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中低溫地熱直接利用

我國中低溫地熱直接利用主要在地熱供暖、醫療保健、洗浴和旅遊度假、養殖、農業溫室種植和灌溉、工業生產、礦泉水生產等方面,並逐步開發了地熱資源梯級利用技術、地下含水層儲能技術等。目前,在全國地熱水利用方式中,供熱采暖占18.0%,醫療洗浴與娛樂健身占65.2%,種植與養殖占9.1%;其他占7.7%。

(1)地熱供暖。集中在北方的北京、天津、西安、鄭州、鞍山等大中城市以及黑龍江大慶、河北霸州、固安、牛駝鎮等油區城鎮,開發利用60~100℃的中低溫地熱水、熱尾水和淺層地熱能。壹些有溫泉出露的地區,尤其是北方,都在不同程度上利用地熱采暖,已取得良好效果。據統計,在1990年,全國地熱供暖面積190×104m2,到2000年發展到1100×104m2,目前連同地源熱泵供暖面積已接近2000×104m2,增長速度很快(表1-12)。天津市2004年地熱水開采量已達2468×104m3,供熱面積達947×104m2,占全國地熱供熱面積近壹半。天津利用地熱進行區域供暖已成為我國的典範,也使京津冀地熱區域供熱已形成規模產業,正在帶動著北方地熱區域供熱的發展。華北石油管理局建成了多處利用脫油熱水供暖示範工程,解決了當地油田基地供暖問題,每年節約燃料、電力等費用數百萬元。充分利用廢油井,開發利用油田地熱資源,是資源枯竭油田經濟結構調整的方向之壹。

表1-12 我國地熱供暖情況壹覽表

利用地熱水供暖,以其清潔、對大氣汙染極小、運行成本低、資源綜合利用收益高等優點,再加上熱泵技術,在常規能源比較短缺有條件開發地熱資源的地區,受到了普遍重視,並收到了明顯經濟社會效益,其發展前景廣泛。據統計,在同比條件下,地熱供暖成本比鍋爐供暖低約30%。

(2)醫療保健。地熱流體中具有較高的溫度、含有特殊的化學成分與氣體成分、少量生物活性離子及放射性物質等,對人體各系統器官功能調節具有明顯的醫療和保健作用。在各溫泉療養院中,利用地熱可以進行水療、氣療和泥療等。隨著經濟發展和人民生活水平提高,全國相繼在許多地區建立了壹批集醫療、洗浴、保健、娛樂、旅遊度假於壹體的“溫泉度假村”或“醫療康復中心”。據統計,用於醫療保健的地熱田在全國已有126處,遍及全國20多個省(區、市)。

(3)洗浴和旅遊度假。利用地熱水進行洗浴,幾乎遍及全國各省(區、市)。據不完全統計,全國已建溫泉地熱水療養院200余處,突出醫療利用的溫泉浴療有430處。除療養院外,在已經開發利用的地熱田中,全部或部分用於洗浴方面約占熱田總數60%以上。全國現有公***溫泉浴池和溫泉遊泳池1600處。以北京開發利用地熱水用於洗浴的水量占全市地熱水總用水量的比例推算,全國開發地熱水用於洗浴的水量估計每年約1.38億m3,利用地熱能716.45MW,即每年相當於節約或減少了77.1萬t標準煤用量,為6.88億人次提供了地熱水洗浴。

我國許多溫泉區既是療養地,又是旅遊觀光區,壹些溫泉區在歷史上就建有專供王室遊樂之地。如北京小湯山建有供慈禧專用的亭池,陜西的臨潼建有華清宮,河南林如溫泉建有供武則天專用的武後池、八卦樓等……。新中國成立後,我國在不少溫泉區建立了職工療養院。近年來,隨著我國旅遊業的發展,溫泉療養和旅遊業的發展尤為迅速,同時在不少溫泉區開展了勘探工作,即擴大了資源量,又達到了增溫效果,為人們提供了越來越多的供療養康復和旅遊觀光場所。

我國藏南、滇西、川西及臺灣壹些高溫溫泉和沸泉區,不僅擁有高能位地熱資源,同時還擁有絢麗多彩的地熱景觀,為世人所矚目。如雲南省騰沖是我國大陸唯壹的壹處保存完好的火山溫泉區,擁有罕見的火山、地熱景觀及珍貴的醫療礦泉水價值;臺灣省的大屯火山溫泉區也是溫泉療養和旅遊觀光勝地。

