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地熱資源是十分寶貴的礦產資源,其功能多,用途廣。近年來,地熱資源被廣泛應用于供暖、發電、烘干、種植、養殖、旅游、醫療保健等諸多方面,其開發利用越來越受到世界各國的高度重視。隨著經濟社會的快速發展,人類對能源的需求日趨加大,地熱資源作為新能源已成為國家可持續發展戰略的重要內容,并且采取措施加大了勘查和開發力度,取得了顯著的經濟、社會、環境效益,日益顯現出非常廣闊的開發利用前景。在地熱資源開發利用的背景下,最主要的是積極解決地熱水回灌問題,減少金屬管道腐蝕效果,要重點加強地熱資源的統籌管理,全面提高地熱資源開發利用整體水平。我國地熱資源整體儲量十分豐富,開發利用水平也在不斷提升。通過利用地熱能源熱泵技術、制冷空調技術和梯級綜合利用技術,可以實現地熱能源的綜合開發與利用,用于娛樂、療養、養殖等多個領域。通過地熱供暖能夠極大改善人民群眾生活質量,對社會經濟發展具有重要作用。但是在地熱能資源開發與利用過程中,需要重點解決各種現實問題,尤其是資源分布存在地域性差異、風險難度大等多種問題。要重點對地熱能資源開發利用的問題給予有效處理,確保能源開發水平全面提升
1地熱資源綜合開發利用的主要優勢
1.1促進資源持續可再生
地熱資源屬于一種可再生的能源資源,主要是地下巖漿活動產生的熱量傳達至地下水而使地下水水溫升高,源源不斷釋放出大量熱能。地熱能源盡管屬于可再生能源,但在實際開發與利用中必須堅持可持續發展的思想觀念,不能夠對地熱資源進行隨意的開采與浪費。而是要真正根據社會發展需求和總的能源當量進行分析,確保地熱資源的綜合開發利用與保護,避免對地熱資源造成嚴重污染與破壞,運用先進的技術加強地熱資源的開發效果,真正構建資源節約型社會保障地熱能源資源的有效開發
1.2有效解決環境污染問題
在過去能源資源開發與利用過程中,大多數的資源都深埋在地下,需要對地表結構進行破壞。而且能源資源的開發也會對周邊的土地造成嚴重污染,不利于生態環境保護。地熱能源的開發,可以直接在地表對能源開采,盡可能減少對周邊環境造成的影響。但需要注意的是,在地熱資源實際開采中會傳遞大量的熱量,使得周杏圍生態環境發生變化,需要對這些熱量快速收集,減少對周邊生物活動影響。很多地熱資源受到長期地質活動影響,存在諸多有害物質,一旦大量排放必然會危害生物和人體健康,所以要采取先進的技術,對環境污染問題進行有效處理
2地熱資源的綜合開發
2.1地熱發電
熱能可以通過動力轉換為機械能,再通過發電機組實現發電,而在地熱發電中需要保證溫度在180℃至200℃以卜,這些高溫地熱資源主要分布在西南一帶。通過構建地熱發電站不僅能夠有效解決西南地區山高谷深、電力輸送不便的問題,又可以減少對西南地區的生態環境污染,提高整個資源整體利用效率
2.2地熱資源直接利用
目前地熱資源的直接利用主要包括地熱供暖、水產養殖和健康水療等諸多領域,其中地熱供暖主要以我國北方地區為主。通過直接對地熱資源進行集中收集,能夠有效取代燃煤消耗,進一步改善生態環境質量。地熱水產養殖則可以對水溫需求高魚類品種進行大規模養殖,可以減少能源資源消耗,還能夠與地熱工業利用過的地熱排水進行二次梯級利用,保證地熱資源的綜合利用效率全面提高。地熱水中含有多種微量元素和礦物質,對人體具有保健功效。通過泡溫泉可以使皮膚血管擴張,促進脈搏加速,有效緩解肌肉痙攣,而且還能夠降血脂,使血管輸液功能得到改善。
3地熱資源綜合利用
3.1重視地熱水回灌問題
