地?zé)峁峁嵘a(chǎn)過(guò)程

在供暖季抽出地?zé)崴?jīng)熱水表、除砂器到換熱器,加熱供暖用的循環(huán)水;地?zé)岱艧岷筮M(jìn)入曝氣罐,用熱風(fēng)強(qiáng)制通風(fēng)經(jīng)曝氣、加壓過(guò)濾除鐵后,送入儲(chǔ)水箱;地?zé)崴俳?jīng)加壓泵向用戶供生活熱水。供暖系統(tǒng)循環(huán)水經(jīng)換熱器被加熱,然后供至采暖用戶的散熱器或風(fēng)機(jī)盤管,向室內(nèi)供暖。如果設(shè)有供暖調(diào)峰,在嚴(yán)冬時(shí)部分水流經(jīng)鍋爐再加熱后供出。在非供暖季,地?zé)崴苯舆M(jìn)入曝氣罐,經(jīng)過(guò)濾除鐵后送入儲(chǔ)水罐向外供水。在非供暖地區(qū),取消換熱器,只設(shè)井口裝置和水處理設(shè)施。

70℃的100 t/h地?zé)崴?約可供5萬(wàn)m住宅建筑取暖;系統(tǒng)如增加一臺(tái)2 t/h調(diào)峰鍋爐,供暖面積可達(dá)到7萬(wàn)m。井口裝置、水處理和供暖系統(tǒng)可防地?zé)崴g;除鐵過(guò)濾后供生活用地?zé)崴晃廴拘l(wèi)生潔具;變頻調(diào)速設(shè)備能按需調(diào)節(jié)抽取地?zé)崴?系統(tǒng)可節(jié)水節(jié)電。

在當(dāng)?shù)鼐哂衅胀ǖ牡責(zé)豳Y源條件下,開(kāi)發(fā)低溫地?zé)崞饹Q定作用的是市場(chǎng),第一步先要弄清市場(chǎng)有多大,市場(chǎng)在哪里,如何才能占領(lǐng)市場(chǎng)。供暖和供生活熱水的消費(fèi)需求與住的需求緊密相連,我國(guó)供熱消費(fèi)發(fā)展總的來(lái)看已進(jìn)入初步發(fā)展期,人們對(duì)公共產(chǎn)品供熱需求正急驟增加,這種需求有較可靠的培育性和可測(cè)性,是否有集中供暖在北方是住房銷售的重要條件。集中供應(yīng)生活熱水和集中供暖的市場(chǎng)需求有較大差別。南方、北方居民都需要供應(yīng)熱水,是全年需要,但人們的熱水消費(fèi)量與經(jīng)濟(jì)收入水平關(guān)系密切,目前不僅是賓館,有的住宅也希望全年有熱水供應(yīng),這就要結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)收入發(fā)展水平,分析近期增長(zhǎng)變化速度,我國(guó)的需求正處于急速轉(zhuǎn)變期中。

供暖與供熱水是沒(méi)有排它性的公共產(chǎn)品需求,要滿足群眾迅速增長(zhǎng)的需求,只有走產(chǎn)業(yè)化道路,借助各方集資。目前有的地方政府允許有能力對(duì)外供熱的單位收取一次性熱源集資費(fèi)。供每m建筑采暖可收費(fèi)額,較低的是50元/m左右,用以籌建熱源,這比自建鍋爐房投資要節(jié)約一半左右。可以用此項(xiàng)集資籌建地?zé)峁嵴?然后逐步發(fā)展?jié)L動(dòng)開(kāi)發(fā)。已有鍋爐房供熱的區(qū)域開(kāi)發(fā)地?zé)?可把原有鍋爐房作調(diào)峰和備用熱源,鍋爐房仍然有用。天津和西安地區(qū)大約有一半的地?zé)峋?是在原已有鍋爐房集中供熱的區(qū)域發(fā)展起來(lái)的,地?zé)崂孟蛏疃群蛷V度開(kāi)發(fā)尋求效益的機(jī)會(huì)是眾多的。目前情況大多是一口地?zé)峋ǔ珊?先用一部分熱供暖、供生活熱水;隨著地?zé)峁┡枨髷U(kuò)大,逐步發(fā)展把地?zé)嵊米?然后增加調(diào)峰鍋爐房,再擴(kuò)大供暖面積;下一步是開(kāi)展全年綜合利用項(xiàng)目,提高地?zé)崂寐?再進(jìn)一步可以是利用水源式熱泵,從地?zé)崤欧潘刑崛崃?繼續(xù)擴(kuò)大供熱效益。

