原創： 王峽，等  煤氣與熱力雜志  昨天

作者：王峽，亢磊

第一作者單位：濟南市熱力設計研究院

摘自《煤氣與熱力》2017年10月刊

1   干熱巖供熱技術

干熱巖是一種普遍埋藏于距地表2~6 km，溫度為150~650 ℃的不含水或蒸汽的干熱巖體，熱能賦存于各種變質巖或結晶類巖體中，這部分熱量來自地球內部熱核反應。聯合國有關新能源報告顯示：全球，地層深度5 km范圍內，地熱資源量相當于約4 900×1012 t標準煤。我國的地熱資源儲量約占全球總儲量的16.7%，儲量巨大。對于干熱巖供熱項目，鉆孔深度一般控制在2.5 km以內，這一深度內的巖體最高溫度為70~75 ℃。干熱巖供熱項目的供水溫度一般比較低，因此適用于采用地板輻射供暖系統或風機盤管的建筑。

 干熱巖供熱系統流程見圖1。通過鉆機向地下一定深度的巖層鉆孔，在鉆孔中安裝密閉的金屬地埋管換熱器，地埋管換熱器中循環介質與巖層換熱，經地埋管換熱器加熱的循環介質與地面熱力站中的換熱器換熱后（或經熱泵機組提高供水溫度）用于建筑供熱。

圖1   干熱巖供熱系統流程

1~5.閥門

在供暖初末期，可以采用直接供熱方式（閥門1、5開啟，閥門2~4關閉），地埋管換熱器內循環介質與地下干熱巖換熱后進入地面熱力站的換熱器，供熱回水經換熱器與循環介質換熱升溫后作為供熱供水供給用戶。在供暖嚴寒期，采用間接供熱方式（閥門2~4開啟，閥門1、5關閉），經換熱器與循環介質換熱升溫后的熱水不直接供給用戶，而是經閥門2進入熱泵機組冷凝器進一步提升溫度，然后經閥門3作為供熱供水供給用戶。供熱回水經閥門4進入熱泵機組蒸發器，降溫后進入換熱器，完成一次循環。這樣可充分利用回水的余熱，實現大溫差運行。

2   干熱巖供熱工程實例

干熱巖供熱技術是一種廣義上利用地熱能的技術，不需要非常高的溫度，鉆孔孔徑200 mm、鉆孔深度2.5 km為性價比******的工程做法。

①工程實例1

 我國西北地區某市A區干熱巖供熱項目。規劃供熱面積為2×104 m2，2016—2017年供暖期實際供熱面積為1×104 m2。開設2眼直徑為200 mm的鉆孔，孔深2.5 km，兩眼井口距離（一般控制在15 m以上）18 m，單鉆孔理論換熱能力為600 kW。開設鉆孔施工時間為57 d，單眼鉆孔費用為200×104 元。供暖初末期采用直接供熱方式，設計供、回水溫度為47、43 ℃。供暖嚴寒期采用間接供熱方式，設計供、回水溫度為47、10 ℃。熱力站配置熱泵機組。

②工程實例2

 我國西北地區某市B區干熱巖供熱項目。規劃供熱面積為1×104 m2，2016—2017年供暖期實際供熱面積為4 000 m2。開設1眼直徑為200 mm的鉆孔，孔深2.5 km，單鉆孔理論換熱能力為600 kW。開設鉆孔施工時間為20 d，單眼鉆孔費用為200×104 元。供暖初末期采用直接供熱方式，設計供、回水溫度為37、34 ℃。在供暖嚴寒期采用間接供熱方式，設計供、回水溫度為47、10 ℃。熱力站配置熱泵機組。

③供熱效果

 由調研結果可知，用戶室內溫度均達標，這說明這兩項干熱巖供熱工程的供熱效果比較理想。

3   干熱巖供熱技術的優勢及風險 

3.1  優勢

①政策支持

 干熱巖供熱項目得到了國家政策的有力支持。2017年1月，由國家發改委、國家能源局、國土資源部聯合發布的發改能源［2017］158號文《地熱能開發利用“十三五”規劃》指出：根據地熱資源特點和當地用能需要，因地制宜開展淺層地熱能、水熱型地熱能的開發利用，開展干熱巖開發利用試驗。結合各地區地熱資源特性及各類地熱能利用技術特點，有序開展地熱能發電、供暖以及多種形式的綜合利用。在“十三五”時期，在全國地熱資源開發利用現狀普查的基礎上，查明我國主要水熱型地熱區（田）及淺層地熱能、干熱巖開發區地質條件、熱儲特征、地熱資源的質量和數量，并對其開采技術經濟條件做出評價，為合理開發利用提供依據。支持有能力的企業積極參與地熱勘探評價，支持參與勘探評價的企業優先獲得地熱資源特許經營資格，將勘探評價數據統一納入國家數據管理平臺。

②技術優勢

 與太陽能供熱相比，干熱巖供熱不存在太陽晝出夜落及陰雨雪天氣的影響。與地埋管地源熱泵相比，干熱巖供熱不存在地埋管占地面積過大的問題。與地下水地源熱泵相比，干熱巖供熱不存在地下水回灌和重金屬污染問題。與空氣源熱泵相比，干熱巖供熱不存在冬季室外機結霜引起的制熱能力下降的問題。與燃煤鍋爐房、熱電聯供供熱相比，干熱巖供熱的污染物排放量低，化石能源消耗量小。

3.2  風險

 由于干熱巖供熱項目中鉆孔費用占工程造價比重高，因此鉆孔成井成功與否是干熱巖供熱項目前期的主要風險之一。對于目前的干熱巖供熱項目，供熱效果均比較理想，但這些項目并未達到設計供熱面積，且運行時間也不長。因此，不排除長期運行的干熱巖供熱項目，巖層的熱量衰減，無法保證出水溫度，以及導致熱泵機組耗電量提高。由于干熱巖供熱項目的鉆孔較深，地埋管換熱器的壽命和承壓能力是值得我們關注的風險內容之一。

4   建議

在實施鉆孔前，應由具有資質的專業隊伍進行地熱資源勘探、地質取樣與測試，以獲取水文地質參數及地溫梯度、巖層熱儲量等基礎信息。選擇一支具有相關資質且技術過硬的專業鉆井施工隊伍開設鉆孔，以確保鉆孔的成井質量。爭取政府補貼及銀行融資，以降低投資壓力。優化地埋管換熱器的換熱效果，關注換熱器的壽命和承壓能力。

 為確保供熱質量和安全性，干熱巖供熱項目應適當考慮備用熱源。在峰谷電價政策下，可利用熱泵機組在低谷電價期間滿負荷運行，將富裕熱量儲存在蓄熱裝置中，在高峰電價期間利用蓄熱進行供熱，以降低運行成本。

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