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簡介

所謂地熱能，顧名思義，就是地下以熱量形式存在的能源。因為目前對地熱能的稱呼不統(tǒng)一，比較混亂，那今天為了便于理解，我們結(jié)合國家的相關(guān)規(guī)范以及傳統(tǒng)的一些稱呼，對地熱能的概念及其分類進行總結(jié)闡述。  地熱能即地下熱能，分為淺層地熱能和深層地熱能，我們方便區(qū)別，我們可以簡稱它們?yōu)椋旱販啬芎偷責崮堋拿稚峡梢钥闯龅販啬芎偷責崮艿膮^(qū)別，即溫度的區(qū)別：‘溫’和‘熱’。

溫度。那么，首先從溫度及其利用上介紹二者的區(qū)別：     

1） 地熱能，這種能量來自地球內(nèi)部的熔巖，并以熱力形式存在。地球內(nèi)部的溫度高達7000℃，而在80至100公里的深度處，溫度會降至650至1200℃，透過地下水的流動和熔巖涌至離地面1至5公里的地殼，熱力得以被轉(zhuǎn)送至較接近地面的地方，高溫的熔巖將附近的地下水加熱，這些被加熱了的水就形成了地熱能。       

從地熱能的利用與轉(zhuǎn)換角度出發(fā)，地熱能資源為高溫、中溫、和低溫三部分。  

高溫：t≥150℃；中溫：90≤t＜150℃；低溫：25≤t＜90℃； 也就是說溫度大于等于25攝氏度的地下熱能，都可稱作地熱能。 地熱能的利用可分為地熱發(fā)電和直接利用兩大類，

而對于不同溫度的地熱流體可能利用的范圍如下：  

1、200～400℃直接發(fā)電及綜合利用；  

2、150～200℃雙循環(huán)發(fā)電，制冷，工業(yè)干燥，工業(yè)熱加工；  

3、100～150℃雙循環(huán)發(fā)電，供暖，制冷，工業(yè)干燥，脫水加工，回收鹽類，罐頭食品；  

4、50～100℃供暖，溫室，家庭用熱水，工業(yè)干燥；  

5、20～50℃沐浴，水產(chǎn)養(yǎng)殖，飼養(yǎng)牲畜，土壤加溫，脫水加工。 現(xiàn)在許多國家為了提高地熱利用率，而采用梯級開發(fā)和綜合利用的辦法，如熱電聯(lián)產(chǎn)聯(lián)供，熱電冷三聯(lián)產(chǎn)，先供暖后養(yǎng)殖等。  

2）地溫能：溫度：t＜25℃。為什么它的溫度較低，這取決于地溫能的形成地熱取暖、制冷系統(tǒng)原理及優(yōu)勢

地熱即地球熱能。地球土壤可以儲存太陽熱能且不會揮發(fā)。這種熱能在霜線以下不會受到季節(jié)性溫度變化的影響。通過在霜線下方掩埋地熱轉(zhuǎn)換器，地熱能設備可以有效利用所有儲存在土壤中的熱能。具體運作方發(fā)是：將注入生態(tài)防凍水溶液的管道埋入房屋的周圍。這些管道由耐受性很強的聚乙烯材料制成。只要安裝適當，它們不易損壞，很難受干腐病、極度潮濕等惡劣環(huán)境的影響。地熱能轉(zhuǎn)換器可以被水平、垂直放置。該系統(tǒng)機變靈活，可適應特殊地況

因為地熱能系統(tǒng)不受外界空氣溫度的影響，在寒冷天氣里，地下管道中的熱轉(zhuǎn)換液體就能利用溫暖的土壤溫度為地熱泵進行加熱或冷卻。地熱泵通過地下管道吸入控溫溶液，經(jīng)傳統(tǒng)氣壓輸送管或聚乙烯輸送管把它輸送到需要的地方。

需要制冷時，地熱系統(tǒng)就利用土壤的低溫工作。系統(tǒng)吸入可產(chǎn)生冷空氣的控溫溶液，冷空氣調(diào)整到所需溫度后通過輸送管被釋放到屋內(nèi)。

