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中低溫地熱能的直接利用

我國中低溫地熱能的直接利用主要在地熱供暖、醫療保健、洗浴旅遊、水產養殖、農業溫室種植和灌溉、工業生產、礦泉水生產等方面。地熱資源梯級利用技術和地下含水層儲能技術逐步發展起來。目前我國地熱水利用方式中,采暖占18.0%,醫療洗浴休閑占65.2%,種植養殖占9.1%。其他占7.7%。

(1)地熱供暖。集中在北京、天津、Xi、鄭州、北方鞍山等大中城市和黑龍江大慶、河北霸州、固安、牛駝鎮等產油城鎮,開發利用60 ~ 100℃的中低溫地熱水、熱尾水和淺層地熱能。壹些有溫泉出露的地區,尤其是北方,都不同程度地使用了地熱供暖,取得了良好的效果。據統計,1990年,全國地熱供暖面積為190×104m2,2000年發展到1100×104m2。目前,加上地源熱泵,供暖面積接近2000×104m2。2004年,天津地熱水開采量達到2468×104m3,供熱面積達到947×104m2,占全國地熱供熱面積的近壹半。天津利用地熱能進行區域供熱已經成為全國的典範,也使京津冀地熱區域供熱成為壹個規模化的產業,帶動了北方地熱區域供熱的發展。華北石油管理局建設了幾個利用脫油熱水供暖的示範工程,解決了地方油田基地的供暖問題,每年節省燃料和電費數百萬元。充分利用廢棄油井,開發油田地熱資源,是資源枯竭油田經濟結構調整的方向之壹。

表1-12中國地熱供暖概況

利用地熱水供暖,以其清潔、空氣汙染小、運行費用低、資源綜合利用收益高等優點,配合熱泵技術,在常規能源相對匱乏、地熱資源可開發的地區受到廣泛關註,收到了明顯的經濟效益和社會效益,發展前景廣闊。據統計,地熱供暖的成本比鍋爐供暖低30%左右。

(2)醫療保健。地熱流體具有很高的溫度,含有特殊的化學和氣體成分,少量的生物活性離子和放射性物質等。對人體各系統和器官的功能調節有明顯的醫療保健作用。在各種溫泉療養院中,地熱能可用於水療、氣體療法和泥療。隨著經濟的發展和人民生活水平的提高,全國許多地區建立了壹批集醫療、洗浴、保健、娛樂、旅遊為壹體的“溫泉度假村”或“醫療康復中心”。據統計,全國醫療用地熱田126個,覆蓋20多個省(區、市)。

(3)洗澡度假。用地熱水洗澡幾乎遍布全國。據不完全統計,我國已建成200多個溫泉和熱水療養院,430個溫泉浴場突出了醫療利用。除養老院外,已開發利用的全部或部分地熱田占地熱田總數的60%以上。全國有1600公共溫泉浴場和溫泉遊泳池。以北京市洗浴用地熱水占全市地熱水總消耗量的比例計算,預計全國洗浴用地熱水量約為每年65438+3800萬m3,地熱能為716.45MW,相當於每年節約或減少消耗776.5438+0萬t標準煤,為6.88億人提供地熱水。

中國的許多溫泉區既是療養勝地,也是旅遊景點,歷史上有些溫泉區是為皇家遊樂而建的。比如北京的小湯山有供奉慈禧的亭子池,陜西的臨潼有華清宮,河南的臨如溫泉有供奉武則天的武侯池和八卦樓。新中國成立後,我國在許多溫泉地區建立了職工療養院。近年來,隨著我國旅遊業的發展,溫泉療養旅遊發展尤為迅速。同時,在許多溫泉區開展了勘探工作,既擴大了資源,又達到了增溫效果,為療養和旅遊提供了越來越多的場所。

西藏南部、雲南西部、四川西部和臺灣省的壹些高溫溫泉和沸泉區,不僅有高能地熱資源,而且有豐富多彩的地熱景觀,舉世矚目。比如,雲南騰沖是中國大陸唯壹保存完好的火山溫泉區,擁有罕見的火山、地熱景觀和珍貴的醫用礦泉水價值;臺灣省大屯火山溫泉區也是壹個溫泉勝地和旅遊勝地。

