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[摘要]在能源日益短缺的今天，地热能以其清洁、环保、安全的特性而倍受人们的青睐。然而由于地热水回灌、结垢、设备腐蚀等问题在一定程度上制约着地热资源的开发利用。本文简要分析了地热资源的开发利用现状，并依据相关问题提出解决措施。
[关键字]地热资源 地热发电 回灌 开发利用
[中图分类号] TM616 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-4-6-2
0 引言
能源短缺已成了当前每个国家经济和社会稳定发展所面临的严峻挑战，寻找替代能源是我们当今面临的重大难题。与煤炭、石油和天然气等传统能源相比，地热能源具有经济、环保、安全、稳定等一系列优点。因此，从社会发展的长远角度看，地热能无疑将会成为新能源家族中的主干力量[1]。
1 地热资源分类
地热资源是指在当前技术经济和地质环境条件下，地壳内能够科学、合理地开发出来的岩石中的热能量和地热流体中的热能量及其伴生的有用组分[2]。地热资源按其在地下的赋存状态，可以分为水热性（地下100～4500m）、干热岩型和地压型地热资源（3000～6000m）；按温度高低，地热资源可划分为高温地热资源（>150℃）、中温地热资源（>90℃且<150℃）、低温地热资源（<90℃）三种类型。我国地热资源可分为沉积盆地地热资源、隆起山地地热资源、浅层地温能和干热岩四大类型[3]。
2 地热资源特征
大地热流与地温梯度和地表温度可以推算出地下一定深度范围的热储层温度条件，一般来说，构造活动越强烈或构造-热事件年龄越小的地区，大地热流值越高；构造稳定的古老块体大地热流值较低。中国大地热值分布很不均匀，总体上藏南地区、台西盆地以及厦门地区永泰与南靖盆地最高，平均值为100～150mW/m2；其次为藏北羊湖盆地、羌湖盆地，中部鄂尔多斯盆地、四川盆地，南方沿海盆地，东部的华北南部、松辽盆地北部、苏北、渤海湾盆地以及北部的海尔盆地，平均值在55～80mW/m2；新疆的塔里木盆地、准噶尔盆地、四川盆地北部以及松辽盆地北部与三江盆地等，其平均值为30～50mW/m2，为冷盆。
中国沉积盆地平均地温梯度在1.5～4.0℃/m，平均值约为3.2℃/m。地温梯度由地核热变和地层介质热导率控制。沉积盆地地温梯度最高值主要分布在云南腾冲、北部湾盆地、厦门与汕头、华北平原（南部）大部分地区、渤海最南端与天津地区、海拉尔盆地、柴达木盆地西边与松辽盆地，其值在3.0～4.0℃/m，大概占全国沉积盆地面积的1/10。大部分沉积盆地梯度分布在2.0～3.0℃/m，其余低于2.0℃/m，其主要分布在塔里木盆地、准噶尔盆地部分地区与四川盆地西北地区。
3 地热资源分布
中国众多的隆起山地和沉积盆地蕴藏着储量较为丰富的地热资源。国内主要的水热异常区有：藏南一川西一滇西水热活动密集带、台湾水热活动密集带、东南沿海水热活动密集带和胶东半岛水热活动密集带，其中高温地热资源主要仅分布在西藏、云南、台湾等少数地区，而中低温地热资源则遍及全国30多个省市和自治区。
4 地热资源利用
中国地热资源的直接利用已具上千年的历史。早在3000年前就开始利用陕西临潼骊山温泉洗浴，其中华清池因贵妃出浴而闻名。然而直到上世纪70年代，我国才开始有组织的开发利用热水，主要利用途径是高温地热发电和中低温地热直接利用。我国地热发电始于20世纪70年代初期，先后在河北后郝窑、广东邓屋、湖南会汤、江西遂川、广西象州、山东招远、辽宁熊岳等地建立起地热实验电站。至今，各地热实验电站因可利用的地热水温度偏低，除湖南会汤、广东邓屋两个地热实验电站有时发电外，其余全部停用。20世纪80年代初，在西藏羊八井、那曲建立了工业性地热电站，总装机容量30.4MW。