淺層地熱能開發(fā)主要問題(PPT資料整理)匯編

1、學習-好資料淺層地熱能概念淺層地熱能（shallowgeothermalenergy）：指地表以下一定深度范圍內（一般為恒溫帶至200m埋深），溫度低于25，在當前技術經濟條件下具備開發(fā)利用價值的地球內部的熱能資源。河南省規(guī)范的定義地表以下200m深度范圍內在當前技術經濟條件下具備開發(fā)利用價值的蘊藏在地殼淺部巖土體和地下水中溫度低于25的低溫地熱資源。淺層地熱能屬于低位熱能，適合采用熱泵技術加以利用，利用時不產生co、so等污染氣體，目22前主要用于城市冬季供暖和夏季制冷。中國常規(guī)地熱資源分布中國中低溫地熱資源廣布于板塊內部的大陸地殼隆起區(qū)和地殼沉降區(qū)。東南沿海地熱帶是地殼隆起區(qū)溫泉最密集的地

2、帶，主要包括江西東部、湖南南部、福建、廣東及海南省等地。在板塊內部地殼沉降區(qū)，中國廣泛發(fā)育了中、新生代沉更多精品文檔學習-好資料積盆地，如華北盆地、松遼盆地、四川盆地、鄂爾多斯盆地、渭河盆地、蘇北盆地、準噶爾盆地、塔里木盆地和柴達木盆地等，這些盆地蘊藏著豐富的中低溫地熱資源。我國淺層地溫能開發(fā)利用適宜區(qū)為東北地區(qū)南部、華北地區(qū)(京津冀蒙呼、包、鄂、烏)、江淮流域（安徽大部、江蘇大部、河南東部、湖北中東部、湖南北部、江西北部、浙江北部）、四川盆地。淺層地熱能開發(fā)主戰(zhàn)場：京津冀地區(qū)、遼寧、河南、山東、內蒙古、山西?；谖覈刭|、水文條件和地形地貌不同的地域特點，將我國城市淺層地溫能資源的應用環(huán)境劃

3、分為4類：濱海型城市，淺層地溫能開發(fā)利用應優(yōu)先考慮地埋管地源熱泵方式和地表水（江水、海水）地源熱泵方式。平原型城市，沖積平原型城市的淺層地溫資源的開發(fā)利用一般可采取地下水或地埋管地源熱泵方式；沖積三角洲平原城市的淺層地溫資源開發(fā)利用一般側重于地埋管地源熱泵方式；山前平原城市的淺層地溫資源的開發(fā)利用原則上講應側重于地下水地源熱泵方式。內陸盆地型城市，以地下水地源熱泵方式和地埋管地源熱泵方式為主；高原河谷型城市，在深切峽谷區(qū)可選擇地下水地源熱泵方式，山坡地區(qū)可選擇基巖地埋管地源熱泵方式。但是，在進行淺層地熱能開發(fā)的時候一般首要考慮水源熱泵，當地下水資源缺乏的情況下，才適用地埋管地源熱泵方式。目前，

4、中國在利用方式上形成了以天津、陜西、河北為代表的地熱供暖，以沈陽為代表的淺層水源熱泵供熱制冷，以大連為代表的海水源熱泵供熱制冷。考慮到經濟性和可用性，當前定義淺層地溫能利用深度一般為200米。我國南方地區(qū)以散熱方式為主，經濟的地埋管施工深度一般為100米左右；北方地區(qū)以冬季取熱為主要用途，由于淺部地溫較低，根據地熱增溫率，開發(fā)利用深度可增加到300或400米。一、國外研究現狀瑞士人（1912年）首先提出地源熱泵技術；第一個地源熱泵系統在美國俄勒岡州誕生（1946年）1974年起，瑞士、荷蘭和瑞典等國政府逐步資助建立示范工程；1986年tan和kush根據線熱源理論通過模型近似計算出地源熱泵系統

