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天津市地热资源开发与管理纪实

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摘要:天津市地热资源开发与管理纪实
寒冬腊月,到天津市河东区华馨公寓小区,随便走入一户人家,室内都是暖融融的。小区地热站站长告诉记者,他们所管辖的小区早在2000年以前就已经全部实现了地热供暖,供暖面积达到20万平方米。

这只是天津市地热供暖的一个缩影。目前在天津像这样的供暖小区已经有140个,地热供暖面积达到1200万平方米,约占全市集中供暖总面积的10%,占全国地热供暖总面积的50%。

天津是我国利用地热供暖规模最大的城市,全市140个地热站,每年相当于替代原煤33.6万吨,减少排放煤尘2688吨、二氧化硫5712吨、氮氧化物2016吨,减少一氧化碳排放17.14万立方米。

“地热是天津市的优势矿产资源,天津地热勘探起步早、利用规模大、管理秩序好、技术水平高,是我国地热资源勘查开发、综合利用及管理工作领先的大城市。”这是国内外地热界对天津地热利用情况的一致评价。

地热经济环境效益显著

1936年,天津打出了第一眼地热井,而天津市地热规模化开发利用则始于20世纪70年代以后。经过30多年的勘查、开发,天津逐渐形成了以地热采暖为主体,集工农业生产、温泉理疗、温泉旅游、康乐洗浴、生活热水等多领域利用的格局。

目前全市纳入地热资源管理的开采井有264眼,年开采量为2600万立方米。地热给天津带来了显著的经济效益和环境效益。

——目前可供约10万户居民生活热水,大大提高了百姓生活质量。在工厂、院校、医院等企事业单位,每年有1000多万人次享受到舒适的温泉洗浴。

——利用地热资源建成了温泉康乐项目18个,全市建成温泉游泳池面积达2万平方米。

——利用地热养殖、种植面积达20万平方米,名贵花卉和名贵水产已成为天津现代农业的标志。

地热资源开发利用给天津带来的环境效益也是巨大的。全市现有140个地热供热站,相当于少建了140个锅炉房,每年相当于替代原煤33.6万吨,减少排放煤尘2688吨、二氧化硫5712吨、氮氧化物2016吨,减少一氧化碳排放17.14万立方米。

建立采灌平衡管理模式

一份世界地热大会发布的统计数据显示,全球地热直接利用最多的国家是中国,中国地热直接利用最多的城市是天津。天津科学利用地热的经验已经引起了国际地热界的关注,冰岛、新西兰等国家地热专家曾多次专程赴天津市考察,他们认为天津实现了中低温地热利用的理想模式,并对天津地热的良性发展给予了高度评价。

地热若想只利用热能而不消耗水,使地热资源可再生,必须采用回灌技术。面对这一世界性难题,1996年天津在全国率先开展了回灌技术研究,并在基岩热储层中取得成功。之后管理部门坚持基岩地热供暖项目实行一采一灌审批制度,使基岩采灌系统回灌率保持在80%以上。目前全市已批准建立采灌地热站60个,这一技术得到了国内外地热专家的广泛认可。

地热梯级利用技术也是天津地热开发利用的一项重要推广技术。地热梯级利用技术就是多级次的从地热水中提取热能,利用地板采暖、热泵等相关技术,使热能得到充分利用,降低地热尾水温度,提高资源利用率。这种技术使地热利用率由传统利用方式的45%提高到85%。目前,该技术已在天津市地热采暖项目中得到广泛推广。

天津滨海新区地热资源可持续开发利用示范工程项目也已经启动。

滨海新区地热资源开采主要集中在新近系明化镇组、馆陶组。因地层原因,其回灌难度大,难以实现地热资源可持续开发利用。

为此,去年天津市国土资源与房屋管理局专门组织召开专家论证会,对以往的工作方式进行评价,改进地热回灌井施工工艺。同时,选定在天津市华泰现代农业园开凿一眼地热回灌井,与现有的采灌对井组成一采两灌模式,开展了新一轮孔隙型地热回灌试验,孔隙型地热回灌的瓶颈有望取得突破。

智能网络化监测全面铺开

地热与其他资源一样,储量是有限的,必须科学开采。

地热井智能化网络监测系统建设是天津市地热管理的一个亮点。过去若想了解地热井开采情况,工作人员必须亲临现场,劳动强度大、效率低。2006年起,天津市国土房管局开始投入资金和技术力量,与天津大学地热中心合作研制了智能化网络监测系统。目前,已基本完成系统硬件安装任务。如今,管理人员只需打开电脑,每一眼地热井的开采情况便一目了然。

2009年,是天津市地热网络化系统全部安装完成运行的第一年,管理部门在加强地热井远程监测管理的同时,不断更新、完善地热井智能网络化系统软硬件性能。针对以往暴露的问题,将原来两家单位管理的无线通信中转服务器工作整合到一起,统一由天津国土房管局地热处负责,从而保证网络化监测系统的稳定运行。

在实际操作中,天津局大胆创新,为网络化监测系统增加上位机、下位机远程通信功能,不仅加强了上位机对下位机的管理控制,同时实现上位机对下位机的远程故障监测和维修,减少了维修人员到现场维修的次数,节省了维修成本,提高了网络化系统的自动化水平。