目前，西藏羊八井地热电站的装机容量25.18MW，实际发电量稳定在15.0MW。地热水温度130～170℃，开采总量为10.95×104m3/d，年发电量已超过1亿千瓦时，解决了拉萨电网中40%的电力，对拉萨的经济建设起到非常重要的作用。那曲地热电站的装机容量3.0MW，开发利用地热水温度114.5℃，地热水开发利用总量约2.5×104m/d，截止1999年，我国的地热发电站包括台湾清水、台湾土场、西藏羊八井、西藏那曲、西藏郎久、广东丰顺、湖南会汤等7座热电站，总装机容量达32.08MW，但仅占全球地热发电装机容量的0.39%，开发利用程度还很低。
据2005年世界地热大会统计，我国中低温地热直接利用的开发量居世界第一，达到3056GW·h/a，其设置容量达到了107.79GW·h/a，直接利用地热资源在我国以形成一定规模。主要表现在以下几个方面：地热供暖、洗浴、水产养殖等。应用地热采暖主要是在我国北方，该利用方式不仅是节约煤炭、降低煤耗、减轻烟尘污染、改善环境的有效方法，还因地热水温稳定、供暖质量高而深受人们的欢迎。
5 地热开发利用问题
无论是地热发电还是直接利用，都会经常遇到井管、深井泵及泵管、井口装置、管道、换热器及专用设备等的腐蚀问题。一般地热水矿化度较高，含离子种类较多，对金属材料易造成腐蚀。当地热水从热储层向地面运移或在管道输送过程中，由于温度和压力的变化，其中溶解的某些固体物质超过饱和度，析出并沉积在井管或管线上形成垢层。目前的防腐技术包括防腐涂料层、设备及管道选材上考虑采用防腐材质、设计时加大管道和其他结构件的腐蚀裕量、充氮（隔氧密封）注硫（添加防腐抑制剂，即化学药剂）技术等；防垢技术包括添加化学阻垢剂、诱垢载体除垢或回灌滞留槽除垢、电磁声等物理场处理法、涂层防垢等。但在地热领域尚不具备推广应用前景，需要进一步加强研究。
地热回灌是一种避免地热废水直接排放引起热污染和化学污染的措施，同时对维持热储压力，保证地热田的可持续开发利用具有重要作用。但是，把温度较低的水灌入热储中是一项非常复杂的技术，回灌井的位置不当和过量回灌都可能引起热储的冷却，使开采井的出水温度或产汽量降低；如果采用的回灌工艺存在问题，回灌井的回灌能力可能逐渐降低，甚至最后丧失回灌能力。北京、天津的地热回灌已取得了良好的开端，但是回灌率总体偏低，天津市2001～2004年的地热回灌率分别为6.58%、7.94%、5.33%和6%。回灌率严重偏低，采灌失衡，导致热储层流体压力大幅度下降，形成区域性的降落漏斗。走回灌开发道路是地热资源开发利用的必然选择，提高回灌率是实现地热资源可持续开发利用的重要保障。
增强型地热系统是一种不需要自然对流热水溶液的新型地热能源系统，其利用地球深处热源（多是花岗岩，称为干热岩、高温岩体）中的天然热，通过水力激发而产生地热资源。美国、日本、英国、法国、澳大利亚等国相继开始了高温岩体地热资源的开发试验。我国增强型地热系统的研究开发起步较晚，勘查开发利用基本上还是空白。目前，国家已经开始重视增强型地热系统的研究，这将为我国增强型地热系统资源的勘查开发利用提供技术支撑。
6 结论与建议
我国地热资源的勘查评价程度还相对较低，开发利用水平不高，资源浪费现象严重。地热水回灌、结垢、设备腐蚀等问题在一定程度上制约着地热资源的开发利用。当前，急切需要对全国的地热资源进行一轮新的调查评价，统一对全国地热资源条件的认识，对地热资源总量、当前可开发利用量进行全面评价，为地热产业制订发展规划提供依据；科学、合理地开发利用地热资源，不仅要体现在梯级综合利用方面，同时更应关注开采地热水可能引起的环境问题以及地热资源的可持续开发利用。
参考文献
[1]张金华等.地热资源的开发利用及可持续发展[J].中外能源，2013（18）.
