中國石化集團(tuán)新星石油有限責(zé)任公司 ■ 馬春紅 趙豐年 劉金俠

0 引言

目前可利用的地?zé)豳Y源主要包括：天然出露的溫泉、通過熱泵技術(shù)開采利用的淺層地?zé)崮?、通過人工鉆井直接開采利用的地?zé)崃黧w，以及干熱巖體中的地?zé)豳Y源。地?zé)豳Y源按照溫度分為高溫、中溫、低溫3級(jí)，高溫地?zé)豳Y源溫度不小于150 ℃；中溫地?zé)豳Y源溫度在大于等于90 ℃、小于150 ℃區(qū)間；低溫地?zé)豳Y源溫度低于90 ℃[1]。

板塊運(yùn)動(dòng)對(duì)全球地?zé)峄顒?dòng)的控制作用十分明顯。全球地?zé)豳Y源熱流量為1400 EJ/a[2]，2010年全世界地?zé)岚l(fā)電裝機(jī)容量為48493 MWt，地?zé)嶂苯永昧繛?17740 GWh[3]。我國位于歐亞板塊東南部，西部與印度板塊相接，東部與太平洋板塊相連，呈現(xiàn)出藏滇、臺(tái)灣、東南沿海及滇川4個(gè)溫泉密集帶；廣大平原地區(qū)在廣泛發(fā)育著中新帶沉積盆地中，地表無溫泉出露，地下深處蘊(yùn)藏著豐富的熱水及熱鹵水資源。

地?zé)豳Y源分為直接利用和間接利用兩種方式。直接利用用途廣泛，如干燥、采暖、制冷和水產(chǎn)養(yǎng)殖等；間接方式則是指地?zé)岚l(fā)電。地?zé)峁┡堑責(zé)豳Y源開發(fā)利用中直接利用方式之一，因節(jié)約煤炭運(yùn)輸、占地少，運(yùn)行成本為燒油鍋爐運(yùn)行費(fèi)用的1/4[4]，可減少大量有害物質(zhì)和二氧化碳?xì)怏w排放，避免環(huán)境污染，具有較好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益，因此在城鎮(zhèn)供暖中發(fā)展速度較快。

為促進(jìn)我國地?zé)崮荛_發(fā)利用，大力推進(jìn)地?zé)崮芗夹g(shù)進(jìn)步，積極培育地?zé)崮荛_發(fā)利用市場(chǎng)，全面促進(jìn)地?zé)崮苜Y源的合理有效利用，2013年1月10日，國家能源局、財(cái)政部、國土資源部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部四部委聯(lián)合發(fā)文《關(guān)于促進(jìn)地?zé)崮荛_發(fā)利用的指導(dǎo)意見》(國能新能〔2013〕48號(hào))。意見明確指出，到2015年，基本查清全國地?zé)崮苜Y源情況和分布特點(diǎn)，建立國家地?zé)崮苜Y源數(shù)據(jù)和信息服務(wù)體系。實(shí)現(xiàn)全國地?zé)峁┡娣e達(dá)到5億m2，地?zé)岚l(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到10萬kW，地?zé)崮苣昀昧窟_(dá)到2000萬t標(biāo)準(zhǔn)煤，形成地?zé)崮苜Y源評(píng)價(jià)、開發(fā)利用技術(shù)、關(guān)鍵設(shè)備制造、產(chǎn)業(yè)服務(wù)等比較完整的產(chǎn)業(yè)體系。到2020年，地?zé)崮荛_發(fā)利用量達(dá)到5000萬t標(biāo)準(zhǔn)煤，形成完善的地?zé)崮荛_發(fā)利用技術(shù)和產(chǎn)業(yè)體系[5]。

在全球氣候變暖、中國霧霾天氣頻發(fā)、能源開發(fā)利用產(chǎn)生的細(xì)顆粒物(PM2.5)排放強(qiáng)度升高的情況下，改變傳統(tǒng)供暖方式，地?zé)峁┡油癸@了綠色低碳環(huán)保。

