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地熱資源開發利用
從國際國內地熱開發走勢看河南地熱開發應對策略
文章來源:地大熱能 發布作者: 發表時間:2021-10-29 14:38:20瀏覽次數:1130
何為地熱?《現代漢語詞典》對其定義是:“存在于地球內部的熱能。”科學家們稱,地球內部的溫度非常高,其地心溫度大約為 4000℃,在持續地傳向地面后,有的地熱源在地表可產生300℃以上的熱水,有的則產生100℃以下的熱水。一般高于150℃的高溫熱源常被用于發電,低溫熱源可直接用于區域供熱、溫室加熱、食品干燥、水產養殖和農業生產。正因為如此,在能源日益緊張和地球大氣變暖的情況下,熱能作為一種清潔的綠色能源正日益引起人們的重視。我們應認真借鑒各國及國內各地先進經驗,努力把河南的地熱資源開發搞上去。
一、國際上的地熱開發:熱浪滾滾,日趨高漲。
由于地熱資源在全球分布較廣,其利用歷史普遍較長。在利用內容上,較早將其用于地熱發電的是意大利的拖斯卡納,該地于1904年就在人類史上開創了首先將地熱水用于發電的歷史。之后,1958年,新西蘭的北島開始用地熱源發電(目前為 212 兆瓦);美國加州的噴泉熱田,從1960年就開始發電,目前的輸出功率為1300兆瓦。目前在全世界已有25個國家約有8000兆瓦的地熱發電即將投入使用。此外,在菲律賓、印尼與新西蘭即將新增700兆瓦的地熱發電。到1997 年末,全世界地熱發電的裝機容量為7950兆瓦。
地熱的應用領域日益拓展。在愛爾蘭,幾乎全部家庭和大樓都用地熱供暖。美國的多個城市和新西蘭也在使用地熱進行采暖。許多國家還用地熱加熱溫室。至于食品加工則是另一個成熟的應用領域。全世界地熱資源應用的巨大潛力正在逐漸顯現。
由于上述原因,目前各國在地熱能的研究和開發上,普遍投入了較大熱情。據報道,澳大利亞政府已宣布,將撥款5000萬澳元,開發地熱能源。該國地熱能動會預計,到2020年時有望生產 2200兆瓦特的基本負荷動力,這相當于那時候澳大利亞可再生能源的40%。意大利和冰島政府擬將其地區現有人工鉆井深度由2千米加深到4.5千米,爭取達到巖漿層,力求在熱能科學研究上取得新的突破。總之,各國無論在熱能的科研上還是開發上,可謂熱情旺盛,投資逐年加大。
二、國內地熱開發:應用廣泛,前景誘人。
全國較廣泛地開發利用地熱資源始于60年代末、70年代初期。改革開放以來,地熱資源的開發利用在深度和廣度上都有了很大發展,目前對地熱資源的開發利用深度不少已達到2500米左右,個別的已大于3600米,開發利用地熱水的最高溫度已達 250℃(西藏羊八井ZK2001井),廣泛用于發電、供暖、工業利用、醫療、洗浴、水產養殖、農業溫室、礦泉水生產、農業灌溉等。針對中國以中、低溫地熱資源為主的特點,目前以城鎮居民住宅供暖和開辦地熱溫泉度假村為目標的地熱資源開發已形成勢頭,一些地區已相應地形成了開發地熱資源的產業,取得了顯著的社會經濟效益。如天津市環境保護局地熱站,開發深度為3323.09米的地熱水(水溫84℃、出水量每小時150立方米)用于供暖,解決了近10萬平方米的居民住宅供暖問題。
依據原地質礦產部礦產資源儲量管理局1996年對全國地熱田勘查(含調查)的統計,在全國738處地熱田中,目前利用或部分利用的有434 處,約占60%;未利用或利用情況不明的有304處,約占40%。在已利用的地熱田中,開發利用地熱水資源總量為每天 936659立方米,利用熱能1791.13千瓦,相當于每年192.74萬噸標準煤的發熱量。
目前,全國開發利用地熱的主要形式有:
一是地熱發電。全國開發利用地熱用于發電始于上世紀70 年代初期,先后在河北后郝窯、廣東鄧屋、湖南灰湯、江西遂川、廣西象州、山東招遠、遼寧熊岳等地建地熱試驗電站。迄今各地熱試驗電站,因可利用的地熱水溫度偏低,除湖南灰湯、廣西鄧屋兩個地熱試驗電站有時發電外,其余已停用。上世紀80年代初國家在西藏羊八井、那曲地熱田建工業性的地熱電站一座,總裝機容量30.4千瓦。
二是地熱供暖。全國開發利用地熱資源直接用于居民住宅供暖始于上世紀 70 年代初,最先在天津、北京等地進行,后陸續發展到其他城鎮,現已有21處,包括:北京東南城區及小湯山,天津市區及塘沽、大港,河北牛駝鎮、深州,遼寧鞍山、熊岳、蓋縣、丹爾、鳳城、湯河、東溝,江蘇東海,河南陜縣、鄭州、漯河、新鄉,陜西西安,青海貴德等地,累計供暖面積近400萬平方米。
其中以天津市發展最快,供暖面積最袁海英□際國從熱開地河南取對策看發應內地熱開發走勢國、ZIYUANDAOKAN17大,已達300萬平方米。
三是醫療保健。全國開發利用地熱資源用于醫療保健歷史悠久,早期以利用地熱天然露頭——溫泉為主,進入上世紀中期以來,兩度發展較快:
一是新中國成立后的 50年代,國家為推進醫療衛生保健事業的發展,相繼在一些有溫泉的地區建立了一批療養院;二是改革開放以來,尤其是進入90年代后,隨著社會主義市場經濟的發展和人民生活水平的提高,開發利用地熱資源有了新的社會需求,相繼在一些地區建立了一批集醫療、洗浴、保健、娛樂、旅游度假于一體的“溫泉度假村”或“醫療康復中心”。據統計,用于醫療保健的地熱田在全國已有 126處,遍及全國20 多個省(自治區、直轄市)。
四是洗浴。全國開發地熱資源用于洗浴遍及全國各省(自治區、直轄市),在已開發利用的433處地熱田中,有266處地熱的地熱資源全部或部分用于洗浴,占已開發地熱田總數的 61%。
如北京 8 處地熱田中已開發利用的92眼地熱井,用于洗浴的地熱井就有 64眼,占利用地熱井總數的 70%。
五是水產養殖。全國利用地熱水進行水產養殖始于上世紀 70 年代,北京、天津、福建等地起步較早,現已遍及20多個省(自治區、直轄市)的47個地熱田,養殖場地200多處,魚池面積 200平方米主要養殖羅非魚、鯉魚、甲魚、牛蛙等。水產養殖耗水量約占地熱水總用量的 15% 左右。
六是礦泉水生產。全國開發地熱水和飲用天然礦泉水始于上世紀80年代后期。據統計,全國利用地熱水生產或準備生產飲用天然礦泉水的有近 40處,主要是北京、安徽、廣東、廣西、重慶、貴州、云南、陜西、青海等省(自治區、直轄市),以利用礦化度每升0.6克以下,溫度50℃以下的地熱水為主。
三、河南地熱開發:成績喜人,問題堪憂。
河南省的地熱勘查開發起步于 20世紀60年代。60年代初,原河南省地質局對陜縣溫塘溫泉進行過礦泉水調查,原地質部水文地質工程地質研究所,對臨汝溫泉街溫泉水質進行了水化學研究。此后,在1∶20萬水文地質調查過程中,陸續對一些溫度較高的溫泉做過少量工作。
20世紀70~80年代,為初步發展階段。此階段開展了平頂山礦區熱害調查。1971年,原省地質局水文地質隊在鄭州西郊相繼施工了鄭熱 1#、鄭熱2#,在全省率先拉開了開發利用深層地熱資源的序幕,此后打井取熱成為河南城市利用地熱的主要方式。70 年代末期及 80 年代初期,開展了“河南省地熱資源調查研究”及“河南溫泉”
調查工作,對全省地熱進行了初步研究。同期,河南省地質工程公司在省體育館施工了我省第一眼超深井( 井深912米,水溫40℃),標志我省地熱勘查向更深層發展邁出了重要的一步,此后全省相繼鑿建地熱井 17眼。此階段地熱利用主要以醫療、洗浴為主,局部開展了種植和養殖。