地熱能取暖、制冷系統(tǒng)優(yōu)于氣源熱泵、燃氣爐等傳統(tǒng)系統(tǒng)。這是因為傳統(tǒng)系統(tǒng)依賴于隨氣候不同而劇烈變化的外界溫度。它們效能的差距在溫度條件下尤為明顯。在冬天極冷、夏天極熱的條件下，取暖、制冷設備需高強度運轉(zhuǎn)才能保證室內(nèi)有舒適的溫度，由此而產(chǎn)生高額費用也是顯而易見的。地熱能系統(tǒng)通過一套深埋入霜線下方土壤中的高密度聚乙烯材料制成的管道吸入外部空氣，直接節(jié)約取暖費用的作用不言而喻

地熱發(fā)電是地熱利用的zui重要方式。高溫地熱流體應首先應用于發(fā)電。 地熱發(fā)電和火力發(fā)電的原理是一樣的，都是利用蒸汽的熱能在汽輪機中轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，然后帶動發(fā)電機發(fā)電。所不同的是，地熱發(fā)電不象火力發(fā)電那樣要裝備龐大的鍋爐，也不需要消耗燃料，它所用的能源就是地熱能。地熱發(fā)電的過程，就是把地下熱能首先轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，然后再把機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^程。要利用地下熱能，首先需要有“載熱體”把地下的熱能帶到地面上來。能夠被地熱電站利用的載熱體，主要是地下的天然蒸汽和熱水。按照載熱體類型、溫度、壓力和其它特性的不同，可把地熱發(fā)電的方式劃分為蒸汽型地熱發(fā)電和熱水型地熱發(fā)電兩大類

（1）蒸汽型地熱發(fā)電

蒸汽型地熱發(fā)電是把蒸汽田中的干蒸汽直接引入汽輪發(fā)電機組發(fā)電，但在引入發(fā)電機組前應把蒸汽中所含的巖屑和水滴分離出去。這種發(fā)電方式zui為簡單，但干蒸汽地熱資源十分有限，且多存于較深的地層，開采技術(shù)難度大，故發(fā)展受到限制（參考《資源》欄目有關(guān)文章）。主要有背壓式和凝汽式兩種發(fā)電系統(tǒng) [4]  。

（2）熱水型地熱發(fā)電

熱水型地熱發(fā)電是地熱發(fā)電的主要方式。

熱水型地熱電站有兩種循環(huán)系統(tǒng)：

（a）閃蒸系統(tǒng)

閃蒸系統(tǒng)如圖1所示。當高壓熱水從熱水井中抽至地面，由于壓力降低部分熱水會沸

騰并“閃蒸”成蒸汽，蒸汽送至汽輪機做功；而分離后的熱水可繼續(xù)利用后排出，當然是再回注人地層。

（b）雙循環(huán)系統(tǒng)

雙循環(huán)系統(tǒng)的流程如圖2所示。地熱水首先流經(jīng)熱交換器，將地熱能傳給另一種低沸點的工作流體，使之沸騰而產(chǎn)生蒸汽。蒸汽進入汽輪機做功后進入凝汽器，再通過熱交換器而完成發(fā)電循環(huán)。地熱水則從熱交換器回注入地層

地熱供暖

將地熱能直接用于采暖、供熱和供熱水是僅次于地熱發(fā)電的地熱利用方式。因為這種利用方式簡單、經(jīng)濟性好，備受各國重視，特別是位于高寒地區(qū)的西方國家，其中冰島開發(fā)利用得。該國早在1928年就在首都雷克雅未克建成了世界上*個地熱供熱系統(tǒng)，現(xiàn)今這一供熱系統(tǒng)已發(fā)展得非常完善，每小時可從地下抽取7740t80℃的熱水，供全市11萬居民使用。由于沒有高聳的煙囪，冰島首都已被譽為“世界上zui清潔無煙的城市”。此外利用地熱給工廠供熱，如用作干燥谷物和食品的熱源， 用作硅藻土生產(chǎn)、木材、造紙、制革、紡織、釀酒、制糖等生產(chǎn)過程的熱源也是大有前途的。目前世界上zui大兩家地熱應用工廠就是冰島的硅藻土廠和新西蘭的紙槳加工廠。我國利用地熱供暖和供熱水發(fā)展也非常迅速，在京津地區(qū)已成為地熱利用中zui普遍的方式