1 地?zé)峁┡砗头绞?/h2>

地?zé)峁┡譃榈責(zé)嶂苯邮焦岷偷責(zé)衢g接式供熱。地?zé)嶂苯邮焦岱绞绞侵傅責(zé)崴苯油ㄟ^熱用戶，然后放掉或回灌，如圖1所示；間接式地?zé)峁嵯到y(tǒng)中地?zé)崴恢苯油ㄟ^熱用戶散熱器，而是通過供暖站將熱量傳遞給供熱管網(wǎng)循環(huán)水，如圖2所示。因地?zé)崴泻休^高濃度 O2、H+、Cl-、H2S、CO2、Ca2+，SiO2、NH3、SO42-，易導(dǎo)致?lián)Q熱器和管網(wǎng)的腐蝕和結(jié)垢，以及直接供熱式地?zé)峁嵯到y(tǒng)水利調(diào)節(jié)性較差?；谝陨弦蛩?，地?zé)峁┡酁榈責(zé)衢g接式供熱。

圖1 地?zé)衢g接式供熱系統(tǒng)

圖2 地?zé)嶂苯邮焦嵯到y(tǒng)

地?zé)衢g接式供熱中，地?zé)峁┡臼沁B接一網(wǎng)和二網(wǎng)熱量交換、熱量分配及系統(tǒng)監(jiān)控和調(diào)節(jié)的樞紐。一網(wǎng)是地?zé)崴谥凉┡竟芫W(wǎng)，二網(wǎng)是供暖站至用戶端管網(wǎng)。供暖站處于地?zé)峋罟┧┒?，?duì)于一網(wǎng)的水力平衡至關(guān)重要；同時(shí)，供暖站又是二網(wǎng)支狀供水的首端，供暖站的運(yùn)行參數(shù)直接關(guān)系到用戶的供暖效果。

地?zé)峁┡┡九c鍋爐集中供暖供暖站在整體結(jié)構(gòu)上相同，不同之處在于地?zé)崴疁夭荒芟皴仩t集中供暖那樣可調(diào)節(jié)溫度。為應(yīng)對(duì)極端天氣和充分利用地?zé)崴臒崮埽責(zé)峁┡┡驹谝?guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)一般需增加供熱調(diào)峰措施，一般增加燃?xì)忮仩t、電加熱和熱泵系統(tǒng)。

2 標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介及現(xiàn)行趨勢(shì)

標(biāo)準(zhǔn)通常被定義為根據(jù)集體的理性選擇就如何解決常見問題達(dá)成共識(shí)的一組結(jié)構(gòu)。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，指一組得到認(rèn)可的關(guān)于產(chǎn)品、技術(shù)和工藝的特性及參數(shù)的規(guī)范，其目的是要保證產(chǎn)品和系統(tǒng)間的互聯(lián)和互換，維護(hù)市場(chǎng)參與各方之間的正常交流和合理秩序。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)可分為非產(chǎn)品類標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品要素類標(biāo)準(zhǔn)。非產(chǎn)品類標(biāo)準(zhǔn)主要是基于公共利益的技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施，這類標(biāo)準(zhǔn)往往是由政府或相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化組織制定，且絕大部分屬于強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)；產(chǎn)品要素標(biāo)準(zhǔn)則常由一個(gè)或數(shù)個(gè)廠商壟斷了市場(chǎng)，從而迫使其他廠商接收其專有技術(shù)，進(jìn)而形成事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。因此，作為事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品要素標(biāo)準(zhǔn)通常無需經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化組織的正式發(fā)布，而是通過市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)生出來的[6]。

自20世紀(jì)90年代以來，專利技術(shù)的迅速增長(zhǎng)及專利技術(shù)產(chǎn)業(yè)化速度的不斷加快，使專利與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)開始從分離走向結(jié)合，出現(xiàn)了引人注目的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)專利化的趨勢(shì)[6]。

3 國外供暖站標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)情況

目前，國外與地?zé)嵯嚓P(guān)標(biāo)準(zhǔn)包括：地?zé)崦~解釋，地?zé)徙@井，地?zé)崴O(jiān)測(cè)，地?zé)岵牧虾驮O(shè)備，地?zé)峁┡到y(tǒng)能效、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境評(píng)價(jià)，地源熱泵供暖的系統(tǒng)評(píng)價(jià)和與其他可再生能源的集成綜合利用試點(diǎn)。從現(xiàn)在查到的國外標(biāo)準(zhǔn)可看出，歐美國家標(biāo)準(zhǔn)中地?zé)岚l(fā)展側(cè)重地?zé)崃黧w取樣方法、地?zé)岚l(fā)展經(jīng)濟(jì)和能效的測(cè)評(píng)方法、局部設(shè)備的檢驗(yàn)方法、與其他能源相結(jié)合的試點(diǎn)應(yīng)用，以及環(huán)境影響評(píng)價(jià)，更多體現(xiàn)在與地?zé)岙a(chǎn)業(yè)發(fā)展相配套的技術(shù)體系，重視地?zé)岜旧砑夹g(shù)創(chuàng)新的發(fā)展，也體現(xiàn)出歐美國家制定標(biāo)準(zhǔn)的理念，突出了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的要素。

