内蒙古宁城县旅游度假区地热水资源综合利用技术研究

  1 研究背景  中国地热能利用在近些年快速发展，年增长率达到约14.5%。地热作为绿色可再生能源，在天津、北京等地发展迅速，主要用于供暖、洗浴、花卉、种植、水产养殖等[1]。

 

  内蒙古宁城县地热温泉水资源丰富，具有水量大、温度高、水质好等特点。其分布面积约0.5平方公里，热水日动储量1400～2100m3 ，中心孔口泉水温度高达99℃，流量约为6000 m3 /d，是全国水温较好、储量可观的地热异常区[2]。经勘查，该地区地热水水质卫生检测结果如表1所示，其中含有的主要化学物质对人身有较好的浴疗作用，是天然的优质矿泉浴疗水。

 

  宁城县属于半干旱大陆性季风气候，冬季漫长寒冷，其年采暖季为从每年的10月中旬到转年的4月中旬，历时约6个月，宜采用集中供暖。因此，热水旅游度假区的地热资源除可用于温泉、养殖和种植外，还可以用来供热。

 

  但是，目前宁城地区地热利用只限于低水平，是个体经营者利用自身浅地热井中的热水，泵入散热器系统经暖气片循环供暖，共约5万m2 。这些个体浅井很难管理，且资源没有充分利用。有的地热井水温高，而又不采取综合利用方式，采用放热措施，降低水温，形成简单的单一洗浴使用，同时又将水灌回井中（没有过滤），会导致局部污染。地热资源是国家立法鼓励开发和保护的可再生能源，应合理控制开采量，采用梯级、综合、高效利用新技术，提高资源利用率。具备回灌条件的采用回灌开发模式，以保护地热资源的长期可持续利用。

 

  2 项目概况  宁城热水旅游度假区位于宁城县八里罕镇东南部，该中心区位于原热水镇镇区，规划地块总面积约为1.55平方公里。该区域总建筑面积约为30万m2 ，其中现有建筑面积约为15万m2 。此外，种植、养殖采暖用户共约5万m2 。

 

  基于宁城丰富的地热水资源和该旅游度假区的用户供暖形式，本项目拟采用通过综合开发、梯级利用该地热水资源满足不同采暖用户需求。此外，由于该区地热水属于医疗矿水，对人身体有浴疗作用，因此根据该旅游度假区的情况，可以考虑用其温泉洗浴、供应生活热水、温水养殖和温室种植。这样可以使地热资源发挥出最大的效益。

 

  3 地热综合利用方案

 

  3.1 地热井参数选取  地热资源利用量直接依赖于该地区地热资源的储量，只有根据地热资源的储量开展地热能利用，才能使地热资源真正成为可再生资源，才能避免对地热资源的掠夺式、盲目式开采。根据《宁城地热资源综合开发利用子项目预可行性技术分析报告》，甲方计划开凿地热井两眼，地热水水量6000m3 /d，水温95℃。

 

  3.2 地热方案温泉供水量  该项目地热水属医疗矿水命名硅水；氟含量5.0～22.5 mg/L，属医疗矿水命名氟水，它们具有显著的医疗效果。考虑到该地区的地热水水质和该地区的温泉使用情况，规划利用换热后48℃热水1200m3 /d，供应集中使用的洗浴医疗和游泳休闲会所等单位，也用于分散的住户温泉供水；规划利用48℃热水800m3 /d，用于温水养殖和温室种植高档蔬菜和花卉，最高小时热水供应量约为60m3 /h。  以上两项使用过的热水，水质已变化，不能用于回灌，收集起来，经处理后用于热水河和汤后河筑橡皮坝蓄水造景。

 

  3.5 地热供暖换热方式选取  地热水供水系统形式可分为间接供水系统和直接供水系统两种。前面所述，宁城地下热水属硫酸钠水质类型，水质有一定腐蚀性，而且本项目供热范围广，供热面积大供热参数种类多，为了保护供暖系统免受腐蚀和系统，本工程拟采用经换热器传热的地热间接供暖系统。考虑温度对腐蚀性强弱的影响，换热器材质选择：一级换热器采用钛板换热器，二级、三级分别采用SMO材质换热器。  综上所述，宁城县旅游度假区地热水资源综合利用方案流程图如图1所示。从两眼地热取水井取出的90℃地热水，经过一级钛板换热器换热供散热器采暖系统后温度降至63℃进入二级SMO材质换热器供空调采暖系统，地热水水温降至60℃后进入三级SMO换热器供新建地板辐射采暖系统降至水温48℃，其中1/3的地热水用于温泉洗浴、温水养殖和温室种植，2/3的温泉水经过四级SMO换热器供地热尾水热泵做调峰热源，地热水水温降至22℃后回灌。