張家口地熱資源開發利用模式研究

地大熱能：張家口地熱資源分布較廣泛, 可開采地熱資源總量豐富, 流量較大, 但多為中低溫熱水, 總熱量不高, 地熱資源寶貴。地大熱能通過研究了地熱資源的利用方式、方法及地熱資源的保護措施, 構建了多種張家口地熱資源可持續開發、利用的模式, 對張家口地區地熱資源的合理有效利用有很好的指導意義。

1、張家口地熱資源開發利用現狀

張家口地區地熱資源主要分布于壩下山間盆地及中低山區, 包括赤城、懷來、陽原、蔚縣等區縣, 水溫在25℃～90℃之間, 屬于中低溫熱水資源。

研究區內地熱資源利用方式主要還以灌溉、洗浴等粗放型利用為主, 僅部分地熱田開發為旅游景點, 地熱資源被用于供暖洗浴等。受研究程度、熱田規模及經濟條件的影響, 區內地熱資源尚未被充分開發利用。

2、地熱資源開發利用模式研究

2.1 山區地熱泉開發利用模式

山區地熱泉開發模式即旅游—理療—娛樂模式, 其主要適用于自流量較大, 可以滿足一定供水需求的泉眼, 如湯泉及塘子廟泉等。該模式綜合考慮溫泉區旅游的需要, 主要分為兩種利用方式:開放式利用和封閉式利用;開放模式主要面向對象是游客, 根據熱泉水中元素種類、含量的差異, 針對其不同理療效果設立理療泉、理療池等。封閉模式主要面向對象為景區內的服務設施, 如酒店等;該模式中, 第一梯次利用是經過換熱器加壓泵等設備對泉水加壓、換熱, 并提取熱能供賓館采暖等, 考慮地熱泉流量大小及張家口地區冬季溫度較低等因素, 在供暖設備中附加地熱泵設備, 以滿足供暖需求;在經過換熱器換熱后, 熱水溫度降至45℃, 進入第二梯次利用, 其主要可供賓館洗浴、理療所用, 合適地區可適當開發室內水上娛樂項目。旅游—理療—娛樂模式適合在山區熱泉內進行推廣, 其溫度相對較高, 水量較大且地熱水具有一定理療功效的地熱田 (異常區、點) 。

2.2 山間盆地地熱田開發利用模式

張家口山間盆地地熱田分布較廣泛, 熱水溫度變化范圍較大, 其主要賦存于卵礫石層及下部基巖破碎帶中, 部分地熱田地下熱水以承壓水方式存儲于地下;熱水主要以地熱井的方式揭露, 地熱井的地下水動態特征受開采控制, 開采量大, 水位降深也大, 水質、水溫均出現不同程度的變化。

針對區內90～50℃地熱田, 研究制定了兩種多元梯級綜合利用模式, 即礦泉水生產—地熱干燥—洗浴模式及地熱干燥—采暖—溫室大棚—水產養殖模式。該模式適合溫度較高且水質符合礦泉水生產標準的地熱田。

研究區內50～25℃地熱資源較豐富, 結合該類型地熱資源的熱水溫度、水量及存儲方式等, 總結出此類地熱田適合發展模式為:第一產業與第三產業整合開發模式及礦泉水生產—娛樂—種植模式。此類模式通過地熱井采水后, 直接供洗浴療養使用, 并發展與其相關的培訓和會展產業, 如澡洗堂地熱田內的三馬坊溫泉度假村。

2.3 地熱資源梯級換熱利用模式

針對張家口地熱資源分布較分散、部分泉眼或地熱井出水量不大且又存在供暖或制冷需要地熱異常區 (點) , 提出了梯級換熱供暖—制冷模式。

梯級換熱模式是利用風機盤管技術對用戶端進行供暖, 風機盤管是中央空調系統使用最廣的末端設備;考慮到地熱水對風機盤管設備的腐蝕性, 在該模式中通過換熱器對地熱水進行梯級換熱, 利用多級換熱最終將地熱水中的熱能轉移至另一套水循環系統中, 然后接通風機盤管設備對用戶終端進行供暖, 最后被置換熱能后的地熱尾水進行無污染處理;其中接通風機盤管的水循環系統中, 對于熱水還可以供用戶終端的生活用水等。

3、地熱資源開發利用建議探討

對于研究區內地熱資源的開發及具體的模式應用中, 要充分結合張家口地區地熱資源開發利用基礎和條件, 綜合考慮各地熱田基本特征及地熱資源埋藏、存儲、水質等特征, 因地制宜地推廣上述開發模式, 實現地熱資源的合理開發及有效利用。