呼和浩特地熱能開(kāi)發(fā)利用現狀及前景分析

  地熱能是指在當前的技術(shù)、經(jīng)濟和地質(zhì)環(huán)境條件下能夠科學(xué)、合理地開(kāi)發(fā)出來(lái)的，地殼巖石中的熱能量和地熱流體中的熱能量及其伴生的有用組分。地熱能按溫度可分為高溫、中溫和低溫3類(lèi); 按儲存方式可分為熱水型、蒸汽型、地壓型、干熱巖型、巖漿型5 類(lèi)，由于技術(shù)、成本等原因，目前人類(lèi)開(kāi)發(fā)利用的地熱資源主要為熱水型和蒸汽型; 按開(kāi)采深度可分為深層地熱能和淺表層地熱能［3 － 4］。地熱能可應用于直接發(fā)電、雙循環(huán)發(fā)電，熱水直接供暖，地源熱泵，農業(yè)種養殖，工業(yè)熱加工、脫水、干燥、鹽回收，醫療，溫泉旅游等，具有清潔、高效、儲量巨大、分布廣泛、持續穩定等優(yōu)點(diǎn)。

 

  隨著(zhù)地熱勘測、開(kāi)采和應用技術(shù)的發(fā)展，地熱能逐步得到應用推廣，在優(yōu)化能源結構，減少碳排放，實(shí)現可持續發(fā)展中發(fā)揮出越來(lái)越多的作用。

 

  1 呼和浩特地熱能能源稟賦

 

  1. 1 地熱地質(zhì)條件

 

  呼和浩特地區位于呼包盆地東部邊緣。呼包盆地位于華北臺地北緣，屬中新生代斷陷盆地，且為階梯式斷陷盆地。該盆地呈長(cháng)條狀分布，基底埋深由中部向兩側變淺，區內無(wú)年輕的酸性巖漿巖，其熱源主要來(lái)自地球內部，屬于正常增溫傳導加熱，局部有水熱對流，地溫梯度為3 ℃ /100 m。其中呼和浩特市區至哈素海一帶具有儲存地下熱水的條件: 地下深2 800 ～ 3 000 m 處，有200 ～ 300 m 厚的大理巖層存在，大理巖中有豐富的溶隙溶洞，可以貯存大量的地下水，地下水沿斷裂帶經(jīng)深部循環(huán)后，可被加熱至90 ～ 100 ℃。據水文勘探資料，呼和浩特西瓦窯一帶有地熱異常顯示，1999 年在內蒙古地質(zhì)勘查局院內施工的地熱孔( HＲ1) ，井底水溫89 ℃。

 

  呼和浩特地區構造較復雜，斷裂比較發(fā)育。根據重力、地震、航磁等分析，呼和浩特市區有構造斷裂10 條，東西向或近東西向斷裂為主要斷裂，北東、北西向斷裂為次要斷裂，這些斷裂構成了呼和浩特地區良好的地熱通道。特別是由于北部距山前斷裂較近，地層節理裂隙發(fā)育程度較好，更有利于地下熱水儲存。

 

  1. 2 地熱儲蓋層

 

  呼和浩特地下熱水主要是淺層地下水通過(guò)深大斷裂向下補給，隨著(zhù)地溫的增加水溫逐漸升高。其蓋層為第三系厚層泥巖和白堊系砂巖，泥巖對下部熱能起到良好的保溫作用，是本地區良好的蓋層。

 

  1) 儲層。

 

  太古界烏蘭山群: 巖性為大理石、透閃大理巖及其他變質(zhì)巖風(fēng)化殼，其頂界面埋深2 300 ～3 400 m，目前在市區未揭露。

 

  下元古界二道洼群: 巖性為橄欖大理巖、石英大理巖，呼和浩特市大理巖頂板、厚度與裂隙發(fā)育區主要分布在烏素圖溝以東、如意河以西的市區中北部，頂界面埋深1 700 ～ 2 800 m，底界面埋深2 300 ～ 3 400 m，厚度400 ～ 600 m，含水層一般有6 層，累計厚度60 ～ 100 m。

 

  2) 蓋層。

 

  中生界上侏羅統: 工作區內廣泛分布，巖性為巖屑、晶屑凝灰巖、碎屑巖、火山角礫巖、泥巖、鈣質(zhì)砂巖。頂板埋深1 500 ～ 2 600 m，底板埋深1 700 ～ 2 800 m。

 

  中生界白堊系: 工作區內廣泛分布，巖性為砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)砂巖、泥巖，局部夾薄細砂層。

 

