淺層地?zé)崮荛_發(fā)主要問題(PPT資料整理)

1、淺層地?zé)崮芨拍顪\層地?zé)崮?shallowgeothermalenergy)：指地表以下一定深度范圍內(nèi)(一般為恒溫帶至200m埋深)，溫度低于25C，在當(dāng)前技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下具備開發(fā)利用價值的地球內(nèi)部的熱能資源。河南省規(guī)范的定義地表以下200m深度范圍內(nèi)在當(dāng)前技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下具備開發(fā)利用價值的蘊(yùn)藏在地殼淺部巖土體和地下水中溫度低于25C的低溫地?zé)豳Y源。淺層地?zé)崮軐儆诘臀粺崮埽m合米用熱泵技術(shù)加以利用，利用時不產(chǎn)生CO、SO等污染氣體，目22塔里木盤地U0f前主要用于城市冬季供暖和夏季制冷。出包冬50妁品500kmI中國常規(guī)地?zé)豳Y源分布|T|工Etn;用溫宗屍侖注.世我就心區(qū)B1也盤=桁叨E的IafcS

2、C-ftSW/LO1總土童的斗仮畀地?zé)ㄖ朴喍澤餛ff?禹IA幸垃主畀地誦皿中國中低溫地?zé)豳Y源廣布于板塊內(nèi)部的大陸地殼隆起區(qū)和地殼沉降區(qū)。東南沿海地?zé)釒堑貧ぢ∑饏^(qū)溫泉最密集的地帶，主要包括江西東部、湖南南部、福建、廣東及海南省等地。在板塊內(nèi)部地殼沉降區(qū)，中國廣泛發(fā)育了中、新生代沉積盆地，如華北盆地、松遼盆地、四川盆地、鄂爾多斯盆地、渭河盆地、蘇北盆地、準(zhǔn)噶爾盆地、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。我國淺層地溫能開發(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（安徽大部、江蘇大部、河南東部、湖北中東部、湖南北部、江西北部、浙江北部）、四

3、川盆地。淺層地?zé)崮荛_發(fā)主戰(zhàn)場：京津冀地區(qū)、遼寧、河南、山東、內(nèi)蒙古、山西。基于我國地質(zhì)、水文條件和地形地貌不同的地域特點(diǎn)，將我國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）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發(fā)利用原則上講應(yīng)側(cè)重于地下水地源熱泵方式。內(nèi)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

4、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_發(fā)的時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，中國在利用方式上形成了以天津、陜西、河北為代表的地?zé)峁┡陨蜿枮榇淼臏\層水源熱泵供熱制冷，以大連為代表的海水源熱泵供熱制冷?？紤]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)嵩鰷芈剩_發(fā)利用深度可增加到300或400米。外研究現(xiàn)狀瑞士人（1912年）首先提出地源熱泵技術(shù)；第一個地源熱泵系統(tǒng)在美國俄勒

5、岡州誕生（1946年）1974年起，瑞士、荷蘭和瑞典等國政府逐步資助建立示范工程；1986年Tan和Kush根據(jù)線熱源理論通過模型近似計算出地源熱泵系統(tǒng)長期運(yùn)行過程中井（孔）周圍土壤（巖石）的溫度的解析解；19931995年Mikler和Yuill利用數(shù)值方法分析研究單井回灌的滲流及熱交換過程，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，并利用一維的簡化數(shù)值模型應(yīng)用于實(shí)際工程計算；20世紀(jì)50年代以呂燦仁為代表的學(xué)著和專家開始研究淺層地?zé)帷?0052006年王秉忱、吳學(xué)敏、沈夢培等調(diào)研我國地?zé)豳Y源的開發(fā)利用問題并向國務(wù)院提交建議。2008年

