地熱在項目中的開發(fā)與應用

陳代云，于 磊

1.山東黃金地產(chǎn)旅游有限公司，山東濟南 255010

2.山東中潤投資控股集團有限公司，山東濟南 250013

1 項目簡介

本項目位于山東省淄博市張店區(qū)，占地面積39.5 公頃，總建筑面積約850 000m2。

2 地熱地質(zhì)條件

2.1 地溫場特征

2.1.1 恒溫帶地溫及深度

通過對調(diào)查區(qū)所調(diào)查的20 眼機民井的系統(tǒng)測溫資料統(tǒng)計分析，認為調(diào)查區(qū)內(nèi)的恒溫帶深度為24m，溫度為14℃。

2.1.2 地溫梯度分布特征

據(jù)《華北地熱》介紹基巖面的起伏和構造形態(tài)對地溫分布的影響是區(qū)域性的，對地殼淺部地溫分布起著主導的作用，而地下水活動僅對山前平原區(qū)和某些活動性斷裂帶的地溫有著重要的影響，該區(qū)的地溫梯度一般小于3.0℃/100m。區(qū)內(nèi)地溫梯度值總體呈現(xiàn)出南高北低的趨勢。在南部袁家莊—小屯—唐家莊—南定一帶地溫梯度值最高，一般大于4.0℃/100m，由此向北地溫梯度迅速遞減，至本項目附近地溫梯度值較低，一般為2.5℃/100m，再向北地溫梯度降至最低2.4℃/100m。結合該區(qū)地質(zhì)條件，綜合分析認為由于南部基巖埋深淺，基巖又具有較高熱導率，才使該地段呈現(xiàn)較高的地溫梯度；而在北部基巖埋深深度大，加之在20m～40m 深度受淺層地下水的影響，使該地段呈現(xiàn)較低地溫梯度。在本項目地溫梯度為2.5℃/100m 左右。

2.2 熱儲概念模型

根據(jù)以上地熱地質(zhì)條件的分析，我們將復雜的、不規(guī)則的地質(zhì)體形態(tài)概化為一個理想的幾何形態(tài)，建立如下熱儲概念模型：

1）熱儲層

區(qū)內(nèi)熱儲層奧陶系灰?guī)r，埋藏于石炭二疊系地層之下，由于炒米莊斷層的切割，裂隙巖溶較發(fā)育，具有較好的儲水空間，且上覆地層具有良好的保溫性能，使其成為理想的熱儲層。

2）蓋層

工作區(qū)內(nèi)的熱儲蓋層為石炭、二疊、侏羅系頁巖和砂巖。由于上述地層隔水性能良好，熱導率低，可成為良好的蓋層。

3）通道

區(qū)內(nèi)的斷裂（王母山斷層、炒米店斷層等）起到了溝通深部熱源、導熱、導水的重要作用。

4）熱源

主要來自斷裂溝通地球深部熱流而向上對流、傳導加熱形成的。

3 地熱資源開發(fā)利用程序

3.1 地質(zhì)勘探及地熱井施工

3.1.1 地質(zhì)勘探

本項目于2007年委托山東省地礦工程勘察院進行了的地熱地質(zhì)勘查工作，提交了地熱井的地質(zhì)可行性報告，并組織國內(nèi)知名地熱專家進行評審。

3.1.2 地熱井施工

2007年11月進行地熱井的鉆探施工工作，工作任務包括鉆探、測井、下管、止水、固井、抽水試驗等。到目前為止共完成3 眼地熱井的施工工作，各地熱井參數(shù)如下：

孔深（m） 水溫（℃） 水量（m3/h）HR1 1800.18 60 84 HR2 2003.68 53 42 HR3 1804 55 110

3.2 地熱水利用設計與安裝

3.2.1 地熱水利用設計方案

1）地熱水首先經(jīng)過一級板換，提取水中的熱量直接為小區(qū)供熱。出一級板換的地熱水由于溫度較高，所以本方案采取地熱水梯級利用的形式，出一級板換的地熱水進入二級板換，作為熱泵系統(tǒng)的低溫熱源，從中提取熱量實現(xiàn)對小區(qū)的供熱，然后再對被提取能量后的地熱水進行回灌。這種地熱水梯級利用+水源熱泵的系統(tǒng)形式可以充分的提取地熱水中的能量，同時良好的回灌又避免水資源浪費。

