淺層地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)主要問(wèn)題(PPT資料整理)

1、淺層地?zé)崮芨拍顪\層地?zé)崮?shallow geothermal energy):指地表以下一定深度圍(一般為包 溫帶至200m埋深)，溫度低于25C,在當(dāng)前技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下具備開(kāi)發(fā)利用價(jià)值 的地球部的熱能資源。省規(guī)的定義地表以下200 m深度圍在當(dāng)前技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下具備開(kāi)發(fā)利用價(jià)值的蘊(yùn)藏在地 殼淺部巖土體和地下水中溫度低于 25 C的低溫地?zé)豳Y源。淺層地?zé)崮軐儆诘臀粺崮埽m合采用熱泵技術(shù)加以利用，利用時(shí)不產(chǎn)生 C® SO等污染氣體，目前主要用于城市冬季供暖和夏季制冷四川黑盒0500 kmj中國(guó)常規(guī)地?zé)豳Y源分布中國(guó)中低溫地?zé)豳Y源廣布于板塊部的大陸地殼隆起區(qū)和地殼沉降區(qū)。東南沿海地?zé)釒堑貧?/p>

2、隆起區(qū)溫泉最密集的地帶，主要包括東部、南部、 、及省等地。 在板塊部地殼沉降區(qū)，中國(guó)廣泛發(fā)育了中、新生代沉積盆地，如華北盆地、松遼盆地、盆地、鄂爾多斯盆地、渭河盆地、北盆地、準(zhǔn)喝爾盆地、塔里木盆地和柴 達(dá)木盆地等，這些盆地蘊(yùn)藏著豐富的中低溫地?zé)豳Y源。我國(guó)淺層地溫能開(kāi)發(fā)利用適宜區(qū)為東北地區(qū)南部、華北地區(qū)（京津冀蒙呼、包、鄂、烏）、江淮流域（大部、大部、東部、中東部、北部、北部、北部） 、 盆地。淺層地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)主戰(zhàn)場(chǎng)：京津冀地區(qū)基于我國(guó)地質(zhì)、水文條件和地形地貌不同的地域特點(diǎn)，將我國(guó)城市淺層地溫能資源的應(yīng)用環(huán)境劃分為4類:濱海型城市，淺層地溫能開(kāi)發(fā)利用應(yīng)優(yōu)先考慮地埋管地源熱泵方式和地表水（江水、海水

3、）地源熱泵方式。平原型城市，沖積平原型城市的淺層地溫資源 的開(kāi)發(fā)利用一般可采取地下水或地埋管地源熱泵方式；沖積三角洲平原城市的淺 層地溫資源開(kāi)發(fā)利用一般側(cè)重于地埋管地源熱泵方式；山前平原城市的淺層地溫 資源的開(kāi)發(fā)利用原則上講應(yīng)側(cè)重于地下水地源熱泵方式。陸盆地型城市，以地下水地源熱泵方式和地埋管地源熱泵方式為主；高原河谷型城市，在深切峽谷區(qū)可選擇地下水地源熱泵方式，山坡地區(qū)可選擇基巖地埋管地源熱泵方式。 但是， 在進(jìn)行淺層地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)的時(shí)候一般首要考慮水源熱泵，當(dāng)?shù)叵滤Y源缺乏的情況下，才適用地埋管地源熱泵方式。目前，中國(guó)在利用方式上形成了以、為代表的地?zé)峁┡?，以為代表的淺層 水源熱泵供熱制冷，以

4、為代表的海水源熱泵供熱制冷。考慮到經(jīng)濟(jì)性和可用性， 當(dāng)前定義淺層地溫能利用深度一般為 200米。我國(guó)南方地區(qū)以散熱方式為主，經(jīng) 濟(jì)的地埋管施工深度一般為100米左右；北方地區(qū)以冬季取熱為主要用途，由于 淺部地溫較低，根據(jù)地?zé)嵩鰷芈?，開(kāi)發(fā)利用深度可增加到300或400米。一、國(guó)外研究現(xiàn)狀瑞士人（1912年）首先提出地源熱泵技術(shù)；第一個(gè)地源熱泵系統(tǒng)在美國(guó)俄勒岡州誕生（1946年）1974年起，瑞士、荷蘭和瑞典等國(guó)政府逐步資助建立示工程；1986年Tan和Kush根據(jù)線熱源理論通過(guò)模型近似計(jì)算出地源熱泵系統(tǒng)長(zhǎng)期 運(yùn)行過(guò)程中井（孔）周圍土壤（巖石）的溫度的解析解；19931995年Mikler和Yui