平均地溫梯度大于2.5 ℃/100 m,允許鉆地?zé)峋牡貐^(qū);需要和可能培育起集中供應(yīng)生活熱水市場(chǎng)的城鎮(zhèn)住宅、工業(yè)區(qū);可能投資興建生產(chǎn)過(guò)程需要大量40~ 90℃熱水企業(yè)的地區(qū),如農(nóng)產(chǎn)品低溫烘干、蔬菜花卉溫室、工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程用熱水漂洗等;冬季需要供暖的地區(qū)。

地?zé)峁岢Ｒ?jiàn)的供熱形式有三種:純地?zé)崴畵Q熱供熱、地?zé)崴畵Q熱+壓縮式熱泵供熱、地?zé)崴畵Q熱+吸收式熱泵供熱。

從開(kāi)采井出來(lái)的70℃的高溫水，經(jīng)過(guò)汽水分離器和旋流除砂器的處理后，進(jìn)入換熱器與二級(jí)網(wǎng)熱水換熱。換熱后溫度降至38℃，經(jīng)過(guò)回注泵加壓后注入回注井中。二級(jí)網(wǎng)熱水(采暖熱水)經(jīng)過(guò)換熱后，溫度由35℃升高至45℃，為熱用戶供熱。

此種供熱方式的換熱量與開(kāi)采井出水量、出水溫度和二級(jí)網(wǎng)供回水溫度密切相關(guān)。參考勝利油田目前在用的地?zé)峋畢?shù)，假設(shè)新建開(kāi)采井出水量為66m/h，出水溫度取70℃，排水溫度取38℃。經(jīng)計(jì)算，單井換熱供熱量為2.46MW，單個(gè)新建小區(qū)若熱負(fù)荷需求在2.46MW的情況下，采用純地?zé)崴苯訐Q熱的方式就可以滿足供熱需求。

當(dāng)開(kāi)采井供熱能力大于供熱單元的熱負(fù)荷需求時(shí)，地?zé)崴?jīng)過(guò)換熱器與二級(jí)網(wǎng)熱水直接換熱，從換熱器出來(lái)的地?zé)崴恢苯幼⑷牖刈⒕?當(dāng)開(kāi)采井供熱能力小于供熱單元的熱負(fù)荷需求時(shí)，地?zé)崴紫冉?jīng)過(guò)換熱器與二級(jí)網(wǎng)熱水直接換熱，換熱后的地?zé)崴疁囟冉档椭?8℃，然后經(jīng)過(guò)壓縮式熱泵，將熱量傳遞給二級(jí)網(wǎng)熱水，地?zé)崴罱K降至18℃左右回注至地層。通過(guò)板換換熱的二級(jí)網(wǎng)熱水和經(jīng)過(guò)熱泵換熱的二級(jí)網(wǎng)熱水匯集在一起，進(jìn)入熱用戶為熱用戶供暖。壓縮式熱泵的性能系數(shù)較高，一般在4~6之間。

此種供熱形式與地?zé)崴畵Q熱+壓縮式熱泵供熱形式相似，不同之處在于，這里采用的是第一類吸收式熱泵進(jìn)行供熱能力的補(bǔ)充。第一類吸收式熱泵的性能系數(shù)大于1，一般為1.5~2，并需要采用集中供熱的一級(jí)網(wǎng)熱水作為吸收式熱泵的驅(qū)動(dòng)熱源。