5、長期運行過程中井（孔）周圍土壤（巖石）的溫度的解析解；更多精品文檔學習-好資料19931995年mikler和yuill利用數值方法分析研究單井回灌的滲流及熱交換過程，并取得大量試驗數據；2004年rees，spiler，deng等建立了系統二維、非穩(wěn)態(tài)的數值模型，并利用一維的簡化數值模型應用于實際工程計算；二、國內研究現狀20世紀50年代以呂燦仁為代表的學著和專家開始研究淺層地熱。20052006年王秉忱、吳學敏、沈夢培等調研我國地熱資源的開發(fā)利用問題并向國務院提交建議。（2008年國土資源部關于大力推進淺層地熱能開發(fā)利用的通知國土資發(fā)20089號），標志我國淺層地熱能資源開發(fā)利用將步入規(guī)范

6、化軌道。2009年國土資源部組織開展全國地熱資源潛力評估工作。2010年我國發(fā)布首部有關淺層地熱能開發(fā)的行業(yè)標準淺層地熱能勘查評價技術規(guī)范；2011年29個省會級城市淺層地熱能調查評價項目年內分兩批實施。第一批包括石家莊、呼和浩特、沈陽、長春、杭州、合肥、濟南、鄭州、重慶、西安、蘭州、烏魯木齊12個城市。第二批實施的城市包括太原、哈爾濱、上海、拉薩、南京、福州、南昌、武漢、長沙、廣州、南寧、?？凇⒊啥?、貴陽、昆明、西寧、銀川17個。港澳臺除外。2012年6月，國家能源局批準組建了國家地熱能源開發(fā)利用研究及應用技術推廣中心，并設立了技術委員會和指導委員會，分三個層次：一個層次是中石化新星，專攻地

7、熱能；另一個層次是中石化自己內部的勘探開發(fā)研究院石油工程研究院，包括石油科學煉油研究院、化工研究院等研發(fā)力量；再一個層次是，知名大學、科研院所、企業(yè)等主要地熱能研究團隊和專家構成的體系。2013年初，國家能源局、財政部、國土部和住房和城鄉(xiāng)建設部聯合發(fā)布了關于促進地熱能開發(fā)利用的指導意見，給地熱能這一新能源的開發(fā)利用奠定了政策基礎。2014年6月，國家能源局、國土資發(fā)出關于組織編制地熱能開發(fā)利用規(guī)劃的通知，要求近期地熱能開發(fā)以淺層、中深層地熱能為主，遠期發(fā)展中溫地熱發(fā)電和干熱巖發(fā)電。2015年我國首部專門針對淺層地熱能鉆探的地方標準淺層地熱能鉆探技更多精品文檔學習-好資料術規(guī)范由河南省質量技術監(jiān)

8、督局正式發(fā)布；起草單位：河南省地質礦產勘查開發(fā)局第二地質環(huán)境調查院、河南省深部探礦工程技術研究中心、河南省地熱能開發(fā)利用有限公司、河南工程學院資源與環(huán)境學院、中國地質科學院勘探技術研究所。主要起草人員：盧予北、張宗恒、洗星海、陳瑩、吳燁、李貴明、王現國、董永志、王建華規(guī)范主要內容：規(guī)定了淺層地熱能地下水源井設計要求和施工要求、垂直地埋管鉆孔設計要求和施工要求、工程驗收方法。2016年國家地熱能中心、中石化著手開展地熱能開發(fā)技術標準體系研究與規(guī)劃，擬在“十三五”末建成世界上第一套具有自主知識產權的地熱能開發(fā)技術標準體系；地熱資源開發(fā)利用是一門多學科的綜合技術，涉及資源勘查與評價、鉆井成井工藝、尾

9、水回灌、梯級利用、高效運營、保溫與換熱、防腐防垢和發(fā)電等技術。目前，中國的地熱工作者經過多年研發(fā)，初步建立了一套與中國地熱資源特點相適應的技術體系，指導了地熱資源勘查開發(fā)實踐。圍繞淺層地熱能展開調查研究的省市有：北京、天津（2010年止，我國利用地熱供暖規(guī)模最大的城市、占全國地熱供暖總面積的70%）、河北、河南、上海、浙江寧波、遼寧沈陽、江蘇泰州南昌、山西、山東、安徽、黑龍江、江西、吉林。80%集中在華北和東北南部地區(qū)三、存在的問題我國使用最多的兩種開發(fā)利用形式：水源熱泵系統和土壤源熱泵系統。淺層地熱能開發(fā)利用工程的關鍵技術主要是地下換熱裝置設計與施工。1、引起的環(huán)境問題水質：地熱水含有重金屬

