吳錫剛,劉同僧,何 平

(河北省廊坊水文水資源勘測局,河北 廊坊 065000)

地熱水,是溫度顯著高于當?shù)啬昶骄鶜鉁?或者高于觀測深度的圍巖溫度的地下水。地熱水不僅是寶貴的地下水資源,而且是珍貴的清潔能源。這種清潔能源,因能滿足資源節(jié)約、環(huán)境友好型社會的發(fā)展,正在全國逐步推廣。河北省有著豐富的地熱水資源,已探明的深層地熱水資源和淺層地熱水資源,相當于標準煤 500億 t,地熱儲藏量僅次于西藏和云南,在全國位居第三,開發(fā)利用具有廣闊的前景。開發(fā)利用地熱能,對增加能源供應,改善能源結構,保障能源安全,保護環(huán)境具有重要作用,同時也是發(fā)展低碳經(jīng)濟,建設資源節(jié)約、環(huán)境友好型社會的要求。[1]

1 地熱水資源開發(fā)利用研究的意義

1.1 節(jié)能減排,改善大氣質量

據(jù)有關統(tǒng)計,河北平原區(qū)已查明地熱水資源區(qū)主要包括牛駝鎮(zhèn)、滄州、黃驊、寧晉、新河、安平、深州等地區(qū),面積共9 240 km2。地熱水資源可應用在供熱采暖、醫(yī)療洗浴、種植與養(yǎng)殖等多種領域,具有占地少、開發(fā)方便等諸多優(yōu)勢,地熱水資源通過有效的補給、循環(huán)利用,可以說是取之不盡,用之不竭的。開發(fā)利用地熱水資源,無廢渣、粉塵污染,相對和燃煤、燃氣、燃油相比,在大氣中的排放可以說很小。且用后的棄(尾)水既可綜合利用,又可回注到地下儲層,對空氣、土壤等環(huán)境影響較小。地熱水資源的開發(fā)利用有著突出的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)環(huán)境效益。

1.2 改變能源消耗方式,改善能源結構

傳統(tǒng)能源的消耗方式為采掘資源——消耗資源——排放廢棄物——污染環(huán)境。地層新能源技術實現(xiàn)能源消耗方式是采掘資源——利用資源——資源再生(資源保護)——保護環(huán)境——資源再利用。

地熱的開發(fā)利用在調整全省能源結構和保障能源安全,減少煤炭資源過度開采,彌補石油和天然氣資源短缺、增加能源總量、緩解能源供應壓力,減少污染排放、保護環(huán)境、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展等方面,開始發(fā)揮日益重要的作用。

2 地熱水資源狀況及存在的問題

2.1 開發(fā)利用現(xiàn)狀

河北省地熱水資源開發(fā)利用歷史悠久,早在 2000多年以前,人們就利用溫泉進行洗浴和治療疾病。近年來,利用地熱水資源開展養(yǎng)殖、種植、采暖、烘干、洗浴等發(fā)展趨勢有所加快。截至 2008年底,全省地熱水資源年開采量為 4 500萬m3,相當于標準煤 24.30萬 t,總產(chǎn)值 120 000萬元;供暖面積 449萬 m2,養(yǎng)殖面積 379.49畝,種植面積 5 925畝,年洗浴人數(shù) 786.219萬人次。目前,全省地熱水資源的利用方式主要以供暖、洗浴、養(yǎng)殖及溫泉療養(yǎng)為主,平原已開發(fā)利用地熱井 210眼,山區(qū)開發(fā)利用地熱井 77眼,山區(qū)溫泉 47處。例如,在邢臺的臨西、清河、南宮、新河、寧晉等地,地熱水利用發(fā)展較快,已取得了良好效果,既節(jié)約了常規(guī)能源,又減少了環(huán)境污染。[2]

2.2 存在的主要問題

1)管理體制不順,職責不清

國務院《水污染防治法實施細則》將地熱水、礦泉水都列入地下水類型,劃入水資源范疇,而國務院《礦產(chǎn)資源法實施細則》卻將地下水與地熱水、礦泉水并列為不同類型下礦種,都列入礦產(chǎn)資源范疇。國務院關于水利部的三定方案,根據(jù)一事一部原則,明確將地熱水、礦泉水劃歸水利部來管,規(guī)定只辦理取水許可證,不再辦理采礦許可證;然而中編辦[1998]14號文卻在承認地熱水、礦泉水皆屬水資源、應首先辦理取水許可證的同時,也規(guī)定還要再辦理采礦許可證并征收礦產(chǎn)兩費。這些矛盾交錯、錯綜復雜的規(guī)定,使開發(fā)地下熱水的企業(yè)分不清管理主體而無所適從,甚至成為某些企業(yè)拒絕接受監(jiān)管的借口,從而導致不能對地下熱水資源進行科學有效的監(jiān)督管理。