20世紀90年代以來,為重要發展階段。隨著人們對新能源認識的提高,繼鄭州、開封之后,新鄉、濮陽、漯河、周口等十幾個省轄市及部分市、縣均爭相開發地熱資源,地熱井數量逐年增加。地質、煤炭、地震等部門,在鄭州、開封、洛陽、濮陽、許昌、鶴壁、三門峽、南陽等地開展了城市地熱勘查工作,豫北及豫東開展了區域性地熱調查工作。魯山五大溫泉、濟源省莊等溫泉出露帶也開展了地熱工作。首次在鶴壁探出了富含有 CO2氣體的地熱資源,在洛陽勘探出溫度高達98.5℃的地熱水,地熱勘查取得了豐碩的成果。該階段,地熱利用也由早期單一的洗浴、醫療等,向休閑康樂、飲料、養殖、種植、供暖等方面拓展,并一定程度上帶動了房地產業、賓館服務業等第三產業的發展,取得了較好的經濟效益。
據統計,截止到2006 年底,全省共開發地熱井、地熱泉總數量為811余眼(處),其中地熱井 796眼。全省地熱水開采總量為4419.28萬立方米,人均0.45立方米。就地熱水開采量看,開封、鄭州、商丘位居前列,年均開采量均在 600 萬立方米以上。就水溫大于40℃的地熱水開采量來看,依次應為開封、平頂山、鄭州、三門峽、洛陽、新鄉等市。
顯然,河南地熱開發的成績是十分明顯的。然而,問題也比較突出,主要表現在:地質勘查滯后,深部地熱地質條件不清,勘查投入嚴重不足;地熱資源井布局不合理且有過量開采問題,資源浪費嚴重;地熱管理科研和規劃缺位,相當一些地方呈無序狀態。凡此種種,都亟待予以克服。
四、發展河南地熱資源事業的建議與對策。
縱觀全球能源開發歷史和現狀,在可預見的時間內,隨著煤炭、石油、天然氣等資源的加劇消耗,地熱能的重大作用必將逐步顯現。我們應清醒面對,抓住機遇,采取科學對策,努力趕上國內外地熱開發新步伐。為此,提出以下對策供參考。
(一)建議各級領導要把地熱能資源的開發利用工作,擺上重要議事日程。鑒于地熱能既不完全等同于地下水,又不等同于其他礦產資源,應在相關部門成立一個單獨機構,統籌全省地熱勘查、科研及開發有關事宜。
(二)要做好地熱勘查及開發規劃。要借鑒外國及外省的經驗,高起點、全方位做好全省的地熱能規劃,并提出相應的年度和部門目標,堅持穩步推進。
(三)要加大地熱勘查財政投入。
地熱能勘查屬于社會公益性事業,各級政府應在財政上給予支持。在加大地質勘查投入的同時,也應加大地熱鉆井及開發設備的科研政策支持。
(四)要重視地熱能人才的培養。
對那些為河南地熱勘查及開發做出過重大貢獻的個人和單位應予表彰,甚至重獎。此外,要充分利用各種新聞媒體,及時做好地熱能開發利用的宣傳工作。(作者單位:河南省地礦局第二水文地質隊)
一、國際上的地熱開發:熱浪滾滾,日趨高漲。
由于地熱資源在全球分布較廣,其利用歷史普遍較長。在利用內容上,較早將其用于地熱發電的是意大利的拖斯卡納,該地于1904年就在人類史上開創了首先將地熱水用于發電的歷史。之后,1958年,新西蘭的北島開始用地熱源發電(目前為 212 兆瓦);美國加州的噴泉熱田,從1960年就開始發電,目前的輸出功率為1300兆瓦。目前在全世界已有25個國家約有8000兆瓦的地熱發電即將投入使用。此外,在菲律賓、印尼與新西蘭即將新增700兆瓦的地熱發電。到1997 年末,全世界地熱發電的裝機容量為7950兆瓦。
地熱的應用領域日益拓展。在愛爾蘭,幾乎全部家庭和大樓都用地熱供暖。美國的多個城市和新西蘭也在使用地熱進行采暖。許多國家還用地熱加熱溫室。至于食品加工則是另一個成熟的應用領域。全世界地熱資源應用的巨大潛力正在逐漸顯現。
由于上述原因,目前各國在地熱能的研究和開發上,普遍投入了較大熱情。據報道,澳大利亞政府已宣布,將撥款5000萬澳元,開發地熱能源。該國地熱能動會預計,到2020年時有望生產 2200兆瓦特的基本負荷動力,這相當于那時候澳大利亞可再生能源的40%。意大利和冰島政府擬將其地區現有人工鉆井深度由2千米加深到4.5千米,爭取達到巖漿層,力求在熱能科學研究上取得新的突破。總之,各國無論在熱能的科研上還是開發上,可謂熱情旺盛,投資逐年加大。
二、國內地熱開發:應用廣泛,前景誘人。
