地热资源特性论述与可持续开发利用模式解析

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　　摘要：在我国经济发展中，地热资源为我国社会经济的发展起到了重要支持作用，地热资源来自于地球内部，其在工业、农业领域中已经成为一种重要的生态型能源。对地热能源的特性及其可持续开发利用模式进行全面的认识，是推动我国经济快速发展与保护自然生态环境的热门课题。鉴于此，本文对地热资源的概念及分类进行探讨，并论述了其主要特性，在此基础上深入解析了地热资源的可持续开发利用模式。
　　关键词：地热资源;资源特性;可持续开发;利用模式
　　中图分类号：X37 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）01-0-02
　　Abstract：In China’s economic development，geothermal resources have played an important supporting role in the development of China’s social economy. Geothermal resources come from within the Earth， and it has become an important ecological energy source in the industrial and agricultural fields.A comprehensive understanding of the characteristics of geothermal energy and its sustainable development and utilization model is a hot topic to promote the rapid development of China’s economy and protect the natural ecological environment.In view of this，this paper discusses the concept and classification of geothermal resources，and discusses its main characteristics.On this basis，it deeply analyzes the sustainable development and utilization mode of geothermal resources.
　　Key words：Geothermal resources; Resource characteristics; Sustainable development; Utilization model
　　1 地熱资源的概念及分类
　　1.1 概念
　　所谓地热资源，是广泛分布于地球地壳内部的地热流体、地热能及有用组分，这些资源能够进行高效的开发和利用。地热资源在全世界范围内拥有非常大的储量，而且其是无污染、可再生的，据相关数据表明，地热资源在地球中的总量要比全球煤炭储量高出1.7亿倍，而能够进行利用的地热资源，按照标准煤进行转换，可达到4948万亿t。正是因其储量庞大，而且无污染、可再生，因此具有非常巨大的开发潜力。
　　1.2 分类
　　对于地热资源来说，其种类主要是以埋藏深度和温度来进行划分的。以埋藏深度来说，依据不同的埋藏深度，可将地热资源划分为三类，分别是浅层地热能、常规地热能和增强型地热能。其中，浅层地热能的埋藏深度通常在距离地表的200m以内，这类地热资源广泛分布于地下水和地壳的浅部岩土体，而且能够通过现有的技术手段进行开发。因浅层地热能并不具有较高的温度，因此其内部的热量无法进行直接利用，而这就需要通过地源热泵来对浅层地热能进行转换，使其能够用于制冷与供暖。对于常规地热能来说，其主要是水热型的地热资源，常规地热能的埋藏深度在200～3000m之间，人们目前已广泛采用常规地热能来进行日常生产。可以说，常规地热能的应用，在很大程度上便捷了人们的生活。对于增强型的地热能来说，其英文简称又被叫做EGS，该类地热能是以干热岩技术为基础进行提取，主要是利用人工方法来促进地热储层的形成，使其得从具有低渗透层的岩体中被提取出来。干热岩的埋藏深度通常在3000～6000m之间，而其温度范围则处于150～650℃之间。历经多年的发展，我国已开始规模化地开发浅层地热能，而在常规地热能开发中，也已取得了许多进展。不过因技术条件的限制以及资金的不足，使我国目前仍未能有效地开采增强型地热能。
