中深层地热技术在典型供热项目中的应用分析

赵仕龙

摘 要：本文主要以研究中深层地热供暖技术为目的，研究内容包括国内外地热资源情况，国内中深层地热利用情况以及中深层地热利用技术路线等，同时通过对典型供热项目的案例应用进行分析，探讨中深层地热供暖项目的技术适用性以及经济性。

关键词：中深层地热;供热;经济性

一、地热资源简介

地热资源统称为地热能，主要来自地球核心的熔融岩，一般是以热能的形式存在。一般熔融岩的温度可达7000℃左右，而在地下100公里左右的深度，地热的温度会降至1000℃左右，这时地地球内部热能透过地下水及熔岩的涌动至离地面1至5公里的地壳，从而将热力传送到接近地面的地方，高温的熔岩将地下水以及岩石土壤加热，通过热传导作用就形成了地热能。

从能源的利用方式与转换方法的角度出发，一般可以将地热能分为高温热、中温热、以及低温热三部分。

一般来说温度大于等于25摄氏度的地下热能，都可称作地热能，高温热的温度一般大于150℃;中温热介于90到150℃;低温热低于90℃。

地热资源的利用按照不同的温度段一般可以通过高温发电，中温直接换热以及低温热泵提升三种方式加以利用，不同温度段的使用方式可归类如下表：

目前行业从提高地热资源利用率的角度，一般采用地热的梯级利用和综合利用，如热电联产联供，工业蒸汽供应等。

本文主要以中深层地热能供暖为研究对象，主要讨论中深层地热供暖技术，地温能：温度<25℃的地温能不做讨论。

二、国内外发展现状

世界范围内的地热储量非常丰富，据不完全统计约有1.45×1026J，相当于5×105亿吨标煤。世界上已知的地热资源比较集中地分布在三个主要地带：一是环太平洋沿岸的地热带;二是从大西洋中脊向东横跨地中海、中东到我国滇、藏地热带;三是非洲大裂谷和红海大裂谷的地热带。这些地带都是地壳活动的异常区，多火山、地震，为高温地热资源比较集中的地区[1]。

由于目前热泵技术的不断革新与进步，地热资源在制冷采暖行业中的占用的比例越来越高，尤其是近些年全球化环境污染问题的日益严重，更是间接促进了地热能开发利用的快速发展，据统计，目前已有70多个国家对地热资源开发利用，年利用总量达7.26×1010KW，每年保持约13%的增长率。

我国的地热资源相对比较丰富，在东北，华北以及西北地区地热高温资源较丰富，但就全国范围来看，中低温地热资源-热储温度（25—150℃）较为普遍。同时，全球地热能的评价指标“资源基数”为140×106EJPa，而我国为11×106EJPa，接近全球总量的8%。而且近年来我国的地热能综合利用均以每年超过10%的增速快速增长，目前地热资源直接利用的设备装机容量位列世界之首，但由于地理条件，经济性的影响，目前全国地热发电设备的装机增容较少。

总体而言，我国目前地热资源的综合利用总量居世界前列，尤其是对中低温地热直接利用的开发量达到3056GW，其设备的装机容量达到107.79GW，随着我国社会经济的增长，对地热资源的开发仍将以10%-12%的速度增长。

三、中深層地热利用方式

中深层地热供热技术原理如图3为中深层地热供暖的一般工艺流程：

地热梯级利用就是根据地热水的温度分层分级的从地热水中提取热量，从而实现取热不取水的状态。具体的工艺流程描述如下：地热水首先通过板式/容积式换热器换热，通过加热供热管网回水管中的热水实现末端风机盘管/散热器等系统的用户采暖;再通过二次换热设备加热供热管网中回水供给地板辐射采暖系统，换热完成后的地热水可以再利用热泵技术提温继续供给末端热用户，在这三个温降级次间，可以根据末端用户的需要，拓宽生活洗浴、康乐理疗、工业需求等项目，使地热水的多种功能得以充分发挥。当然，如果系统保证完全密闭无污染的情况下，可以采用地热水直接供应末端用户，可以减少换热过程中的热损失，提高地热资源的利用率。

四、中深层地热供暖典型案例分析

下面以一个30万m2的小区为例，讨论地热供暖的投资估算和经济效益。

利用地热能为热源，新建采水井3口、回灌井3口、换热站1座，小区供暖。地热井从馆陶组取热，热指标37W/m2，地热水温度从78℃利用到42℃。通过指标法，参照设计规范进行热负荷计算：

五、结语

经过对中深层地热供暖典型项目的分析可知，中深层地热在燃气费用较高地区具有很好的推广性，在取暖费仅有18元的情况下，仍然能实现9.5%的收益率，因此，在了解开发项目当地地热资源情况后，若地热条件良好（地热资源储量丰富，回灌条件良好），可优先使用中深层地热作为供热主力热源，从而提升项目的经济性，提高当地的可再生资源综合利用率。

对于中深层地热储量一般，出水温度较低不适宜直接换热采暖的地区，可通过优化工艺流程，采用热泵等辅助设备将供水温度提升后实现供暖目的，其经济性可在具体项目中进一步探讨。