全國較廣泛地開發利用地熱資源始于60年代末、70年代初期。改革開放以來,地熱資源的開發利用在深度和廣度上都有了很大發展,目前對地熱資源的開發利用深度不少已達到2500米左右,個別的已大于3600米,開發利用地熱水的最高溫度已達 250℃(西藏羊八井ZK2001井),廣泛用于發電、供暖、工業利用、醫療、洗浴、水產養殖、農業溫室、礦泉水生產、農業灌溉等。針對中國以中、低溫地熱資源為主的特點,目前以城鎮居民住宅供暖和開辦地熱溫泉度假村為目標的地熱資源開發已形成勢頭,一些地區已相應地形成了開發地熱資源的產業,取得了顯著的社會經濟效益。如天津市環境保護局地熱站,開發深度為3323.09米的地熱水(水溫84℃、出水量每小時150立方米)用于供暖,解決了近10萬平方米的居民住宅供暖問題。
依據原地質礦產部礦產資源儲量管理局1996年對全國地熱田勘查(含調查)的統計,在全國738處地熱田中,目前利用或部分利用的有434 處,約占60%;未利用或利用情況不明的有304處,約占40%。在已利用的地熱田中,開發利用地熱水資源總量為每天 936659立方米,利用熱能1791.13千瓦,相當于每年192.74萬噸標準煤的發熱量。
目前,全國開發利用地熱的主要形式有:
一是地熱發電。全國開發利用地熱用于發電始于上世紀70 年代初期,先后在河北后郝窯、廣東鄧屋、湖南灰湯、江西遂川、廣西象州、山東招遠、遼寧熊岳等地建地熱試驗電站。迄今各地熱試驗電站,因可利用的地熱水溫度偏低,除湖南灰湯、廣西鄧屋兩個地熱試驗電站有時發電外,其余已停用。上世紀80年代初國家在西藏羊八井、那曲地熱田建工業性的地熱電站一座,總裝機容量30.4千瓦。
二是地熱供暖。全國開發利用地熱資源直接用于居民住宅供暖始于上世紀 70 年代初,最先在天津、北京等地進行,后陸續發展到其他城鎮,現已有21處,包括:北京東南城區及小湯山,天津市區及塘沽、大港,河北牛駝鎮、深州,遼寧鞍山、熊岳、蓋縣、丹爾、鳳城、湯河、東溝,江蘇東海,河南陜縣、鄭州、漯河、新鄉,陜西西安,青海貴德等地,累計供暖面積近400萬平方米。
其中以天津市發展最快,供暖面積最袁海英□際國從熱開地河南取對策看發應內地熱開發走勢國、ZIYUANDAOKAN17大,已達300萬平方米。
三是醫療保健。全國開發利用地熱資源用于醫療保健歷史悠久,早期以利用地熱天然露頭——溫泉為主,進入上世紀中期以來,兩度發展較快:
一是新中國成立后的 50年代,國家為推進醫療衛生保健事業的發展,相繼在一些有溫泉的地區建立了一批療養院;二是改革開放以來,尤其是進入90年代后,隨著社會主義市場經濟的發展和人民生活水平的提高,開發利用地熱資源有了新的社會需求,相繼在一些地區建立了一批集醫療、洗浴、保健、娛樂、旅游度假于一體的“溫泉度假村”或“醫療康復中心”。據統計,用于醫療保健的地熱田在全國已有 126處,遍及全國20 多個省(自治區、直轄市)。
四是洗浴。全國開發地熱資源用于洗浴遍及全國各省(自治區、直轄市),在已開發利用的433處地熱田中,有266處地熱的地熱資源全部或部分用于洗浴,占已開發地熱田總數的 61%。
如北京 8 處地熱田中已開發利用的92眼地熱井,用于洗浴的地熱井就有 64眼,占利用地熱井總數的 70%。
五是水產養殖。全國利用地熱水進行水產養殖始于上世紀 70 年代,北京、天津、福建等地起步較早,現已遍及20多個省(自治區、直轄市)的47個地熱田,養殖場地200多處,魚池面積 200平方米主要養殖羅非魚、鯉魚、甲魚、牛蛙等。水產養殖耗水量約占地熱水總用量的 15% 左右。
六是礦泉水生產。全國開發地熱水和飲用天然礦泉水始于上世紀80年代后期。據統計,全國利用地熱水生產或準備生產飲用天然礦泉水的有近 40處,主要是北京、安徽、廣東、廣西、重慶、貴州、云南、陜西、青海等省(自治區、直轄市),以利用礦化度每升0.6克以下,溫度50℃以下的地熱水為主。