5、ll利用數(shù)值方法分析研究單井回灌的滲流及熱 交換過(guò)程，并取得大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)；2004年Rees, Spiler , Deng等建立了系統(tǒng)二維、非穩(wěn)態(tài)的數(shù)值模型，并利用一維的簡(jiǎn)化數(shù)值模型應(yīng)用于實(shí)際工程計(jì)算；二、 國(guó) 研究現(xiàn)狀20 世紀(jì) 50 年代 以呂燦仁為代表的學(xué)著和專家開(kāi)始研究淺層地?zé)帷?0052006年王秉忱、吳學(xué)敏、夢(mèng)培等調(diào)研我國(guó)地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)利用問(wèn)題并向國(guó)務(wù)院提交建議。2008年國(guó)土資源部關(guān)于大力推進(jìn)淺層地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用的通知 （國(guó)土資發(fā)20089 號(hào)） ，標(biāo)志我國(guó)淺層地?zé)崮苜Y源開(kāi)發(fā)利用將步入規(guī)化軌道。2009年 國(guó)土資源部組織開(kāi)展全國(guó)地?zé)豳Y源潛力評(píng)估工作。2010年 我國(guó)發(fā)布首部有關(guān)淺層

6、地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 淺層地?zé)崮芸辈樵u(píng)價(jià)技術(shù)規(guī) ；2011 年 29個(gè)省會(huì)級(jí)城市淺層地?zé)崮苷{(diào)查評(píng)價(jià)項(xiàng)目年分兩批實(shí)施。 第一批包 括、呼和浩特、 、 、 、 、 、 、 、 、 、烏魯木齊12 個(gè)城市。第二批實(shí)施的城市包括、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 17 個(gè)。港澳臺(tái)除外。2012 年 6 月，國(guó)家能源局批準(zhǔn)組建了國(guó)家地?zé)崮茉撮_(kāi)發(fā)利用研究及應(yīng)用技術(shù)推廣中心， 并設(shè)立了技術(shù)委員會(huì)和指導(dǎo)委員會(huì)， 分三個(gè)層次： 一個(gè)層次是中石化新星， 專攻地?zé)崮埽?另一個(gè)層次是中石化自己部的勘探開(kāi)發(fā)研究院石油工程研究院，包括石油科學(xué)煉油研究院、化工研究院等研發(fā)力量；再一個(gè)層次是，知名

7、大學(xué)、科研院所、企業(yè)等主要地?zé)崮苎芯繄F(tuán)隊(duì)和專家構(gòu)成的體系。2013年初，國(guó)家能源局、財(cái)政部、國(guó)土部和住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部聯(lián)合發(fā)布了關(guān)于促進(jìn)地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用的指導(dǎo)意見(jiàn) ，給地?zé)崮苓@一新能源的開(kāi)發(fā)利用奠定了政策基礎(chǔ)。2014年 6 月，國(guó)家能源局、國(guó)土資發(fā)出關(guān)于組織編制地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用規(guī)劃的通知 ，要求近期地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)以淺層、中深層地?zé)崮転橹?，遠(yuǎn)期發(fā)展中溫地?zé)岚l(fā)電和干熱巖發(fā)電。2015年 我國(guó)首部專門針對(duì)淺層地?zé)崮茔@探的地方標(biāo)準(zhǔn) 淺層地?zé)崮茔@探技術(shù)規(guī)由省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局正式發(fā)布；起草單位： 省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第二地質(zhì)環(huán)境調(diào)查院、 省深部探礦工程技術(shù)研究中心、 省地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用、 工程學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院、 中

8、國(guó)地質(zhì)科學(xué)院勘 探技術(shù)研究所。主要起草人員： 盧予北、 宗恒、 洗星海、 瑩、 吳燁、 貴明、 王現(xiàn)國(guó)、 董永志、王建華規(guī)主要容： 規(guī)定了淺層地?zé)崮艿叵滤淳O(shè)計(jì)要求和施工要求、 垂直地埋管鉆孔設(shè)計(jì)要求和施工要求、工程驗(yàn)收方法。2016 年 國(guó)家地?zé)崮苤行摹⒅惺珠_(kāi)展地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系研究與規(guī)劃 ， 擬在 “十三五” 末建成世界上第一套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系；地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用是一門多學(xué)科的綜合技術(shù)， 涉及資源勘查與評(píng)價(jià)、 鉆井成井工藝、 尾水回灌、 梯級(jí)利用、 高效運(yùn)營(yíng)、 保溫與換熱、 防腐防垢和發(fā)電等技術(shù)。目前， 中國(guó)的地?zé)峁ぷ髡呓?jīng)過(guò)多年研發(fā)， 初步建立了一套與中國(guó)

