关于地热资源的综合开发利用研究

◇吉林省水文地质调查所 王思微

地热资源是十分宝贵的矿产资源，其功能多，用途广。近年来，地热资源被广泛应用于供暖、发电、烘干、种植、养殖、旅游、医疗保健等诸多方面，其开发利用越来越受到世界各国的高度重视。随着经济社会的快速发展，人类对能源的需求日趋加大，地热资源作为新能源已成为国家可持续发展战略的重要内容，并且采取措施加大了勘查和开发力度，取得了显著的经济、社会、环境效益，日益显现出非常广阔的开发利用前景。在地热资源开发利用的背景下，最主要的是积极解决地热水回灌问题，减少金属管道腐蚀效果，要重点加强地热资源的统筹管理，全面提高地热资源开发利用整体水平。

我国地热资源整体储量十分丰富，开发利用水平也在不断提升。通过利用地热能源热泵技术、制冷空调技术和梯级综合利用技术，可以实现地热能源的综合开发与利用，用于娱乐、疗养、养殖等多个领域。通过地热供暖能够极大改善人民群众生活质量，对社会经济发展具有重要作用。但是在地热能资源开发与利用过程中，需要重点解决各种现实问题，尤其是资源分布存在地域性差异、风险难度大等多种问题。要重点对地热能资源开发利用的问题给予有效处理，确保能源开发水平全面提升。

1 地热资源综合开发利用的主要优势

1.1 促进资源持续可再生

地热资源属于一种可再生的能源资源，主要是地下岩浆活动产生的热量传达至地下水而使地下水水温升高，源源不断释放出大量热能。地热能源尽管属于可再生能源，但在实际开发与利用中必须坚持可持续发展的思想观念，不能够对地热资源进行随意的开采与浪费。而是要真正根据社会发展需求和总的能源当量进行分析，确保地热资源的综合开发利用与保护，避免对地热资源造成严重污染与破坏，运用先进的技术加强地热资源的开发效果，真正构建资源节约型社会保障地热能源资源的有效开发。

1.2 有效解决环境污染问题

在过去能源资源开发与利用过程中，大多数的资源都深埋在地下，需要对地表结构进行破坏。而且能源资源的开发也会对周边的土地造成严重污染，不利于生态环境保护。地热能源的开发，可以直接在地表对能源开采，尽可能减少对周边环境造成的影响。但需要注意的是，在地热资源实际开采中会传递大量的热量，使得周围生态环境发生变化，需要对这些热量快速收集，减少对周边生物活动影响。很多地热资源受到长期地质活动影响，存在诸多有害物质，一旦大量排放必然会危害生物和人体健康，所以要采取先进的技术，对环境污染问题进行有效处理。

2 地热资源的综合开发

2.1 地热发电

热能可以通过动力转换为机械能，再通过发电机组实现发电，而在地热发电中需要保证温度在180℃至200℃以上，这些高温地热资源主要分布在西南一带。通过构建地热发电站不仅能够有效解决西南地区山高谷深、电力输送不便的问题，又可以减少对西南地区的生态环境污染，提高整个资源整体利用效率。

2.2 地热资源直接利用

目前地热资源的直接利用主要包括地热供暖、水产养殖和健康水疗等诸多领域，其中地热供暖主要以我国北方地区为主。通过直接对地热资源进行集中收集，能够有效取代燃煤消耗，进一步改善生态环境质量。地热水产养殖则可以对水温需求高鱼类品种进行大规模养殖，可以减少能源资源消耗，还能够与地热工业利用过的地热排水进行二次梯级利用，保证地热资源的综合利用效率全面提高。地热水中含有多种微量元素和矿物质，对人体具有保健功效。通过泡温泉可以使皮肤血管扩张，促进脉搏加速，有效缓解肌肉痉挛，而且还能够降血脂，使血管输液功能得到改善。