[2]朱家玲.地热能开发与应用技术[M].北京：化学工业出版社，2006：5-6.
[3]王贵玲.中国地热资源潜力评估[A].北京：中国地质学会.
[关键字]地热资源 地热发电 回灌 开发利用
[中图分类号] TM616 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-4-6-2
0 引言
能源短缺已成了当前每个国家经济和社会稳定发展所面临的严峻挑战，寻找替代能源是我们当今面临的重大难题。与煤炭、石油和天然气等传统能源相比，地热能源具有经济、环保、安全、稳定等一系列优点。因此，从社会发展的长远角度看，地热能无疑将会成为新能源家族中的主干力量[1]。
1 地热资源分类
地热资源是指在当前技术经济和地质环境条件下，地壳内能够科学、合理地开发出来的岩石中的热能量和地热流体中的热能量及其伴生的有用组分[2]。地热资源按其在地下的赋存状态，可以分为水热性（地下100～4500m）、干热岩型和地压型地热资源（3000～6000m）；按温度高低，地热资源可划分为高温地热资源（>150℃）、中温地热资源（>90℃且<150℃）、低温地热资源（<90℃）三种类型。我国地热资源可分为沉积盆地地热资源、隆起山地地热资源、浅层地温能和干热岩四大类型[3]。
2 地热资源特征
大地热流与地温梯度和地表温度可以推算出地下一定深度范围的热储层温度条件，一般来说，构造活动越强烈或构造-热事件年龄越小的地区，大地热流值越高；构造稳定的古老块体大地热流值较低。中国大地热值分布很不均匀，总体上藏南地区、台西盆地以及厦门地区永泰与南靖盆地最高，平均值为100～150mW/m2；其次为藏北羊湖盆地、羌湖盆地，中部鄂尔多斯盆地、四川盆地，南方沿海盆地，东部的华北南部、松辽盆地北部、苏北、渤海湾盆地以及北部的海尔盆地，平均值在55～80mW/m2；新疆的塔里木盆地、准噶尔盆地、四川盆地北部以及松辽盆地北部与三江盆地等，其平均值为30～50mW/m2，为冷盆。
中国沉积盆地平均地温梯度在1.5～4.0℃/m，平均值约为3.2℃/m。地温梯度由地核热变和地层介质热导率控制。沉积盆地地温梯度最高值主要分布在云南腾冲、北部湾盆地、厦门与汕头、华北平原（南部）大部分地区、渤海最南端与天津地区、海拉尔盆地、柴达木盆地西边与松辽盆地，其值在3.0～4.0℃/m，大概占全国沉积盆地面积的1/10。大部分沉积盆地梯度分布在2.0～3.0℃/m，其余低于2.0℃/m，其主要分布在塔里木盆地、准噶尔盆地部分地区与四川盆地西北地区。
3 地热资源分布
中国众多的隆起山地和沉积盆地蕴藏着储量较为丰富的地热资源。国内主要的水热异常区有：藏南一川西一滇西水热活动密集带、台湾水热活动密集带、东南沿海水热活动密集带和胶东半岛水热活动密集带，其中高温地热资源主要仅分布在西藏、云南、台湾等少数地区，而中低温地热资源则遍及全国30多个省市和自治区。
4 地热资源利用
中国地热资源的直接利用已具上千年的历史。早在3000年前就开始利用陕西临潼骊山温泉洗浴，其中华清池因贵妃出浴而闻名。然而直到上世纪70年代，我国才开始有组织的开发利用热水，主要利用途径是高温地热发电和中低温地热直接利用。我国地热发电始于20世纪70年代初期，先后在河北后郝窑、广东邓屋、湖南会汤、江西遂川、广西象州、山东招远、辽宁熊岳等地建立起地热实验电站。至今，各地热实验电站因可利用的地热水温度偏低，除湖南会汤、广东邓屋两个地热实验电站有时发电外，其余全部停用。20世纪80年代初，在西藏羊八井、那曲建立了工业性地热电站，总装机容量30.4MW。目前，西藏羊八井地热电站的装机容量25.18MW，实际发电量稳定在15.0MW。地热水温度130～170℃，开采总量为10.95×104m3/d，年发电量已超过1亿千瓦时，解决了拉萨电网中40%的电力，对拉萨的经济建设起到非常重要的作用。那曲地热电站的装机容量3.0MW，开发利用地热水温度114.5℃，地热水开发利用总量约2.5×104m/d，截止1999年，我国的地热发电站包括台湾清水、台湾土场、西藏羊八井、西藏那曲、西藏郎久、广东丰顺、湖南会汤等7座热电站，总装机容量达32.08MW，但仅占全球地热发电装机容量的0.39%，开发利用程度还很低。