9、地?zé)豳Y源特點(diǎn)相適應(yīng)的技術(shù)體系，指導(dǎo)了地?zé)豳Y源勘查開(kāi)發(fā)實(shí)踐。圍繞淺層地?zé)崮苷归_(kāi)調(diào)查研究的省市有： 、 （2010年止，我國(guó)利用地?zé)峁┡?guī)模最大的城市、占全國(guó)地?zé)峁┡偯娣e的70%） 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 。 80%集中在華北和東北南部地區(qū)三、存在的問(wèn)題我國(guó)使用最多的兩種開(kāi)發(fā)利用形式： 水源熱泵系統(tǒng)和土壤源熱泵系統(tǒng)。 淺層地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用工程的關(guān)鍵技術(shù)主要是地下?lián)Q熱裝置設(shè)計(jì)與施工。1、 引起的環(huán)境問(wèn)題 水質(zhì)：地?zé)崴兄亟饘俸推渌泻υ?，尾水不?jīng)處理直接排放，會(huì)對(duì)地表水、地下水水質(zhì)造成污染 水溫：地?zé)崴?jīng)一次貨多次利用后溫度降低，但相對(duì)地下水來(lái)說(shuō)尾水溫度仍然較高，地?zé)嵛菜?/p>

10、排入地表水體后，水體溫度升高，打破原有溫度場(chǎng)平衡，進(jìn)而直接影響該水域生態(tài)平衡。 資源問(wèn)題：有效利用率低：被開(kāi)采出來(lái)的地?zé)崮埽磸木诘玫降臒崃浚┲挥幸徊糠直焕茫从行Ю玫責(zé)豳Y源量低；地?zé)嵛菜毓嘁驗(yàn)槌杀靖?，很多企業(yè)無(wú)力支付，選擇尾水直接排放地表或地表水體，長(zhǎng)期以往，不僅造成地下水浪費(fèi)，還會(huì)使地下水得不到及時(shí)補(bǔ)給，直接表現(xiàn)在地下水位下降，并產(chǎn)生地面塌陷或沉降等一系列次生地質(zhì)災(zāi)害。2、 企業(yè)資質(zhì)參差不齊對(duì)開(kāi)發(fā)、勘查、設(shè)計(jì)、施工企業(yè)未明確設(shè)置行業(yè)準(zhǔn)入條件，致使施工質(zhì)量良莠不齊。3、管理體制不健全市的關(guān)于發(fā)展熱泵系統(tǒng)的指導(dǎo)意見(jiàn)和關(guān)于加強(qiáng)地?zé)峄毓啵Ｗo(hù)地?zé)豳Y 源的通知、市的市地?zé)崂霉こ淘O(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（試

11、行）和市地?zé)峄毓嗟孛婀こ?建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、省的省地?zé)豳Y源管理?xiàng)l例、市的關(guān)于加強(qiáng)地?zé)豳Y源管理的意見(jiàn) 市的市地?zé)豳Y源管理暫行辦法、的市淺層地?zé)崮芄芾頃盒修k法等。目前國(guó)發(fā)布的地?zé)崮茉撮_(kāi)發(fā)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有 9項(xiàng)，其中，關(guān)于地?zé)崮茉u(píng)價(jià)勘察規(guī) 的2項(xiàng)，淺層地?zé)崮芄嶂评湎嚓P(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 1項(xiàng)，見(jiàn)表1。（石油行業(yè)：國(guó)共計(jì)制定 和發(fā)布1819項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)一一包國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 163項(xiàng)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1656項(xiàng)）序 號(hào)標(biāo)準(zhǔn)名稱標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)組織類別1地?zé)豳Y源地質(zhì)勘查規(guī)GB/T 11615-2010地?zé)崮茉u(píng)價(jià) 勘查技術(shù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)2地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)GB 50366-2005(2009)3淺層地?zé)崮茔@探技術(shù)規(guī)DB 41/T 1005-2015行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)4

