中低温地热直接利用
我国中低温地热直接利用主要在地热供暖、医疗保健、洗浴和旅游度假、养殖、农业温室种植和灌溉、工业生产、矿泉水生产等方面,并逐步开发了地热资源梯级利用技术、地下含水层储能技术等。目前,在全国地热水利用方式中,供热采暖占18.0%,医疗洗浴与娱乐健身占65.2%,种植与养殖占9.1%;其他占7.7%。
(1)地热供暖。集中在北方的北京、天津、西安、郑州、鞍山等大中城市以及黑龙江大庆、河北霸州、固安、牛驼镇等油区城镇,开发利用60~100℃的中低温地热水、热尾水和浅层地热能。一些有温泉出露的地区,尤其是北方,都在不同程度上利用地热采暖,已取得良好效果。据统计,在1990年,全国地热供暖面积190×104m2,到2000年发展到1100×104m2,目前连同地源热泵供暖面积已接近2000×104m2,增长速度很快(表1-12)。天津市2004年地热水开采量已达2468×104m3,供热面积达947×104m2,占全国地热供热面积近一半。天津利用地热进行区域供暖已成为我国的典范,也使京津冀地热区域供热已形成规模产业,正在带动着北方地热区域供热的发展。华北石油管理局建成了多处利用脱油热水供暖示范工程,解决了当地油田基地供暖问题,每年节约燃料、电力等费用数百万元。充分利用废油井,开发利用油田地热资源,是资源枯竭油田经济结构调整的方向之一。
表1-12 我国地热供暖情况一览表
利用地热水供暖,以其清洁、对大气污染极小、运行成本低、资源综合利用收益高等优点,再加上热泵技术,在常规能源比较短缺有条件开发地热资源的地区,受到了普遍重视,并收到了明显经济社会效益,其发展前景广泛。据统计,在同比条件下,地热供暖成本比锅炉供暖低约30%。
(2)医疗保健。地热流体中具有较高的温度、含有特殊的化学成分与气体成分、少量生物活性离子及放射性物质等,对人体各系统器官功能调节具有明显的医疗和保健作用。在各温泉疗养院中,利用地热可以进行水疗、气疗和泥疗等。随着经济发展和人民生活水平提高,全国相继在许多地区建立了一批集医疗、洗浴、保健、娱乐、旅游度假于一体的“温泉度假村”或“医疗康复中心”。据统计,用于医疗保健的地热田在全国已有126处,遍及全国20多个省(区、市)。
(3)洗浴和旅游度假。利用地热水进行洗浴,几乎遍及全国各省(区、市)。据不完全统计,全国已建温泉地热水疗养院200余处,突出医疗利用的温泉浴疗有430处。除疗养院外,在已经开发利用的地热田中,全部或部分用于洗浴方面约占热田总数60%以上。全国现有公***温泉浴池和温泉游泳池1600处。以北京开发利用地热水用于洗浴的水量占全市地热水总用水量的比例推算,全国开发地热水用于洗浴的水量估计每年约1.38亿m3,利用地热能716.45MW,即每年相当于节约或减少了77.1万t标准煤用量,为6.88亿人次提供了地热水洗浴。
我国许多温泉区既是疗养地,又是旅游观光区,一些温泉区在历史上就建有专供王室游乐之地。如北京小汤山建有供慈禧专用的亭池,陕西的临潼建有华清宫,河南林如温泉建有供武则天专用的武后池、八卦楼等……。新中国成立后,我国在不少温泉区建立了职工疗养院。近年来,随着我国旅游业的发展,温泉疗养和旅游业的发展尤为迅速,同时在不少温泉区开展了勘探工作,即扩大了资源量,又达到了增温效果,为人们提供了越来越多的供疗养康复和旅游观光场所。
我国藏南、滇西、川西及台湾一些高温温泉和沸泉区,不仅拥有高能位地热资源,同时还拥有绚丽多彩的地热景观,为世人所瞩目。如云南省腾冲是我国大陆唯一的一处保存完好的火山温泉区,拥有罕见的火山、地热景观及珍贵的医疗矿泉水价值;台湾省的大屯火山温泉区也是温泉疗养和旅游观光胜地。