目前大部分的地熱資源都埋藏在地下深層,在地下水資源的開發中必須要重點對水位下降而引發的熱水回流現象進行分析以及避免過度開采而造成損害。要想有效解決地熱水回灌問題,則需通過氣水回注的方法應用于熱水型地熱資源開采中,熱水并不是地熱資源本體,而是在地熱資源作用下形成的清潔能源,需要盡量減少對地熱水的開發浪費,對地熱能源充分收集,保證計算水位始終維持在平衡刻度
3.2解決金屬管道腐蝕問題
地下水中含有許多化學元素,在金屬管道內部會產生明顯的管道腐蝕問題,不僅影響水質,而且也會導致金屬管道的使用壽命無法達到設計預期。針對這一情況要重點加強對金屬管道的有效管理,采用新型管材來代替金屬管道,提高管道防腐蝕效果。同樣還要加強對管道的密封性能,盡量減少氧氣滲漏的問題。
4地熱資源綜合開發利用的方式
地熱資源是極為重要的清潔能源之一,對地熱資源進行合理的綜合開發利用,能夠起到節約化石能源、保護生態環境的作用,特別是在黨和政府提出了可持續發展戰略的今天,盡快明確地熱資源綜合開發利用策略可謂勢在必行。根據目前來看,地熱資源綜合開發利用的方式主要包括以下幾方面內容
4.1地下水地源熱泵系統
地下水地源熱泵系統,顧名思義可以分成熱源設備、熱泵設備和使用設備。熱源設備又可以被細分成抽水水井和回灌水井兩個部分,運行過程中首先利用抽水泵進行抽水,并結合用戶的具體需要,利用熱泵裝置給水加熱,而后再將溫度合理的熱水輸送到使用設備,從而實現用戶端的供暖目標。而后,已經完成散熱過程的水可回流到井中,確保地下水水位的穩定性,避免儲水層結構物理性質發生變化,這樣一來就能夠在不損傷地下水環境的基礎卜實現供熱。當然,這種以地下水為介質進行熱量傳輸的地下水地源熱泵系統并非完全成熟,地下水是混合物、其中包含有大量雜質,因此經長時間使用后可能給輸送管道造成腐蝕問題,想解決這一問題,可在地下水地源熱泵系統中添加防腐蝕模塊,提升管道等硬件設備的使用年限
4.2地表水地源熱泵系統
地表水地源熱泵系統同樣是一種常見的地熱資源綜合開發利用系統,它主要是借助地表水實現熱量收集,以水底的閉合換熱系統實現冷熱的交替。從實際應用情況來看,地表水地源熱泵系統更適用于供暖面積不大、貼近水源的建筑物,不需要臨時進行開挖施工、不需要大量資金投入,因此它的優越性比較明顯。當然,受到其對地表水需求的限制,這一系統往往只能建設在較大的水域周邊
4.3地理管地源熱泵系統
地埋管地源熱泵系統的熱泵結構比較常見,和地表水地源熱泵系統基本一致,它的特殊之處在于抽水方式。地埋管地源熱泵系統具有相對封閉性,能夠在基本不與外界環境接觸的條件下抽水,這樣一來就能降低地熱能的損耗量,使之供熱效果得到提升。根據其埋設方式的不同,地埋管地源熱泵系統又可以分成豎直埋設式和水平埋設式兩種,工作人員可結合實際需求選定埋設方式,保證地熱資源能夠得到妥善的應用。將之與開放式地表水地源熱泵系統進行比較可以發現,地埋管地源熱泵系統的優越性比較突出,能夠控制熱能散失的幾率,且其管線埋設施工不會給區域地溫造成任何影響,能夠保證地熱資源綜合開發利用的效果。在落實可持續發展戰略的關鍵時期,這樣的地熱資源利用系統顯然具有突出的綜合效益,能夠為社會發展提供強有力的支持
5結語
在地熱資源開發利用過程中,必須要重點針對地熱資源的可持續發展問題進行高度重視,充分做好地熱資源開發利用的整體規劃效果,避免出現因隨意開采而導致的資源浪費等情況,同時要建立完善的資源利用中心,積極推廣高新技術的實際應用,保證地熱資源開發水平,全面提升能源資源浪費問題
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作者:王思微 單位:吉林省水文地質調查所