2)退水溫度較高,造成資源浪費

目前地熱供暖主要問題一是尾水排放水溫比較高,一般在 40℃以上,造成了資源的浪費。地熱水供暖后尾水排放水溫比較高,造成熱污染,不符合環(huán)保的要求。適當降低供暖排水溫度可提高地熱能的利用率。降低地熱水供暖的尾水排放溫度,必須要考慮供暖系統(tǒng)的初投資,因為降低尾水排放溫度就要增加散熱器的面積。據(jù)有關專家分析,散熱器的進出口溫差每增加 5℃,散熱器面積需增加 12%,因此,地熱供暖尾水排放溫度的降低與散熱器面積的增加存在一個優(yōu)化問題。為充分利用地熱水的熱能,可對供暖排水再次利用,實現(xiàn)地熱資源的梯級綜合利用。在地熱能的開發(fā)利用中熱泵技術是目前世界上的一個熱點,近 5年來,全世界地熱熱泵容量以平均 30%的年增長量在發(fā)展。對低溫地熱或地熱供暖尾水可利用熱泵技術提升其熱能品位,使地熱資源得到充分利用。[3]

據(jù)調查,全省山區(qū)有大約 1/3的溫泉和地熱井未得到利用,如赤城縣塘子廟溫泉水溫達 64℃,沒有得到任何利用而白白流失;隆化縣小廟村地熱井水溫高達 90℃,也沒有得到利用,造成資源的閑置浪費。

3)地熱水帶來水環(huán)境污染

地熱水中溶解性總固體含量高,有的地熱水中某些組份含量超過排放標準。河北大部分的地下熱水中氟化物5mg/L以上、含鹽量 7 g/L以上,氯化物 3 g/L以上,它們都大大地超過了飲用水衛(wèi)生標準。大量地熱水利用后的隨意排放,也造成地表水和地下淡水的污染。

4)地熱水利用過程中的另一個問題就是結垢和腐蝕。

結垢物質主要有氧化鐵、硫酸鈣、碳酸鈣和硫酸鹽等。水垢的傳熱性能差,管道結垢大大地降低換熱器的傳熱性能,使得地熱能利用率下降;另外,結垢使水的流動阻力增加,增大了流體輸送的能耗。在地熱的直接利用中,防腐是一項重要問題,腐蝕主要由氧、氯等元素引起。為保證供暖設備的可靠性和使用壽命,可采取適當?shù)拇胧p少或防止腐蝕：利用非金屬材料解決腐蝕問題;從開采到利用采用密閉系統(tǒng),防止空氣(氧)進人系統(tǒng)中;對含 Cl-的地熱水可采用前置換熱器,使用間接供暖方式,這樣,前置換熱器采用耐腐蝕材料而供暖管道和設備可采用普通碳鋼。[3]

5)地熱水的回灌問題

在地熱資源利用過程中,回灌技術是另一個值得重視的問題。如果只開采利用而不回灌會帶來一系列問題：①引起地面下沉,這在我國地熱開采利用較早的地區(qū)已表現(xiàn)出來;②造成環(huán)境污染,地熱水的排放一般在 40～50℃,不回灌會造成熱污染,而且地熱水中的砷、汞、氟等有害元素也會污染環(huán)境。③大量開采地熱資源而不采用回灌技術會影響地下結構的穩(wěn)定性。

3 地熱水資源開發(fā)利用的幾點建議

3.1 加強地下熱水資源的統(tǒng)一管理勢在必行

地熱水屬于礦產(chǎn)資源還是水資源?開發(fā)利用地熱水的行為,屬于采礦行為還是取水行為?需要適用礦產(chǎn)資源法律法規(guī)還是水法律法規(guī)?由國土資源行政主管部門監(jiān)管還是由水行政主管部門監(jiān)管?《中華人民共和國水法》第二條第二款規(guī)定：“本法所稱水資源,包括地表水和地下水?！薄度∷S可和水資源費征收管理條例》第二條第二款規(guī)定：“取用水資源的單位和個人,除本條例第四條規(guī)定的情形外,都應當申請領取取水許可證,并繳納水資源費。”

在具體的實踐中,對于地熱水到底屬水屬礦,我們可以運用新法優(yōu)于后法的原則,并采用原國務院法制局“雙重屬性”的解釋,否定其單一礦產(chǎn)屬性的說法,將其納入水法律法規(guī)的調整范圍。地熱水首先表現(xiàn)為地下水,開發(fā)利用地熱水首先表現(xiàn)為取用水資源。因此,應當按照《水法》和《取水許可和水資源費征收管理條例》的規(guī)定,申請領取取水許可證并繳納水資源費,取得取水權,并接受水行政主管部門的監(jiān)管。

