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地热资源开发中的节水、节能技术

2016-12-28

    中国地热资源的开发利用,已逐步由粗放型向集约型转变,在一些开发利用比较早的地区,运用集中供热、梯级开发、降低地热水排放温度、地热水回灌、自动控制等技术,有效地利用了当地的地热资源,减少了地热资源的损失,提高了地热资源利用的社会经济效益。

    1.集中供热技术
    运用集中供热技术开发地热资源在福州地热田应用比较早、效果比较好。依据地热田的富水地段集中、有利于集中开采的特点,1991年福州市成立了福州市温泉供应公司,在热田南、北两处富水地段集中打井开采地热水,建立南、北两个地热水水厂。取代了部分分散开采的地热水井。该公司两水厂年供地热水127万m3,开采量仅占全热田开采量35.7%,但用户却占全热田用热单位的72%左右,覆盖面积达15km2, 是热田可采面积的3倍,年洗浴总人次占全热田利用地热水洗浴总人次的45.32%,取得了显着的社会经济效益。
    2.地热梯级开发技术
    地热水资源是具有多种用途的自然资源,既可应用其蕴藏的能源,又可利用其水资源,因此开发地热资源都十分重视实行梯级开发,综合利用。天津在地热开发利用中,坚持对地热温度的梯级利用,对温度60℃以上的地热水,先行供暖,并严格控制排放水温度;温度40~50℃的地热水,则以理疗、浴疗为主;温度25~40℃的地热水,按健身项目进行开发。湖北英山地热田在开发中,从地热水矿化度低、水质好、适合多种用途的实际情况出发,根据不同用途,建立干燥(孵化)-洗浴-养鱼-灌溉的梯级利用模式,保证了地热温度的有效利用。北京小汤山对水温44℃的地热水采用下述模式行开发,即地热水抽出后,经除砂进入热交换器,首先采暖,采暖回水经管道泵循环进热交换器循环使用,地热水失热后,部分分配给养鱼池、花房等进行二次供暖;部分经处理后送至生活区供应各生活用热水点,使低温热水资源得了充分的利用。
    3.降低地热水利用后的排放温度
    这是减少热资源浪费的重要途径,天津地区采用二级供暖方式,即回水重复利用或二次加热供暖的方式,有效地降低了地热水供暖的排水温度,一般可将排水温度降至38~40℃,提高了地热水资源的利用率。
    4.地热水回灌
    地热水回灌是减少热水资源消耗,控制热储层压力下降,提高地热资源利用率,保护环境的重要手段。国内外在地热资源开发中均十分重视这一技术的运用。目前的作法有三:一是对井回灌,即一个热水生产井、一个回灌井组成地热供暖系统,生产井提供地热水供暖、采暖后的回水压入回灌井回收,以减少热水资源的损失。法国巴黎盆地利用地热供暖基本上采用这一模式,中国目前也在开始应用这一技术;二是同井分层抽灌,即从地热井某一储层中抽取地热水,提供利用后,再将回水回灌到同一地热井中的另一储层中技术在匈牙利得到了应用,收到了比较好的效果,建井费用可比对井回灌减少50%~70%; 三是单井回灌,即在地热资源开发区,选择适宜地段和热储层位建立单独的地热回灌井,回收利用后的地热弃水。中国已先后在北京、天津大港、福州等地热田开展了这方面的研究, 积累了一些经验。
    5.建立地热利用自动化监控管理系统
    对地热资源开发利用系统实行自动化监控管理,以提高地热资源的开发利用水平,是当前地热开发中国内外都十分关注的问题。中国不少地热田的开发管理都在进行这方面的探索,并取得了一些成功的经验,如天津塘沽地热试验研究中心,在国外SCADA系统(监控数据采集系统)的基础上,开发了与国外设计的控制系统功能相仿的自动控制系统,装备塘沽TR-24地热井,做到了全自动控制供热、供水系统的安全运行。北京小汤山空军接待站地热井采用山东烟台黄金设计研究院科技公司设计的自控系统,对地热水源、潜水泵变频调速和采暖回水恒温排放等实行自动监控,改变了传统的手工操作,取得了显着的社会经济效益。采暖排水温度由40℃降至28℃,减少了热量损失,确保设备稳定运行,减少了事故及维修费用,经现场测算验证,采暖期(5.5月),可节电32%,节水30%,节电、节水费用约 5.64万元。对地热资源开发利用系统实行自动化监控管理,以提高地热资源的开发利用水平,是当前地热开发中国内外都十分关注的问题。中国不少地热田的开发管理都在进行这方面的探索,并取得了一些成功的经验,如天津塘沽地热试验研究中心,在国外SCADA系统(监控数据采集系统)的基础上,开发了与国外设计的控制系统功能相仿的自动控制系统,装备塘沽TR-24地热井,做到了全自动控制供热、供水系统的安全运行。北京小汤山空军接待站地热井采用山东烟台黄金设计研究院科技公司设计的自控系统,对地热水源、潜水泵变频调速和采暖回水恒温排放等实行自动监控,改变了传统的手工操作,取得了显着的社会经济效益。采暖排水温度由40℃降至28℃,减少了热量损失,确保设备稳定运行,减少了事故及维修费用,经现场测算验证,采暖期(5.5月),可节电32%,节水30%,节电、节水费用约 5.64万元。
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