　　以地热资源的温度来对其进行划分，可将其划分为低温地热、中温地热与高温地热，其中低温地热的温度在25～90℃之间，而中温地热的温度在90～150℃之间，高温地热的温度则超过150℃。对于不同温度的地热资源，其用途也不一样，低温地热及中温地热主要是进行直接利用，用途主要包括医疗、供暖、工业生产等，而高温地热的用途则是发电。
　　2 地热资源的特性论述
　　相比于化石类资源，地热资源的应用优势非常明显，而且能够满足我国在社会发展中所提倡的绿色低碳环保理念，究其原因在于地热资源是一种清洁且可再生的能源。地热资源的主要特性主要体现在以下几个方面：其一是无污染。对地热资源进行开发与利用，并不会给环境造成污染，其可对天然气、煤炭等石化能源进行有效代替，从而使原有的能源结构得到有效改善，使废气排放、环境污染、粉尘污染等问题得到有效避免。其二是持续性。对于石化能源来说，其往往有着很长的再生周期，因此这类能源是不可再生的资源，一旦石化能源被消耗殆尽，势必会使人类社会的发展陷入停滞状态;而对于地热资源来说，其主要载体是地热水，通过对地热水进行运移与流转，可有效补充资源损耗，进而使资源的利用变得可持续化。其三是稳定性。由于地热资源所蕴含的热量都是地球内部在运转过程中所产生的，因此对地热资源进行运移和使用时并不会和外部环境产生较多的联系，也不会受到外部气候条件的影响，这使其在稳定性上有着非常明显的表现，从而在一定程度上保障了相关领域的稳定发展。 　　3 地热资源可持续开发利用模式
　　自20世纪70年代起，我国便致力研究地热资源，以此探寻更加先进、科学的开发与利用模式。长期以来，人们在管理地热资源过程中处于无序状态，采取的管理模式也过于粗放化，这也使地热资源在管理过程中存在很大浪费。为了对地热资源进行有效保护，使其能够得到可持续开发利用，需要做好以下几个方面的工作，以此平衡地热资源的保护与开发，从而使其能够真正得到科学的可持续开发利用。
　　3.1 预先规划
　　在对地热资源进行可持续开发利用时，必须要做好地热资源的规划工作。而在实施规划过程中，需要以整个地区的发展为对象，对地热资源进行合理布局，开展科学评价，分析特征存在不同差异下，各类地热资源的主要利用方向，深入研究地热资源的赋存规律，并以此作为开采规划和布井方案的制定依据，确保地热资源能够实现统一的规划，提高地热资源的利用效率。
　　3.2 梯级利用
　　所谓地熱资源的梯级利用，是根据各类用户对地热资源的不同需求，通过采取特定技术、特定设备，使地热资源能够按照不同层级来进行科学化利用，以此最大限度地提高地热资源的利用效率，并确保地热资源的效益最大化。例如，对于温度在150℃的地热水来说，应采用涡轮发电机组来对其进行利用，使其能够被应用于发电领域，而发电后所排放出的温度高达90℃的废水，则需采用换热设备来实现热量交换，然后将这些热量用于供暖。当地热水的温度降低到40～50℃之间时，可将这部分热量用于地板辐射供暖。而对于温度在30℃的地板辐射供暖尾水，则需要通过热泵来对其进行再次利用，使这部分能量能够再次被用于供暖。
　　3.3 回灌
　　在对地热资源进行开发利用时，如果仅仅是通过单井形式来实现，势必会降低热储层水位，而如果尾水有着很高的温度，还会对环境造成热污染。为了避免这些问题，就需要采取回灌措施，在地热水中的热能被利用后，需要将其重新回注到地下。可以说，回灌措施能够使地热资源得到有效保护，并降低资源的不必要浪费，同时也能避免在开发利用过程中产生环境污染。
　　3.4 构建地热井成井工艺技术体系
　　我国在开发与利用地热资源时，需要根据地热资源的埋藏深度、岩性、热储类型，构建与之相对应的地热井成井工艺技术体系，通过该技术体系的构建，可起到明显的增产作用，并可使地下热储层得到切实有效的保护。
　　3.5 推广换热技术和地热水保温技术
　　我国在对地热资源进行可持续开发时，还要积极开展关于管体无缝、保温材料等方面的研究，这对于降低地热资源在输送过程中产生的热损耗具有重要意义。同时，还要根据地热水在不同地区中的水质差异，设计与之相适应的换热器，选择最合理的材质，使地热资源在开发与利用过程中能够获得更高的换热效率。
　　4 结语
　　总而言之，地热资源凭借其可再生、无污染、持续性与稳定性强等特性，具有巨大的开发潜力，并受到越来越多人的关注。对地热资源进行可持续开发利用，必须要遵循环境友好、科学开发、技术先进以及资源节约等原则，只有这样才能促进地热产业的发展，使我国得以顺利实施可持续战略。
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　　收稿日期：2019-12-07
　　作者简介：陈安河（1968-），男，汉族，本科学历，高级工程师，研究方向为水文地质、工程地质和地质灾害。
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