10、和其他有害元素，尾水不經處理直接排放，會對地表水、地下水水質造成污染水溫：地熱水經一次貨多次利用后溫度降低，但相對地下水來說尾水溫度仍然較高，地熱尾水排入地表水體后，水體溫度升高，打破原有溫度場平衡，進而直接影響該水域生態(tài)平衡。資源問題：有效利用率低：被開采出來的地熱能（即從井口得到的熱量）只有一部分被利用，即有效利用地熱資源量低；更多精品文檔學習-好資料地熱尾水回灌因為成本高，很多企業(yè)無力支付，選擇尾水直接排放地表或地表水體，長期以往，不僅造成地下水浪費，還會使地下水得不到及時補給，直接表現在地下水位下降，并產生地面塌陷或沉降等一系列次生地質災害。2、企業(yè)資質參差不齊對開發(fā)、勘查、設計、施工

11、企業(yè)未明確設置行業(yè)準入條件，致使施工質量良莠不齊。3、管理體制不健全北京市的關于發(fā)展熱泵系統的指導意見和關于加強地熱回灌，保護地熱資源的通知、天津市的天津市地熱利用工程設計標準(試行)和天津市地熱回灌地面工程建設標準、河北省的河北省地熱資源管理條例、重慶市的關于加強地熱資源管理的意見、咸陽市的咸陽市地熱資源管理暫行辦法、上海的上海市淺層地熱能管理暫行辦法等。目前國內發(fā)布的地熱能源開發(fā)相關標準有9項，其中，關于地熱能評價勘察規(guī)范的2項，淺層地熱能供熱制冷相關技術標準1項，見表1。（石油行業(yè)：國內共計制定和發(fā)布1819項標準包括國家標準163項，行業(yè)標準1656項）序號標準名稱標準編號類型組織類別

12、1234地熱資源地質勘查規(guī)范地源熱泵系統工程技術規(guī)范淺層地熱能鉆探技術規(guī)范淺層地熱能勘查評價技術規(guī)范gb/t11615-2010gb50366-2005(2009)db41/t1005-2015dz/t0225-2009地熱能評價勘查技術國家標準行業(yè)標準56城鎮(zhèn)地熱供熱工程技術規(guī)范地熱發(fā)電用汽輪機技術條件cjj138-2010jb/t6506-1992中深層地熱供熱技術行業(yè)標準行業(yè)標準78910111213地熱發(fā)電用汽輪機規(guī)范地熱電站巖土工程勘察規(guī)范地熱電站接入電力系統技術規(guī)定地熱電站設計規(guī)范可再生能源建筑應用工程評價標準地熱資源選區(qū)評價技術規(guī)范地熱資源儲量評價技術規(guī)范gb/t28812-20

13、12gb50478-2008gb/t19962-2005gb50791-2013gb/t50801地熱發(fā)電技術建筑工程類地熱資源靶區(qū)確定地熱資源儲量評價國家標準國家標準中石化內部標準更多精品文檔學習-好資料14尾水回灌技術規(guī)范正在制定尾水回灌技術對已建工程運行效果、熱均衡狀況及其對地質環(huán)境條件的影響缺乏研究、監(jiān)控；缺少明確的監(jiān)督管理部門，分工不明確，管理存在越位、錯位和不作為的混亂情況；4、核心技術水平不高(1)地下水源井技術是地下能源采集系統的核心和關鍵。地下水源熱泵井管材選擇現在成井管材主要使用水泥管和螺旋鋼管（鋼板卷焊式橋式鍍鋅過濾管和普通鋼管組合）。前者雖耐腐蝕，但抗沖擊、抗彎曲、抗拉

14、強度極小，后者強度雖極高，但是易腐蝕結垢。新技術：pvc-u塑料管（優(yōu)點：耐腐蝕、不結垢、輕便、壽命長等）抽水井和回灌井首選。但是，在施工過程中存在的問題和風險有2點：pvc-u塑料管材料密度?。?400kg/m3），僅是鋼材密度的18%左右，故，在井內充滿泥漿的環(huán)境下浮力較大，下入困難；其物理力學性能指標遠遠低于鋼管，故，在下管、投礫或洗井抽水過程中，井管內出現過大壓差或遭受沖擊力時，容易出現塑料井管爆裂事故。目前，國巧外供水管井使用的pvc-u塑料管多數在50-100m之間，并旦鉆井（孔）結構設計井的濾層厚度要按照不同地層來設計，即鉆井口徑與成井管徑的間隙在松散地層和基巖地層各有不同要求。

