華東首個(gè)無(wú)干擾地巖熱項目在濟投運

在“去煤化”疾馳的當下，山東利用地熱能供暖再添新路徑。

經(jīng)濟導報記者獲悉，由山東德龍永泰新能源開(kāi)發(fā)有限公司與濟南熱力集團合作開(kāi)發(fā)，被稱(chēng)為華東地區首個(gè)的無(wú)干擾地巖熱供熱項目已在濟南東部濟鋼片區投入運行。

“經(jīng)過(guò)多種工況下的系統調試和進(jìn)入供暖季后的并網(wǎng)運行，近兩個(gè)月來(lái)該項目運行安全穩定，供熱效果優(yōu)勢明顯。”經(jīng)濟導報記者日前從項目運行方了解到。

地熱能儲量大、分布廣，是具有競爭力的可再生能源。以地源熱泵為代表的淺層地熱能在供熱項目中得到了廣泛開(kāi)發(fā)，而中深部地熱開(kāi)發(fā)由于投資大、施工難度大等原因，一直尚處于探索階段。

作為中深部地熱供暖項目，該項目一經(jīng)投運就初步顯示出了較淺層地熱供暖的優(yōu)越性。“由于能效比高、供熱運行成本低、綠色無(wú)污染的特性，該項目將被作為研究對象，為后期中深部地熱供暖大規模推廣積累數據經(jīng)驗。”1月25日，山東區域能源學(xué)會(huì )理事長(cháng)、中國城鎮供熱協(xié)會(huì )可再生能源供熱供冷工作委員會(huì )秘書(shū)長(cháng)羅永煥對經(jīng)濟導報記者表示。

系統使用壽命可達40-50年

在位于濟南濟鋼片區的這個(gè)無(wú)干擾地巖熱供熱項目操作間里，幾乎找不到工作人員，系統的自動(dòng)化程度高，無(wú)需人員值守。相較傳統城鎮集中供熱形式，無(wú)干擾地巖熱綜合開(kāi)發(fā)建設成本經(jīng)濟，系統運行成本低廉。

“在供暖季以機組75%負荷在每日18:00至次日8:00持續運行14小時(shí)，即可提供建筑物2萬(wàn)平方米的供熱需求，供熱成本25元/吉焦。”對該無(wú)干擾地巖熱系統的運行成本優(yōu)勢，山東德龍永泰新能源開(kāi)發(fā)有限公司相關(guān)技術(shù)人員對經(jīng)濟導報記者說(shuō)。

所謂無(wú)干擾地巖熱供熱技術(shù)，是指通過(guò)鉆機向地下一定深處的高溫巖層鉆孔，成孔后安裝密閉巖層換熱器，并利用其將地下深處的熱能導出，通過(guò)系統設備向地面建筑物供熱。與普通地熱供暖項目利用淺層地熱不同，這一項目利用的是中深部地熱。“換熱孔實(shí)際井深2317米，地熱增溫段主要為1010米至2241米井段，溫度變化范圍20.12-53.31℃。”上述技術(shù)人員表示。

經(jīng)濟導報記者了解到，自2017年11月開(kāi)始，該項目換熱孔鉆井施工，2018年7月經(jīng)專(zhuān)家論證會(huì )論證完井。雖然鉆孔區域地層較為復雜，巖溶系統和斷裂裂隙構造發(fā)育顯著(zhù)，鉆井工程實(shí)施條件較為不利，但井孔含水量高，有利于換熱。

采訪(fǎng)中獲悉，隨著(zhù)地熱打孔的深度變深，施工難度也在加大。不過(guò)，對地上建筑地基而言卻是好事，熱井深，不會(huì )影響到地面建筑。同時(shí)，地巖熱井地下也無(wú)運動(dòng)部件，系統比較穩定。此外，系統使用壽命長(cháng)，與地上建筑物壽命相當，可達40-50年。