6、國土資源部關(guān)于大力推進(jìn)淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用的通知（國土資發(fā)20089號），標(biāo)志我國淺層地?zé)崮苜Y源開發(fā)利用將步入規(guī)范化軌道。2009年國土資源部組織開展全國地?zé)豳Y源潛力評估工作。2010年我國發(fā)布首部有關(guān)淺層地?zé)崮荛_發(fā)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)淺層地?zé)崮芸辈樵u價技術(shù)規(guī)范；2011年29個省會級城市淺層地?zé)崮苷{(diào)查評價項(xiàng)目年內(nèi)分兩批實(shí)施。第一批包括石家莊、呼和浩特、沈陽、長春、杭州、合肥、濟(jì)南、鄭州、重慶、西安、蘭州、烏魯木齊12個城市。第二批實(shí)施的城市包括太原、哈爾濱、上海、拉薩、南京、福州、南昌、武漢、長沙、廣州、南寧、海口、成都、貴陽、昆明、西寧、銀川17個。港澳臺除外。2012年6月，國家能源局批準(zhǔn)組建了國家

7、地?zé)崮茉撮_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)委員會和指導(dǎo)委員會，分三個層次：一個層次是中石化新星，專攻地?zé)崮?；另一個層次是中石化自己內(nèi)部的勘探開發(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；再一個層次是，知名大學(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，國家能源局、財政部、國土部和住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部聯(lián)合發(fā)布了關(guān)于促進(jìn)地?zé)崮荛_發(fā)利用的指導(dǎo)意見，給地?zé)崮苓@一新能源的開發(fā)利用奠定了政策基礎(chǔ)。2014年6月，國家能源局、國土資發(fā)出關(guān)于組織編制地?zé)崮荛_發(fā)利用規(guī)劃的通知，要求近期地?zé)崮荛_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。2

8、015年我國首部專門針對淺層地?zé)崮茔@探的地方標(biāo)準(zhǔn)淺層地?zé)崮茔@探技術(shù)規(guī)范由河南省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局正式發(fā)布；起草單位：河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)環(huán)境調(diào)查院、河南省深部探礦工程技術(shù)研究中心、河南省地?zé)崮荛_發(fā)利用有限公司、河南工程學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院、中國地質(zhì)科學(xué)院勘探技術(shù)研究所。主要起草人員：盧予北、張宗恒、洗星海、陳瑩、吳燁、李貴明、王現(xiàn)國、董永志、王建華規(guī)范主要內(nèi)容：規(guī)定了淺層地?zé)崮艿叵滤淳O(shè)計要求和施工要求、垂直地埋管鉆孔設(shè)計要求和施工要求、工程驗(yàn)收方法。2016年國家地?zé)崮苤行?、中石化著手開展地?zé)崮荛_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產(chǎn)權(quán)的地?zé)崮荛_發(fā)技

9、術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系；地?zé)豳Y源開發(fā)利用是一門多學(xué)科的綜合技術(shù)，涉及資源勘查與評價、鉆井成井工藝、尾水回灌、梯級利用、高效運(yùn)營、保溫與換熱、防腐防垢和發(fā)電等技術(shù)。目前，中國的地?zé)峁ぷ髡呓?jīng)過多年研發(fā)，初步建立了一套與中國地?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源勘查開發(fā)實(shí)踐。圍繞淺層地?zé)崮苷归_調(diào)查研究的省市有：北京、天津（2010年止，我國利用地?zé)峁┡?guī)模最大的城市、占全國地?zé)峁┡偯娣e的70%）、河北、河南、上海、浙江寧波、遼寧沈陽、江蘇泰州南昌、山西、山東、安徽、黑龍江、江西、吉林。80%集中在華北和東北南部地區(qū)三、存在的問題我國使用最多的兩種開發(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_發(fā)

