關于地熱資源的綜合開發(fā)利用研究

◇吉林省水文地質調查所 王思微

地熱資源是十分寶貴的礦產(chǎn)資源，其功能多，用途廣。近年來，地熱資源被廣泛應用于供暖、發(fā)電、烘干、種植、養(yǎng)殖、旅游、醫(yī)療保健等諸多方面，其開發(fā)利用越來越受到世界各國的高度重視。隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，人類對能源的需求日趨加大，地熱資源作為新能源已成為國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容，并且采取措施加大了勘查和開發(fā)力度，取得了顯著的經(jīng)濟、社會、環(huán)境效益，日益顯現(xiàn)出非常廣闊的開發(fā)利用前景。在地熱資源開發(fā)利用的背景下，最主要的是積極解決地熱水回灌問題，減少金屬管道腐蝕效果，要重點加強地熱資源的統(tǒng)籌管理，全面提高地熱資源開發(fā)利用整體水平。

我國地熱資源整體儲量十分豐富，開發(fā)利用水平也在不斷提升。通過利用地熱能源熱泵技術、制冷空調技術和梯級綜合利用技術，可以實現(xiàn)地熱能源的綜合開發(fā)與利用，用于娛樂、療養(yǎng)、養(yǎng)殖等多個領域。通過地熱供暖能夠極大改善人民群眾生活質量，對社會經(jīng)濟發(fā)展具有重要作用。但是在地熱能資源開發(fā)與利用過程中，需要重點解決各種現(xiàn)實問題，尤其是資源分布存在地域性差異、風險難度大等多種問題。要重點對地熱能資源開發(fā)利用的問題給予有效處理，確保能源開發(fā)水平全面提升。

1 地熱資源綜合開發(fā)利用的主要優(yōu)勢

1.1 促進資源持續(xù)可再生

地熱資源屬于一種可再生的能源資源，主要是地下巖漿活動產(chǎn)生的熱量傳達至地下水而使地下水水溫升高，源源不斷釋放出大量熱能。地熱能源盡管屬于可再生能源，但在實際開發(fā)與利用中必須堅持可持續(xù)發(fā)展的思想觀念，不能夠對地熱資源進行隨意的開采與浪費。而是要真正根據(jù)社會發(fā)展需求和總的能源當量進行分析，確保地熱資源的綜合開發(fā)利用與保護，避免對地熱資源造成嚴重污染與破壞，運用先進的技術加強地熱資源的開發(fā)效果，真正構建資源節(jié)約型社會保障地熱能源資源的有效開發(fā)。

1.2 有效解決環(huán)境污染問題

在過去能源資源開發(fā)與利用過程中，大多數(shù)的資源都深埋在地下，需要對地表結構進行破壞。而且能源資源的開發(fā)也會對周邊的土地造成嚴重污染，不利于生態(tài)環(huán)境保護。地熱能源的開發(fā)，可以直接在地表對能源開采，盡可能減少對周邊環(huán)境造成的影響。但需要注意的是，在地熱資源實際開采中會傳遞大量的熱量，使得周圍生態(tài)環(huán)境發(fā)生變化，需要對這些熱量快速收集，減少對周邊生物活動影響。很多地熱資源受到長期地質活動影響，存在諸多有害物質，一旦大量排放必然會危害生物和人體健康，所以要采取先進的技術，對環(huán)境污染問題進行有效處理。

2 地熱資源的綜合開發(fā)

2.1 地熱發(fā)電

熱能可以通過動力轉換為機械能，再通過發(fā)電機組實現(xiàn)發(fā)電，而在地熱發(fā)電中需要保證溫度在180℃至200℃以上，這些高溫地熱資源主要分布在西南一帶。通過構建地熱發(fā)電站不僅能夠有效解決西南地區(qū)山高谷深、電力輸送不便的問題，又可以減少對西南地區(qū)的生態(tài)環(huán)境污染，提高整個資源整體利用效率。

2.2 地熱資源直接利用

目前地熱資源的直接利用主要包括地熱供暖、水產(chǎn)養(yǎng)殖和健康水療等諸多領域，其中地熱供暖主要以我國北方地區(qū)為主。通過直接對地熱資源進行集中收集，能夠有效取代燃煤消耗，進一步改善生態(tài)環(huán)境質量。地熱水產(chǎn)養(yǎng)殖則可以對水溫需求高魚類品種進行大規(guī)模養(yǎng)殖，可以減少能源資源消耗，還能夠與地熱工業(yè)利用過的地熱排水進行二次梯級利用，保證地熱資源的綜合利用效率全面提高。地熱水中含有多種微量元素和礦物質，對人體具有保健功效。通過泡溫泉可以使皮膚血管擴張，促進脈搏加速，有效緩解肌肉痙攣，而且還能夠降血脂，使血管輸液功能得到改善。

