地熱井

地熱井，指的是井深3500米左右的地熱能或水溫大於30℃的溫泉水來進行發電的方法和裝置，地熱分高溫、中溫和低溫三類。高於150℃，以蒸汽形式存在的，屬高溫地熱；90℃～150℃，以水和蒸汽的混合物等形式存在的，屬中溫地熱；高於 25℃、低於90℃，以溫水、溫熱水、熱水等形式存在的，屬低溫地熱。2010年3月12日在北京市大興區鳳河營村成功打出一口地熱井，經過測量溫度達到103℃，打破了北京地熱出水溫度的紀錄，成為北京首箇中溫地熱井。

基本介紹

• 中文名：地熱井
• 外文名：Geothermal Wells
• 定義：進行發電的方法和裝置
• 首次出現：2010年3月12日
• 首次出現地點：北京市大興區鳳河營村

定義

地熱井深3500米左右的地熱能或水溫大於30℃的溫泉水來進行發電的方法和裝置(也可以用於工業餘熱發電)。

開採地表以下熱資源(主要為天然蒸氣、熱水和熱滷水等)的鑽探井稱為地熱井。所謂地熱，就是能夠經濟地為人類所利用的地球內部的熱資源。礦井向深部掘進時，總是越來越熱。鑽孔越深，底部的溫度也越高。陸地上的平均地熱梯度約25℃/千米。大地熱流現象主要受地殼和上地幔中50～100千米範圍內熱活動的控制。根據地震資料可知，整個地幔是個固體，因此，在地幔範圍內的溫度上限低於物質的熔點，但在地下700千米深處接近熔點，外核物質處於流體狀態，它的溫度高於物質的熔點。核心的溫度，一般超過地幔溫度400～500℃。地心的溫度不低於2000℃，但也不超過10000℃。關於地球內部溫度推算的結果是：100千米上地幔頂部局部熔融處1100～1200℃；400千米處1500℃；700千米上、下地幔界面處1900℃；2900千米地幔與地核分界面3700℃；5100千米內、外地核分界面4300℃；6371千米地心4500℃。

市場預測：按國家政策法律、綠色電力，全額由國家電網收購，收購價格按我國現行電價及綠色電力優惠政策預計0.7元/度電(太陽能電價大於1元/度電)。

主要用途

1、一般人首先會想到溫泉洗浴，地熱遠不止這些簡單的用途。地熱分高溫、中溫和低溫三類。高於150℃，以蒸汽形式存在的，屬高溫地熱；90℃～150℃，以水和蒸汽的混合物等形式存在的，屬中溫地熱；高於 25℃、低於90℃，以溫水、溫熱水、熱水等形式存在的，屬低溫地熱。

2、高溫地熱適合發電，中溫地熱可發電，也可用於房屋供暖，低溫地熱則可用於洗浴、醫療，也可以用於供暖以及溫室種植、水產養殖等。

3、首先考慮用於發電。在國外以中溫地熱水為能源的地熱電站並不少見，美國阿拉斯加已建成用72℃地熱水發電的機組。在中國的雲南騰衝，也有一座中溫發電站。

4、地熱井還可用於供暖。除環保、節能外，地熱供暖技術上簡單易行，對溫度的要求也比較寬泛，從 15℃～180℃的溫度範圍均可利用。而103℃的地下熱水，正好可免去加熱，直接引至供暖系統作供暖服務。

5、地熱應進行“梯級”利用，這樣可對地熱資源“物盡其用”，第一步用於供暖；第二步送入溫泉垂釣中心，提供地板供暖；第三步就是水產養殖，之後引到溫泉種植採摘基地，作特菜和花卉以及各種時鮮果品種植灌溉之用；最後排入溫泉公園的湖裡，使其冬天不結冰，綠水常清。

地熱井的井口裝置

地熱井的井口裝置主要有三種：多功能井口裝置、井口隔氧裝置和井口除砂裝置。

（1）多功能井口裝置。地熱井口裝置是地熱井開發中最基本的井口設備，是維持地熱井生產正常運行，進行熱水動態監測，防止由於井管伸縮及地面下降而引起的事故，減少熱水的腐蝕作用等所必需的。隨著地熱利用的逐步發展．地熱井的井口裝置逐步規範化。目前在我國天津地熱開發中較普遍採用的多功能井口裝置就是其中之一。