當(dāng)今社會(huì)，常規(guī)化石能源日漸短缺，而在總能耗中，民用采暖耗能比例逐年增長(zhǎng)。地?zé)嶙鳛橐环N無(wú)污染、可再生的清潔能源，與煤炭、石油和天然氣等傳統(tǒng)的化石能源相比，具備數(shù)量巨大、可再生、低碳、環(huán)保、就地取用等優(yōu)勢(shì)。同時(shí)地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)也符合國(guó)家的節(jié)能減排政策。2013年初，國(guó)家能源局、財(cái)政部、國(guó)土部和住建部聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于促進(jìn)地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用的指導(dǎo)意見(jiàn)》，更增大了對(duì)地?zé)崮苓@一新能源的開(kāi)發(fā)利用的政策支持。

勝利油田所處區(qū)域存在豐富的地?zé)崴Y源，地?zé)崴疁囟容^高，具有較好的利用價(jià)值。早在2002年，勝利油田就開(kāi)始在其外圍區(qū)域采取地?zé)峁岬男问健ｋS著我國(guó)環(huán)保問(wèn)題的加劇，以環(huán)保和節(jié)能為主要特征的地?zé)峁嵝问皆絹?lái)越得到國(guó)家和集團(tuán)公司的重視和認(rèn)可。勝利油田擁有豐富的地?zé)豳Y源，在地?zé)崂梅矫婢哂刑烊坏膬?yōu)勢(shì)，在技術(shù)允許的條件下，合理地選擇地?zé)峁岱绞剑粌H有利于能源的可持續(xù)性利用、環(huán)境的保護(hù)，同時(shí)還可以提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，降低供熱成本。

另外，我國(guó)許多地區(qū)有較豐富的90℃以下的低溫地?zé)豳Y源,用于供熱,是用得其所;只要利用得當(dāng)即可持續(xù)發(fā)展,仍能保護(hù)生態(tài)環(huán)境的完整性。10年來(lái)我國(guó)低溫地?zé)峁嵋逊e累了許多適用經(jīng)驗(yàn),開(kāi)發(fā)低溫地?zé)崞饹Q定作用的是市場(chǎng),按照價(jià)格規(guī)律,著力培育市場(chǎng),地?zé)峁峥尚纬瑟?dú)立的產(chǎn)業(yè),先供給城鎮(zhèn)居民采暖、生活熱水,根據(jù)可能再相繼發(fā)展烘干、溫室、養(yǎng)殖等綜合利用產(chǎn)業(yè),可成為鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)的帶頭產(chǎn)業(yè)。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明地?zé)衢_(kāi)發(fā)利用可以獲得高的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益。供熱產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)前景好,因供熱是生活必需的;技術(shù)不太復(fù)雜,比較簡(jiǎn)便易學(xué);在供熱的基礎(chǔ)上,還可以開(kāi)發(fā)多項(xiàng)產(chǎn)業(yè)部門復(fù)合的綜合利用技術(shù);有推廣價(jià)值;結(jié)合我國(guó)當(dāng)前鄉(xiāng)鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展形勢(shì),地?zé)釁^(qū)域供熱具有時(shí)間超前性與長(zhǎng)效性;國(guó)內(nèi)可提供軟硬件配套的全部技術(shù)設(shè)備。各地可根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展水平,分析近期市場(chǎng)需求變化情況,結(jié)合地?zé)豳Y源條件,抓住時(shí)機(jī)興建地?zé)峁岙a(chǎn)業(yè),獲取經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

地?zé)衢_(kāi)發(fā)投入是初投資和運(yùn)行費(fèi),有下面幾個(gè)主要構(gòu)成因素。

①井費(fèi)主要由井深決定。目前最常用的地?zé)峋坠苤睆?24 mm(958in)的全部鉆井費(fèi),在井深為1 000~ 3 000 m范圍內(nèi),市場(chǎng)價(jià)格可用每m深費(fèi)用1 200元左右估算。

