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            干熱巖

                 當前在大力推進生態文明建設過程中,有效控制和降低霧霾已成為各級政府面臨的一項不容回避和拖延的重要任務,考驗著城市政府的執政能力。根據監測分析,PM2.5污染物約有四分之一來自燃煤排放,在冬季采暖季尤為明顯。在環保重壓之下,各地大力推進燃煤鍋爐“煤改氣”,從供暖方式上減少煤炭使用量是治污減霾的重要方向。但由于天然氣供應不足,難以完全承擔煤改氣帶來的增量,因此,尋找其它可再生的新型清潔能源成為擺在我們面前的現實任務。

               開發利用地熱能具有良好的社會效益、環境效益

               為了尋找可再生的新型清潔能源,科學家做了廣泛的嘗試。風能、太陽能等可再生能源,受地域、天氣、季節變化影響大,難以全方位全天候應用。核電站技術日臻完善,但建設成本大,有安全風險。水電資源豐富,但易受氣候條件制約,枯水期無法全負荷運轉,且存在引發地質變化的可能和難以避免的生物生態環境問題。人們目光轉向了地熱。
               地熱資源是礦產資源的一部分。以往人們對地熱的認識很單一,只是針對地熱水。然而,地熱水是不可再生的,賦存有限,用一點少一點,還會帶來地質沉降、地下水受污染等風險,必須采取措施加以保護,嚴格控制開發。
                現在,我們需要很好地認識和了解地熱資源——干熱巖。
                地熱是蘊藏在地球內部的一種巨大的“綠色能源寶庫”,具有可持續和可再生等特點,不僅資源儲量大,分布廣,還是一種新型清潔能源,開發利用地熱能具有良好的社會效益、環境效益,市場潛力巨大,發展前景廣闊。地熱是唯一不受天氣、季節變化影響的能源,最大優勢在于其安全性、穩定性、連續性和利用率高,具有清潔、低碳、可再生等特點。積極開發利用地熱能對緩解能源資源壓力、實現非化石能源目標、推進能源生產和消費革命、促進生態文明建設具有重要的現實意義和長遠的戰略意義。
                按照現有開發技術的可能性,地熱資源的范圍一般指在地殼表層以下5000米以內地層和巖石所含的熱量。按照埋藏深度,200米以內的屬于淺層地熱能,稱為土壤熱源,溫度大約在25℃左右。隨深度增加,正常狀態為埋深每增加100米,溫度升高3℃。200米至3000米的屬于中層地熱,溫度在65~150℃之間,3000米以上深層沒有水或蒸汽的熱巖體屬于深層地熱,溫度在150~650℃之間。習慣上將土壤熱源之外的地熱統稱為干熱巖。

                干熱巖(HDR),也稱增強型地熱系統(EGS),或稱工程型地熱系統,是一般溫度大于200℃,埋深數千米,內部不存在流體或僅有少量地下流體的高溫巖體。這種巖體的成分可以變化很大, 絕大部分為中生代以來的中酸性侵入巖, 但也可以是中新生代的變質巖, 甚至是厚度巨大的塊狀沉積巖。干熱巖主要被用來提取其內部的熱量, 因此其主要的工業指標是巖體內部的溫度。
                據測算,我國在較淺層的干熱巖資源中,蘊藏的熱能是包括石油、天然氣和煤在內的所有化石燃料能量的300倍還多,3000米至10000米深處干熱巖資源相當于860萬億噸標準煤,是我國目前年度能源消耗總量的26萬倍。最重要的是,干熱巖系統的排放幾乎為零,無廢氣和其他流體或固體廢棄物,可維持對環境最低水平的影響,最大程度地緩解氣候變化壓力。