15、(2)回灌技術影響回灌的主要因素：成井工藝：井身結構、鉆井液、洗井方式、成井工藝回灌系統綜合作用：地面凈化系統、回灌方式、抽灌井間距回灌流體與儲層相互作用：物理作用、化學作用、儲層砂粒移動（3）熱貫通由于回灌水與原始含水層溫度存在的差異，在導熱和對流等作用下，回灌水會導致抽水井溫度有不同程度的升高或降低，這種現象就是“熱貫通”。粗顆粒（卵礫石、砂礫）地層抽灌井間距約100m，細顆粒地層（粉、細砂）間距不低于更多精品文檔學習-好資料50m。實際情況是，因為場地大小的限制，抽灌井間距在5-20m，由此造成熱貫通和地下水污染，輕則增加運行費用，重則導致機組癱瘓。5、政策扶持力度不夠大對地熱供暖企業(yè)給

16、予一定的財政補貼。目前，在地熱供暖收費方面，大部分城市僅參照燃煤鍋爐供暖收費，忽略了生態(tài)效益，地熱供暖收費標準總體上偏低，許多供暖項目由于經濟效益低下而無法實施。制定地熱發(fā)電上網電價補貼政策。目前，國家對風能、太陽能發(fā)電上網電價出臺了補貼政策，但對地熱發(fā)電還沒有相關優(yōu)惠政策。建議參照其他可再生能源發(fā)電的上網電價補貼，制定地熱發(fā)電上網電價補貼政策。住房城鄉(xiāng)建設部2009年啟動可再生能源建筑應用城市示范，對納入示范的城市，中央予以資金補助基準為每個示范城市5000萬元，對推廣應用面積大，技術類型先進適用，能源替代效果好能力建設突出，將相應調增補助額度，但每個城市最高不超過8000萬元。對于地熱尾水

17、回灌，按回灌井費用的一定比例給予企業(yè)適當的配套資金投入。地熱尾水回灌一般采用“一采一灌”或“一采幾灌”，即打一口生產井需要配套打一口回灌井或幾口回灌井，給生產企業(yè)增加了沉重的額外成本，許多企業(yè)不堪重負，把尾水直接排放，結果造成了環(huán)境污染和資源快速枯竭。河南省在淺層地熱能方面的研究狀況時間項目類型涉及城市州、開封、新主要研究內容2009年重點城市淺層地熱能評價研究報告鄉(xiāng)、許昌、漯河、周口、安陽、濮陽、焦作、洛陽、南陽11個重點初步研究和總結河南省重點城市淺層地熱能類型與潛力（首次研究開展該方面的研究工作）淺層地熱能專著2010年河南省城市城市本書主要介紹了河南淺層地熱能開發(fā)利用現狀存在的主要問題

18、，研究的目標任務、研究內大部分城市容和方法；概述了河南省18個省轄市城市淺層地熱能形成的區(qū)域地質背景；闡述了城市淺層地熱能特征。2010年淺層地熱能開發(fā)醫(yī)用問更多精品文檔河南省重點科新能源產業(yè)領域：地熱能直接利用技術及設備學習-好資料題研究技攻關計劃項目2000年11月兒童醫(yī)院水源熱泵工程鄭州市2抽4回2011年，河南省平原區(qū)面積占據全省面積一半，平原區(qū)廣泛分布淺層地下水，資源量達131.79108m，大部水溫1518，富水性中等極強，單井出水量一般100120m/h，部分地區(qū)120200m/h，甚至達到200300m/h，具有良好的回灌條件。水質除硬度超標外，基本滿足地源熱泵水質要求。具有豐富淺層地熱能儲量的城市就有鄭州、開封、新鄉(xiāng)、濮陽、許昌、漯河、周口、焦作、安陽、洛陽、南陽等，目前，淺層地熱能開發(fā)的面積超過1600萬平方米。2015年鄭州已有淺層地熱能空調用戶50多家，地能空調井200余眼，井深一般100m左右。河南省地源熱泵應用情況統計表序號地市面積（km2）應用建筑面積（應用面積占項目數量104m2）比10-7（%）（個）123456789101112