②井口設(shè)備包括耐熱潛水電泵、密封井口裝置、除砂器、變頻調(diào)速設(shè)備等。目前一口出水量100 t/h左右的地?zé)峋?井口全套費(fèi)用大約30萬(wàn)元。

③換熱站地?zé)嶂苯庸┡恍枰獡Q熱器;用間接供暖時(shí),大多數(shù)情況下,要用鈦板換熱器才能抵抗地?zé)崴母g。相應(yīng)于供暖住宅建筑總面積,每m2供暖面積,換熱設(shè)備和安裝費(fèi)投資大約要增加6~ 12元。

④調(diào)峰加熱設(shè)備有人認(rèn)為低溫地?zé)峁┡瘻囟炔粔蚋卟偶诱{(diào)峰措施,這是一種誤解,甚至在地?zé)崴疁爻^(guò)95℃時(shí),地?zé)峁┡矐?yīng)加調(diào)峰措施。因?yàn)榈責(zé)嵯到y(tǒng)的初投資高,運(yùn)行費(fèi)低,正適用于供暖的基本負(fù)荷;相反調(diào)峰措施初投資比地?zé)岬?燃料消耗費(fèi)高,用于尖峰負(fù)荷,累積燃料消耗少。地?zé)峒诱{(diào)峰兩相配合,可揚(yáng)長(zhǎng)避短,地?zé)崂寐士商岣?供暖面積可大幅增加。確定調(diào)峰設(shè)施容量是較復(fù)雜的問(wèn)題,先要按用戶近期或遠(yuǎn)期供暖高峰負(fù)荷要求;其次要依地方條件、環(huán)保要求,然后再由技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件決定。涉及調(diào)峰設(shè)備的初投資、熱源種類和熱源價(jià)格,目前可考慮的方式有燃煤、燃?xì)狻⑷加秃碗姛?。初投資和熱源價(jià)格低的,調(diào)峰容量可選得大一些;反之,就應(yīng)把調(diào)峰容量選得小一些。變化范圍可以是供暖高峰設(shè)計(jì)負(fù)荷的5%~ 50%。

⑤室外管網(wǎng)地?zé)嶂苯庸┡?室外管網(wǎng)通常只一根,但要根據(jù)地?zé)崴|(zhì),適當(dāng)考慮防腐措施;如用地?zé)衢g接供暖,換熱站以后的管網(wǎng)與鍋爐房供暖方案投資是相似的。

⑥終端散熱設(shè)備如果選用普通鑄鐵散熱器,投資費(fèi)與鍋爐供暖相比,其差別取決于利用溫降的區(qū)別。為提高地?zé)崂寐?要盡力降低排放水溫,這要以增加散熱器的散熱面積為代價(jià)才可能實(shí)現(xiàn)。普通室內(nèi)供暖散熱器的散熱能力是由散熱器平均溫度與室內(nèi)空氣溫差決定的。以常用的鑄鐵四柱813型散熱器為例,如用tg1= 70℃、th1= 45℃作為設(shè)計(jì)工況下的地?zé)峁┡到y(tǒng)所需散熱器面積為f1,與tg= 95℃ ,th= 70℃常規(guī)供暖系統(tǒng)所需散熱器面積f相比較,在室內(nèi)散熱量相同情況下,散熱器數(shù)量要增加將近一倍,即f1= 2 f。如果認(rèn)為管道安裝費(fèi)相同,每m2建筑供暖造價(jià)就要額外再增加30%~ 40%。10年來(lái),多項(xiàng)原常規(guī)95℃/70℃系統(tǒng)改用低溫地?zé)峁┡瘯r(shí),增加的散熱器片數(shù)量,并不需要像上述計(jì)算方法算出的那樣多。這是由于地?zé)峁┡沁B續(xù)的,運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和測(cè)定分析告訴我們,我國(guó)目前多數(shù)供暖系統(tǒng),用于可靠的連續(xù)供暖時(shí),已安裝的散熱器余量甚大。用低溫連續(xù)供暖時(shí),不能簡(jiǎn)單地在原95 ℃/70 ℃系統(tǒng)上疊加散熱設(shè)備,應(yīng)當(dāng)正確確定單位面積建筑熱負(fù)荷,避免浪費(fèi)終端散熱設(shè)備。

