天津：地热资源循环梯级利用(组图)

地热梯级利用
地热梯级利用是指根据地热流体不同温度进行的地热逐级利用。

有代表性的地热流体的梯级利用是自高温至低温逐级利用
①饱和蒸气：200～140℃发电利用；200～180℃高浓度溶液的蒸发、氨吸收制冷及纸浆和牛皮纸浆的蒸煮；180～170℃通过硫化氢流程制取重水及硅藻土干燥；170～160℃鱼类产品和木材干燥；160～150℃通过拜尔流程制取铝土；150～140℃高速干燥农产品、罐装食品；140～130℃精制食糖蒸发和通过蒸发和结晶法制取食盐；130～120℃通过蒸馏法制取淡水、含盐溶液的浓缩和多效蒸发；120～110℃轻型混凝土板的干燥和养护。

②饱和蒸气和地热水：110～100℃有机材料、海草、草和蔬菜等的干燥。

③地热水：100～90℃鱼类资源干燥和快速除冰作业；90～80℃采暖和温室供热；80～70℃制冷（温度低限）；70～60℃动物饲养及温室、温床联合供热；60～50℃培植蘑菇、医疗保健沐浴；50～40℃土地加温；40～30℃游泳池、生物降解、发酵及利用温水采矿防冻；30～20℃鱼类孵化、土地加温。

④经发电或采暖后的地热尾水的温度仍在30～40℃左右，可充分利用，如进行水产养殖、灌溉等。

天津：地热资源循环梯级利用(组图)2007-5-18 15:51:21采用地热梯级利用技术的高温热泵系统人民网·天津视窗5月18日电：节能降耗关键词地热资源利用，回灌技术，梯级利用技术项目单位：天津市国土资源和房屋管理局天津地热勘查开发设计院天津市河东区房地产管理局供热公司项目内容：天津市地下蕴藏着丰富的中低温地热资源。

全市地热分布面积达8700平方公里。

地热资源已经成为天津经济发展和改善城市环境质量不可多得的清洁能源。

但在地热资源利用过程中也显现出种种问题，地热资源在漫长的地质历史时期形成，其补给来源主要为大气降水，补给时间漫长（几千年乃至数万年），补给量有限，随着地热资源利用的广泛，长期以单纯开采井的形式开发，将会导致热储层水位下降过快，地热井使用寿命缩短。

而且地热尾水排放温度过高，容易造成对环境的热污染。

为了解决保持热储压力，减少地热流体直接排放污染环境问题，并使地热资源得到充分利用，天津市国土资源和房屋管理局在地热的开采与利用过程中，组织地热勘查和开发利用单位研究和采用地热回灌技术和梯级利用技术。

地热回灌技术是将经过利用温度降低的地热尾水或其他水源通过地热回灌井重新注回热储层。

回灌的地热尾水和其他回灌水在热储层中经过与地热流体混合，并和热储层中的岩石骨架进行热交换，温度升高，可以再次循环利用。

梯级利用技术根据地热资源温度高、富含丰富的矿物质等特点，多梯次利用地热资源。

以冬季采暖为主，利用后的尾水可直接通过回灌井回灌到地下，也可以用于生活热水、理疗、种植、养殖等。

通过这种方式增加了单井供热能力，提高了地热资源利用率，降低了地热水的排放温度，从而有效地节约和保护地热资源，提高了经济效益，避免了热污染和环境污染，资源的效能得到了充分发挥。

项目背景：天津地热资源开采利用在全国开展得比较早，据中国地质调查局《我国地热资源及其开发利用现状报告》显示，天津地热供暖面积约占全国地热供暖总面积的50％，是我国利用地热供暖规模最大的城市。

天津市宝坻区地热资源开发利用对策佚名【摘要】天津市宝坻区蕴藏着丰富的地热资源,资源总量为12.896×1015kJ,可开采量按100 a计相当于2.929亿t标准煤。