据2005年世界地热大会统计，我国中低温地热直接利用的开发量居世界第一，达到3056GW·h/a，其设置容量达到了107.79GW·h/a，直接利用地热资源在我国以形成一定规模。主要表现在以下几个方面：地热供暖、洗浴、水产养殖等。应用地热采暖主要是在我国北方，该利用方式不仅是节约煤炭、降低煤耗、减轻烟尘污染、改善环境的有效方法，还因地热水温稳定、供暖质量高而深受人们的欢迎。
5 地热开发利用问题
无论是地热发电还是直接利用，都会经常遇到井管、深井泵及泵管、井口装置、管道、换热器及专用设备等的腐蚀问题。一般地热水矿化度较高，含离子种类较多，对金属材料易造成腐蚀。当地热水从热储层向地面运移或在管道输送过程中，由于温度和压力的变化，其中溶解的某些固体物质超过饱和度，析出并沉积在井管或管线上形成垢层。目前的防腐技术包括防腐涂料层、设备及管道选材上考虑采用防腐材质、设计时加大管道和其他结构件的腐蚀裕量、充氮（隔氧密封）注硫（添加防腐抑制剂，即化学药剂）技术等；防垢技术包括添加化学阻垢剂、诱垢载体除垢或回灌滞留槽除垢、电磁声等物理场处理法、涂层防垢等。但在地热领域尚不具备推广应用前景，需要进一步加强研究。
地热回灌是一种避免地热废水直接排放引起热污染和化学污染的措施，同时对维持热储压力，保证地热田的可持续开发利用具有重要作用。但是，把温度较低的水灌入热储中是一项非常复杂的技术，回灌井的位置不当和过量回灌都可能引起热储的冷却，使开采井的出水温度或产汽量降低；如果采用的回灌工艺存在问题，回灌井的回灌能力可能逐渐降低，甚至最后丧失回灌能力。北京、天津的地热回灌已取得了良好的开端，但是回灌率总体偏低，天津市2001～2004年的地热回灌率分别为6.58%、7.94%、5.33%和6%。回灌率严重偏低，采灌失衡，导致热储层流体压力大幅度下降，形成区域性的降落漏斗。走回灌开发道路是地热资源开发利用的必然选择，提高回灌率是实现地热资源可持续开发利用的重要保障。
增强型地热系统是一种不需要自然对流热水溶液的新型地热能源系统，其利用地球深处热源（多是花岗岩，称为干热岩、高温岩体）中的天然热，通过水力激发而产生地热资源。美国、日本、英国、法国、澳大利亚等国相继开始了高温岩体地热资源的开发试验。我国增强型地热系统的研究开发起步较晚，勘查开发利用基本上还是空白。目前，国家已经开始重视增强型地热系统的研究，这将为我国增强型地热系统资源的勘查开发利用提供技术支撑。
6 结论与建议
我国地热资源的勘查评价程度还相对较低，开发利用水平不高，资源浪费现象严重。地热水回灌、结垢、设备腐蚀等问题在一定程度上制约着地热资源的开发利用。当前，急切需要对全国的地热资源进行一轮新的调查评价，统一对全国地热资源条件的认识，对地热资源总量、当前可开发利用量进行全面评价，为地热产业制订发展规划提供依据；科学、合理地开发利用地热资源，不仅要体现在梯级综合利用方面，同时更应关注开采地热水可能引起的环境问题以及地热资源的可持续开发利用。
参考文献
[1]张金华等.地热资源的开发利用及可持续发展[J].中外能源，2013（18）.
[2]朱家玲.地热能开发与应用技术[M].北京：化学工业出版社，2006：5-6.
[3]王贵玲.中国地热资源潜力评估[A].北京：中国地质学会.