這種以事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)為主導(dǎo)的現(xiàn)狀也體現(xiàn)地?zé)岙a(chǎn)業(yè)本身的發(fā)展現(xiàn)狀：地?zé)豳Y源作為替代傳統(tǒng)化石能源用于發(fā)電、供暖和制冷等行業(yè)，與地?zé)嵯嗯涮椎募夹g(shù)，諸如應(yīng)用于石油行業(yè)的勘探、鉆井、發(fā)電、供暖、吸收式制冷等相關(guān)地?zé)釕?yīng)用產(chǎn)業(yè)技術(shù)同樣成熟，這些現(xiàn)行的技術(shù)都可直接應(yīng)用于地?zé)岙a(chǎn)業(yè)中；而最大的障礙則是將應(yīng)用于石油行業(yè)勘探和鉆井應(yīng)用于地?zé)嵝袠I(yè)，相比地?zé)岬氖找妫碧胶豌@井費(fèi)用過高、經(jīng)濟(jì)性較差。地?zé)豳Y源的理論創(chuàng)新體現(xiàn)在地?zé)豳Y源形成、儲(chǔ)藏機(jī)理和地?zé)釤崃黧w組分研究；地?zé)岙a(chǎn)業(yè)應(yīng)用技術(shù)的創(chuàng)新體現(xiàn)在地?zé)豳Y源開采和應(yīng)用對(duì)地質(zhì)和環(huán)境的影響，也體現(xiàn)在全球變暖趨勢(shì)下碳資產(chǎn)交易模式的創(chuàng)新。

國外供暖情況為：美國中部以電采暖為主,南部采用空調(diào)采暖制冷，美國北部有一部分采用電采暖，但更多采用燃油或燃?xì)獠膳槐睔W國家中丹麥、芬蘭、瑞典主要以熱水供暖為主，挪威采用集中熱水供暖、電采暖，瑞典采用熱泵供暖，法國采用電供暖，英國采用集中供暖，意大利、葡萄牙采用空調(diào)供暖，俄羅斯采用集中供暖；日本、韓國大型集中供暖不多，大多采用每家每戶的燃?xì)夤┡?；冰島地?zé)豳Y源豐富，主要采用集中地?zé)峁┡绞絒7]。國外供暖方式多樣化，大部分國家并不采用集中供暖方式，而國外標(biāo)準(zhǔn)更多體現(xiàn)在以技術(shù)創(chuàng)新為主的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，供暖站綜合性標(biāo)準(zhǔn)并不多見。

4 國內(nèi)地?zé)峁┡緲?biāo)準(zhǔn)情況

中國地?zé)豳Y源豐富，資源儲(chǔ)量大、分布廣，發(fā)展前景廣闊，市場(chǎng)潛力巨大。目前已形成專用于地?zé)岬臉?biāo)準(zhǔn)9項(xiàng)，其中：地?zé)豳Y源勘查相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)3項(xiàng)：GB/T 11615-2010《地?zé)豳Y源地質(zhì)勘查規(guī)范》、GB 50478-2008《地?zé)犭娬編r土工程勘察規(guī)范》和DZ/T 0225-2009《淺層地?zé)崮芸辈樵u(píng)價(jià)規(guī)范》；地?zé)岚l(fā)電相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)3項(xiàng)：GB/T 28812-2012《地?zé)岚l(fā)電用汽輪機(jī)規(guī)范》、GB/T 19962-2005《地?zé)犭娬窘尤腚娏ο到y(tǒng)技術(shù)規(guī)定》和JB/T 6506-1992《地?zé)岚l(fā)電用汽輪機(jī)技術(shù)條件》；地?zé)崴畱?yīng)用安全防護(hù)1項(xiàng)：GBZ 124-2002《地?zé)崴畱?yīng)用中放射衛(wèi)生防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)》；城鎮(zhèn)地?zé)峁┡?項(xiàng)：CJJ 138-2010《城鎮(zhèn)地?zé)峁峁こ碳夹g(shù)規(guī)程》。另外1項(xiàng)為CJ/T 317-2009《地源熱泵系統(tǒng)用聚乙烯管材及管件》。

