中深層無幹擾地熱供熱技術——地熱能供暖可以這麼簡單

2020-12-05 中國電力報

陝西西鹹新區供電公司製作了「清潔能源取暖服務菜單」供客戶選擇,乾熱巖是其中「一道菜」。王軍 攝

位於陝西西鹹新區同文路與同德路交叉口的同德佳苑是一個新建住宅小區,小區環境優美,板樓、高層錯落有致。記者在小區一戶居民家中看到溫度計指向24攝氏度,而當時室外氣溫已至零下。與任何一個北方居民住宅一樣,屋內的溫暖如春和室外的嚴寒形成鮮明對比,但不同的是,這個小區的供暖來自一種新型的清潔供暖方式——中深層無幹擾地熱供熱技術。

中深層無幹擾地熱供熱技術俗稱「乾熱巖供暖」。近日,記者在陝西省採訪時了解到,陝西西鹹新區和西安市的部分地區已開始推廣乾熱巖供暖。乾熱巖屬於地熱供暖,但它不抽取地下熱水,也不使用地下水,清潔環保、穩定可靠,在經濟和環保方面優勢明顯。

乾熱巖引領西鹹供暖

2018年11月1日,陝西西鹹新區開發建設管理委員會在其官網上發布了關於印發 《西鹹新區鐵腕治霾打贏藍天保衛戰三年行動實施方案(2018~2020年)(修訂版)》的通知。《方案》要求,加快調整能源結構,構建清潔高效能源體系,「乾熱巖」「中深層無幹擾地熱供暖技術」被明確寫入。

西鹹新區是中國第7個國家級新區,位於陝西西安市和鹹陽市建成區之間,也是經國務院批准設立的首個以創新城市發展方式為主題的國家級新區。《方案》在「深入推進散煤治理」部分中提出,整村推進農村居民、農業生產、商業活動燃煤(薪)的清潔能源替代,採取以電代煤、以氣代煤,以及乾熱巖、地熱能和太陽能等清潔能源替代。在「大力發展清潔供熱」部分中提出,新區新增供暖全部使用天然氣、電、可再生能源供暖(包括地熱、太陽能、工業餘熱等),優先採用中深層無幹擾地熱供暖技術。

國網陝西省電力公司營銷部巨健告訴記者,「中深層無幹擾地熱供暖技術」就是乾熱巖供暖的技術名稱,是指通過鑽機向地下2000米至4000米深度高溫巖層鑽孔,通過相關設備將地下深層熱能導出,並通過專用設備系統向地面供熱的新技術。其優點包括:安全可靠,突破用地制約,無廢氣、廢液、廢渣等汙染物排放。

早在2014年7月,西安市發展改革委就召開了一次關於乾熱巖的專家論證會,與會代表一致認為,西安處於關中豐富的地熱資源區域,乾熱巖清潔供熱技術改變了以往地源熱泵抽取地熱水的弊端,解決了地熱水無法回灌和二次汙染問題,不僅可緩解採暖季能源供給的緊張局面,而且對治汙減霾具有積極意義,值得推廣應用。

2015年,同德佳苑新區率先成為西鹹新區乾熱巖清潔供熱實驗區域,並創新實現了全國首個中深層地熱能無幹擾清潔供熱PPP項目,其供熱面積5.6萬平方米。目前,小區已有1040戶居民都享受到了乾熱巖所帶來的溫暖。隨著試點成功,乾熱巖供暖模式逐漸成為西鹹新區破解城市清潔供熱難題、促進大西安綠色發展的切口。

按照《方案》,西鹹新區2018年推廣中深層無幹擾地熱供暖技術項目44個,涉及面積656萬平方米;到2020年,力爭新區中深層無幹擾地熱供熱面積累計達到1000萬平方米以上,在西北地區形成一批可複製可推廣的「西鹹經驗」。

目前西安市加上西鹹新區是陝西省主要的乾熱巖供暖項目區域。統計數據顯示,西安市和西鹹新區已建成乾熱巖供暖項目25個,供暖面積約400萬平方米,在西鹹新區政府的大力倡導下,西鹹新區項目進展迅速,另有正在建設項目約500萬平方米。

清潔便捷易推廣

在深達幾千米的地球內部鑽井取熱,項目實施起來是否非常困難呢?記者調查中發現,乾熱巖供暖項目建設並沒有想像的困難。

在一份《西安地區乾熱巖供暖技術》項目名單中,記者看到,已建成投運的乾熱巖供暖項目有普通住宅,也有省委大院、灃西新城第一小學、消防特勤站這樣的特殊用戶,供暖面積從8000平方米到65萬平方米不等。其中,已建成最大的項目為紫禁長安項目,最早建成的項目是2013年投運的。

