地熱溫泉

內蒙古寧城縣旅游度假區(qū)地熱水資源綜合利用技術研究

  1 研究背景  中國地熱能利用在近些年快速發(fā)展,年增長率達到約14.5%。地熱作為綠色可再生能源,在天津北京等地發(fā)展迅速,主要用于供暖、洗浴、花卉、種植、水產養(yǎng)殖等[1]。
 
  內蒙古寧城縣地熱溫泉水資源豐富,具有水量大、溫度高、水質好等特點。其分布面積約0.5平方公里,熱水日動儲量1400~2100m3 ,中心孔口泉水溫度高達99℃,流量約為6000 m3 /d,是全國水溫較好、儲量可觀的地熱異常區(qū)[2]。經勘查,該地區(qū)地熱水水質衛(wèi)生檢測結果如表1所示,其中含有的主要化學物質對人身有較好的浴療作用,是天然的優(yōu)質礦泉浴療水。
 
  寧城縣屬于半干旱大陸性季風氣候,冬季漫長寒冷,其年采暖季為從每年的10月中旬到轉年的4月中旬,歷時約6個月,宜采用集中供暖。因此,熱水旅游度假區(qū)的地熱資源除可用于溫泉、養(yǎng)殖種植外,還可以用來供熱。
 
  但是,目前寧城地區(qū)地熱利用只限于低水平,是個體經營者利用自身淺地熱井中的熱水,泵入散熱器系統(tǒng)經暖氣片循環(huán)供暖,共約5萬m2 。這些個體淺井很難管理,且資源沒有充分利用。有的地熱井水溫高,而又不采取綜合利用方式,采用放熱措施,降低水溫,形成簡單的單一洗浴使用,同時又將水灌回井中(沒有過濾),會導致局部污染。地熱資源是國家立法鼓勵開發(fā)和保護的可再生能源,應合理控制開采量,采用梯級、綜合、高效利用新技術,提高資源利用率。具備回灌條件的采用回灌開發(fā)模式,以保護地熱資源的長期可持續(xù)利用。
 
  2 項目概況  寧城熱水旅游度假區(qū)位于寧城縣八里罕鎮(zhèn)東南部,該中心區(qū)位于原熱水鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū),規(guī)劃地塊總面積約為1.55平方公里。該區(qū)域總建筑面積約為30萬m2 ,其中現(xiàn)有建筑面積約為15萬m2 。此外,種植、養(yǎng)殖采暖用戶共約5萬m2 。
 
  基于寧城豐富的地熱水資源和該旅游度假區(qū)的用戶供暖形式,本項目擬采用通過綜合開發(fā)梯級利用地熱水資源滿足不同采暖用戶需求。此外,由于該區(qū)地熱水屬于醫(yī)療礦水,對人身體有浴療作用,因此根據該旅游度假區(qū)的情況,可以考慮用其溫泉洗浴、供應生活熱水、溫水養(yǎng)殖溫室種植。這樣可以使地熱資源發(fā)揮出最大的效益。
 
 
  3.1 地熱井參數(shù)選取  地熱資源利用量直接依賴于該地區(qū)地熱資源的儲量,只有根據地熱資源的儲量開展地熱能利用,才能使地熱資源真正成為可再生資源,才能避免對地熱資源的掠奪式、盲目式開采。根據《寧城地熱資源綜合開發(fā)利用子項目預可行性技術分析報告》,甲方計劃開鑿地熱井兩眼,地熱水水量6000m3 /d,水溫95℃。
 
  3.2 地熱方案溫泉供水量  該項目地熱水醫(yī)療礦水命名硅水;氟含量5.0~22.5 mg/L,屬醫(yī)療礦水命名氟水,它們具有顯著的醫(yī)療效果??紤]到該地區(qū)的地熱水水質和該地區(qū)的溫泉使用情況,規(guī)劃利用換熱后48℃熱水1200m3 /d,供應集中使用的洗浴醫(yī)療和游泳休閑會所等單位,也用于分散的住戶溫泉供水;規(guī)劃利用48℃熱水800m3 /d,用于溫水養(yǎng)殖溫室種植高檔蔬菜和花卉,最高小時熱水供應量約為60m3 /h。  以上兩項使用過的熱水,水質已變化,不能用于回灌,收集起來,經處理后用于熱水河和湯后河筑橡皮壩蓄水造景。
 
  3.5 地熱供暖換熱方式選取  地熱水供水系統(tǒng)形式可分為間接供水系統(tǒng)和直接供水系統(tǒng)兩種。前面所述,寧城地下熱水屬硫酸鈉水質類型,水質有一定腐蝕性,而且本項目供熱范圍廣,供熱面積大供熱參數(shù)種類多,為了保護供暖系統(tǒng)免受腐蝕和系統(tǒng),本工程擬采用經換熱器傳熱的地熱間接供暖系統(tǒng)??紤]溫度對腐蝕性強弱的影響,換熱器材質選擇:一級換熱器采用鈦板換熱器,二級、三級分別采用SMO材質換熱器。  綜上所述,寧城縣旅游度假區(qū)地熱水資源綜合利用方案流程圖如圖1所示。從兩眼地熱取水井取出的90℃地熱水,經過一級鈦板換熱器換熱供散熱器采暖系統(tǒng)后溫度降至63℃進入二級SMO材質換熱器供空調采暖系統(tǒng),地熱水水溫降至60℃后進入三級SMO換熱器供新建地板輻射采暖系統(tǒng)降至水溫48℃,其中1/3的地熱水用于溫泉洗浴、溫水養(yǎng)殖和溫室種植,2/3的溫泉水經過四級SMO換熱器供地熱尾水熱泵做調峰熱源,地熱水水溫降至22℃后回灌。