10、利用工程的關(guān)鍵技術(shù)主要是地下?lián)Q熱裝置設(shè)計與施工。1、引起的環(huán)境問題 水質(zhì)：地?zé)崴兄亟饘俸推渌泻υ?，尾水不?jīng)處理直接排放，會對地表水、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，但相對地下水來說尾水溫度仍然較高，地?zé)嵛菜湃氲乇硭w后，水體溫度升高，打破原有溫度場平衡，進(jìn)而直接影響該水域生態(tài)平衡。 資源問題：有效利用率低：被開采出來的地?zé)崮埽磸木诘玫降臒崃浚┲挥幸徊糠直焕?，即有效利用地?zé)豳Y源量低；地?zé)嵛菜毓嘁驗(yàn)槌杀靖?，很多企業(yè)無力支付，選擇尾水直接排放地表或地表水體，長期以往，不僅造成地下水浪費(fèi)，還會使地下水得不到及時補(bǔ)給，直接表現(xiàn)在地下水位下降，并產(chǎn)生地面塌陷或

11、沉降等一系列次生地質(zhì)災(zāi)害。2、企業(yè)資質(zhì)參差不齊對開發(fā)、勘查、設(shè)計、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、管理體制不健全北京市的關(guān)于發(fā)展熱泵系統(tǒng)的指導(dǎo)意見和關(guān)于加強(qiáng)地?zé)峄毓?，保護(hù)地?zé)豳Y源的通知、天津市的天津市地?zé)崂霉こ淘O(shè)計標(biāo)準(zhǔn)（試行）和天津市地?zé)峄毓嗟孛婀こ探ㄔO(shè)標(biāo)準(zhǔn)、河北省的河北省地?zé)豳Y源管理?xiàng)l例、重慶市的關(guān)于加強(qiáng)地?zé)豳Y源管理的意見、咸陽市的咸陽市地?zé)豳Y源管理暫行辦法、上海的上海市淺層地?zé)崮芄芾頃盒修k法等。目前國內(nèi)發(fā)布的地?zé)崮茉撮_發(fā)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有9項(xiàng)，其中，關(guān)于地?zé)崮茉u價勘察規(guī)范的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)，見表1（石油行業(yè)：國內(nèi)共計制定和發(fā)布1819項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)包括國

12、家標(biāo)準(zhǔn)163項(xiàng)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1656項(xiàng)）序號標(biāo)準(zhǔn)名稱標(biāo)準(zhǔn)編號類型組織類別1地?zé)豳Y源地質(zhì)勘查規(guī)范GB/T11615-2010國家標(biāo)準(zhǔn)2地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范GB50366-2005(2009)地?zé)崮茉u價3淺層地?zé)崮茔@探技術(shù)規(guī)范DB41/T1005-2015勘查技術(shù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)4淺層地?zé)崮芸辈樵u價技術(shù)規(guī)范DZ/T0225-20095城鎮(zhèn)地?zé)峁峁こ碳夹g(shù)規(guī)范CJJ138-2010中深層地?zé)峁峒夹g(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/T6506-1992行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)7地?zé)岚l(fā)電用汽輪機(jī)規(guī)范GB/T28812-2012地?zé)岚l(fā)電技術(shù)8地?zé)犭娬編r土工程勘察規(guī)范GB50478-2008國家標(biāo)準(zhǔn)9地?zé)犭娬窘尤腚娏ο到y(tǒng)技

13、術(shù)規(guī)定GB/T19962-200510地?zé)犭娬驹O(shè)計規(guī)范GB50791-201311可再生能源建筑應(yīng)用工程評價標(biāo)準(zhǔn)GB/T50801建筑工程類國家標(biāo)準(zhǔn)12地?zé)豳Y源選區(qū)評價技術(shù)規(guī)范地?zé)豳Y源靶區(qū)確定13地?zé)豳Y源儲量評價技術(shù)規(guī)范地?zé)豳Y源儲量評價中石化內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)14尾水回灌技術(shù)規(guī)范正在制定尾水回灌技術(shù)對已建工程運(yùn)行效果、熱均衡狀況及其對地質(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、錯位和不作為的混亂情況；4、核心技術(shù)水平不高地下水源井技術(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濾管和普通鋼管組合