目前我國地熱旅遊開發的常見形式有:利用奇特的地熱景觀開發旅遊,如局部噴泉、間歇噴泉、沸泉、沸泥池、噴孔等奇特的地熱地質現象;利用當地地熱資源和優美的景觀,開發集溫泉浴、度假村、娛樂為壹體的地熱旅遊項目;利用現代大型地熱溫室中的人造景觀和奇花異草,設置茶館或構成生態園林餐廳;利用現代大型農業地熱溫室發展高科技農業觀光購物;利用地熱養殖和現代高密度養殖技術,發展地熱養殖,包括捕撈;利用著名的溫泉文化發展旅遊業。據估算,我國溫泉年用熱量僅相當於(10 ~ 15) × 104 t標準煤,大量熱能沒有得到有效利用。

中低溫地熱資源被開發利用為溫泉、休閑、洗浴、醫療,受到了消費者的青睞,也引發了圍繞房地產開發和旅遊業的地熱開發熱潮。在開發利用方式上,地熱開發根據不同的需要有自己的特點。比如北京溫泉旅遊大量湧現,促進了房地產業的發展;廣東等地推出“中國溫泉之鄉”品牌,吸引國內外賓客。

(4)育種。北京、天津、福建、廣東等地起步較早,現已遍布20多個省(區、市)的47個地熱田,約300個養殖場和魚塘,面積約445×104m2。我國水產養殖用水量約占總熱水用量的5.7%,主要為羅非魚、鰻魚、甲魚、青蝦、牛蛙、觀賞魚和越冬魚苗。由於各地溫泉養殖業發展迅速,鮮魚暢銷國內外,取得了顯著的經濟效益。此外,還有地熱孵鳥、地熱曬菜、地熱供暖沼氣池、牲畜洗澡池等,也都取得了不錯的效果。

(5)農業溫室種植和灌溉。地熱是壹種復合資源,非常適合生物的反季節、異地繁殖和種植。地熱能可以用來加熱溫室,地熱水可以用來培養溫帶水生生物,地熱水中的礦物質也可以為生物提供所需的營養。在我國北方,地熱能主要用於種植高檔水果、蔬菜、食用菌和花卉,在南方主要用於育苗。據統計,全國共有133×104m2地熱溫室大棚,僅河北省就占47×104m2。利用地熱水進行農業種植灌溉,不僅可以促進早熟,而且具有明顯的增產效果。目前,我國溫室種植和開采地熱資源折合標準煤21.5×1.04t/a,占年開采地熱資源總量的3.4%。

同時,我國建立了許多地熱水梯級利用的農業示範點,如靜海縣、雄縣、新鄭縣、福州市等,綜合效益顯著,已在全國推廣。同時,地熱農業利用示範,地熱能的廣泛利用搞活了農村經濟,也促進了全國縣鄉和少數民族地區的經濟發展。

(6)工業生產。目前主要用於紡織印染、洗滌、制革、造紙、木材和谷物幹燥等。其中,溫泉區地下熱水在紡織工業和化學工業中得到了很好的利用和受益。同時,部分地熱水還可提取工業原料,如騰沖熱海硫磺池淘洗硫磺、洱源縣九臺溫泉區芒硝和天然硫磺、臺灣省大屯火山溫泉區明清以來的天然硫磺等。華北油田在封閉油井奧陶系深部采用地熱水伴熱輸油,完全替代了鍋爐熱水伴熱,取得了明顯的經濟效益和社會效益。

(7)礦泉水生產。中國從20世紀80年代末開始開發地熱水生產飲用天然礦泉水。據統計,我國利用地熱水生產飲用天然礦泉水的地方有近50個,主要分布在北京、天津、安徽、廣東、廣西、重慶、貴州、雲南、陜西、青海等省(自治區、直轄市)。主要使用鹽度在0.6g/L以下,溫度在50℃以下的地熱水。

此外,在地熱利用技術方面,為解決地熱尾水排放溫度高、資源利用率低、環境熱汙染和地熱水可持續利用等問題,逐步發展了地熱資源梯級利用技術和同層不同層回灌技術,可多級提取地熱水熱能,多層次利用地熱能。其中,地熱梯級利用技術充分發揮了地板輻射供暖和地熱熱泵的優勢,應用於幹燥技術、加熱汽化、蒸餾、洗滌、鹽提取、化學提取等方面。利用地熱回灌技術,總結推廣地下含水層蓄冷蓄熱技術,實現“夏灌冬用”供熱,“冬灌夏用”解決制冷,循環利用能源,形成城市封閉供熱制冷系統;到2007年,天津已“壹開壹灌”開發利用地熱水,地熱水回灌率達到15.8。其中基巖熱水回灌率可達100%,探索出了壹套新近系館陶組回灌技術,實現了新近系地熱水回灌的突破。