            干熱巖技術日臻成熟,具備廣泛應用的條件。

             開發干熱巖資源的原理是從地表往干熱巖中打一眼井(注入井),封閉井孔后向井中高壓注入溫度較低的水, 產生了非常高的壓力。在巖體致密無裂隙的情況下, 高壓水會使巖體大致垂直最小地應力的方向產生許多裂縫。若巖體中本來就有少量天然節理, 這些高壓水使之擴充成更大的裂縫。當然, 這些裂縫的方向要受地應力系統的影響。隨著低溫水的不斷注入, 裂縫不斷增加、擴大, 并相互連通, 最終形成一個大致呈面狀的人工干熱巖熱儲構造。在距注入井合理的位置處鉆幾口井并貫通人工熱儲構造, 這些井用來回收高溫水、汽, 稱之為生產井。注入的水沿著裂隙運動并與周邊的巖石發生熱交換, 產生了溫度高達200-300℃的高溫高壓水或水汽混合物。從貫通人工熱儲構造的生產井中提取高溫蒸汽, 用于地熱發電和綜合利用。利用之后的溫水又通過注入井回灌到干熱巖中, 從而達到循環利用的目的。

                經過科技人員多年研發,干熱巖供熱技術已取得重大突破。通過鉆機向地下干熱巖層鉆直徑200毫米、埋深2000米的換熱孔,給孔中安裝密閉的金屬換熱器,在換熱器內充滿軟化水,通過換熱器管壁傳導將地下深層的熱能導出,再通過循環系統向建筑物供熱,安全可靠,突破用地制約,無廢氣、廢液、廢渣等污染物排放。經濟效益、社會效益顯著,治污減霾成效更加突出。
                干熱巖供熱技術具有以下特點:一是占地空間小。鉆孔位置的選定比較靈活,可不受場地條件制約;二是綠色環保。無廢氣、廢液、廢渣等排放;三是保護水資源。系統與地下水隔離,不抽取動用地下水;四是高效節能。新材料的使用提高了吸熱導熱效率,一個換熱孔可以解決1萬-1.3萬平米建筑的供暖;五是系統壽命長。換熱器采用特種鋼材制造,耐腐蝕、耐高溫、耐高壓,壽命可與建筑壽命相當;六是安全可靠?讖叫,埋管深,系統穩定,地下無運動部件,對建筑地基無任何影響;七是投資成本低。向地下中、深層取熱,增加單孔取熱量,擴大供熱面積,可減少鉆孔數,降低開發成本。以100萬平方米建筑面積一個采暖季(4個月)為例:
                能源消耗對比:采用干熱巖供熱技術需要消耗部分電能,折合成當量標準煤約為5400噸;采用燃煤鍋爐消耗標煤量1.6萬噸,比干熱巖供熱多消耗標煤約1.06萬噸。
                排放物質對比:干熱巖供熱技術消耗少量電能,不產生廢棄物,零排放;燃煤鍋爐CO2排放量約4.3萬噸、SO2排放量約136噸。
                投資運行對比:干熱巖技術前期投入雖然比燃氣鍋爐高20%,比集中供熱高15%,但正常運行及維護費用要比上述供熱方式低35%左右,比較優勢明顯。
                日前,東營市發改委、市國土局、市環保局等部門對實際應用該項技術的住宅、商業、辦公樓盤情況進行了調研,認為具備廣泛推廣的條件。

                地熱能技術應用需要大力扶持和推廣

            地熱能作為可再生的新型環保清潔能源,也是一種特殊礦產資源。地熱資源的應用潛力巨大,隨著技術進步,不斷擴大使用范圍,將會創造一種全新的能源利用形式,不僅可以優化能源使用結構,而且節約資源、高效經濟,治污減霾效果突出,環境效益十分顯著。僅從利用地熱能供暖測算,若實現利用地熱能供暖1000萬平方米面積,每年可節約標準煤約59萬噸,減排二氧化碳約160萬噸,二氧化硫約5000噸,氮氧化物約4900噸。
                近年來,國家先后制定了對地熱能項目按節能投資項目無償補助、按投資規模給予資助、按節能效果給予獎勵等相關政策。我省也對地源熱泵、干熱巖供熱等環保節能用電設備執行居民生活用電價格。西安市應當在國家扶持的基礎上,進一步從政策和資金上給予支持,在促進相關技術研發、資源合理利用以及市場準入等方面制定出臺扶持優惠政策,鼓勵地熱能推廣應用,積極引導社會資金投入,形成地熱能開發有度、市場有序的良好局面,實現規;瘧,不斷擴大市場份額,切實降低建筑供暖領域煤炭、天然氣使用量,減少排放。

                隨著傳統化石能源的日益減少,地熱能具備在中國能源中占有重要位置的資源基礎。


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