m井,80C,地热温度高,供暖面积小,不成问题,冬季供暖解决了。

在中国“取热不取水”要应用到一栋楼,一个小区,应用面积大,由于地下温度不高,井还得钻2000m深(全国很多地方都达不到2000m 能有70C的条件),使用热泵增大几倍仍还不够,还必须加个贮热箱(大于200立方米)

充分发挥资源优势:地热回灌

在甘肃省张掖钻成地热井自流78C,出水量6000m3/d,水头达1.5MPa。这是一眼高产地热井,热水利用到尾水35C温度,则其可利用的热功率为12.5MWt,这样高产的地热井在所有地热井中的比例不超过5%。

但是热田开始生产的时候热储压力很大,井口3~5MPa,即30~50个大气压的高温热流体喷出来,没法回灌。热水从地热井口15个大气压自流喷出来,回灌得用17个大气压才能顶回去。现在100余平方千米才一眼井,所以在甘肃省的地热井没有必要强调回灌。未来井多了,压力降低了,再做回灌也是可以的。现在主要是把地热供暖、旅游开发和设施农业开发利用先做起来,发挥地热利用的效益。

因地制宜:充分体现地热的内涵

因地制宜是强调了遵循地热能自身特性来科学合理开发利用资源,并实施专业的地热管理。

地热资源的分布受地质条件约束控制,因地制宜要根据当地资源的情况,采用不同的开发方式。比如,高温地热可以发电;发电后温度降低了可以供暖;温度不够了可以采用热泵。热水矿物质少的可直接送入管线供暖;但矿物质多的有腐蚀和结垢问题,要用热交换器换热后再输送。

如果地热资源条件好的地区,地热供暖最适宜,但是地热条件不好的地方,是不适合钻地热井,只能选其他方法。空气源热泵的效率(COP)比地源热泵低,但空气源热泵便于安装施工,在偏南方地区使用空气源热泵,但是在北方的话效率太低,优先考虑地源热泵。

因地制宜原则还涉及到地热资源管理。中国的地热管理针对一个热田有许多家开发,对比国外来说地热管理现状有点乱。

目前我国地热资源的开发利用应该坚持以下原则:热电并举,以热为主;深浅结合,由浅及深;东西兼顾,西电东热;干湿有度,先湿后干;一带一路,地热先行。

实现碳达峰、碳中和目标,已成为社会关注的热点,而宝贵的地热资源,是国家倡导大力发展的新能源之一,我们要因地制宜的大力开发利用,让地热更好的助力节能降碳、并造福社会大众。作为地热能开发利用的行业领军品牌,地大热能以过硬的地热能开发利用技术及优异的工程质量,已经在全国各地服务了300+个客户。为客户提供了安全、舒适、高效节能的采暖体验。

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