12、淺層地?zé)崮芸辈樵u(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)DZ/T 0225-20095城鎮(zhèn)地?zé)峁峁こ碳夹g(shù)規(guī)CJJ 1382010中深層地?zé)?供熱技術(shù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)6地?zé)岚l(fā)電用汽輪機(jī)技術(shù)條件JB/T 6506-1992行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)7地?zé)岚l(fā)電用汽輪機(jī)規(guī)GB/T 28812-2012國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)8地?zé)犭娬編r土工程勘察規(guī)GB 50478-2008地?zé)岚l(fā)電儀 術(shù)9地?zé)犭娬窘尤腚娏ο到y(tǒng)技術(shù)規(guī)定GB/T 19962-200510地?zé)犭娬驹O(shè)計(jì)規(guī)GB 50791-201311可再生能源建筑應(yīng)用工程評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50801建筑工程類國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)12地?zé)豳Y源選區(qū)評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)一地?zé)豳Y源靶 區(qū)確定中石化部 標(biāo)準(zhǔn)13地?zé)豳Y源儲(chǔ)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)一地?zé)豳Y源儲(chǔ) 量評(píng)價(jià)14尾水

13、回灌技術(shù)規(guī)止在制定尾水回灌技 術(shù) 對(duì)已建工程運(yùn)行效果、熱均衡狀況及其對(duì)地質(zhì)環(huán)境條件的影響缺乏研究、 監(jiān)控； 缺少明確的監(jiān)督管理部門，分工不明確，管理存在越位、錯(cuò)位和不作為 的混亂情況；4、核心技術(shù)水平不高（1）地下水源井技術(shù)是地下能源采集系統(tǒng)的核心和關(guān)鍵地下水源熱泵井管材選擇現(xiàn)在成井管材主要使用水泥管和螺旋鋼管（鋼板卷焊式橋式鍍鋅過(guò)濾管和普通鋼 管組合）。前者雖耐腐蝕，但抗沖擊、抗彎曲、抗拉強(qiáng)度極小，后者強(qiáng)度雖極高， 但是易腐蝕結(jié)垢。新技術(shù)：PVGU塑料管（優(yōu)點(diǎn)：耐腐蝕、不結(jié)垢、輕便、壽命長(zhǎng)等）抽水井和回 灌井首選。但是，在施工過(guò)程中存在的問(wèn)題和風(fēng)險(xiǎn)有2點(diǎn)：PVCU塑料管材料密度?。?1400

14、Kg/m3）,僅是鋼材密度的18%左右，故，在井充滿泥漿的環(huán)境下浮 力較大，下入困難；其物理力學(xué)性能指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鋼管，故，在下管、投礫或洗 井抽水過(guò)程中，井管出現(xiàn)過(guò)大壓差或遭受沖擊力時(shí)，容易出現(xiàn)塑料井管爆裂事故。 目前，國(guó)巧外供水管井使用的 PVCU塑料管多數(shù)在50-100m之間，并且成井口 徑較小。鉆井（孔）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)井的濾層厚度要按照不同地層來(lái)設(shè)計(jì)， 即鉆井口徑與成井管徑的間隙在松散地層和基巖地層 各有不同要求。（2）回灌技術(shù)影響回灌的主要因素：成井工藝：井身結(jié)構(gòu)、鉆井液、洗井方式、成井工藝 回灌系統(tǒng)綜合作用：地面凈化系統(tǒng)、回灌方式、抽灌井間距回灌流體與儲(chǔ)層相互作用：物理作用、化學(xué)作用、儲(chǔ)層

15、砂粒移動(dòng)（3）熱貫通由于回灌水與原始含水層溫度存在的差異，在導(dǎo)熱和對(duì)流等作用下，回灌水會(huì) 導(dǎo)致抽水井溫度有不同程度的升高或降低，這種現(xiàn)象就是“熱貫通”。粗顆粒（卵 礫石、砂礫）地層抽灌井間距約100m,細(xì)顆粒地層（粉、細(xì)砂）間距不低于50mo實(shí)際情況是，因?yàn)閳?chǎng)地大小的限制，抽灌井間距在 5-20m,由此造成熱 貫通和地下水污染，輕則增加運(yùn)行費(fèi)用，重則導(dǎo)致機(jī)組癱瘓。5、政策扶持力度不夠大 對(duì)地?zé)峁┡髽I(yè)給予一定的財(cái)政補(bǔ)貼。 目前，在地?zé)峁┡召M(fèi)方面，大部 分城市僅參照燃煤鍋爐供暖收費(fèi)，忽略了生態(tài)效益，地?zé)峁┡召M(fèi)標(biāo)準(zhǔn)總 體上偏低，許多供暖項(xiàng)目由于經(jīng)濟(jì)效益低下而無(wú)法實(shí)施。 制定地?zé)岚l(fā)電上網(wǎng)電價(jià)補(bǔ)貼