國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)制定是以工程經(jīng)驗(yàn)為主。例如：GB/T 28812-2012《地?zé)岚l(fā)電用汽輪機(jī)規(guī)范》主要起草單位為青島捷能汽輪機(jī)集團(tuán)股份有限公司，該單位為西藏羊八井地?zé)犭娬咎峁┢啓C(jī)設(shè)備；GB 50478-2008《地?zé)犭娬編r土勘察評(píng)價(jià)規(guī)范》和GB/T 19962-2005《地?zé)犭娬窘尤腚娏ο到y(tǒng)技術(shù)規(guī)定》主要起草單位為中國電力工程顧問集團(tuán)西南電力設(shè)計(jì)院，該設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)完成西藏羊八井地?zé)犭娬尽，F(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)對(duì)規(guī)范地?zé)嵝袠I(yè)術(shù)語、地?zé)豳Y源評(píng)價(jià)、地?zé)峥辈橐?guī)范做了詳細(xì)規(guī)定，對(duì)地?zé)岚l(fā)展的工作經(jīng)驗(yàn)做了較好總結(jié)；相比歐美國家標(biāo)準(zhǔn)，我國標(biāo)準(zhǔn)缺乏對(duì)地?zé)岙a(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展相關(guān)的環(huán)境評(píng)價(jià)和地?zé)岙a(chǎn)業(yè)技術(shù)的創(chuàng)新。

現(xiàn)在地?zé)峁┡褂玫腃JJ 138-2010《城鎮(zhèn)地?zé)峁峁こ碳夹g(shù)規(guī)程》于2010年4月17日發(fā)布，當(dāng)年10月1日實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)的主編單位和參編單位均為地?zé)嵝袠I(yè)內(nèi)的領(lǐng)先科研單位和企業(yè)，是地?zé)嵝袠I(yè)的重要成果。該標(biāo)準(zhǔn)共15章，包括地?zé)嵝g(shù)語、地?zé)峁┡O(shè)計(jì)的基本規(guī)定和熱負(fù)荷選擇、地?zé)峁┡到y(tǒng)分類、地?zé)峋梅?、地?zé)峁┡?、地?zé)峁┡芫W(wǎng)與末端裝置、地?zé)崴?yīng)、地?zé)嵯到y(tǒng)防腐與防垢、地?zé)峁┡到y(tǒng)的監(jiān)測(cè)與控制、環(huán)境保護(hù)、地?zé)峄毓?、地?zé)豳Y源的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、施工與驗(yàn)收和運(yùn)行、維護(hù)。該標(biāo)準(zhǔn)是地?zé)峁┡南到y(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，而地?zé)峁┡咀鳛樵摌?biāo)準(zhǔn)的一部分，對(duì)地?zé)峁┡镜耐两?、設(shè)備選型和供配電做了一定的規(guī)定和要求，對(duì)地?zé)崴姆栏拦?、地?zé)嵛菜毓嗪偷責(zé)崴畽z測(cè)做了相關(guān)規(guī)定。

中國石化集團(tuán)新星石油有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱新星公司)自1998年開始探索開發(fā)地?zé)豳Y源，從2006年起加快了地?zé)岚l(fā)展，現(xiàn)已成為國內(nèi)常規(guī)地?zé)豳Y源(深層)開發(fā)利用的最大企業(yè)。目前擁有地?zé)峋?00口，各類供暖站近100座，供暖面積1500萬m2，年可替代標(biāo)煤45萬t，減排二氧化碳120萬t，成功締造了雄縣無煙城。在多年的地?zé)豳Y源開發(fā)利用中，逐步摸索地?zé)嵝袠I(yè)的技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)。在執(zhí)行CJJ 138-2010《城鎮(zhèn)地?zé)峁峁こ碳夹g(shù)規(guī)程》標(biāo)準(zhǔn)過程中，不斷總結(jié)和細(xì)化地?zé)峁┡?jīng)驗(yàn)，逐步實(shí)現(xiàn)地?zé)峁┡囊?guī)范、科學(xué)和經(jīng)濟(jì)。

目前換熱站設(shè)計(jì)一般會(huì)有天然氣鍋爐或熱泵作為調(diào)峰裝置，以備極端寒冷天氣；而在實(shí)際運(yùn)行中，設(shè)計(jì)負(fù)荷過大，造成設(shè)備閑置和浪費(fèi)。陜西綠源公司迎賓路供暖站調(diào)峰裝置為天然氣鍋爐和熱泵裝置，這兩臺(tái)裝置自該站運(yùn)行以來從未運(yùn)行使用。