浅层地热能开发利用试点工作取得丰硕成果

天津地热开发利用和管理的经验得到国土资源部的高度重视,2009年10月国土资源部和天津市主要领导共同商定,合作开展天津浅层地热能开发利用试点工作,要求试点工作既要为天津浅层地热能开发利用奠定基础,同时还要在全国起到示范作用。在国土资源部的指导下,确立了“调查先行,规划跟进,工程示范,监测到位,政策保障”的工作方案。

国土资源部非常重视浅层地热能资源的开发利用,2008年12月3日下发了《关于大力推进浅层地热能开发利用的通知》。按照国土资源部要求,天津市提前谋划、先试先行,于2009年1月部署在滨海新区等重点地区开展浅层地热能资源调查工作。2009年10月在确定为试点城市以后,天津市重新制定了工作方案,开展了5个专题的工作。

天津市政府对试点工作高度重视,市长黄兴国多次作出重要批示,市政府成立了由副市长熊建平任组长,市国土房管局局长吴延龙任副组长,市有关委局分管领导为成员的试点工作领导小组。浅层地热能试点工作时间紧、任务重,在一年的时间内完成5项专题研究工作,需要打破传统地质工作的流程和模式,多个专题齐头并进。天津市按照“统一部署、同步实施、突出重点、密切配合”的原则,经过一年多紧张有序的工作,已经取得了一系列成果。资源调查专题已经全面完成并通过了专家组的评审,取得了优秀级,总体达到国际先进水平。

通过地热资源调查,查明了天津市浅层地热能资源赋存条件,掌握了天津市浅层地热资源开发利用现状,进行了浅层地热能资源开发利用适宜性分区,评价了天津市浅层地热能资源量和开发利用潜力,分析了浅层地热能资源开发利用经济环境效益,编制了天津市浅层地热能资源开发利用方案,总结完善了浅层地热能地源热泵场地勘察技术,开展了典型地区环境地质影响评价,建立了系统完善的数据库。

以上成果为政府部门和开发利用单位更加系统、直观地掌握天津市浅层地热能资源赋存、利用情况,更为科学合理管理和引导浅层地热能开发利用工作提供了重要数据。

天津市浅层地热能开发利用规划是重点工作之一。

为合理统筹天津市浅层地热能资源开发利用工作,优化开发利用布局,调整开发利用结构,规范开发利用行为,提升开发利用水平,天津市开展了全市浅层地热能资源开发利用规划编制工作。规划被专家评定为优秀级。

规划以浅层地热能资源调查成果为基础,采用定性与定量相结合的方法,借助计算机技术和先进适用的软件,建立浅层地热能资源需求分析和预测模型,综合分析天津市浅层地热能开发利用现状及资源供需形势、开发利用技术等方面的条件。根据天津市经济社会发展战略、布局,进行了天津市浅层地热能资源区划与开发利用适宜性区划,提出科学开发利用方案,确定开发利用示范工程和重点项目以及开发利用技术研发与推广的思路。同时对勘查评价与开发利用动态监测、环境影响、投资与效益等问题进行分析研究,提出规划实施的保障措施。

不仅如此,开发利用规划紧密结合天津市城市发展总体规划、能源规划、地下空间发展规划等,在规划近期重点发展区内按照不同利用方式、不同深度,对浅层地热能开发利用布局进行了优化。

天津市浅层地热能资源开发利用规划的编制和实施,对制定浅层地热能资源开发利用的政策法规、规范浅层地热能资源开发利用行为具有重要的示范意义。

为规范浅层地热能科学开发利用,促进行业健康有序发展,天津市开展了示范工程建设,通过选定12处不同区域、不同类型、不同利用方式和规模的典型项目,对指导全市浅层地热能开发利用项目严格按照技术标准和规范开展工作起到推广示范作用。

通过示范工程建设,提出了工程建设与管理的标准和要求,为天津市浅层地热能开发利用规范化建设提供了依据。

为掌握浅层地热能开发利用条件下地温场、地下水动态变化情况,天津市结合示范工程开展了动态监测网建设。

一是建立了12个示范工程的动态综合监测站,具有换热系统监测和运行系统监测功能,监测数据完整、准确。监测数据通过双通道无线通信方式传输到中心站,可为示范工程技术经济评价提供依据。

二是完成了浅层地热能试验场建设,建立了浅层地热能开发利用科研基地。不仅提供了试验研究基地,而且可以利用技术资源优势开展高科技含量的产品研发与生产。

三是与南开大学等科研单位合作自主研发了“分布串列式地层精细温度测量与数字传输系统”等监测设备和系统软件,并已获得国家专利3项。

四是制定了《天津市地埋管地源热泵动态监测技术规程》,为今后地埋管地源热泵项目动态监测系统的建设提供标准。

五是建立了天津市浅层地热能动态监测中心,为开展浅层地温热能勘查、设计、技术研究及培训提供指导。

为促进天津市浅层地热能有序开发和规范管理,实现浅层地热能资源可持续开发利用,天津市在充分调研的基础上,根据国内外的先进管理经验结合本市管理现状,提出了“关于推进天津市浅层地热能开发管理工作的意见”。

天津市地热资源和浅层地热能合理开发利用必将对城市的节能减排,创建资源节约型、环境友好型城市起到积极作用。

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