地熱務農(nóng)

地熱在農(nóng)業(yè)中的應用范圍十分廣闊。如利用溫度適宜的地熱水灌溉農(nóng)田，可使農(nóng)作物早熟增產(chǎn)；利用地熱水養(yǎng)魚，在28℃水溫下可加速魚的育肥，提高魚的出產(chǎn)率；利用地熱建造溫室，育秧、種菜和養(yǎng)花；利用地熱給沼氣池加溫，提高沼氣的產(chǎn)量 等。 將地熱能直接用于農(nóng)業(yè)在我國日益廣泛，北京、天津、西藏和云南等地都建有面積大小不等的地熱溫室。各地還利用地熱大力發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)，如培養(yǎng)菌種、養(yǎng)殖非洲鯽魚、鰻魚、羅非魚、羅氏沼蝦等 [1]  。

地熱行醫(yī)

地熱在醫(yī)療領(lǐng)域的應用有誘人的前景，熱礦水就被視為一種寶貴的資源，世界各國都很珍惜。由于地熱水從很深的地下提取到地面，除溫度較高外，常含有一些特殊的化學元素，從而使它具有一定的醫(yī)療效果。如含碳酸的礦泉水供飲用，可調(diào)節(jié)胃酸、平衡人體酸堿度；含鐵礦泉水飲用后，可治療缺鐵貧血癥； 氫泉、硫水氫泉洗浴可治療神經(jīng)衰弱和關(guān)節(jié)炎、皮膚病等。 由于溫泉的醫(yī)療作用及伴隨溫泉出現(xiàn)的特殊的地質(zhì)、地貌條 件，使溫泉常常成為旅游勝地，吸引大批療養(yǎng)者和旅游者。在日本就有1500多個溫泉療養(yǎng)院，每年吸引1億人到這些療養(yǎng)院休養(yǎng)。我國利用地熱治療疾病的歷史悠久，含有各種礦物元素的溫泉眾多，因此充分發(fā)揮地熱的醫(yī)療作用，發(fā)展溫泉療養(yǎng)行業(yè)是大有可為的。

未來隨著與地熱利用相關(guān)的高新技術(shù)的發(fā)展，將使人們能更地查明更多的地熱資源；鉆更深的鉆井將地熱從地層深處取出，因此地熱利用也必將進入一個飛速發(fā)展的階段。

地熱能在應用中要注意地表的熱應力承受能力，不能形成過大的覆蓋率，這會對地表溫度和環(huán)境產(chǎn)生不利的影響 打井施工方案

打井施工工藝及注意要點：

1、根據(jù)水井出水量要求，井孔結(jié)構(gòu)設計井深、井徑，結(jié)合地層情況選好鉆探機型以及相應的輔助設備。

2、鉆孔之前應做好機臺調(diào)平，設備布置，器材堆存，塔架豎立，鉆機安放等工作。

3、在松散地層中鉆探成孔，采用沖擊式鉆機清水水壓逐級擴孔法施工工藝。

4、在基巖含水層中鉆孔成孔，采用回轉(zhuǎn)式巖心鉆進，在鉆進過程中，應進行地下水水位和循環(huán)液孔內(nèi)消失量等水文地質(zhì)觀測。

5、鉆探成孔的過程中，應根據(jù)技術(shù)要求進行描述、分層取土樣、取水樣、測溫等。還要保證取樣質(zhì)量和數(shù)量。

成井工藝：

1、下井管前，應對鉆孔孔壁，孔徑、孔深進行校核，查明孔壁是否規(guī)則圓滑，發(fā)現(xiàn)有縮徑等不規(guī)則孔壁時必須及時修整，以保證后續(xù)工序的順利實施，并實測孔深。