目前,我國地熱旅遊開發常見形式有:利用奇特的地熱景觀來發展旅遊,如當地有噴泉、間隙噴泉、沸泉、沸泥塘、噴氣孔等奇特的地熱地質現象;利用當地地熱資源及秀麗的山水景色開發以溫泉浴、度假村、娛樂為壹體的地熱旅遊項目;利用現代大型地熱溫室中人工山水和奇花異草設置茶座或構成生態園餐廳;利用現代大型農業地熱溫室,開發高科技農業參觀、購物;利用地熱水產養殖和現代化高密度水產養殖技術,開發包括垂釣在內的地熱水產;利用著名溫泉文化開發旅遊等。經估算,我國溫泉每年利用的熱量大體上只相當於(10~15)×104t標準煤的熱量,大量熱能尚未得到有效利用。

中低溫地熱資源被開發利用為溫泉休閑娛樂和洗浴醫療受到廣大消費者的青睞,也引發了圍繞房地產開發、旅遊業等的地熱開發熱潮。在開發利用方式上,各地根據不同需求使地熱開發各具特色。如北京溫泉旅遊業新秀輩出,帶動了房地產業發展;廣東等地推出的“中國溫泉之鄉”品牌吸引國內外賓客等。

(4)養殖。北京、天津、福建、廣東等地起步較早,現已遍及20多個省(區、市)的47個地熱田,建有養殖場約300處,魚池面積約445×104m2。全國水產養殖耗水量約占地熱水總用水量的5.7%左右,主要養殖羅非魚、鰻魚、甲魚、青蝦、牛蛙、觀賞魚等以及魚苗越冬。由於各地溫泉養殖業迅速發展,新鮮魚類暢銷海內外,取得顯著經濟效益。此外,還有地熱孵化禽類、地熱烘幹蔬菜、地熱水加溫沼氣池與牲畜洗浴池等,也取得良好效果。

(5)農業溫室種植和灌溉。地熱是壹種復合型資源,非常適合生物的反季節、異地養殖與種植。利用地熱能可以為溫室供暖,利用地熱水可以進行溫帶水生物的養殖,地熱水中的礦物質還可以為生物提供所需的養分。在我國北方,地熱主要用於種植較高檔的瓜果類、菜類、食用菌、花卉等,在南方,主要用於育秧。據統計,全國現***有地熱溫室和大棚133×104m2,其中僅河北省就占47×104m2。利用地熱水進行農業種植灌溉,不僅可以促進早熟,而且還有明顯的增產效果。目前,我國溫室種植開采利用地熱資源折合標準煤21.5×104t/a,占地熱資源年開采總量的3.4%。

同時,我國建立了靜海縣、雄縣、新鄭縣、福州市等多處地熱水梯級利用的農業利用示範點,取得了顯著綜合效益,已在全國得到推廣。同時,地熱農業利用示範,其地熱能的廣泛利用活躍了農村經濟,也帶動了全國縣鄉以及少數民族地區的經濟發展。

(6)工業生產。目前主要用於紡織印染、洗滌、制革、造紙與木材、糧食烘幹等,其中溫泉區地下熱水在紡織工業及化工工業方面均獲得較好的利用和效益。同時,部分地熱水還可提取工業原料,如騰沖熱海硫磺塘采用淘洗法取硫磺,洱源縣九臺溫泉區挖取芒硝和自然硫,臺灣自明清以來就已經在大屯火山溫泉區開采自然硫等。華北油田利用封存的油井深部奧陶系進行地熱水伴熱輸油,完全替代了鍋爐熱水伴熱輸油,取得了明顯的經濟、社會效益。

(7)礦泉水生產。我國開發地熱水生產飲用天然礦泉水始於20世紀80年代後期,據統計,全國利用地熱水生產飲用天然礦泉水有近50處,主要分布在北京、天津、安徽、廣東、廣西、重慶、貴州、雲南、陜西、青海等省(自治區、直轄市)。以利用礦化度0.6g/L以下、溫度50℃以下的地熱水為主。

此外,在地熱利用技術上,為解決地熱尾水排放溫度高、資源利用率低、環境熱汙染和地熱水可持續利用問題,目前已逐步開發了地熱資源梯級利用技術和同層、異層回灌技術,多級次地從地熱水中提取熱能,多層次地利用地熱能。其中,地熱梯級利用工藝充分發揮了地板輻射采暖、地熱熱泵的優勢,在烘幹工藝、加熱汽化、蒸餾、洗滌、鹽分析取、化學萃取等方面得到應用;采用地熱回灌技術總結推廣地下含水層儲冷和儲熱技術,實現了“夏灌冬用”進行供熱,“冬灌夏用”解決制冷,循環利用能源,形成城市封閉性供熱與制冷系統;截至2007年,天津市采用“壹開壹灌”方式開發利用地熱水,使地熱水的回灌率達到15.8。其中,基巖熱水的回灌率可達100%,並探索出新近系館陶組的壹套回灌技術,實現了在新近系中地熱水回灌的突破性進展。