取熱不取水無(wú)回灌煩惱

事實(shí)上，無(wú)干擾地巖熱技術(shù)供暖已被大規模應用在陜西、甘肅等國內西北地熱異常的地區。“以100萬(wàn)平方米建筑物為例，與傳統供暖方法相比，在為期4個(gè)月的采暖季，采用無(wú)干擾地巖熱供熱技術(shù)可替換標煤1.6萬(wàn)噸，削減二氧化碳排放量約4.3萬(wàn)噸。”來(lái)自甘肅省此類(lèi)項目的運行數據也證實(shí)了其治污降霾效果。

通過(guò)濟鋼項目的分析，羅永煥發(fā)現，華北、華東地區的地熱梯度在城鎮集中供熱上同樣具有較高利用價(jià)值和技術(shù)適用性，同時(shí)，其顯示出的環(huán)保優(yōu)越性也頗具吸引力。

目前，隨著(zhù)以地源熱泵為代表的淺層地熱能供熱項目的開(kāi)發(fā)利用，個(gè)別項目帶來(lái)的對環(huán)境資源的破壞性也逐漸顯現。這些項目利用的是抽取地下熱水實(shí)現供熱，再將釋放熱能的地下水回灌的地熱利用方式。在這一過(guò)程中，由于操作不當以及回灌不暢等原因，從而造成了一定程度上的環(huán)境污染。

“以濟南為例，地下巖層為砂頁(yè)巖結構，供熱井孔容易被細沙堵塞，為地下水回灌帶來(lái)難度。”羅永煥分析說(shuō)。

山東多地的淺層地熱項目在開(kāi)發(fā)利用中都不同程度地遇到了回灌難的問(wèn)題。不容忽視的是，如果地下水無(wú)法足量回灌，帶來(lái)的環(huán)境資源破壞作用不可小覷。“采水量和回灌量無(wú)法保持平衡的狀態(tài)下，長(cháng)此以往，會(huì )造成地下采空區增加?；毓嗖幌氯サ牡叵聼崴S意排放，也會(huì )帶來(lái)土壤鹽堿化等危害。”羅永煥說(shuō)。

相比之下，這個(gè)在濟鋼片區已經(jīng)投運的無(wú)干擾地巖熱技術(shù)供暖項目卻沒(méi)有這些煩惱。

“這一技術(shù)與傳統的熱利用技術(shù)的區別在于不開(kāi)采使用地下熱水，就可隨時(shí)隨地低成本地獲取巖層熱能。”對其環(huán)保性，中國工程院院士徐德龍如是說(shuō)。

正因為“取熱不取水”，該系統利用密閉的巖層換熱器向地面導熱，而不是直接抽取地下熱水。如此一來(lái)，也就做到了對地上地下環(huán)境均“無(wú)干擾”，無(wú)廢氣、廢液、廢渣排放，綠色清潔。

一次性投資成本相對較高

“在項目調試和并網(wǎng)運行中，多種工況下濟鋼無(wú)干擾地巖熱供熱系統能效比值均大于5，生產(chǎn)熱值最大700kw/h。”經(jīng)過(guò)兩個(gè)月的測試，項目運行方已經(jīng)對這一深部地熱供暖項目的運行穩定性掌握了較為具體的數據。

不過(guò)，運行穩定、成本低廉、環(huán)保性凸顯的背后，一次性成本投入仍然相對較高。

“普通城鎮供暖投資的一次性成本投入在120元/平方米左右，中深部地熱供暖就得300-400元/平方米左右。”由于該項目運行成本還沒(méi)有最終核算出來(lái)，羅永煥只是粗略對經(jīng)濟導報記者估算稱(chēng)。

不過(guò)，在他看來(lái)，地熱的開(kāi)發(fā)利用是國家能源戰略和供熱行業(yè)發(fā)展規劃的重點(diǎn)之一，無(wú)干擾地巖熱供熱則是該領(lǐng)域內的重要突破和技術(shù)方向。從長(cháng)遠來(lái)看，在結合地域工程條件和用戶(hù)需求的前提下，通過(guò)制定實(shí)施科學(xué)的系統建設與運行方案，無(wú)干擾地巖熱供熱技術(shù)顯著(zhù)的經(jīng)濟與社會(huì )效益應該會(huì )逐步顯現。