乡镇利用地热代替燃煤供暖可行性探讨（以沧州地区为例）

■刘普峰 高雪 田双静

（河北省地矿局第四水文工程地质大队河北沧州061000）

乡镇利用地热代替燃煤供暖可行性探讨（以沧州地区为例）

■刘普峰 高雪 田双静

（河北省地矿局第四水文工程地质大队河北沧州061000）

利用地热代替燃煤对乡镇居民进行供暖，在节能减排方面效果显著，对缓解大气污染、减少雾霾天气、保护生态环境效果显著，是提高居民幸福指数、提高居民生活品质、改善民生、建设和谐社会的重要举措。

地热代替燃煤供暖节能减排

1　前言

随着经济的发展，生态环境压力越来越大，生态环境要求越来越高，地热资源作为绿色、环保、清洁新能源，应用前景十分广阔，开发利用地热资源对缓解大气污染、减少雾霾天气具有重大意义。

沧州各市县均有开发利用地热资源，多集中在各市、县城区，主要用于供暖和洗浴。部分县市城区已实现地热供暖达到80%以上，如献县、肃宁等。

受城镇建设和经济条件的制约，地热开发主要集中在各市县城区，各乡镇开发利用地热的较少，乡镇供暖依然采用单户燃煤供暖。燃煤供暖对居住环境和大气环境均污染严重，并且供暖效果较差。

随着“京津冀协同发展纲要”发布，对生态环境要求越来越高，并且，城镇化进程加快，城镇居民对居住条件的要求越来越高。乡镇在地理位置、经济条件、人口规模、城镇建设方面虽然比县市不具备优势，但比村庄还是有很大优势的。并且在城市房地产价格居高不下的情况下，利用地热代替燃煤对乡镇居民进行集中供暖，是提高居民幸福指数、提高居民生活品质、改善民生、建设和谐社会的重要举措，符合国家建设“美丽乡村”相关扶持政策。

2　地热代替燃煤供暖可行性分析

2.1地热资源分布

沧州市蕴藏着丰富的地热资源，受地质构造条件的限制，地热资源分布不均匀。由西向东将地质构造单元分为冀中台陷（Ⅰ区）、沧县台拱（Ⅱ区）、黄骅台陷（Ⅲ区）、埕宁台拱（Ⅳ区）四个大区。

根据各区已有地热井情况，各区主要利用热储特征为：

冀中台陷（Ⅰ区）：主要利用新近系馆陶组热储，属孔隙热储层。底界埋深一般1600-2300m，砂厚比一般为20-30%，平均空隙度18%-28%。单井涌水量

60-100m3/h，水温70-80℃，溶解性总固体1.5g/L左右，水化学类型为HCO3·CL-Na或HCO3-Na型水，属低温热水。

沧县台拱（Ⅱ区）：分为Ⅱ1区和Ⅱ2区。Ⅱ1区：主要利用新近系明化镇组热储，属孔隙型热储。底界埋深一般800-1100m，砂厚比一般为20-30%，平均空隙度18%-28%。单井涌水量40-80m3/h，水温40-60℃，溶解性总固体5g/L左右，水化学类型为HCO3·CL-Na 或HCO3-Na型水，属低温热水。

Ⅱ2区：主要利用蓟县系雾迷山组热储，属基岩裂隙型热储。顶界埋深1100-1600m，储厚比一般为10-30%，平均空隙度1.5% -4.5%。单井涌水量40-120m3/h，水温70-100℃，溶解性总固体6g/L左右，主要水化学类型为CL-Na型水，属中-低温热水。本区构造条件复杂，岩溶、裂隙发育不均匀，水量、水温差异较大。

黄骅台陷（Ⅲ区）：分为Ⅲ1区和Ⅲ2区。Ⅲ1区：主要利用新近系馆陶组热储，属孔隙热储层。底界埋深一般1400-1700m，砂厚比一般为30-40%，平均空隙度25%-30%。单井涌水量60-100m3/h，水温50-59℃，溶解性总固体4-5g/L，主要水化学类型为CL-Na，属低温热水。

Ⅲ2区：主要利用新近系馆陶组热储，属孔隙热储层。底界埋深一般1600-2200m，砂厚比一般为40-50%，平均空隙度25% -35%。单井涌水量70-140m3/h，水温60-75℃，溶解性总固体4-6g/L，主要水化学类型为CL-Na，属低温热水。

埕宁台拱（Ⅳ区）：主要利用奥陶系热储，属基岩裂隙型热储。顶界埋深一般900-1200m，储厚比一般为10-20%，平均空隙度2%左右。单井涌水量40-100m3/h，水温40-58℃，溶解性总固体6g/L左右，主要水化学类型为CL-Na型水，属低温热水。本区构造条件复杂，岩溶、裂隙发育不均匀，水量、水温差异较大。