16、政策。 目前，國(guó)家對(duì)風(fēng)能、太陽(yáng)能發(fā)電上網(wǎng)電 價(jià)出臺(tái)了補(bǔ)貼政策，但對(duì)地?zé)岚l(fā)電還沒(méi)有相關(guān)優(yōu)惠政策。 建議參照其他可 再生能源發(fā)電的上網(wǎng)電價(jià)補(bǔ)貼，制定地?zé)岚l(fā)電上網(wǎng)電價(jià)補(bǔ)貼政策 住房城鄉(xiāng)建設(shè)部2009年啟動(dòng)可再生能源建筑應(yīng)用城市示，對(duì)納入示的城 市，中央予以資金補(bǔ)助基準(zhǔn)為每個(gè)示城市 5000萬(wàn)元，對(duì)推廣應(yīng)用面積大， 技術(shù)類型先進(jìn)適用，能源替代效果好能力建設(shè)突出，將相應(yīng)調(diào)增補(bǔ)助額度， 但每個(gè)城市最高不超過(guò)8000萬(wàn)元。 對(duì)于地?zé)嵛菜毓啵椿毓嗑M(fèi)用的一定比例給予企業(yè)適當(dāng)?shù)呐涮踪Y金投 入。地?zé)嵛菜毓嘁话悴捎谩耙徊梢还唷被颉耙徊蓭坠唷?，即打一口生產(chǎn) 井需要配套打一口回灌井或幾口回灌井， 給生產(chǎn)企業(yè)增加了

17、沉重的額外成 本，許多企業(yè)不堪重負(fù)，把尾水直接排放， 結(jié)果造成了環(huán)境污染和資源快 速枯竭。省在淺層地?zé)崮芊矫娴难芯繝顩r時(shí)間項(xiàng)目涉及城巾主要研究容2009 年重點(diǎn)城巾 淺層地?zé)?能評(píng)價(jià)研究 報(bào)告州、 11個(gè)重點(diǎn)城市初步研究和總結(jié)省重點(diǎn)城市淺層地?zé)崮茴愋团c潛力（首次 研究開(kāi)展該方面的研究工作）2010 年省城市淺 層地?zé)崮軐Ｕ叽蟛糠殖鞘斜緯?shū)主要介紹了淺層地?zé)崮?開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀存在的主要問(wèn) 題，研究的目標(biāo)任務(wù)、研究容 和方法；概述了省18個(gè)省轄 市城市淺層地?zé)崮苄纬傻膮^(qū) 域地質(zhì)背景；闡述了城市淺層 地?zé)崮芴卣鳌?010 年淺層地?zé)?能開(kāi)發(fā)醫(yī) 用問(wèn)題研 究省重 點(diǎn)科 技攻 大封 劃項(xiàng) 目新能源產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域：

18、地?zé)崮苤苯?利用技術(shù)及設(shè)備2000 年11月兒童醫(yī)院 水源熱泵 工程市2抽4回2011年，省平原區(qū)面積占據(jù)全省面積一半，平原區(qū)廣泛分布淺層地下水,資源量達(dá)131.79 Xl08m3,大部水溫1518C,富水性中等極強(qiáng)，單井出水量一 股100120n3/h ,部分地區(qū)120200 m3/h ,甚至達(dá)到200300 m3/h ,具有良好 的回灌條件。水質(zhì)除硬度超標(biāo)外，基本滿足地源熱泵水質(zhì)要求。具有豐富淺層地 熱能儲(chǔ)量的城市就有等，目前，淺層地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)的面積超過(guò)1600萬(wàn)平方米。2015年已有淺層地?zé)崮芸照{(diào)用戶 50多家，地能空調(diào)井200余眼，井深一般 100m& 右。省地源熱泵應(yīng)用情況統(tǒng)計(jì)表序號(hào)地市面積(km2)應(yīng)用建筑面積