据已有勘查成果和地热开发利用现状,对本区地质构造、热储特征、各热储层地热资源流体质量、综合利用和环境效益进行初步分析,提出地热资源开发利用对策。

【期刊名称】《地下水》【年(卷),期】2012(000)004【总页数】3页(P65-67)【关键词】地热资源;隆起;热储特征;开发利用【正文语种】中文【中图分类】P31宝坻区位于天津市北部，是我市重要的工农业和游泳渡假基地，处于周良庄地热田上，“京津新城”正是因为地下温泉而兴建的新城镇，这里蕴藏着丰富的地热资源，地热水大多自流，自流水量一般在40～300 m3/h，井口温度大于100℃［1］。

根据2009年《天津市空间发展战略规划》，在天津“十一五”规划中提出，依托地热资源和良好的发展空间，经过历时6年的开发建设，“京津新城”已初步建设成为京津唐地区以休闲旅游、会议会展、文化教育为特色的现代服务业基地，并成为天津11座卫星城中唯一的一座无污染生态新城。

该区位于天津十大地热异常区之一的周良庄地热异常区，该区地质构造复杂，地热流体温度较高，流体质量较好，矿化度较低，有着广阔的利用前景，为了保护好当地这一得天独厚的地热资源，使其能得到更科学合理的利用，下面就围绕地热利用和开发对策展开讨论。

周良庄地区位于沧县隆起北部的王草庄凸起和冀中坳陷北部武清凹陷的东部斜坡带之上，基岩主体构造为背斜构造，区内断裂主要有北西向的大口屯－汉沽断裂、北西西向的周良庄断裂、北北东向的牛蹄河断裂和王草庄断裂、北北西向的杨码头断裂［2］(图1)。

该区整体为一个以中、新元古界为核部，以下古生界寒武系和奥陶系为翼部的不对称背斜构造，其南东(SE)翼稍比北西(NW)翼开阔，褶皱轴面略向北西向倾斜，背斜总体走向北东(NE)，由北东向南西方向倾伏。

浅层地能（热）的开发与利用执笔人程韧摘要浅层地能（热）广泛存在于地下浅层（数百米以内）恒温带中的土壤和地下水里。

它是低品位（<25℃）的可再生能源。

有别于传统深层（<5km）地热能。

它基本不受地域和气候的影响。

其温度相对恒定，储量巨大，是不应被忽视的新能源。

在建筑供暖（冷）用新能源中是最为现实、最有前途的能源。

本文重要介绍开发利用这种能源的价值，国内外的发展状况及开发利用中应注意的一些问题。

一、浅层地能（热）是新能源大家族中最为现实的能源（一）何谓浅层地能（热）——在太阳能照射和地心热产生的大地热流的综合作用下，存在在地壳下近表层数百米内的恒温带中的土壤、砂岩和地下水里的低温地热能。

浅层地能（热）不是传统概念的深层地热，是地热可再生能源家族中的新成员，它不属于地心热的范畴，是太阳能的另一种表现形式，广泛的存在于大地表层中。

它既可恢复又可再生是取之不尽用之不竭的低温能源。

以往，这种低温能源，因品位不高（通常温度﹤25℃），往往被人们所忽视。

随着制冷技术及设备的进步和完善，成熟的热泵技术使浅层地能（热）的采集、提升和利用成为现实。

随着社会的进步、物质生活水平的提高，人们对居住环境和质量的要求也随之提高。

人们对居住环境的供暖、制冷和生活热水的需求也更加迫切。

我国建筑用能占全社会能源需求的比例，已由原来的1/6增长为1/4，其中，建筑物冬季供暖、夏季制冷、生活热水的能耗需求，占有相当大的比例。

以往，这种能源主要来自于矿物质燃料（煤、油、气）的燃烧。

1000多度的高温烟气加热70～80℃的低温水实现供暖（冷）的低温要求，排烟的温度竟达200℃以上，这不仅仅是能源利用的浪费和不合理，且严重地污染周围的环境，加大了政府环境治理的难度。

热泵系统采集浅层低温地能（热），并略加以提升后，满足供暖（冷）的需求，同时实现供暖（冷）区域的零污染排放。

这不仅利用了大自然的低品位可再生能源，大幅度节约高品位传统的建筑用能，同时真正实现供暖（冷）而无污染的绿色居住环境。

•天津市的能源状况（一）天津市非再生能源情况：作为一个典型的能源输入型城市，天津市在一次能源生产上只有大港油田和渤海油田生产的原油和天然气，且产量不能满足本地区发展的需要。