  1. 3 地熱流體評價(jià)

 

  呼和浩特地區的中溫熱礦水為含有多種有益微量元素復合型礦水，礦化度較高，為16. 16 g /L;pH 值為6. 85。其中鐵離子含量較高，達66. 18mg /L，鐵、鍶、氟、偏硅酸4 項指標達到了醫療礦泉水命名標準，溴、鋰、錳、偏硅酸、二氧化碳5項指標達到礦泉水濃度標準。氯離子含量7 699mg /L，硫酸根離子622 mg /L，鈉離子含量4 680mg /L，含鹽量較高。

 

  根據農田灌溉用水主要限定標準，該區地熱水不適宜用于灌溉。參照工業(yè)上用腐蝕系數和鍋垢總量對其腐蝕性及結垢性進(jìn)行評價(jià)，該區地熱水不能直接用于采暖，應通過(guò)熱交換等其他方式用于供暖，熱源一側設施要做好防腐處理。

 

  1. 4 地熱能綜合評價(jià)

 

  1) 呼和浩特地區深層熱水資源豐富。從開(kāi)采深度看屬于亞經(jīng)濟型地熱資源，從水溫看屬于中、低溫地熱資源?？赡艿膽梅较蛴? 中、低溫雙循環(huán)發(fā)電，水源熱泵采暖、制冷，工業(yè)干燥、脫水加工，農業(yè)種養殖業(yè)應用，溫泉醫療旅游。

 

  2) 從地熱流體評價(jià)來(lái)看，呼和浩特深層熱水屬高礦化水質(zhì)，在開(kāi)發(fā)應用時(shí)，必須考慮到尾水污染和設備腐蝕的問(wèn)題。在回灌技術(shù)成熟之前，不建議大規模發(fā)展水源熱泵或其他深層地下水直接應用的項目。

 

  3) 呼和浩特地區淺層地熱發(fā)展空間廣闊。常溫帶溫度梯度小，地下100 ～ 200 m 處與地表溫差顯著(zhù)，適合發(fā)展地源熱泵空調，可以有效減少建筑物終端能耗。

 

  2 地熱能利用現狀及存在的問(wèn)題

 

  2. 1 地熱能利用現狀

 

  近年來(lái)，呼和浩特政府開(kāi)始重視地熱能特別是淺表層地熱能的開(kāi)發(fā)利用，但尚處于起步階段，主要應用于溫泉旅游和地源熱泵空調，前者受資源分布影響，主要集中在呼市—哈素海一帶，后者只在個(gè)別建筑項目中進(jìn)行了示范，都還沒(méi)有實(shí)現系統化和產(chǎn)業(yè)化。據不完全統計，全市共有3 口地熱井進(jìn)行了不同程度的開(kāi)發(fā): 1 個(gè)在呼和浩特市呼倫貝爾南路147 號的水月城溫泉大酒店，另外2 個(gè)在呼和浩特東65 km 土默特左旗境內哈素海旅游區，年開(kāi)采量約13. 28 萬(wàn)m3，開(kāi)發(fā)項目主要是溫泉旅游。同時(shí)有財政大廈、偉業(yè)大廈、機動(dòng)車(chē)及駕駛人管理中心( 車(chē)管所大樓) 、內蒙古發(fā)改委辦公大樓發(fā)展大廈等9 個(gè)采用地源熱泵空調技術(shù)的地熱采暖示范項目。這些地熱開(kāi)發(fā)應用項目已經(jīng)取得了一定的經(jīng)濟、社會(huì )和環(huán)境效益。

 

  2. 2 存在的問(wèn)題

 

  1) 與風(fēng)能、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能等新能源相比，地熱資源存在認識不足、應用有限的問(wèn)題。

 

  2) 地熱地質(zhì)資料不全面，基礎工作差。目前呼和浩特地區地熱資源勘查技術(shù)手段單一，空白區域的前期勘查精度較低。地熱地質(zhì)和地熱鉆探技術(shù)發(fā)展速度緩慢，特別是復雜地層存在鉆探效率低、成本高等問(wèn)題。

 

  3) 管理混亂。淺層地熱能開(kāi)發(fā)屬于哪個(gè)部門(mén)

 

  監管和審批，呼和浩特尚未明確。而相比之下，北京、天津、沈陽(yáng)等地都設有專(zhuān)門(mén)的“地熱資源管理辦公室”對地熱能開(kāi)發(fā)開(kāi)采進(jìn)行統一管理。

 

  4) 開(kāi)發(fā)方式單一，技術(shù)水平低。地下熱水開(kāi)

