张家口地热资源开发利用模式研究

地大热能：张家口地热资源分布较广泛, 可开采地热资源总量丰富, 流量较大, 但多为中低温热水, 总热量不高, 地热资源宝贵。地大热能通过研究了地热资源的利用方式、方法及地热资源的保护措施, 构建了多种张家口地热资源可持续开发、利用的模式, 对张家口地区地热资源的合理有效利用有很好的指导意义。

1、张家口地热资源开发利用现状

张家口地区地热资源主要分布于坝下山间盆地及中低山区, 包括赤城、怀来、阳原、蔚县等区县, 水温在25℃～90℃之间, 属于中低温热水资源。

研究区内地热资源利用方式主要还以灌溉、洗浴等粗放型利用为主, 仅部分地热田开发为旅游景点, 地热资源被用于供暖洗浴等。受研究程度、热田规模及经济条件的影响, 区内地热资源尚未被充分开发利用。

2、地热资源开发利用模式研究

2.1 山区地热泉开发利用模式

山区地热泉开发模式即旅游—理疗—娱乐模式, 其主要适用于自流量较大, 可以满足一定供水需求的泉眼, 如汤泉及塘子庙泉等。该模式综合考虑温泉区旅游的需要, 主要分为两种利用方式:开放式利用和封闭式利用;开放模式主要面向对象是游客, 根据热泉水中元素种类、含量的差异, 针对其不同理疗效果设立理疗泉、理疗池等。封闭模式主要面向对象为景区内的服务设施, 如酒店等;该模式中, 第一梯次利用是经过换热器加压泵等设备对泉水加压、换热, 并提取热能供宾馆采暖等, 考虑地热泉流量大小及张家口地区冬季温度较低等因素, 在供暖设备中附加地热泵设备, 以满足供暖需求;在经过换热器换热后, 热水温度降至45℃, 进入第二梯次利用, 其主要可供宾馆洗浴、理疗所用, 合适地区可适当开发室内水上娱乐项目。旅游—理疗—娱乐模式适合在山区热泉内进行推广, 其温度相对较高, 水量较大且地热水具有一定理疗功效的地热田 (异常区、点) 。

2.2 山间盆地地热田开发利用模式

张家口山间盆地地热田分布较广泛, 热水温度变化范围较大, 其主要赋存于卵砾石层及下部基岩破碎带中, 部分地热田地下热水以承压水方式存储于地下;热水主要以地热井的方式揭露, 地热井的地下水动态特征受开采控制, 开采量大, 水位降深也大, 水质、水温均出现不同程度的变化。

针对区内90～50℃地热田, 研究制定了两种多元梯级综合利用模式, 即矿泉水生产—地热干燥—洗浴模式及地热干燥—采暖—温室大棚—水产养殖模式。该模式适合温度较高且水质符合矿泉水生产标准的地热田。

研究区内50～25℃地热资源较丰富, 结合该类型地热资源的热水温度、水量及存储方式等, 总结出此类地热田适合发展模式为:第一产业与第三产业整合开发模式及矿泉水生产—娱乐—种植模式。此类模式通过地热井采水后, 直接供洗浴疗养使用, 并发展与其相关的培训和会展产业, 如澡洗堂地热田内的三马坊温泉度假村。

2.3 地热资源梯级换热利用模式

针对张家口地热资源分布较分散、部分泉眼或地热井出水量不大且又存在供暖或制冷需要地热异常区 (点) , 提出了梯级换热供暖—制冷模式。

梯级换热模式是利用风机盘管技术对用户端进行供暖, 风机盘管是中央空调系统使用最广的末端设备;考虑到地热水对风机盘管设备的腐蚀性, 在该模式中通过换热器对地热水进行梯级换热, 利用多级换热最终将地热水中的热能转移至另一套水循环系统中, 然后接通风机盘管设备对用户终端进行供暖, 最后被置换热能后的地热尾水进行无污染处理;其中接通风机盘管的水循环系统中, 对于热水还可以供用户终端的生活用水等。

3、地热资源开发利用建议探讨

对于研究区内地热资源的开发及具体的模式应用中, 要充分结合张家口地区地热资源开发利用基础和条件, 综合考虑各地热田基本特征及地热资源埋藏、存储、水质等特征, 因地制宜地推广上述开发模式, 实现地热资源的合理开发及有效利用。