2、換漿。用稀漿或清水壓入孔底，自下而上將原成孔時的濃漿換出孔。當井內(nèi)返上泥漿與壓入的稀漿水的濃度基本相同時，換漿即已完成。

3、下管。下管必須按技術(shù)要求進行。要安裝井管找中器，焊工作業(yè)，并加焊2-4塊拉板，必要時管內(nèi)須加浮板，管底必須用鋼板焊封。

4、填礫料。將選好的礫料投入井管過濾器及孔壁之間的環(huán)狀空間內(nèi)。根據(jù)地質(zhì)技術(shù)要求和地層情況選用靜止投礫法，管外返水投礫法，抽水填礫法等工藝。

5、止水。常用方法為粘土球止水法。必須保證粘土球質(zhì)量，并保證分層填入，逐層填滿，填實。

6、洗井。洗井的目的是*清除鉆井過程中孔內(nèi)巖屑等對含水層的封堵，同時抽出濾水管周圍含水層中泥漿、粉、細砂等沉淀，以保證含水層出水通暢。

7、井孔在驗收前，必須進行簡易抽水試驗，測定井的實際可開采水量，在開泵后30min取水樣測量含沙量和進行水質(zhì)分析采樣。而后編寫鑿井工程報告。

8、井孔驗收

井孔驗收時必須具有的資料和技術(shù)標準

井孔驗交單（包括井結(jié)構(gòu)、施工工藝、及水量、含沙量等資料）

井孔尺寸與驗交單一致并符合設計要求

井的出水量100T/H

井水中的含沙量，少于達1/20萬（體積比）

9、回灌井的施工工藝與抽水井基本相似，對過濾器、水的回灌試驗有相應的要求，

3、水井系統(tǒng)（供水、回水）

取水井

（1）成井設計

根據(jù)此次空調(diào)用水要求，本次開鑿井的目的，就是要達到每小時100T（單井），含砂量按國家標準，深井孔垂直度在1度之內(nèi)，井深50米左右（見基巖）。井徑600mm，一徑到底，管徑300mm,按此要求設計井壁后6mm，實管暫設30m，濾管暫設20m，濾水管設置在含水層部位（詳見鉆是設計圖（1）），井材料選用鋼板卷管而成，管與管之間均打成坡口，焊后并用4-6塊200×800×6mm拉板焊固以達到每節(jié)管頭電焊牢固。濾水管采用穿孔墊筋纏絲包網(wǎng)，其穿孔方法是在井管上呈梅花形圓孔，孔徑18mm，濾水管孔隙率為30%（詳見圖2-1，2-2）井管底部用6mm厚的鋼板封底。濾料直徑記錄位置，保證將井孔的各部位填密實后，用直徑40-60mm 粘土球從井下20m封至地面，使成井不受地面及外界水源的污染。成井后用活塞洗井。

（2）施工方法

A、深井井孔采用清水沖擊法施工，用直徑219mm抽筒鉆井一徑到底，以后每1.5mm為一加助型護孔器鉆井，達到設計孔徑600mm，深度50m左右（具體深度鉆探后確定）。

B、鉆機到位后，鉆機安裝穩(wěn)定，鉆孔開鑿圓，正直，鉆孔下管時采用于扶正器下管，使井管位于所鉆鑿孔中心，鉆鑿孔施工是嚴格按照豐收250型沖擊鉆機安全操作規(guī)程進行施工的。

C、深井施工嚴格按甲方要求和合同施工。井管焊接接頭焊接牢固，井上至地面標高0.5米。

D、下管前我方做好了一切下管準備，盡量縮短下管成井時間，并嚴格檢查濾水管的完好，投放濾料時應沿井管外側(cè)連續(xù)均勻填入，將井的部位填密后，投放直徑40-60mm粘土球在施工下管前進入了施工現(xiàn)場。