 

  采大都用于溫泉旅游，洗浴后直接排放，造成熱能浪費的同時(shí)也造成了礦化水污染，還存在局部過(guò)度開(kāi)采、地下水位下降等地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題。

 

  3 地熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展的SWOT 分析

 

  國家功能區劃把內蒙古自治區作為重要能源基地，呼和浩特市作為內蒙古自治區的政治文化中心，有責任發(fā)揮其示范和輻射作用，走出一條可持續的城市發(fā)展之路。盡管處于起步階段，發(fā)展中也存在很多問(wèn)題，呼和浩特的地熱能產(chǎn)業(yè)發(fā)展有新能源政策、地域環(huán)境等方面的優(yōu)勢，具有十分廣闊的前景，可以說(shuō)是優(yōu)勢與劣勢同在，機會(huì )與挑戰并存。對呼和浩特市地熱能產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)行SWOT 分析。

 

  4 建議

 

  1) 重點(diǎn)發(fā)展淺表層地熱能的開(kāi)發(fā)利用。

 

  積極推進(jìn)地熱源熱泵技術(shù)，對具有供熱或空調需求的建筑，推廣采用熱泵冷熱聯(lián)供系統和回收余熱的熱泵熱水系統，逐步提高熱泵系統在城市供熱中所占比例，市、區政府投資的養老院、醫院、學(xué)校等單位的建筑，制冷供熱系統優(yōu)先選用地源熱泵系統。

 

  2) 拓展地熱能在農業(yè)和工業(yè)的應用。把地熱應用引入到溫室建造，發(fā)展地熱采暖大棚; 利用地熱給沼氣池加溫，提高沼氣的產(chǎn)量; 還可以利用地熱大力發(fā)展養殖業(yè)，如培養菌種，養殖水產(chǎn)等，都具有十分廣闊的前景。

 

  地熱能在工業(yè)領(lǐng)域里的用途也很廣泛，它可以用于烘干和蒸餾過(guò)程，用于簡(jiǎn)單的工藝供熱、制冷，或者用于各種采礦和原材料處理工業(yè)的加溫和除冰。在生產(chǎn)過(guò)程中，由于節省了軟化水處理費，也相應降低了產(chǎn)品的成本。在某些情況下，地熱流體本身也是一種有用的原料，具有工業(yè)利用價(jià)值。

 

  3) 加大技術(shù)投入。重點(diǎn)加強地熱能源資源勘查開(kāi)發(fā)核心技術(shù)的研究，特別是超深層地熱資源勘查技術(shù)與鉆探工藝。加快科技創(chuàng )新，通過(guò)技術(shù)進(jìn)步降低成本，促進(jìn)地熱能推廣應用。鼓勵對淺層地熱能勘查評價(jià)及地源熱泵系統各項技術(shù)的研發(fā)及相關(guān)理論的研究，對于有突破性進(jìn)展的科研成果制定足夠吸引力的獎勵政策。凝聚科研隊伍，制定相關(guān)政策，積極從國內外引進(jìn)人才，充實(shí)呼和浩特地熱能開(kāi)發(fā)利用的科研、開(kāi)發(fā)、工程設計、市場(chǎng)開(kāi)發(fā)等方面的高級人才隊伍，尤其鼓勵引進(jìn)具有研究基礎和技術(shù)積累的研究團隊。

 

  4 ) 統一管理，完善制度。成立專(zhuān)門(mén)的部門(mén)或機構對地熱能開(kāi)發(fā)進(jìn)行監管，出臺地熱資源規劃、管理辦法、條例和優(yōu)惠政策。制定《呼和浩特市地下水地源熱泵取水回灌規定》、《呼和浩特市地下水源熱泵抽取回灌地下水對建筑物沉降影響評價(jià)》、《地熱能開(kāi)采環(huán)境影響條例》等，對可能引起大氣、水污染和高礦化水土壤污染的地熱開(kāi)發(fā)項目要謹慎對待，為科學(xué)、安全地推進(jìn)地源熱泵技術(shù)應用工作提供保障。

 

  5) 加強國際合作，推動(dòng)呼和浩特地區地熱能的開(kāi)發(fā)應用。加強技術(shù)引進(jìn)，利用國際合作機制，拓展地熱能開(kāi)發(fā)的融資及國際先進(jìn)技術(shù)的轉移途徑，如共建可再生能源技術(shù)轉移和創(chuàng )業(yè)的國際化載體，利用清潔發(fā)展機制，利用國際基金組織的可再生能源發(fā)展基金。