2.2可行性分析

根据沧州市地热资源分布情况，沧州市境内均有地热资源分布，只是受地质条件影响，各地地热资源开采技术条件不同。

沧州市目前有174个乡镇及街道办事处，其中14个为城关镇，20个为街道办事处，140个为乡镇。除去城关镇和街道办事处，140个乡镇居民冬季多采用燃煤供暖。因所处地理位置、经济条件的制约，各个乡镇人口和居住面积相差较大，一般乡镇住户1000户至3000户不等，居住面积一般5.0万平米至20.0万平米不等，占地范围一般1.0平方公里至2.5平方公里不等。因供暖规模较小，单独建设燃煤或天然气供热站，投资很大、运行成本很高。相对地热供暖，投资就少很多，并且其施工简单、管理灵活，利用地热代替燃煤对乡镇居民进行集中供暖是符合实际的。

可先在地热开采条件较好的地区选择一个合适乡镇进行试点，利用地热全面代替燃煤对该试点镇进行供暖，从地热供暖系统设计到地热开采井和回灌井施工、供暖机房设计设备安装、管道设计施工、供暖运行维护等一条龙运作。经试运行后如果效果良好，可向全市推广。

3　投资初步估算

3.1估算条件

在地热地质条件较好的Ⅰ区，按中等规模乡镇进行估算：

（1）乡镇居民约2000户；

（2）乡镇占地面积约1.5平方公里，供暖面积约12.0万平米；

（3）地热井深按2000米；

（4）水温按75℃，水量按80m3/h，供暖利用后尾水按33℃计算；

（5）乡镇居民住宅多为平房，保温措施较差，采用暖气片供暖，采暖指标取60W/m2。

3.2所需地热开采井数量

单井供暖面积为：

式中：En-采暖所需热能（w）；F-采暖面积（m2）；Qf-居室采暖热指标（W/m2），取60W/m2；Q-地热水水量（m3/d），1920 m3/d；t1-地热水采暖进水温度（℃），取75℃；t2-地热水采暖排水温度（℃），取33℃。

经计算，En=4.19×106w，单井供暖面积约F=6.5×104m2。

最少需要两眼地热开采井，最大可供暖面积约13.0万平米。

3.3所需回灌井数

目前，已知馆陶组地热尾水回灌，回灌量约为40-50m3/h，最大已达到70m3/h。目前本区馆陶组地热井还未进行回灌，缺少回灌资料，初步设计1眼地热开采井配备1眼地热回灌井。在项目实施期间可先施工1眼回灌井进行回灌试验，根据实际回灌成果，相应增加或减少回灌井数量。

3.4资金估算

估算依据：

（1）主要实物工作量；

（2）市场询价；

4　开发利用流程

地热水一般具有腐蚀性，因此需采用换热器换热供暖。

热源侧：只利用地热水的热资源，不利用水资源，并且地热水在封闭的系统内运行，其水质不会发生变化。地热水经换热利用后经过滤系统后直接回灌，其流程为：地热水自井中取出通过除砂器后首先进入混水罐，通过混水罐利用换热器进行换热供暖，换热供暖后的尾水经过滤处理后进入回灌井回灌。

供暖侧：采用自来水作为换热水源，利用补水稳压装置补水稳压供暖。

5　效益分析

5.1经济效益

供暖面积约12.0×104m2，按照目前各项费用（主要包含采矿权价款、电费、人工费、维修费、折旧费等），初步估算年运行成本每平米约12.0元，共计144.0万元。

沧州市供暖费用标准为20.5元/m2，按此初步估算年收益约102.0万元。

沧州市市政供暖、献县、肃宁地热供暖都收取一定的接口费，一般为居民建筑40元/m2。可参照此标准收取一定的接口费用，用于该项目建设。按40元/m2标准收取接口费，12.0×104m2可收取接口费约为480万元。

项目总投资约1050.0万元，减去所收取的接口费费用，初步估算约6年可收回投资，地热井使用寿命一般可达到30年，其经济效益较好。

利用地热供暖比燃煤供暖室内效果要好，室内外要干净、整洁的多，不在为每天管理煤炉烦恼。并且每年都有因燃煤供暖造成一氧化碳中毒失去生命的事故发生，利用地热供暖提高了居民的安全性，保障了居民的生命安全，大大提升了人民的生活品质。

5.2社会效益和环境效益

地热开发利用具有良好的社会效益和环境效益，利用地热水供暖减少了燃煤的使用，在节能减排方面效果显著。

单个乡镇按2000户居民估算，每户居民每年消耗燃煤约2.5吨，2000户居民年消耗燃煤总量约5000吨。根据《地热资源地质勘查规范》（GB/T11615-2010）有关资料，年消耗燃煤量约5000吨，每年产生和排放有毒有害物质及废弃物：二氧化碳约11930.0吨、二氧化硫约85.0吨、氮氧化物约30.0吨、悬浮质粉尘约40.0吨、煤灰渣约5.0吨，对雾霾及生态环境影响严重，每年需要花费一百三十多万元的治理费用。

全市约有140个乡镇，如全部乡镇都利用地热代替燃煤供暖，每年节能减排量是巨大的。因此，利用地热资源替代燃煤供暖，其节能减排、减少污染、改善生态环境的效果是显著的，其产生的社会效益和环境效益相当明显，对改善生态环境及提高人民生活品质效果显著。

P314［文献码］ B

1000-405X（2016）-8-385-2

刘普峰（1977～），男，2007年毕业于中国地质大学（武汉）水文地质与工程地质专业，工程师，研究方向为水文、工程地质、地热地质。