天津市華馨公寓地熱梯級利用

  工程概況
  華馨公寓位于天津市河東區，建于1999年，規劃建設面積20萬(wàn)平方米，一期有13.7萬(wàn)平方米的采暖及生活用水，二期供暖面積6.3萬(wàn)平方米。2002年，由于小區建設的需要，又新增了供熱面積4.5萬(wàn)平方米左右。小區所處位置，地熱資源條件較好。熱儲層為薊縣系霧迷山組，出水溫度85℃左右，出水量為90 -130m3/h，如按一般工藝設計只能滿(mǎn)足10萬(wàn)平方米左右的供暖，存在熱源嚴重的不足問(wèn)題。結合開(kāi)發(fā)建設的需求，地熱梯級利用技術(shù)為該工程熱源不足問(wèn)題的解決發(fā)揮了重要作用。
  該站地熱井開(kāi)采為一采一灌的對井回灌開(kāi)采方式，系統特點(diǎn)為“小而精”，即占地面積小、結構合理、功能齊全、使用效果佳，配以計算機24小時(shí)自動(dòng)監控系統。降溫后的地熱水部分進(jìn)入下一級系統，另一部分進(jìn)入裝有石英砂的除鐵罐內進(jìn)行吸氣除鐵，實(shí)施24小時(shí)熱水供應。
  為了進(jìn)一步提高地熱利用率，開(kāi)發(fā)剩余地熱資源，為下一步的規劃建設預留供熱負荷，華馨公寓首次在地熱供熱系統中，引入了地板輻射采暖方式，同時(shí)，大面積的住宅型地板采暖在天津地區也尚屬首例。其優(yōu)點(diǎn)在于舒適、美觀(guān)、衛生，另外地板采暖高效節能，使地熱水的利用溫差加大了10℃。另外．輻射采暖可比其他散熱器節約20%左右的供熱量，與鑄鐵散熱器相比可節約30%的運行費用。華馨公寓地板采暖系統是利用散熱器采暖的回水(50℃)作為供水，利用低溫大流量的原理，循環(huán)至地板采暖回水為40℃，進(jìn)入換熱器與地熱水進(jìn)行熱交換，這樣利用地熱尾水的熱量，增加了供熱面積5.5萬(wàn)平方米，提高了資源利用率?？梢?jiàn)地板輻射換熱是合理開(kāi)發(fā)利用低溫地熱資源、擴大供熱面積和提高采暖效益的良好方式之一。
  由于小區建設的需要，2002年內新增熱面積4.5萬(wàn)平方米，考慮到地熱井韻產(chǎn)熱量及新增熟負荷，調勢在必行。目前用于調峰的設備多為燃油、燃氣鍋爐，但在地熱供暖工程中，應甩水源熟泵技術(shù)進(jìn)行冬季調峰，能提高熱能利用率，實(shí)現地熱資源的梯級利用，為40℃以下的地熱棄水提供了新的利用途徑。
  目前水源熱泵技術(shù)已經(jīng)成熟，主機運行安全可靠，較其他方式具有高效、環(huán)保、節能等多項優(yōu)點(diǎn)。為此，該區新增4.5萬(wàn)平方米的供熱，由熱泵提取棄水中的熱能來(lái)滿(mǎn)足，使系統實(shí)現了梯次、高效、節能的目的。

  地熱地質(zhì)條件
  華馨公寓構造位置位于滄縣隆起大小東莊凸起的西南邊緣，基巖埋深1100米左右。區域上對本區地熱地質(zhì)條件起控制作用的斷裂，主要有海河斷裂、天津斷裂和李七莊斷裂。

  海河斷裂
  位于本區南側，是大小東莊凸起的南部邊界。沿海河分布，走向北西，傾向南西，區域上延伸較長(cháng)，西起天津市區，東入渤海。該斷裂屬殼斷裂，活動(dòng)時(shí)期長(cháng)，有一定的繼承性和新生性。該斷裂距離設計區較近，對本區的地熱地質(zhì)條件的影響較大。

  天津斷裂
  位于天津市區西部，是大一小東莊凸起的西部邊界，走向北北東，傾向北西西，傾角約45°，屬正斷層，斷層落差200-300m。該斷裂屬蓋層斷裂。

  李七莊斷裂
  位于本區東側是凸起內部斷裂，走向北北東，傾向北西西，傾角60°，屬正斷層，區域上延伸約10km，該斷裂對設計區地熱地質(zhì)條件影響較大。

  地層概況
  華馨公寓所在地區的地層包括新生界的平原組與明化鎮組，古生界的奧陶系與寒武系，元古界的景兒峪組、龍山組與霧迷山組。

  熱儲特征
  小區將取薊縣系霧迷山組熱儲層的地熱水，該熱儲層位于上元古界青白口系地層之下，主要巖性以深灰、淺灰色含灰質(zhì)白云巖為主。設計區附近該層的頂板埋深2550- 2600m，熱儲層溫度85℃左右，單井出水量90-130 m3/h，水質(zhì)類(lèi)型為CISO4．HC03-Na型，含氟量約lOmg/L，總礦化度1900 mg/L，總硬度為245 mg/L，總堿度約330 mg/L，pH值為7.5左右，為低礦化度中性軟水。拉申指數3左右，屬中等腐蝕性熱水。該熱儲層熱水中鍶、鋰、偏硅酸和偏硼酸等含量也均達到飲用礦泉水標準。
  地熱井設計方案
  根據有關(guān)資料，結合設計區地熱地質(zhì)條件，以及現有地熱井的分布，布設一采一灌兩眼地熱井。1#井垂深3000m，斜深3040m，傾角11.45°，方位角44°；2#井垂深2950m，斜深301Om，傾角14.55°，方位角270°。兩井均于400m開(kāi)始造斜。