3.2 加強地熱水資源保護,實現(xiàn)可持續(xù)開發(fā)

河北省政府于 2006年頒布實施《河北省地熱資源管理條例》,要嚴格執(zhí)行《條例》規(guī)定,對地熱水資源開發(fā)利用進行依法管理,改變粗放利用地熱水資源的方式,使得全省地熱開發(fā)行為得到規(guī)范,逐步提高地熱綜合利用和節(jié)約利用水平。

地熱水資源是可再生的能源資源,同時又是有限的資源,其補給過程是極其緩慢的。在地熱水資源的開發(fā)利用中,要加強管理、采取限量打井、限制開采量等措施,合理開采、有效保證,加強地熱水資源的管理和綜合利用,大力推進地熱回灌。制定統(tǒng)一的發(fā)展規(guī)劃,細化措施,高起點、高標準、高質量的開發(fā)利用地熱資源,使地熱資源開發(fā)與保護逐步科學化、規(guī)范化,地熱資源的開發(fā)與利用要保持環(huán)境和經(jīng)濟效益的協(xié)調一致,保護生態(tài)平衡,走可持續(xù)發(fā)展之路。

3.3 加強地熱水資源的利用與研究

地熱水是集熱、礦、水于一體的寶貴資源,開發(fā)利用必須充分考慮綜合利用這三個方面的資源,避免對地熱資源開發(fā)利用的單一化趨勢。地熱水資源開發(fā)利用屬“資源 +技術”型產(chǎn)業(yè),技術性突出,是一項涉及多學科和多行業(yè)的體系。河北省要建立和完善這個體系,必須重視將高新技術不斷地向傳統(tǒng)行業(yè)擴散、滲透,要盡快制定系統(tǒng)的技術規(guī)程、規(guī)范和技術標準。宜以有關院校和科研單位為技術依托,引進應用相應科研成果和先進實用的技術與設備(如熱泵),大力推廣梯級利用和綜合利用,形成資源集約型的生產(chǎn)體系和消費體系,提高地熱水資源利用率,物盡其用。建議按不同溫度開展地熱水資源的梯級利用,因地制宜,發(fā)揮資源優(yōu)勢,減少浪費,提高地熱利用率。

要從加快轉變經(jīng)濟發(fā)展方式,推動產(chǎn)業(yè)結構優(yōu)化升級的高度,積極探索合理開發(fā)和科學利用地熱水資源的方式。既要把地熱水資源作為一種新能源加以合理開發(fā)利用,也要把它作為一種特色旅游資源加以深入研究和分析,探索一條依托地熱水資源大力發(fā)展旅游業(yè)的新路子。

3.4 加強地熱水資源政策研究

地熱水資源屬國家所有,地熱水資源開發(fā)利用宜盡快納入政府管理序列,建立專門機構,行使地熱水資源勘探評估、規(guī)劃設計、組織實施、監(jiān)測檢查、政策制定、督導服務等職能。結合河北省城市經(jīng)濟發(fā)展的需要,進一步研究、調整有效保護和合理開發(fā)地熱水資源的相關政策。建立地熱開發(fā)市場的信用體系,加大地熱開發(fā)管理的監(jiān)管力度,通過公告、公示等方式及時公開地熱開發(fā)利用的相關信息,規(guī)范地熱開發(fā)行為。

3.5 加強地熱水資源利用對環(huán)境的影響研究

地熱水資源的開發(fā)利用將對環(huán)境將造成一定影響。因此,在開發(fā)利用過程中,在加強管理的同時,必須建立水環(huán)境監(jiān)測體系,對開采、使用、排放和回注的各個環(huán)節(jié)都要進行水質各項指標的監(jiān)測,研究不同使用地熱資源系統(tǒng)對環(huán)境造成的影響,進而確定地熱水資源的采、用、排的最佳方案。

3.6 加強節(jié)約利用地熱水資源的宣傳

努力加大節(jié)約利用宣傳力度,要通過節(jié)約利用宣傳,使大家理解資源的寶貴與重要,提高對節(jié)約利用地熱水資源的重視,形成節(jié)約意識,自覺做好節(jié)約工作,從而有效地保護地熱水資源。

4 結論

河北省地熱水資源較豐富,分布廣泛,地熱水資源作為一項清潔、綠色、可再生的能源資源,在保護環(huán)境、建設生態(tài)文明中有著巨大的作用,應該在全省范圍內大力提倡,科學合理地利用,做到利用與保護相結合,使地熱資源長期造福于人民。

[1]河北地質礦產(chǎn)局.河北地下水[R].2007.

[2]邢臺水文局.邢臺市地溫空調技術應用及地熱開發(fā)利用對策建議[R],2008.

[3]季志恒等.地熱水在地熱供暖中的應用[J].地下水 2010.1.