14、）。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)：PVC-U塑料管（優(yōu)點(diǎn)：耐腐蝕、不結(jié)垢、輕便、壽命長等）抽水井和回灌井首選。但是，在施工過程中存在的問題和風(fēng)險有2點(diǎn)：PVC-U塑料管材料密度小（1400Kg/m3），僅是鋼材密度的18%左右，故，在井內(nèi)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、投礫或洗井抽水過程中，井管內(nèi)出現(xiàn)過大壓差或遭受沖擊力時，容易出現(xiàn)塑料井管爆裂事故。目前，國巧外供水管井使用的PVC-U塑料管多數(shù)在50-100m之間，并旦成井口徑較小。 鉆井（孔）結(jié)構(gòu)設(shè)計井的濾層厚度要按照不同地層來設(shè)計，即鉆

15、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?；毓嗉夹g(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 回灌流體與儲層相互作用：物理作用、化學(xué)作用、儲層砂粒移動（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)熱和對流等作用下，回灌水會導(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50m。實(shí)際情況是，因?yàn)閳龅卮笮〉南拗疲楣嗑g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

16、扶持力度不夠大 對地?zé)峁┡髽I(yè)給予一定的財政補(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)效益低下而無法實(shí)施。 制定地?zé)岚l(fā)電上網(wǎng)電價補(bǔ)貼政策。目前，國家對風(fēng)能、太陽能發(fā)電上網(wǎng)電價出臺了補(bǔ)貼政策，但對地?zé)岚l(fā)電還沒有相關(guān)優(yōu)惠政策。建議參照其他可再生能源發(fā)電的上網(wǎng)電價補(bǔ)貼，制定地?zé)岚l(fā)電上網(wǎng)電價補(bǔ)貼政策。住房城鄉(xiāng)建設(shè)部2009年啟動可再生能源建筑應(yīng)用城市示范，對納入示范的城市，中央予以資金補(bǔ)助基準(zhǔn)為每個示范城市5000萬元，對推廣應(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，但每個城市最

17、高不超過8000萬元。 對于地?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保创蛞豢谏a(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。河南省在淺層地?zé)崮芊矫娴难芯繝顩r時間項(xiàng)目類型涉及城市主要研究內(nèi)容2009年重點(diǎn)城市淺層地?zé)崮茉u價研究報告州、開封、新鄉(xiāng)、許昌、漯河、周口、安陽、濮陽、焦作、洛陽、南陽11個重點(diǎn)城市初步研究和總結(jié)河南省重點(diǎn)城市淺層地?zé)崮茴愋团c潛力（首次研究開展該方面的研究工作）2010年河南省城市淺層地?zé)崮軐Ｖ蟛糠殖鞘斜緯饕?/p>

18、介紹了河南淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用現(xiàn)狀存在的主要問題，研究的目標(biāo)任務(wù)、研究內(nèi)容和方法；概述了河南省18個省轄市城市淺層地?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)崮荛_發(fā)醫(yī)用問題研究河南省重點(diǎn)科技攻關(guān)計劃項(xiàng)目新能源產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域：地?zé)崮苤苯永眉夹g(shù)及設(shè)備2000年兒童醫(yī)院水鄭州市2抽4回11月源熱泵工程2011年，河南省平原區(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)131.79X108m?，大部水溫1518C，富水性中等極強(qiáng)，單井出水量一般100120m?/h，部分地區(qū)120200m3/h，甚至達(dá)到200300m3/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?zé)崮軆α康某鞘芯陀朽嵵荨㈤_封、新鄉(xiāng)、濮陽、許昌、漯河、周口、焦作、安陽、洛陽、南陽等，目前，淺層地?zé)崮荛_發(fā)的面積超過1600萬平方米。2015年鄭州已有淺層地?zé)崮芸照{(diào)用戶50多家，地能空調(diào)井200余眼，井深一般100m左右。河南省地源熱泵應(yīng)用情況統(tǒng)計表序號地市面積（km2）應(yīng)用