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節能降耗關鍵詞
地熱資源利用,回灌技術,梯級利用技術
項目單位:
天津市國土資源和房屋管理局
天津地熱勘查開發設計院
天津市河東區房地產管理局供熱公司
項目內容:
天津市地下蘊藏著豐富的中低溫地熱資源。全市地熱分布面積達8700平方公裡。地熱資源已經成為天津經濟發展和改善城市環境質量不可多得的清潔能源。但在地熱資源利用過程中也顯現出種種問題,地熱資源在漫長的地質歷史時期形成,其補給來源主要為大氣降水,補給時間漫長(幾千年乃至數萬年),補給量有限,隨著地熱資源利用的廣泛,長期以單純開采井的形式開發,將會導致熱儲層水位下降過快,地熱井使用壽命縮短。而且地熱尾水排放溫度過高,容易造成對環境的熱污染。
為了解決保持熱儲壓力,減少地熱流體直接排放污染環境問題,並使地熱資源得到充分利用,天津市國土資源和房屋管理局在地熱的開采與利用過程中,組織地熱勘查和開發利用單位研究和采用地熱回灌技術和梯級利用技術。
地熱回灌技術是將經過利用溫度降低的地熱尾水或其他水源通過地熱回灌井重新注回熱儲層。回灌的地熱尾水和其他回灌水在熱儲層中經過與地熱流體混合,並和熱儲層中的岩石骨架進行熱交換,溫度昇高,可以再次循環利用。梯級利用技術根據地熱資源溫度高、富含豐富的礦物質等特點,多梯次利用地熱資源。以冬季采暖為主,利用後的尾水可直接通過回灌井回灌到地下,也可以用於生活熱水、理療、種植、養殖等。通過這種方式增加了單井供熱能力,提高了地熱資源利用率,降低了地熱水的排放溫度,從而有效地節約和保護地熱資源,提高了經濟效益,避免了熱污染和環境污染,資源的效能得到了充分發揮。
項目背景:
天津地熱資源開采利用在全國開展得比較早,據中國地質調查局《我國地熱資源及其開發利用現狀報告》顯示,天津地熱供暖面積約佔全國地熱供暖總面積的50%,是我國利用地熱供暖規模最大的城市。對回灌技術與梯級利用技術研究與應用也較早、較廣泛。
1.地熱回灌技術
地熱回灌技術是一種避免地熱廢水直接排放引起熱污染和化學污染的技術措施,對維持熱儲壓力,延長地熱田的使用壽命具有重要的作用。國內外在地熱資源開發中均十分重視這一技術的運用。我國從上世紀70年代開發地熱資源開始,為保持地熱資源可持續開發開展了回灌研究。天津地區從上個世紀80年代開始進行熱水回灌的研究工作,至今已有20多年的歷史。先後在大港油田、塘沽區開展了新近系砂岩熱儲層回灌試驗。1996年以後,本市地熱資源主管部門積極推廣基岩地熱井回灌模式,調整了基岩地熱井打井審批條件,確立了基岩地熱供暖項目必須回灌式開發的審批制度。目前我市已批准建立的回灌地熱站33個,今明兩年內,隨著一批回灌井的投入使用,回灌量將會有大幅提高(從目前的360萬立方米增加到600萬立方米)。地熱回灌技術的研究與推廣,使地熱循環開發模式日趨完善,是地熱管理體現科學發展觀和實現資源可持續利用的重要措施。
2.地熱梯級利用技術
天津在地熱開發利用中,堅持對地熱溫度的梯級利用,對溫度60℃以上的地熱水,先行供暖,並嚴格控制排放水溫度;溫度40℃至50℃的地熱水,則以地板采暖、理療、浴療為主;溫度25℃至40℃的地熱水,按健身項目進行開發。在推廣應用新技術、新工藝基礎上形成的《天津市地熱資源集約化技術研究及工程應用》成果,獲得2002年度天津市科技進步一等獎,2003年度國家科技進步二等獎,這些都是迄今為止我國地熱界所獲得的最高科技獎項,成為我市地熱開發利用綜合技術處於國際先進、國內領先地位的標志。
為了提高本市地熱資源管理水平,完善地熱資源管理技術手段,天津市國土資源和房屋管理局組織天津大學和有關科研單位研發建設了地熱井智能網絡化監測系統,2006年已經完成安裝70餘臺,及時掌握了地熱開發單位地熱資源的回灌開采現狀。
為鼓勵節約和可持續利用地熱資源,作為天津地熱資源行政主管部門,天津市國土資源和房屋管理局編制了一系列地熱資源開采利用標准規程,如《天津市地熱回灌運行操作規程(試行)》、《天津市地熱利用工程設計標准(試行)》,並發布實施。同時,天津市國土資源和房屋管理局還出臺申請礦產資源保護項目經費、減免礦補費等相關政策促進地熱資源合理利用,通過經濟杠杆鼓勵地熱井權單位對老系統進行技術改造,少用水多用熱,盡可能地減少地熱開采量,鼓勵補打回灌井,保證地熱資源可持續開發利用。
項目亮點:
經過30多年的發展,天津地熱梯級利用形成了以地熱采暖為主,工業生產、農業養殖、溫泉康樂、生活洗浴等多用途的格局。
華馨公寓綜合利用地熱資源項目是本市地熱梯級利用示范工程,華馨地熱站隸屬河東區房管局供熱公司,建於1999年,小區總供熱面積20萬平方米。地熱梯級利用過程為第一梯次是將開采出來的85℃地熱水,經過換熱器提取熱能供管網系統供熱,之後進入二級換熱器;第二梯次是將經過一級換熱後的地熱水(50℃至55℃)進行再次換熱,提取熱能供地面輻射式采暖系統供熱;第三梯次是將由第二梯次系統排出的地熱水(35℃左右),進入熱泵機組進行溫度的提昇後(55℃左右),再供新開發的小區采暖;熱泵機組排出的地熱水(12℃左右)由另一眼地熱井回灌到地下。至此完成了一個循環過程。
華馨地熱站實現了地熱供暖從一級利用擴展到多級利用,從而充分發掘地熱資源的潛力,回灌水溫由傳統供熱排放溫度40℃降為12℃,地熱回灌率達到90%以上,實現了資源的循環利用;采用梯級利用技術,大大提高了資源利用率,使有限的地熱資源能最大限度地發揮效用;每年替代原煤6292.6噸,減排二氧化硫75噸、氮氧化物54.8噸、粉塵147噸,節約環境治理費31萬元;運行成本約為13元/平方米,比常規供熱方式節約6元/平方米,每年節約運行費約120萬元,經濟效益明顯。
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