運(yùn)行費(fèi)主要包括:電費(fèi)、地方收取的地?zé)崴Y源費(fèi)和調(diào)峰鍋爐消耗的燃料費(fèi)。

目前可以用18.5元/m作為與京津地區(qū)相似的住宅建筑在供暖期(120~ 150 d)的收費(fèi)參考價(jià)格。供暖毛收入可用供暖建筑面積× 18.5元/m估算。對(duì)不同的供暖地區(qū),供暖天數(shù)如有較大差別,可按當(dāng)?shù)毓┡鞌?shù)與京津地區(qū)比較折算確定價(jià)格。如,一口地?zé)峋鏊?00t/h,水溫70℃ ,供暖利用溫降25℃ ,則供暖后排出水溫為45℃?？晒┏鰺崃繛镼D= 100 000× 25× 4.186= 2.907kW。設(shè)每m供暖耗熱指標(biāo)為60 W/m,則此地?zé)峋晒┡娣e為AD= 48 450 m,表明一口井大約可供50 000 m取暖。如果設(shè)供暖高峰負(fù)荷的30%由調(diào)峰措施負(fù)擔(dān),系統(tǒng)的供暖面積將可擴(kuò)大到69 214 m2,此時(shí)供暖季調(diào)峰累積耗熱量大約不超過(guò)供暖季總耗熱量的10%。

值得注意的是,因地?zé)崾沁B續(xù)供暖,選擇供暖單位面積熱負(fù)荷q時(shí),可不留余量;要在建筑使用允許的條件下盡可能地多布置散熱器或適用于低溫的終端散熱設(shè)備,擴(kuò)大利用溫降,降低排放水溫。

由技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和多項(xiàng)工程經(jīng)驗(yàn)得出,經(jīng)濟(jì)效益接近最高時(shí),適宜的排放水溫,大多數(shù)都在40℃以下;如與燃煤鍋爐房供暖相比較,在兩種系統(tǒng)效益相同情況下,求得的最低排放水溫大多在30 ℃左右。此時(shí)散熱器面積要有較多的增加,如布置散熱器過(guò)多影響了建筑效果是不妥的,因此低溫供暖設(shè)計(jì)不是受排放水溫的制約,而是受選用什么樣的散熱設(shè)備、能布置多少散熱設(shè)備的制約。在沒(méi)有條件做詳細(xì)分析時(shí),只要散熱設(shè)備能布置,設(shè)計(jì)選定離開(kāi)散熱設(shè)備的水溫在40℃左右,通常經(jīng)濟(jì)上是不會(huì)吃虧的。

地?zé)崴懈鞣N礦物質(zhì),我國(guó)已開(kāi)采的低溫地?zé)崴V物質(zhì)用于生活洗浴時(shí),絕大多數(shù)對(duì)健康都是有益的,有的能治療某些疾病,與旅游、療養(yǎng)產(chǎn)業(yè)結(jié)合有很高的效益,因含有過(guò)量放射性物質(zhì)而不能用的地?zé)崴苌儆龅健，F(xiàn)僅就作為普通生活熱水、節(jié)約熱能角度與其他熱源比較討論其價(jià)值。1 m 5℃水加熱到45℃ ,需耗凈熱量46.5 kWh。如以煤為燃料,約為3元/m;以燃?xì)鉃槿剂?約為6.0元/m;用電加熱約為20元/m3。計(jì)算