「一個項目的建設周期通常只有3個月,非常易於推廣。對於只需要解決供暖的用戶,根據項目的大小及負荷,在項目用地紅線內安裝若干地下換熱器和乾熱巖換熱機組,通常一個10萬平方米的住宅小區,只需要安裝4~6個直徑200毫米、深2000~3000米的地下換熱器,乾熱巖的設備安放的機房約150平方米,即可滿足採暖供熱。」陝西最大的乾熱巖供暖技術發明單位、陝西四季春清潔熱源股份有限公司總經理助理楊浩告訴記者。

在目前已建成的最大的乾熱巖供暖小區——紫禁長安小區,記者向物業管理人員了解到,小區總戶數近2000戶,總供熱面積30.6萬平方米。乾熱巖供暖設備2016年11月份建成投入使用,投入費用200元/平方米,使用了兩個供暖期設備整體使用情況挺好,設備用電量330萬千瓦時左右,總體費用190萬元,較市政集中供暖標準5.8元/月·平方米,費用降低了一半。

「這個小區規劃之初開發商通過與乾熱巖廠家對接,決定採用乾熱巖供暖技術,也是西安市最早使用此技術的小區,當時周邊其他小區大多採用熱力公司燃煤集中供暖。」巨健告訴記者。

記者看到,紫禁長安小區分為東區和西區,各有一個機房,面積均在100平方米左右。楊浩介紹說,對於建築面積1萬至10萬平方米單個乾熱巖供暖項目,通常的做法是在項目用地紅線內安裝地下「乾熱巖」換熱器,在項目地下室設備間安裝換熱機組,通過「乾熱巖」供暖系統的工作將地熱輸送到用戶。而像紫禁長安小區這類建築面積在10萬至幾十萬平方米、幾百萬平方米的項目,通常按15萬~20萬平方米麵積或負荷,分成幾個獨立系統,幾個獨立系統由用戶總的自控中心來控制管理運行。

除了機房,紫禁長安小區乾熱巖供暖系統還有20多個打入地下2500米的中深換熱孔。「這些換熱孔是用石油鑽機打的,在鑽孔中安裝一種密閉的耐腐蝕、耐高溫、耐高壓金屬換熱器,通過熱泵機組將地下熱能導出。最後,通過機房的專用設備向地面建築物供熱。每個換熱孔的直徑只有200毫米,可以打在路邊、綠化帶的任何位置,對建築地基無任何影響,地下無運動部件。換熱孔地面蓋上井蓋,不佔地、不影響美觀。」楊浩說。

此外,乾熱巖系統不需要龐大的地下集中輸送管網,不用專門建造大的中心熱冷工廠。可根據區域的發展情況、使用需求,就近安裝乾熱巖供熱系統,營造健康的生活的環境。「地下2000多米的地方是恆溫區域,許多省份都具有這種資源,所以乾熱源供熱技術在其他省區也具有良好的推廣潛力。」巨健說。

電力提供能源支撐

巨健告訴記者,雖然乾熱巖是一種節能的採暖方式,但是電力是其必不可少的能源支撐,所有項目總用電量加起來也相當可觀。據陝西電力統計,已建成的全省已運行的25個項目,每年用電量約達到5700萬千瓦時。按照理論測算,1平方米乾熱巖供暖年用電量22.7千瓦時,已建成和在建的合計約900萬平方米項目全部建成後,用電量可達2億千瓦時。

因為乾熱巖供暖離不開電,陝西電力非常重視這種清潔供暖的電力接入工作,針對該項目用電需求提前開通電能替代項目報裝「綠色通道」,為其配備專職客戶經理,及時解決了該項目的電力供應問題。「我們按照國家電網公司要求的新模式服務客戶,乾熱巖供暖項目建機組的時候基建用電報裝接電非常快捷,特別是西鹹新區從客戶經理團隊劃分出專門的班組做電能替代項目業擴服務。這個班組積極跟蹤服務電能替代項目,在項目立項前期就介入,提前把紅線以外的基礎電網做好,一旦用戶報裝就可直接就近接入電網,從項目申請到完成接電一共不超過45天。對乾熱巖供暖項目申請臨時用電也沒有容量限制,報裝多少就分配多少,加快項目進度。」

陝西電力還與四季春等清潔供暖企業深度合作,建立電能替代產業聯盟,共同推動乾熱巖供暖等新技術應用,在新建房地產項目進行業擴報裝時就向開發商提供多種清潔供暖方式的信息,如果開發商選定乾熱巖供暖方案,就可立刻聯繫清潔供暖企業執行方案。(中電傳媒記者記者趙冉)

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