同北京一样，天津的煤炭、电力等能源供应主要依靠山西、河北、内蒙古三省。

经济发展所需其他能源也主要依靠外省市提供。

能源供应受外来因素影响明显。

1•大港油田：大港油田位于天津市东南的渤海之滨，东临渤海，西接冀中平原，东南与山东毗邻，北至津唐交界处，地跨津、冀、鲁三省市的25个区、市、县，其勘探地域辽阔，包括津冀20个区、市、县以及山东省一部分的大港探区及新疆尤尔都斯盆地，总勘探面积34629平方公里，其中大港探区18629平方公里。

现已在大港探区建成投产15个油气田24个开发区，形成年产原油430万吨和天然气3.8亿立方米的生产能力。

大港油田始建于1964年1月。

1995年12月改制为原中国石油天然气总公司所属国有独资公司，并更名为大港油田集团有限责任公司。

1999年6月，大港油田集团有限责任公司核心业务与非核心业务分开，核心业务改组为中油股份大港油田公司，非核心业务作为存续企业，仍然沿用大港油田集团公司名称，直属于中国石油天然气集团公司。

2.渤海油田：渤海油田是目前中国海上最大的油田，也是全国第二大原油生产基地，由中海石油（中国）有限公司天津分公司负责渤海油田勘探开发生产业务。

渤海海域面积7.3万平方公里，其中可勘探矿区面积约4.3万平方公里。

渤海油田与辽河油田、大港油田、胜利油田、华北油田、中原油田属于同一个盆地构造，有辽东、石臼坨、渤西、渤南、蓬莱5个构造带，总资源量在120亿方左右。

其地质油藏特点是构造破碎、断裂发育、油藏复杂，储层以河流相、三角洲、古潜山为主，油质较稠，稠油储量占65%以上。

（二）天津市可再生能源情况：1.太阳能：天津市太阳能资源较为丰富，属二类太阳能资源丰富地区，全年平均气温为12.5°C，接受的太阳能辐射总量为4876MJ/（m2・a），日照时数为261O〜3090h/a，具有较好地应用条件。

2021.08科学技术创新基于地热梯级利用供热系统运行策略的研究李强(中煤水文局集团(天津)工程技术研究院有限公司,天津300000)我国有着较为广泛分布的地热资源,与此同时还有着良好的开采条件,但是在进行开发利用的过程中仍存在技术方面的局限性,所以导致我国广泛面临着地热资源浪费严重的现象。

基于此,有必要强化开展对于地热梯级利用供热系统优化运行策略的深入分析,进而切实保障工程对于地热资源的利用效率,真正落实可持续发展的目标。

1工程案例我国某地区所开展的供热工程主要采用的是地热梯级利用供热工艺,设计进行地热井的开采,其实际的开采量是125m 3/h ,出水温度则为80℃。

一级利用在经过换热器换热之后便向用户直接进行热量的供给,其水温降到中间温度上,接下来再采用热泵技术对换热后的热水热量进行提取,并向地热用户进行再次的供给,当完成降低地热尾水温度之后便进行回灌排放。

该系统建成之后预计能够在冬天完成对于20多万平方米住宅的供热工作。

2基于地热梯级利用供热系统运行的优化途径2.1控制方案2.1.1控制原则。

因为地热梯级利用供热系统本身具有一定的复杂性,所以为了能够切实保障其平稳运行,务必要严格遵循以下几方面的控制原则:首先,应当在现有的基础上尽可能提高地热资源的利用效率,并最大限度实现对于辅助加热系统能量的节约。

当热负荷变小的时候,需要降低当前的辅助加热量。

而当出现热负荷大幅度降低的情况之后,工作人员需要对热泵机组进行逐级关停,并逐渐减小地热水的流量。

若是将热泵机组关停之后,地热水难以同供热负荷需求相符合的时候,工作人员要开展对于热泵机组开启以及辅助加热系统之间经济性的对比工作,进而实现对于最佳运行模式的确定[1]。

某种地热梯级利用供热系统如图1所示。

其次,应当确保热泵机组有着最佳的工作效率,结合热泵机组运行的实际特性以及热负荷需求等多方面影响因素,对机组开启的运行策略进行明确。

最后,应当注重使用质量并调的调节方式,在系统调节的基础上进一步降低输配能耗,主要是通过对于地热潜水泵以及各级循环水泵等变频控制,在负荷与位数排放条件的基础上针对水泵进行变频,再经过多方程的联合运算,得到最优流量。