中如果再加入各種燃燒設(shè)備的初投資和負(fù)荷的初裝費(fèi)分?jǐn)?熱水供應(yīng)的成本還要高許多。上述參數(shù)可以作為銷售生活熱水的參考價(jià)。熱水供應(yīng)通常是全年負(fù)荷,它的經(jīng)濟(jì)效益比供暖高,所以在我國(guó)南方如福建、海南等不需供暖的地區(qū),低溫地?zé)衢_(kāi)發(fā)也有高效益。

地?zé)嵯裙┎膳?后供生活熱水是可行的。是否有矛盾,取決于熱水負(fù)荷,如果全年熱水負(fù)荷已全部滿額,就不可能再考慮供暖,因?yàn)闊崴?fù)荷效益比供暖高,但這種情況在北方通常是非常罕見(jiàn)的。

地?zé)崴械蔫F離子常常超過(guò)用水標(biāo)準(zhǔn),供熱水前要經(jīng)過(guò)曝氣、除鐵過(guò)濾處理。供熱水所需的水處理設(shè)備、貯水箱、定壓供水變頻控制、用戶防腐熱水表和干管定溫排放閥等等,都需要投資,但與以m計(jì)價(jià)的銷售收入相比,只要情況基本正常,產(chǎn)出仍常會(huì)數(shù)倍大于投入,能得到高的回報(bào)率。最大的問(wèn)題是能否培育和組織起用戶市場(chǎng)。生活熱水的毛收入可用年供出水量×每m熱水價(jià)估算。

搞綜合利用,第一產(chǎn)品要有市場(chǎng),第二要有經(jīng)營(yíng)、生產(chǎn)專家,第三才是用好地?zé)崮?。大多情況下地?zé)崾禽o助條件,但在有的鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)有機(jī)會(huì)成為關(guān)鍵性的啟動(dòng)產(chǎn)業(yè),獲得高的經(jīng)濟(jì)效益。它的收益要有可信的可行性報(bào)告才能估算。

由于熱水和供暖是生活需要，是公用產(chǎn)品,市場(chǎng)一經(jīng)建立它就是穩(wěn)定的，近期幾乎沒(méi)有因競(jìng)爭(zhēng)而丟失市場(chǎng)的風(fēng)險(xiǎn)。

取決于對(duì)地下水文資料的掌握和鉆井技術(shù),有可能出現(xiàn)完井后出水量和水溫偏離設(shè)計(jì)預(yù)想的情況。投資方可以要求開(kāi)發(fā)地?zé)岬刭|(zhì)、鉆井設(shè)計(jì)單位承擔(dān),或者由鉆井公司承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)。目前在我國(guó)可能由鉆井公司與投資方共同承擔(dān)更為實(shí)際可行,具體條款可在簽定鉆井合同時(shí)確定。

根據(jù)天津地質(zhì)專家的觀測(cè),超量開(kāi)采引起的地面沉降,主要是由粘性土層壓密造成的。據(jù)分層標(biāo)觀測(cè)資料,粘性土層壓密造成的沉降約占77.6%,砂層占22.4%[1]。在沉積層開(kāi)采淺層的地?zé)崴畷?huì)引起較大的地面沉降,應(yīng)慎重觀察和逐步采取回灌措施;開(kāi)采較深的基巖層地?zé)崴?通常對(duì)地面沉降影響甚微。

為滿足室內(nèi)供暖需求,在嚴(yán)冬時(shí)地?zé)峁┡蟮呐欧潘疁刈罡?、水量最?首先可以靠綜合利用,如供生活用熱水、水源式熱泵、越冬水產(chǎn)養(yǎng)殖等,必要時(shí)可用人工噴泉結(jié)合設(shè)計(jì)冬季景觀實(shí)現(xiàn)降溫,可以避免排水對(duì)環(huán)境的熱污染。在非供暖季地?zé)崴鶕?jù)用水需要量出水,依靠井口變頻調(diào)速器控制,沒(méi)有多余水量不會(huì)有熱污染。