三、河南地熱開發:成績喜人,問題堪憂。
河南省的地熱勘查開發起步于 20世紀60年代。60年代初,原河南省地質局對陜縣溫塘溫泉進行過礦泉水調查,原地質部水文地質工程地質研究所,對臨汝溫泉街溫泉水質進行了水化學研究。此后,在1∶20萬水文地質調查過程中,陸續對一些溫度較高的溫泉做過少量工作。
20世紀70~80年代,為初步發展階段。此階段開展了平頂山礦區熱害調查。1971年,原省地質局水文地質隊在鄭州西郊相繼施工了鄭熱 1#、鄭熱2#,在全省率先拉開了開發利用深層地熱資源的序幕,此后打井取熱成為河南城市利用地熱的主要方式。70 年代末期及 80 年代初期,開展了“河南省地熱資源調查研究”及“河南溫泉”
調查工作,對全省地熱進行了初步研究。同期,河南省地質工程公司在省體育館施工了我省第一眼超深井( 井深912米,水溫40℃),標志我省地熱勘查向更深層發展邁出了重要的一步,此后全省相繼鑿建地熱井 17眼。此階段地熱利用主要以醫療、洗浴為主,局部開展了種植和養殖。
20世紀90年代以來,為重要發展階段。隨著人們對新能源認識的提高,繼鄭州、開封之后,新鄉、濮陽、漯河、周口等十幾個省轄市及部分市、縣均爭相開發地熱資源,地熱井數量逐年增加。地質、煤炭、地震等部門,在鄭州、開封、洛陽、濮陽、許昌、鶴壁、三門峽、南陽等地開展了城市地熱勘查工作,豫北及豫東開展了區域性地熱調查工作。魯山五大溫泉、濟源省莊等溫泉出露帶也開展了地熱工作。首次在鶴壁探出了富含有 CO2氣體的地熱資源,在洛陽勘探出溫度高達98.5℃的地熱水,地熱勘查取得了豐碩的成果。該階段,地熱利用也由早期單一的洗浴、醫療等,向休閑康樂、飲料、養殖、種植、供暖等方面拓展,并一定程度上帶動了房地產業、賓館服務業等第三產業的發展,取得了較好的經濟效益。
據統計,截止到2006 年底,全省共開發地熱井、地熱泉總數量為811余眼(處),其中地熱井 796眼。全省地熱水開采總量為4419.28萬立方米,人均0.45立方米。就地熱水開采量看,開封、鄭州、商丘位居前列,年均開采量均在 600 萬立方米以上。就水溫大于40℃的地熱水開采量來看,依次應為開封、平頂山、鄭州、三門峽、洛陽、新鄉等市。
顯然,河南地熱開發的成績是十分明顯的。然而,問題也比較突出,主要表現在:地質勘查滯后,深部地熱地質條件不清,勘查投入嚴重不足;地熱資源井布局不合理且有過量開采問題,資源浪費嚴重;地熱管理科研和規劃缺位,相當一些地方呈無序狀態。凡此種種,都亟待予以克服。
四、發展河南地熱資源事業的建議與對策。
縱觀全球能源開發歷史和現狀,在可預見的時間內,隨著煤炭、石油、天然氣等資源的加劇消耗,地熱能的重大作用必將逐步顯現。我們應清醒面對,抓住機遇,采取科學對策,努力趕上國內外地熱開發新步伐。為此,提出以下對策供參考。
(一)建議各級領導要把地熱能資源的開發利用工作,擺上重要議事日程。鑒于地熱能既不完全等同于地下水,又不等同于其他礦產資源,應在相關部門成立一個單獨機構,統籌全省地熱勘查、科研及開發有關事宜。
(二)要做好地熱勘查及開發規劃。要借鑒外國及外省的經驗,高起點、全方位做好全省的地熱能規劃,并提出相應的年度和部門目標,堅持穩步推進。
(三)要加大地熱勘查財政投入。
地熱能勘查屬于社會公益性事業,各級政府應在財政上給予支持。在加大地質勘查投入的同時,也應加大地熱鉆井及開發設備的科研政策支持。
(四)要重視地熱能人才的培養。
對那些為河南地熱勘查及開發做出過重大貢獻的個人和單位應予表彰,甚至重獎。此外,要充分利用各種新聞媒體,及時做好地熱能開發利用的宣傳工作。(作者單位:河南省地礦局第二水文地質隊)
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