3 地熱資源綜合利用

3.1 重視地熱水回灌問題

目前大部分的地熱資源都埋藏在地下深層，在地下水資源的開發(fā)中必須要重點對水位下降而引發(fā)的熱水回流現(xiàn)象進行分析以及避免過度開采而造成損害。要想有效解決地熱水回灌問題，則需通過氣水回注的方法應用于熱水型地熱資源開采中，熱水并不是地熱資源本體，而是在地熱資源作用下形成的清潔能源，需要盡量減少對地熱水的開發(fā)浪費，對地熱能源充分收集，保證計算水位始終維持在平衡刻度。

3.2 解決金屬管道腐蝕問題

地下水中含有許多化學元素，在金屬管道內(nèi)部會產(chǎn)生明顯的管道腐蝕問題，不僅影響水質，而且也會導致金屬管道的使用壽命無法達到設計預期。針對這一情況要重點加強對金屬管道的有效管理，采用新型管材來代替金屬管道，提高管道防腐蝕效果。同樣還要加強對管道的密封性能，盡量減少氧氣滲漏的問題。

4 地熱資源綜合開發(fā)利用的方式

地熱資源是極為重要的清潔能源之一，對地熱資源進行合理的綜合開發(fā)利用，能夠起到節(jié)約化石能源、保護生態(tài)環(huán)境的作用，特別是在黨和政府提出了可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的今天，盡快明確地熱資源綜合開發(fā)利用策略可謂勢在必行。根據(jù)目前來看，地熱資源綜合開發(fā)利用的方式主要包括以下幾方面內(nèi)容。

4.1 地下水地源熱泵系統(tǒng)

地下水地源熱泵系統(tǒng)，顧名思義可以分成熱源設備、熱泵設備和使用設備。熱源設備又可以被細分成抽水水井和回灌水井兩個部分，運行過程中首先利用抽水泵進行抽水，并結合用戶的具體需要，利用熱泵裝置給水加熱，而后再將溫度合理的熱水輸送到使用設備，從而實現(xiàn)用戶端的供暖目標。而后，已經(jīng)完成散熱過程的水可回流到井中，確保地下水水位的穩(wěn)定性，避免儲水層結構物理性質發(fā)生變化，這樣一來就能夠在不損傷地下水環(huán)境的基礎上實現(xiàn)供熱。當然，這種以地下水為介質進行熱量傳輸?shù)牡叵滤卦礋岜孟到y(tǒng)并非完全成熟，地下水是混合物、其中包含有大量雜質，因此經(jīng)長時間使用后可能給輸送管道造成腐蝕問題，想解決這一問題，可在地下水地源熱泵系統(tǒng)中添加防腐蝕模塊，提升管道等硬件設備的使用年限。

4.2 地表水地源熱泵系統(tǒng)

地表水地源熱泵系統(tǒng)同樣是一種常見的地熱資源綜合開發(fā)利用系統(tǒng)，它主要是借助地表水實現(xiàn)熱量收集，以水底的閉合換熱系統(tǒng)實現(xiàn)冷熱的交替。從實際應用情況來看，地表水地源熱泵系統(tǒng)更適用于供暖面積不大、貼近水源的建筑物，不需要臨時進行開挖施工、不需要大量資金投入，因此它的優(yōu)越性比較明顯。當然，受到其對地表水需求的限制，這一系統(tǒng)往往只能建設在較大的水域周邊。

4.3 地埋管地源熱泵系統(tǒng)

地埋管地源熱泵系統(tǒng)的熱泵結構比較常見，和地表水地源熱泵系統(tǒng)基本一致，它的特殊之處在于抽水方式。地埋管地源熱泵系統(tǒng)具有相對封閉性，能夠在基本不與外界環(huán)境接觸的條件下抽水，這樣一來就能降低地熱能的損耗量，使之供熱效果得到提升。根據(jù)其埋設方式的不同，地埋管地源熱泵系統(tǒng)又可以分成豎直埋設式和水平埋設式兩種，工作人員可結合實際需求選定埋設方式，保證地熱資源能夠得到妥善的應用。將之與開放式地表水地源熱泵系統(tǒng)進行比較可以發(fā)現(xiàn)，地埋管地源熱泵系統(tǒng)的優(yōu)越性比較突出，能夠控制熱能散失的幾率，且其管線埋設施工不會給區(qū)域地溫造成任何影響，能夠保證地熱資源綜合開發(fā)利用的效果。在落實可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的關鍵時期，這樣的地熱資源利用系統(tǒng)顯然具有突出的綜合效益，能夠為社會發(fā)展提供強有力的支持。

5 結語

在地熱資源開發(fā)利用過程中，必須要重點針對地熱資源的可持續(xù)發(fā)展問題進行高度重視，充分做好地熱資源開發(fā)利用的整體規(guī)劃效果，避免出現(xiàn)因隨意開采而導致的資源浪費等情況，同時要建立完善的資源利用中心，積極推廣高新技術的實際應用，保證地熱資源開發(fā)水平，全面提升能源資源浪費問題。