目前,我国地热旅游开发常见形式有:利用奇特的地热景观来发展旅游,如当地有喷泉、间隙喷泉、沸泉、沸泥塘、喷气孔等奇特的地热地质现象;利用当地地热资源及秀丽的山水景色开发以温泉浴、度假村、娱乐为一体的地热旅游项目;利用现代大型地热温室中人工山水和奇花异草设置茶座或构成生态园餐厅;利用现代大型农业地热温室,开发高科技农业参观、购物;利用地热水产养殖和现代化高密度水产养殖技术,开发包括垂钓在内的地热水产;利用著名温泉文化开发旅游等。经估算,我国温泉每年利用的热量大体上只相当于(10~15)×104t标准煤的热量,大量热能尚未得到有效利用。
中低温地热资源被开发利用为温泉休闲娱乐和洗浴医疗受到广大消费者的青睐,也引发了围绕房地产开发、旅游业等的地热开发热潮。在开发利用方式上,各地根据不同需求使地热开发各具特色。如北京温泉旅游业新秀辈出,带动了房地产业发展;广东等地推出的“中国温泉之乡”品牌吸引国内外宾客等。
(4)养殖。北京、天津、福建、广东等地起步较早,现已遍及20多个省(区、市)的47个地热田,建有养殖场约300处,鱼池面积约445×104m2。全国水产养殖耗水量约占地热水总用水量的5.7%左右,主要养殖罗非鱼、鳗鱼、甲鱼、青虾、牛蛙、观赏鱼等以及鱼苗越冬。由于各地温泉养殖业迅速发展,新鲜鱼类畅销海内外,取得显著经济效益。此外,还有地热孵化禽类、地热烘干蔬菜、地热水加温沼气池与牲畜洗浴池等,也取得良好效果。
(5)农业温室种植和灌溉。地热是一种复合型资源,非常适合生物的反季节、异地养殖与种植。利用地热能可以为温室供暖,利用地热水可以进行温带水生物的养殖,地热水中的矿物质还可以为生物提供所需的养分。在我国北方,地热主要用于种植较高档的瓜果类、菜类、食用菌、花卉等,在南方,主要用于育秧。据统计,全国现***有地热温室和大棚133×104m2,其中仅河北省就占47×104m2。利用地热水进行农业种植灌溉,不仅可以促进早熟,而且还有明显的增产效果。目前,我国温室种植开采利用地热资源折合标准煤21.5×104t/a,占地热资源年开采总量的3.4%。
同时,我国建立了静海县、雄县、新郑县、福州市等多处地热水梯级利用的农业利用示范点,取得了显著综合效益,已在全国得到推广。同时,地热农业利用示范,其地热能的广泛利用活跃了农村经济,也带动了全国县乡以及少数民族地区的经济发展。
(6)工业生产。目前主要用于纺织印染、洗涤、制革、造纸与木材、粮食烘干等,其中温泉区地下热水在纺织工业及化工工业方面均获得较好的利用和效益。同时,部分地热水还可提取工业原料,如腾冲热海硫磺塘采用淘洗法取硫磺,洱源县九台温泉区挖取芒硝和自然硫,台湾自明清以来就已经在大屯火山温泉区开采自然硫等。华北油田利用封存的油井深部奥陶系进行地热水伴热输油,完全替代了锅炉热水伴热输油,取得了明显的经济、社会效益。
(7)矿泉水生产。我国开发地热水生产饮用天然矿泉水始于20世纪80年代后期,据统计,全国利用地热水生产饮用天然矿泉水有近50处,主要分布在北京、天津、安徽、广东、广西、重庆、贵州、云南、陕西、青海等省(自治区、直辖市)。以利用矿化度0.6g/L以下、温度50℃以下的地热水为主。
此外,在地热利用技术上,为解决地热尾水排放温度高、资源利用率低、环境热污染和地热水可持续利用问题,目前已逐步开发了地热资源梯级利用技术和同层、异层回灌技术,多级次地从地热水中提取热能,多层次地利用地热能。其中,地热梯级利用工艺充分发挥了地板辐射采暖、地热热泵的优势,在烘干工艺、加热汽化、蒸馏、洗涤、盐分析取、化学萃取等方面得到应用;采用地热回灌技术总结推广地下含水层储冷和储热技术,实现了“夏灌冬用”进行供热,“冬灌夏用”解决制冷,循环利用能源,形成城市封闭性供热与制冷系统;截至2007年,天津市采用“一开一灌”方式开发利用地热水,使地热水的回灌率达到15.8。其中,基岩热水的回灌率可达100%,并探索出新近系馆陶组的一套回灌技术,实现了在新近系中地热水回灌的突破性进展。