我国中深层地热能供暖现状及问题研究分析

马保云

（唐山冀东地热能开发有限公司，河北 唐山 063000）

地热能资源在我国分布的较为广泛，具有较大的开发潜力，我国分布的地热能资源以中低温资源为主，目前我国在利用地热资源上主要有直接利用和地热发电两种方式。伴随热泵技术的不断发展，地热能也逐渐应用在了城市供暖层面上。现阶段我国在浅层地热能的开发上存在一定困难，因此逐渐转向中深层地热能资源的开发。以下就是笔者分析的有关中深层地热能供暖问题。

1 地热能的分析

1.1 地热能的类型

地热能分为不同的类型，其中一种以蒸汽形式存在的地热能属于温度较高的地热能。地域因素影响此种类型地热能的分布，通常以天然气的形式存在，属于热力形式。另一种地热能分布在浅层地表，存在形式主要为温水、温热水，该种类型的地热能受到地下水的推动作用，会将热力传输到地面上。分布在浅层的的地热能，它的分布受地域因素的干扰较小，具有较高的稳定性，其开发力度也在不断增大。

1.2 地热能的特征

地热能有较高的稳定性，它不受季节等因素的影响，因而不需要额外的蓄能。地热能可以直接利用，比如蒸汽或者高温热水从地热能井出来后可以被直接应用在生产上。据有关资料显示，一年中地热能的利用率在70%以上，远远大于风能、太阳能、水能的利用率。此外，地热能设备建成后维修工作量较小，且使用寿命相对较长，因此被越来越多的国家关注。

1.3 地热能供暖利用率分析

地热供暖利用率的影响因素较多，其中最为明显的就是地热水回灌温度，温度的高度直接影响地热能供暖利用率。通常情况下，排水温度降低可将地热利用率提升。因为在排水温度降低后，热量从地热水中提取会受影响，会增大供热面积。但是在实际生活中，排水温度的降低是有限的，在温度过低时，需要将供暖系统散热设备增加。可见制定合理的供暖方案可保障地热能供暖的利用率。

2 地热能供暖途径

2.1 地热间接供暖

地热间接供暖对设备有较高的要求，该环节涉及到的供暖设备较多，其中最常见的有换热器、深井潜水泵、换热器、回灌井、地热管线等。其中在深井潜水泵的作用下将地热水开采出来，开采出来的地热水需要借助地热管线，到达换热器。进行热交换是换热器价值的主要体现，热量在换热器的作用下到达供热循环水。地热水温度一旦达不到规定要求，会返回回灌井，该环节离不开输水管线的帮助。后经一系列循环模式送至热用户，温度降低后又重复以上的模式，由此实现了对地热能的反复利用。地热间接供暖运行成本较低，工艺较为简单，对供暖设备不会造成较大程度的腐蚀，并且在维修和保养上也更为方便，因而被大量应用[1]。

2.2 地热联合热泵机组供暖

地热联合热泵机组供暖具体过程如下：在深井潜水泵的作用下将地热水开采出来，开采出来的地热水在地热管线的辅助下被输送到一级直供换热器，一级直供换热器的主要作用是进行热交换，将热量传递给供热循环水。温度降低后，再经输水管线输送至二级换热器，二级换热器的作用是进行二次换热，向热泵蒸发器侧和二级板换热器传递热量，由此将热源提供给热机泵。随后经过换热后的地热水在输水管线的协助下输送到灌井，完成回灌。这样热用户可以获取来自一级换热器换热、热泵机组制热后的供热循环水。一旦温度降低可以在供热管线的协助下将供热循环水再输送到热泵机组冷凝器侧、一级换热器换热，不断重复实现供暖。此种供暖方案存在的问题是运行成本较高，工艺较为复杂，但地热能利用效率较高。

2.3 地热联合热泵机组外加调峰锅炉供暖

此种供暖方案是在深井潜水泵的作用下将地热水开采出来，开采出来的地热水在地热管线的参与下到达一级直供换热器，实现热交换，传递热量到供热循环水。之后二级换热器再接收温度降低后的地热水，实现热交换，该过程实现向热泵蒸发器和二级换热器之间的热量传播，将热源提供给热泵机组，地热水在二级换热器的作用下在被输送到回灌井，完成回灌。此时若产生的热量还不能满足生产时，可借助调峰锅炉，对供热循环水进行加热获取很多的热量。此种模式的地热能供暖受地域限制较为明显，因此选择该模式的地热能供暖需要结合当地的政策和资源，合理开发利用[2]。

3 地热能供暖存在的问题

3.1 勘探地热能难度系数较大

目前地热能勘探技术还有待成熟，全国大部分的地区地热能勘探程度不高，甚至没有地热能勘探的技术。此种情况下，盲目开发地热能会出现钻井失败等问题，最终造成严重损失。

3.2 工程投资成本高

在开发地热能时，首先需要勘探该地区的地热能分布情况，勘探工作需要耗费较长的周期，并且投入的资金和人力资源较大，因此会加重企业的经济负担。现阶段我国在地热能勘探上普遍采用的是油气井工艺，该工艺不仅需要较高的成本，而且在投资回收期上也较长[3]。

3.3 腐蚀、结垢问题严重

地热水中含有较高的金属性物质，存在矿化度明显的问题。含有此种物质的地热水容易腐蚀输水管网和供暖设备，严重者出现输水管网或者设备泄漏的问题。进而会降低地热能供暖有效性。此外，运输地热水的过程中，之前的热循环环境被改变，容易出现结垢等情况，污垢较多的情况下，会将原来的管道堵塞[4]。

3.4 地热尾水回灌率不高

管理标准的缺失直接影响地热尾水回灌率，相关部门对地热尾水回灌缺少监督的情况下，降低了回灌率。在回灌率降低的情况下，会出现浪费资源、污染河流土壤等情况。

3.5 动态监测缺失

开发地热能的过程中，地热能的温度、流量井液位等是不断变化的，若采用的供暖系统不适应以上指标因素的变化，就会影响供暖效果。分析以上问题出现的原因在于缺少对地热能开发全过程的动态监测。

3.6 地热能利用存在不合理问题

地热能利用率不高最明显的表现就是利用后的尾水还是在40℃左右，有些地区还存在地热能利用低品位的情况，具体表现为了迎合工程需要，在地热水温度降低程度较大，这样会影响地热能自身的恢复能力[5]。

4 解决地热能供暖问题的措施

一提升地热能勘探力度，国家和地方政府需要加强对地热能资源的勘探支持，积极组织各个地区加强勘探，明确不同地区地热能的分布情况。二创新地热能供暖技术，针对工艺流程较为复杂，成本投入较大的问题，需要提高科技创新能力，研发高质量的设备和材料，提高地热能供暖效益。三选用高质量供暖设备，主要是为了避免设备腐蚀等问题，可选用钛板换热器和非金属管材。四提高地热尾水回灌规范性，开展地热勘查和回灌试验，制定完善的地热回灌标准。五加强对地热能供暖的动态监测，密切监测地热能的温度、流量井液位等的变化情况[6]。

5 结语

综上所述，地热能作为一种清洁能源，有较高的开采价值，利用地热能解决城市供暖造成的环境污染是非常有效的措施，在开发地热能时需要秉持可持续发展的原则，在保护中开发，在开发中合理利用，由此将地热能的利用率极大提高，为社会创造出更大的生态效益和经济效益。