一个换热孔能供热2万平方米

◆导报记者 王伟 济南报道

    在“去煤化”疾驰的当下，山东利用地热能供暖再添新路径。
    经济导报记者获悉，由山东德龙永泰新能源开发有限公司与济南热力集团合作开发，被称为华东地区首个的无干扰地岩热供热项目已在济南东部济钢片区投入运行。
    “经过多种工况下的系统调试和进入供暖季后的并网运行，近两个月来该项目运行安全稳定，供热效果优势明显。”经济导报记者日前从项目运行方了解到。
    地热能储量大、分布广，是具有竞争力的可再生能源。以地源热泵为代表的浅层地热能在供热项目中得到了广泛开发，而中深部地热开发由于投资大、施工难度大等原因，一直尚处于探索阶段。
    作为中深部地热供暖项目，该项目一经投运就初步显示出了较浅层地热供暖的优越性。“由于能效比高、供热运行成本低、绿色无污染的特性，该项目将被作为研究对象，为后期中深部地热供暖大规模推广积累数据经验。”1月25日，山东区域能源学会理事长、中国城镇供热协会可再生能源供热供冷工作委员会秘书长罗永焕对经济导报记者表示。

系统使用寿命可达40-50年

    在位于济南济钢片区的这个无干扰地岩热供热项目操作间里，几乎找不到工作人员，系统的自动化程度高，无需人员值守。相较传统城镇集中供热形式，无干扰地岩热综合开发建设成本经济，系统运行成本低廉。
    “在供暖季以机组75%负荷在每日18:00至次日8:00持续运行14小时，即可提供建筑物2万平方米的供热需求，供热成本25元/吉焦。”对该无干扰地岩热系统的运行成本优势，山东德龙永泰新能源开发有限公司相关技术人员对经济导报记者说。
    所谓无干扰地岩热供热技术，是指通过钻机向地下一定深处的高温岩层钻孔，成孔后安装密闭岩层换热器，并利用其将地下深处的热能导出，通过系统设备向地面建筑物供热。与普通地热供暖项目利用浅层地热不同，这一项目利用的是中深部地热。“换热孔实际井深2317米，地热增温段主要为1010米至2241米井段，温度变化范围20.12-53.31℃。”上述技术人员表示。
    经济导报记者了解到，自2017年11月开始，该项目换热孔钻井施工，2018年7月经专家论证会论证完井。虽然钻孔区域地层较为复杂，岩溶系统和断裂裂隙构造发育显著，钻井工程实施条件较为不利，但井孔含水量高，有利于换热。
    采访中获悉，随着地热打孔的深度变深，施工难度也在加大。不过，对地上建筑地基而言却是好事，热井深，不会影响到地面建筑。同时，地岩热井地下也无运动部件，系统比较稳定。此外，系统使用寿命长，与地上建筑物寿命相当，可达40-50年。

取热不取水无回灌烦恼

    事实上，无干扰地岩热技术供暖已被大规模应用在陕西、甘肃等国内西北地热异常的地区。“以100万平方米建筑物为例，与传统供暖方法相比，在为期4个月的采暖季，采用无干扰地岩热供热技术可替换标煤1.6万吨，削减二氧化碳排放量约4.3万吨。”来自甘肃省此类项目的运行数据也证实了其治污降霾效果。
    通过济钢项目的分析，罗永焕发现，华北、华东地区的地热梯度在城镇集中供热上同样具有较高利用价值和技术适用性，同时，其显示出的环保优越性也颇具吸引力。    
    目前，随着以地源热泵为代表的浅层地热能供热项目的开发利用，个别项目带来的对环境资源的破坏性也逐渐显现。这些项目利用的是抽取地下热水实现供热，再将释放热能的地下水回灌的地热利用方式。在这一过程中，由于操作不当以及回灌不畅等原因，从而造成了一定程度上的环境污染。
    “以济南为例，地下岩层为砂页岩结构，供热井孔容易被细沙堵塞，为地下水回灌带来难度。”罗永焕分析说。
    山东多地的浅层地热项目在开发利用中都不同程度地遇到了回灌难的问题。不容忽视的是，如果地下水无法足量回灌，带来的环境资源破坏作用不可小觑。“采水量和回灌量无法保持平衡的状态下，长此以往，会造成地下采空区增加。回灌不下去的地下热水随意排放，也会带来土壤盐碱化等危害。”罗永焕说。
    相比之下，这个在济钢片区已经投运的无干扰地岩热技术供暖项目却没有这些烦恼。
    “这一技术与传统的热利用技术的区别在于不开采使用地下热水，就可随时随地低成本地获取岩层热能。”对其环保性，中国工程院院士徐德龙如是说。
    正因为“取热不取水”，该系统利用密闭的岩层换热器向地面导热，而不是直接抽取地下热水。如此一来，也就做到了对地上地下环境均“无干扰”，无废气、废液、废渣排放，绿色清洁。

一次性投资成本相对较高

    “在项目调试和并网运行中，多种工况下济钢无干扰地岩热供热系统能效比值均大于5，生产热值最大700kw/h。”经过两个月的测试，项目运行方已经对这一深部地热供暖项目的运行稳定性掌握了较为具体的数据。
    不过，运行稳定、成本低廉、环保性凸显的背后，一次性成本投入仍然相对较高。
    “普通城镇供暖投资的一次性成本投入在120元/平方米左右，中深部地热供暖就得300-400元/平方米左右。”由于该项目运行成本还没有最终核算出来，罗永焕只是粗略对经济导报记者估算称。
    不过，在他看来，地热的开发利用是国家能源战略和供热行业发展规划的重点之一，无干扰地岩热供热则是该领域内的重要突破和技术方向。从长远来看，在结合地域工程条件和用户需求的前提下，通过制定实施科学的系统建设与运行方案，无干扰地岩热供热技术显著的经济与社会效益应该会逐步显现。