3 地热资源综合利用

3.1 重视地热水回灌问题

目前大部分的地热资源都埋藏在地下深层，在地下水资源的开发中必须要重点对水位下降而引发的热水回流现象进行分析以及避免过度开采而造成损害。要想有效解决地热水回灌问题，则需通过气水回注的方法应用于热水型地热资源开采中，热水并不是地热资源本体，而是在地热资源作用下形成的清洁能源，需要尽量减少对地热水的开发浪费，对地热能源充分收集，保证计算水位始终维持在平衡刻度。

3.2 解决金属管道腐蚀问题

地下水中含有许多化学元素，在金属管道内部会产生明显的管道腐蚀问题，不仅影响水质，而且也会导致金属管道的使用寿命无法达到设计预期。针对这一情况要重点加强对金属管道的有效管理，采用新型管材来代替金属管道，提高管道防腐蚀效果。同样还要加强对管道的密封性能，尽量减少氧气渗漏的问题。

4 地热资源综合开发利用的方式

地热资源是极为重要的清洁能源之一，对地热资源进行合理的综合开发利用，能够起到节约化石能源、保护生态环境的作用，特别是在党和政府提出了可持续发展战略的今天，尽快明确地热资源综合开发利用策略可谓势在必行。根据目前来看，地热资源综合开发利用的方式主要包括以下几方面内容。

4.1 地下水地源热泵系统

地下水地源热泵系统，顾名思义可以分成热源设备、热泵设备和使用设备。热源设备又可以被细分成抽水水井和回灌水井两个部分，运行过程中首先利用抽水泵进行抽水，并结合用户的具体需要，利用热泵装置给水加热，而后再将温度合理的热水输送到使用设备，从而实现用户端的供暖目标。而后，已经完成散热过程的水可回流到井中，确保地下水水位的稳定性，避免储水层结构物理性质发生变化，这样一来就能够在不损伤地下水环境的基础上实现供热。当然，这种以地下水为介质进行热量传输的地下水地源热泵系统并非完全成熟，地下水是混合物、其中包含有大量杂质，因此经长时间使用后可能给输送管道造成腐蚀问题，想解决这一问题，可在地下水地源热泵系统中添加防腐蚀模块，提升管道等硬件设备的使用年限。

4.2 地表水地源热泵系统

地表水地源热泵系统同样是一种常见的地热资源综合开发利用系统，它主要是借助地表水实现热量收集，以水底的闭合换热系统实现冷热的交替。从实际应用情况来看，地表水地源热泵系统更适用于供暖面积不大、贴近水源的建筑物，不需要临时进行开挖施工、不需要大量资金投入，因此它的优越性比较明显。当然，受到其对地表水需求的限制，这一系统往往只能建设在较大的水域周边。

4.3 地埋管地源热泵系统

地埋管地源热泵系统的热泵结构比较常见，和地表水地源热泵系统基本一致，它的特殊之处在于抽水方式。地埋管地源热泵系统具有相对封闭性，能够在基本不与外界环境接触的条件下抽水，这样一来就能降低地热能的损耗量，使之供热效果得到提升。根据其埋设方式的不同，地埋管地源热泵系统又可以分成竖直埋设式和水平埋设式两种，工作人员可结合实际需求选定埋设方式，保证地热资源能够得到妥善的应用。将之与开放式地表水地源热泵系统进行比较可以发现，地埋管地源热泵系统的优越性比较突出，能够控制热能散失的几率，且其管线埋设施工不会给区域地温造成任何影响，能够保证地热资源综合开发利用的效果。在落实可持续发展战略的关键时期，这样的地热资源利用系统显然具有突出的综合效益，能够为社会发展提供强有力的支持。

5 结语

在地热资源开发利用过程中，必须要重点针对地热资源的可持续发展问题进行高度重视，充分做好地热资源开发利用的整体规划效果，避免出现因随意开采而导致的资源浪费等情况，同时要建立完善的资源利用中心，积极推广高新技术的实际应用，保证地热资源开发水平，全面提升能源资源浪费问题。