地热能是一种洁净的可再生能源。它具有热流密度大、容易收集和输送、参数稳定(流量、温度)、使用方便等优点,已成为人们争相开发利用的热点。运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法,就是直接取用这些热源,并抽取其能量。近年来,随着国民的经济迅速发展和人民生活水平的提高,采暖、空调、生活用热的需求越来越大,是城市建筑物用能的主要部分。建筑物污染控制和节能已是城市发展面临的一个重大问题。特别是冬季采暖用的燃煤锅炉的大量使用,给大气环境造成了极大的污染。因此,地热能直接利用,实现采暖、供冷和供生活热水及娱乐保健,建成地热能综合利用建筑物,已是改善城市大气环境、节省能源的一条有效途径,也是这几年来全球地热能利用的一个新的发展方向和趋势。
2002年在广东省某地投入运行了以75℃地热水为驱动的地热制冷、采暖示范系统,机组制冷量为100千瓦,耗电仅18千瓦,系统节能效果显著。而北京市和天津市为减少化石燃料的使用,改善两市的大气环境,利用地热水进行冬季供暖也取得了良好的效果。
地热能的另一种形式主要是地源能,包括地下水、土壤、河水、海水等,地源能的特点是不受地域的限制,参数稳定,其温度与当地的年平均气温相当,不受环境气候的影响,由于地源能的温度具有夏季比气温低、冬季比气温高的特性,因此是用于热泵夏季制冷空调、冬季制热采暖的比较理想的低温位冷热源。
地热能的另一大用途就是用来发电,根据1996年6月世界可再生能源大会统计,全世界地热发电的装机容量为6543兆瓦。目前,有21个国家在利用地热能发电,其中装机容量在500兆瓦以上的国家有美国、菲律宾、匈牙利、冰岛。除此之外,许多发展中国家也在积极利用地热发电以补能源的不足。
上个世纪末,联合国(UN)就与世界银行共同发起建立基金,出资帮助能源勘探人员到非洲大裂谷开采地热资源,以开发大裂谷的地热发电潜力,满足东非国家的生产和生活用电。
在美国,已经有许多州县准备对自己境内的潜在地热能进行开采和利用。美国阿拉斯加州州政府正在对阿拉斯加州境内最大的火山群进行勘测,旨在找出可利用的地热能源。据有关专家预计,这些火山群和附近的温泉能够解决州内超过25%的能源供应。
我国适于发电的高温地热资源主要分布在西藏、云南、台湾等地区。全国地热电站总装机容量为304兆瓦,发电量排名世界第12位。著名的西藏羊八井地热电厂已建成一座25兆瓦以上的工业型地热电站,到1996年底已发电11亿千瓦时,为缺煤少油的拉萨名城供电作出重大贡献,不愧为世界屋脊上的一颗明珠。
可以想见,随着地热能开发力度的不断加大,地热能必将在我们未来的城市生活中扮演重要角色。
实现地热资源的综合高效利用,应遵循开发与保护并重的原则,制定科学的地热开发资源规划方案,优化地热井布局,开以市场为导向,利用新技术走集约化道路,极大地提高地热利用率,以解决地热资源的可持续发展问题。创建地热资源勘查评价新模式 地热资源的勘查评价是地热资源规划的前提条件。由于地热资源的复杂性、特殊性、不确定性以及主观 *** 作的问题,使地热资源勘查投入大、时间长,同时具有较大的风险,可能造成一些地热田和部分地热井废弃。为此,应尊重市场经济规律,将市场需求与地热资源勘查评价工作有机地结合起来,以需求带动勘查,勘查服务需求,形成相互依赖、相互促进的良性循环关系。依据动态数据规划控制分区,实行总量与强度双控地热水大量开采引起的热储层水位大幅度下降,会形成水位下降漏斗区,造成地热水资源短缺。而加强地热水的动态监测是保证地热水持续、稳定开发,科学管理和有效保护的基本手段,它具有监控面广、连续性强等特点。在地热资源规划中,应以地热水的动态监测数据为依据,打破行政区域界限,规划资源控制分区,对不同的分区分别进行合理开发保护、深入开发利用、勘探研究以及地热资源普查和地热资源远景调查等。在各规划分区中,按照地热水动态水位的变化,分别制定其地热水开采强度指标和地热水年开采总量指标,实行动态管理。推广集约化新技术,提高地热利用率 解决地热资源的可持续发展问题,一个重要途径就是提高地热能利用的集约化水平,极大地提高地热利用率。在富热地区,开发梯级高效利用集约化技术,降低地热尾水排放温度,提高资源利用率,解决环境热污染问题。基本原理为:开采出来的地热水第一梯次是经过换热器换热后供散热器采暖用户采暖,第二梯次是将散热器采暖系统的排水供地板辐射采暖用户采暖。从两梯次之间提取部分排水作为生活热水使用。由第二梯次系统排出的地热水,进入热泵机组进行温度的提升后再供地板辐射采暖用户采暖。梯级高效利用集约化技术可将地热利用率提高到90%以上。在多热源地区,开发多热源耦合供热集约化技术,解决各单一热源负荷量小,经济性差,容易造成资源浪费的矛盾。基本原理为:将流量较小的地热水与流量与其他热源(如热电厂的蒸汽冷凝水)热混合后供散热器采暖用户采暖,回水以串联方式再供地板辐射采暖用户采暖。地板辐射采暖系统的回水将热泵机组提温后再供地板辐射采暖用户采暖。蒸汽冷凝水属于纯水,故可与地热水一起回灌到地下,增加地热回灌率。在贫热地区,开发混合水源联动运行空调集约化技术,解决单一水源与工程建设需求不相匹配的矛盾。基本原理为:因地制宜采用地热水、城市中水、湖水等多种水源分别作为同一水源热泵空调系统的冷、热源,从中提取冷量和热量,冬季供暖,夏季制冷,同时还可以供应生活热水等。此外,根据生物对温度的不同需求,将地热水供热系统进行梯级利用工艺设计,使各个暖棚内形成不同的温度效应,实现生物梯级温度需求与地热梯级利用的耦合。 开发与改造并举,持续优化布局 由于历史原因,一些既有地热井存在布局不合理、地热生产井密度过大等历史遗留问题,要有计划地进行技术改造和结构调整,不断地进行布局优化,以很小的改造费用,换取最大的效益。对于密度过大的地热生产井,要进行分析评价,将其中的一些生产井改造为回灌并、备用井及监测井等,实行采灌平衡。对于热储层容易失水沉降的地热生产井(如热储层为上第三系的地热井),应实行采灌平衡,保持热储层压力,或将其改造为基岩地热生产井。对于布局不合理,不进行回灌的地热井,应根据实际情况,因地制宜地进行改造。
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