（2）井口隔氧裝置。為防止地熱水在井口與空氣接觸，減少地熱水中氧氣與氯離子聯合作用對輸水設備的腐蝕危害，在一些有腐蝕作用的地熱井的裝置中，安裝隔氧設備，其中較為常用的一種方法是氮氣保護法。

（3）井口除沙裝置。有的地熱井，由於地質及施工方面的因素，水中的含沙量超過國家規定的工業用水含沙量標準(含沙量應低於1/200萬)，影響熱水的正常使用。若含沙量高的地熱水用於供暖．會造成管路系統堵塞，因此對於含沙量超過標準的地熱井．應採取除沙措施。目前國內設計的旋流式除沙器，是一種較為理想的地熱利用系統中的除沙設備。該設備一般安裝在熱水井口的出水管上。

地熱

要說地熱井必先了解什麼是地熱。

地熱資源有著廣泛的用途，它和礦物燃料的區別在於不用燃燒, 因其可輸送性比較低,輸送高溫地熱水的極限距離約100km, 天然蒸汽的輸送距離大約只有10km, 故一般是使地熱能就地轉換為電能或直接利用。目前我國利用地熱主要用於發電、工業烘乾及製冷空調、供暖、醫療洗浴、溫室、養殖、農業灌溉等，其套用範圍取決於地熱水的溫度高低。溫度高，可用於地熱發電;溫度低，則只能用於地熱溫室、養殖及農業灌溉。

（一）發電

限於高溫地熱田，目前我國用於發電的地熱田有西藏羊八井、河北後郝窯、廣東鄧屋、湖南寧鄉灰湯等地熱田， 上述地熱田所建電站除西藏羊八井投入工業利用外，其餘均為試驗性電站。

（二）工業利用

限於60～150℃的中、低溫地熱水，主要用於烘乾、紡織印染及製革洗滌等方面，地熱水用於工業的適用溫度。

（三）供暖

用於供暖的地熱水溫度一般在60℃以上，也有採用50～60 ℃的,50℃ 以下的則很少採用。分直接供暖和間接供暖兩種方式：直接供暖是將地熱水直接送入供熱系統, 其對地熱水的水質要求高，不得對供暖管道系統產生腐蝕和結垢，一般為礦化度比較低的地熱水；間接供暖是使地熱水通過熱交換器將熱轉換給供熱系統進行供暖。開採具有腐蝕性和易產生結垢的地熱水供暖，一般採用間接供暖方式。地熱水供暖的利用率取決於地熱水的溫度及其供暖後排放水溫度，地熱水溫度愈高, 供暖後的排水溫度愈低, 則其供暖的利用率越高。

（四）醫療洗浴

最適於洗浴的地熱水溫度是40～60℃, 溫度偏高需加入涼水或適當降低溫度後, 方可用於洗浴, 這樣做對地熱資源是一種浪費；溫度偏低, 會使身體感到不適。用於醫療的地熱水, 除有溫度要求外, 對水質有相應的要求。我國採用下列標準作為醫療地熱水，又稱醫療礦泉水水質標準。

（五）飲用礦泉水

不少低溫地熱水，因其來源於深部，未受人為污染，並含有一些有益於人體健康的微量元素，可作為飲用天然礦泉水開發利用， 我國開發的一些飲用天然礦泉水中，就有相當一部分是低溫地熱水。當地熱水的污染物指標、微生物指標及鋰、鍶、鋅、銅、鉻、鋇等組分的限量指標符合要求的條件下,水中有一項( 或一項以上)指標符合表2.5.6的規定，可作為飲用天然礦泉水開發。

（六）水產養殖

溫度在30～45℃，符合TJ35漁業水質標準低礦化的地熱水，可用於水產養殖。在中國較多的用於養殖鰻魚、羅非魚、對蝦、河蟹、甲魚等。

（七）農業利用

一是利用地熱建立溫室，種植名貴花卉、蔬菜等作物；二是用於農田灌溉或給土壤加溫。前者利用地熱水溫度在30～75℃之間, 後者利用地熱水溫度一般在40℃以下。用於農田灌溉的地熱水水質應滿足農田灌溉用水水質標準。

注意問題

1、中國有的地方地熱井出現過平均年水位下降10m左右甚至更多的狀況。掠奪破壞性開採導致長期利用難以為繼。

地熱井注意問題

2、防腐問題地熱對金屬腐蝕是普遍存在的而且很嚴重。地熱水中最常出現起主要作用的腐蝕成分是氯(CL)和溶解氧(0：)。氯離子半徑小，穿透能力強，因此容易穿過金屬表面已有的保護層造成對碳鋼、不鏽鋼及其他合金強烈的縫隙腐蝕、孔蝕與應力腐蝕等。