2）產(chǎn)品原理工藝

地熱水引入水處理站房進行水處理，除去地熱水中含量較高的鐵、錳及異味等不利于洗浴的元素，主要流程為：（1）曝氣；（2）錳砂過濾，除去鐵錳；（3）活性碳過濾除去臭、脫色、有機物、重金屬、放射性物質(zhì)等；（4）軟化；（5）加壓泵送到用戶端。

3.2.2 地熱水利用設備安裝

地熱水利用的設備安裝工作共分二期，一期為3 032 戶溫泉洗浴水入戶的供水安裝工作，二期為D 區(qū)高端用戶建筑面積18萬m2的供暖安裝工作。目前系統(tǒng)已正式運行，效果良好。

4 應用效果

由于采用地熱水供暖，同時提供溫泉水入戶，不僅提高小區(qū)居住檔次、做到了節(jié)能環(huán)保，而且還提升了本項目在淄博房地產(chǎn)行業(yè)中的綜合競爭力，使其無論是銷售率還是入住率都是淄博市房地產(chǎn)項目中最高的。

5 經(jīng)濟效益、社會效益分析

由于本次共施工地熱井3 眼，為保證地熱資源的可持續(xù)利用，在開采過過程中采用兩采一回灌且互為備用的模式的運行，只要開采其中2 眼井，就能滿足地熱供暖18萬m2 及社區(qū)3 032 戶溫泉水入戶的需要。由于采用地熱水進行供暖，同時提供溫泉水入戶，具有以下幾方面的社會經(jīng)濟效益：

5.1 節(jié)能

采用水熱均衡進行計算，參照本項目的HR1、HR2、HR3號井抽水資料：用水量為3 120m3/d，開采年限為100年。

QW=36500QiCw（tw-t0）

式中：QW—單井開采期內(nèi)排放的總熱量，J；

Cw—熱水的比熱容，J/m3·℃；

Tw—熱儲層平均溫度，℃；

t0—恒溫帶溫度，℃。

則 QW=365×100×3 120×4 186.8×982.94×（55-14）=1.92×1 016（J）

煤的熱值按29.3×106 J/kg 計，則100年排放出的熱量相當于654523 噸標準煤，即每年節(jié)能6 545.23 噸標準煤。

5.2 減排

工業(yè)鍋爐每燃燒一噸標準煤，就產(chǎn)生二氧化碳2 620kg，二氧化硫8.5kg,氮氧化物7.4kg?？梢酝扑愠雒磕昕蓽p排二氧化碳17 148.5t，二氧化硫55.63t，氮氧化物48.43t。

在地熱供暖同時考慮地熱水洗浴，由于含有多種對人體有益的微量元素，具有一定的醫(yī)療保健作用。本次施工的地熱井中的地熱水中偏硅酸含量達到礦泉水濃度標準，氟含量達到有醫(yī)療價值濃度；氟可防止齲齒、骨質(zhì)疏松、具有強壯骨骼的功能；偏硅酸有消毒、消炎、軟化血管等。鍶、鋰、偏硼酸等成份含量也較高，接近有醫(yī)療價值濃度；硼可預防骨質(zhì)松脆病，并參與人體內(nèi)分泌系統(tǒng)；鍶可以改善心血管功能，對冠心病有良好的醫(yī)療作用；鋰可調(diào)節(jié)植物神經(jīng)功能，具有鎮(zhèn)靜作用；由此可見，區(qū)內(nèi)地下熱水具有較高的醫(yī)療價值，可作為洗浴、療養(yǎng)等保健用途。

[1]陳墨香主編.華北地熱.科學出版社.