天津市规划和自然资源局关于印发《天津市地热资源管理实施办法》的通知正文：----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------天津市规划和自然资源局关于印发《天津市地热资源管理实施办法》的通知津规自发〔2019〕4号各区规划和自然资源分局，各有关单位：为落实国家资源税改革、矿业权出让制度改革和资源生态环境保护的要求，加强我市地热资源保护利用，市规划和自然资源局制定了《天津市地热资源管理实施办法》，现印发给你们，请遵照执行。

2019年4月15日天津市地热资源管理实施办法第一章总则第一条为提升地热资源保护和集约节约利用水平，强化地热资源的精细化管理，促进地热资源的可持续利用和安全利用，更好地服务于美丽天津建设，根据《中华人民共和国矿产资源法》、《天津市矿产资源管理条例》、《矿产资源勘查区块登记管理办法》、《天津市地热资源管理规定》等法律法规规章，结合本市实际，制定本办法。

第二条在本市行政区域内从事地热资源勘查、开发利用、保护和监督管理活动，适用本办法。

第三条市规划和自然资源局（以下简称“市局”）负责全市地热资源的统一管理工作，负责指导和监督各区的具体工作。

各区规划和自然资源分局（以下简称“分局”）按照职责分工和本办法的规定，负责本辖区地热资源勘查和开发利用的管理和监督工作。

第二章勘查施工第四条探矿权申请人应当按照出让合同约定，自缴纳探矿权出让收益之日起30个工作日内，依据《矿产资源勘查实施方案编制大纲》（国土资厅发〔2010〕29号）、《中低温地热钻探技术规程》（DB 12/T 541-2014）、《中低温地热井管外测管系统安装技术要求》（津国土房热〔2015〕43号）等编写地热勘查实施方案（含地热井施工设计），报市局审查。

天津市地热资源可持续开发利用对策与建议林黎天津地热勘查开发设计院2017年9月汇报提纲地热资源条件开发利用现状存在的主要问题对策和建议天津地热资源的勘查始于上世纪七十年代，先后对王兰庄、山岭子等八个地热田地热资源勘查工作。

目前正在开展“滨海新区深部地热资源调查评价”和“天津市宝坻区京津中关村科技新城地热资源保障性调查”。

天津市宝坻区京津中关村科技新城地热资源保障性调查滨海新区深部地热资源调查评价滨海项目勘探井，井深2300米，水温96度，水量120立方米/小时。

中关村项目勘探井，已钻至2490米，温度40度.热储特征分布面积广（8700平方公里）热储层数多（6个热储层）热储埋藏浅（4000米以内）水质较好（1-5克/升）温度范围大（40-113度）资源储量丰富4000米以浅的热资源量总储量为8.52×1020焦耳，以其万分之二作为每年可开采的地热资源计，年折合标准煤583万吨。

4000米以浅的地热流体可采量总可开采量为10106.6万立方米/年，可利用的热能量为1.73×1016焦耳/年，折合标准煤59万吨/年。

包括两部分：1.已勘查评价（3000米以浅）：7606.6万立方米/年;2.未评价区域和深度内(3000-4000米)：2500 万立方米/年。

开发利用现状天津是首批“中国温泉之都”之一，同时具有1个“中国温泉之乡”和2个“中国温泉之城”及多个开发利用示范单位。

天津地热人正在为把天津市建设成为具有多层次、多方面示范效应的地热开发利用示范基地和温泉文化展示基地而努力。

开发利用现状2016年共有地热井632眼，包括回灌井189眼。

开发利用现状2016年总开采量为4121万立方米，总回灌量为2097.3万立方米，回灌率达50.9%。

开发利用现状截至2016年底，全市地热供暖小区及公建项目485个，供暖面积达到2774万平方米（占全市集中供暖面积的6.7%）。

地热开发创造直接经济效益8.3亿元/年，创造间接经济效益4.6亿元/年，带动直接和间接从业人数约5500多人；地热利用相当于年节约标准煤59.02万吨，减少二氧化碳排放量140.8万吨。