供暖站內(nèi)泵一般采用由變頻器控制的變頻泵，使用變頻器的目的是為控制和節(jié)能，同時(shí)降低設(shè)備選型的難度。在實(shí)際運(yùn)行中，不斷變換工況運(yùn)行是造成井泵磨損嚴(yán)重的原因之一；在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，在管網(wǎng)壓力波動(dòng)基本恒定的情況下，根據(jù)管網(wǎng)壓力，井泵恒定運(yùn)行，可能會(huì)降低井泵磨損，提高使用壽命。

供暖站布局是否科學(xué)合理會(huì)影響供暖站的運(yùn)營質(zhì)量。新星公司逐步實(shí)現(xiàn)換熱站模塊化布局，供暖站包括：換熱器區(qū)域、循環(huán)泵區(qū)域、水處理區(qū)域、電氣室、值班室和調(diào)峰裝置區(qū)域，對(duì)設(shè)備之間的寬度和安全通道的寬度做出相應(yīng)的量化要求。供暖站建設(shè)中，管道數(shù)量多，難以辨識(shí)，在運(yùn)營中實(shí)行管道和設(shè)備的顏色管理，整個(gè)供暖站辨識(shí)度大大提高。

地?zé)崴V化度較高，容易結(jié)垢，在供暖季后，需清洗板式換熱器，結(jié)垢嚴(yán)重的需使用鹽酸等危險(xiǎn)化學(xué)品清洗。針對(duì)這種地?zé)崴奶攸c(diǎn)和板式換熱器的特點(diǎn)，公司改進(jìn)運(yùn)行工藝，實(shí)現(xiàn)了每?jī)芍芊礇_洗板式換熱器，既保證了供暖效果，又減少了供暖季后的設(shè)備維護(hù)。

新星公司自運(yùn)營地?zé)峁┡詠恚┡静辉偻Ａ粲诩埫嫔系娜诵躁P(guān)懷，更是可以操作，更加科學(xué)的運(yùn)營標(biāo)準(zhǔn)。

5 建議

在全球氣候變暖、霧霾天氣增多的情況下，我國大力推進(jìn)地?zé)岙a(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提倡完善地?zé)崮苜Y源開發(fā)利用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，建立地?zé)崮苜Y源勘查預(yù)評(píng)價(jià)、項(xiàng)目開發(fā)與評(píng)估、環(huán)境監(jiān)測(cè)與管理體系。當(dāng)前，地?zé)岙a(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)涵蓋面廣但不能細(xì)化和量化，雖具有較強(qiáng)的規(guī)范指導(dǎo)意義，在實(shí)際實(shí)施中，可操作性有待提高。

結(jié)合新星公司運(yùn)營地?zé)峁┡嗄甑慕?jīng)驗(yàn)，地?zé)峁┡咀鳛橹匾牡責(zé)峁┡到y(tǒng)重要環(huán)節(jié)，需要更加細(xì)化和量化。

1) 精細(xì)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，提高設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)效益。地?zé)峁┡鄙傧鄳?yīng)的政策支持，屬于微利行業(yè)，如果在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)冗繁，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致初投資過高和設(shè)備的閑置浪費(fèi)。

2) 鼓勵(lì)換熱站設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收和運(yùn)營中，檢測(cè)方法規(guī)范的出臺(tái)。

3) 提高供暖站布局科學(xué)性和管道設(shè)備標(biāo)志辨識(shí)性。

4) 總結(jié)供暖站運(yùn)營環(huán)節(jié)中可以提高運(yùn)行效率的成功經(jīng)驗(yàn)，有利于經(jīng)驗(yàn)的推廣應(yīng)用。

[1] GB/T 11615-2010,地?zé)豳Y源地質(zhì)勘查規(guī)范[S].

[2] Mongillo M A ,Gromley C J.The International Energy Agency -Geothermal Implementing Agreement 3rd Term Achievements and 4th Term Aspirations[R]. European Geothermal Congress , 2013.

[3]Britta Ganz, Rüdiger Schulz.The GIA Trend Report, a new survey report about geothermal application and developments with trends in power generation and heat use in IE-GIA members countries[R]. European Geothermal Congress , 2013.

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