3、氯離子對金屬的腐蝕作用還與溫度有關，60cc的地熱水CL一含量僅只200rTlg/L時，也會使不鏽鋼產生局部腐蝕，溫度越高腐蝕作用越強。在地下深層地熱水自然狀態下通常不含02，流出地面後空氣中的0：會溶入地熱水，溶解氧也是地熱水中最常見最重要的腐蝕性物質。

技術開發

1、集成創新：即地核原子爐和發電機+地幔地殼的熱岩層+石油鑽探式鑽地熱井+工質優選+蒸汽發電機+發電機=6因素集成。

2、工作循環簡單：即工質吸熱變工質蒸汽→蒸汽機作功→聯動發電機發電。

3、井水閉式循環：即地熱井水在井內閉式循環，不必抽到井外。

4、工質閉式循環：即工作介質按工質貯罐→井爐換熱→蒸汽機→冷卻→回到工質貯罐，是全封閉的循環，不會泄漏。

5、熱功轉換效率高：即採用相變傳熱和換熱，又低溫工作的蒸汽發電機，故一般每孔地熱井裝機在1500～3000KW。

6、建廠成本低：即一般約0.8億元/萬KW，低於核電的2.2億元/萬KW或秸桿發電的2億元/萬KW。

地熱井

興熱9井

2010年3月12日，在大興區鳳河營村的一處勘探工地上，歡呼聲四起。原來施工人員成功打出一口地熱井，從井口冒出的地熱水，經過測量溫度達到103℃，打破了北京地熱出水溫度的紀錄，成為北京首箇中溫地熱井。負責該井施工的派力工程有限公司副總經理葉宏宇介紹說，這口地熱井編號為“興熱－9#”，井深達到3623米，日出水量逾1500立方米，日自流水量近 800立方米。這是北京地區少有的自流地熱井，地熱水噴出地面，高度可達52米。地熱開採成本比較大，需要打幾千米，才可找到能夠利用的地熱，每口地熱井的成本，至少都在上千萬元人民幣。從上個世紀70年代初，北京先後開發了良鄉、天竺熱田，到目前為止，發現具備開發利用條件的地熱田有10個。

根據前期可行性論證成果表明，鳳河營地熱田高溫核心區域的地熱資源，可滿足當地550餘萬平方米建築物的供暖需求，與大型燃煤鍋爐供暖相比，年可節約費用 6000餘萬元，減少耗煤量8.5萬噸，減少灰塵量0.2萬噸，減少廢渣量1萬噸。

地熱資源

有資料顯示，地熱資源受到世界各國的重視。國際能源專家普遍認為，預計到2100年，地熱利用將在世界能源總值中占30%～80%。歐美等國都將地熱列為優先開發利用的替代型能源，冰島85%的住宅都利用地熱供暖，美國的地熱裝機和地熱發電量在世界上獨占鰲頭。對中國而言目前最為迫切的，是要把地熱作為一種替代能源利用。過去人們認為，25℃以下不叫溫泉，沒有利用價值。人們發現通過熱泵技術，北京淺層的5℃～6℃的地下水都可以利用。

和燃煤、石油等能源相比，地熱不僅清潔，而且能反覆利用，屬於可再生資源。深層地下水有其自身的循環系統，一部分熱水被抽上來之後，會從遠方不斷地得到補給，從這個意義上說，地熱資源是取之不盡、用之不竭的。但是由於近幾年來各地超采地熱嚴重，造成一些地區地質沉降。鄭克棪強調，在利用好地熱水的同時，必須進行回灌，用過的熱水經處理後，重新注回到含水層中，可提高再生的性能，這樣才可使含水層不枯竭。國際上普遍採用這種方法，例如，巴黎大量開採地熱供暖，但由於100%的回灌，水位並沒有下降。近幾年來中國一些地熱利用規模較大的城市，已經制定了回灌率標準，天津市要求新建地熱工程達到100%回灌，北京也作出相同的規定。當地首先要做好自己的發展規劃，是準備發展旅遊度假，還是發展房地產開發，亦或重點發展農業、養殖業，然後根據發展規劃，制定出對地熱資源的利用方案。