（四）地?zé)崴拈g接利用

 

  主要用在地?zé)峁┡?/a>上。對(duì)水質(zhì)差、具有腐蝕性和產(chǎn)生結(jié)垢的地?zé)崴糜诠┡?，往往采用間接利用方式，即采用中間換熱的方式。地?zé)崴疄橐淮嗡?a href="http://x3sfp.cn/t/采暖.html" >采暖循環(huán)水為二次水（一般采用低礦化的優(yōu)質(zhì)水或蒸餾水）。兩路水通過中間換熱器換熱，采暖循環(huán)水從地?zé)崴修D(zhuǎn)換出的熱量送至用戶采暖；地?zé)崴?jīng)換熱降溫后，再進(jìn)行綜合利用或排放或回灌。

 

  間接供暖與直接利用的區(qū)別在于有無中間換熱器，與直接利用相比，其優(yōu)點(diǎn)是：采暖系統(tǒng)的循環(huán)泵，輸送管網(wǎng)和用戶終端不會(huì)因地?zé)崴倪M(jìn)入造成腐蝕、結(jié)垢，擴(kuò)大了質(zhì)量差的地?zé)崴?/a>范圍，但由于增加換熱器，系統(tǒng)投資增加，地?zé)崴?jīng)過換熱，二次循環(huán)水的供暖溫度低于地?zé)崴臏囟?，供暖面積相應(yīng)減少，降低了地?zé)崴衫?a href="http://x3sfp.cn/t/熱能.html" >熱能。

 

  采用間接供暖的關(guān)鍵設(shè)備是中間換熱器，由于它直接與具有腐蝕性的地?zé)崴佑|，其材質(zhì)必須是耐腐蝕性的，據(jù)國(guó)內(nèi)一些使用不同材質(zhì)的換熱器進(jìn)行地?zé)崴g接供暖的使用效果看，以鈦板換熱器為最佳。如天津在利用Cl離子含量863?mg/L，SO4離子含量達(dá)1?993mg/L的地?zé)崴M(jìn)行間接供暖，使用了鈦板換熱器，已用了9個(gè)采暖期，換熱器板片未見腐蝕。鈦板換熱器在地?zé)崴芯哂休^好的耐腐蝕性，對(duì)系統(tǒng)的密封性要求不高，使用壽命可達(dá)20年以上，但鈦材價(jià)格較貴，增加了設(shè)備的投資也是應(yīng)該考慮的。

 

  目前，在一些國(guó)家（美國(guó)、新西蘭、日本等），采用了地?zé)峋畵Q熱器系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱DHE系統(tǒng)），進(jìn)行間接取熱的方法。該系統(tǒng)是將換熱器（由同軸管或U型管構(gòu)成）置于井下，清潔的冷水在管內(nèi)流動(dòng)，通過井下?lián)Q熱器將地下的熱量取出，供給用戶，經(jīng)用戶使用后，再由水泵打入井下?lián)Q熱器進(jìn)行封閉循環(huán)換熱（圖６。此方法因不直接抽出地?zé)崴蓽p少因直接開采利用地?zé)崴鸬乃幌陆岛?a href="http://x3sfp.cn/t/地面沉降.html" >地面沉降，以及廢熱水排放引起的環(huán)境污染等問題,是保護(hù)熱儲(chǔ)的有效方法。目前國(guó)內(nèi)尚未采用。

 

  當(dāng)pH值升高時(shí)，CO2-3濃度上升，碳酸鈣垢易生成。pH值由CO2分壓控制，地?zé)崴畤姵龅孛?，壓力下降，?dǎo)致CO2逸出，使水中pH值升高，造成碳酸鈣垢的形成。判斷熱水中碳酸鈣垢能否形成，國(guó)內(nèi)外專家進(jìn)行了大量研究，提出了雷茲譜指數(shù)、拉申指數(shù)等結(jié)垢趨勢(shì)判別式。研究表明，對(duì)熱水中氯離子含量低的可用雷茲譜指數(shù)判斷；對(duì)氯離子含量超過25％毫克當(dāng)量百分比的，則可采用拉申指數(shù)予以判斷。

 

  雷茲譜指數(shù)表達(dá)式為：R1＝2pHs-pHa

 

  式中： pHa為地?zé)崴畃H實(shí)測(cè)值; pHs為計(jì)算的pH值,高于此值，則水中有碳酸鈣沉淀。可用下式計(jì)算：

 

  pHs=lg（Ca2+）-lg（ALK）＋Kc

 

  式中：Ca2+為熱水中鈣離子的摩爾濃度; ALK＝(HCO3) ，為流體中重碳酸根的摩爾濃度;Kc為常數(shù)，包括兩個(gè)與溫度有關(guān)的平衡常數(shù)和活度系數(shù)的復(fù)雜常數(shù)。根據(jù)計(jì)算的R1值，估算熱水中的結(jié)垢傾向。

 

  當(dāng)R1＜4.0，非常嚴(yán)重結(jié)垢；

 

  4.0＜R1＜5.0，嚴(yán)重結(jié)垢；

 

  5.0＜R1＜6.0，中等結(jié)垢；

 

  6.0＜R1＜7.0，輕微結(jié)垢；

 

  R1＞7.0，不結(jié)垢。

 

  拉申指數(shù)的表達(dá)式為：L1＝Cl＋SO4/ALK

 

  式中：Cl為氯化物或鹵化物濃度；SO4為硫酸鹽濃度；ALK為總堿度。

 

  此三項(xiàng)均以等當(dāng)量的CaCO3（mg/L）表示當(dāng) L1＞0.5，不結(jié)垢；L1＜0.5，可能結(jié)垢。

 

  （2）硫酸鈣垢

 

  在低溫地?zé)崴?/a>中，主要為二水硫酸鈣（石膏CaSO4·2H2O）的沉淀，當(dāng)?shù)責(zé)崴锈}離子的濃度與硫酸根離子濃度積超過二水硫酸鈣的溶解度時(shí)就產(chǎn)生，地?zé)崴辛蛩徕}生成的趨勢(shì)，可由石膏的相對(duì)飽和度（R.S）估算：

  中國(guó)地?zé)?/a>水開發(fā)利用最普遍存在的結(jié)垢問題是碳酸鈣垢，對(duì)其防止，一是除垢，即讓碳酸鈣垢自然形成，然后定期、不定期的加以清除；二是防垢，即采取預(yù)防措施，防止或控制垢的發(fā)生。

 

  除垢的方法是：

 

  1) 機(jī)械除垢，一般采用輕型鉆機(jī)，配備專用鉆頭，定期清垢；也可用軟管鉆機(jī)通井；2) 用高壓水泵進(jìn)行水壓破碎；

 

  3) 用HCl和HF等溶解水垢。

 

  防垢的方法有：

 

  (1) 化學(xué)方法即在地?zé)崴型斗潘嵝匀芤?，降低熱水的pH值，使碳酸鈣不致沉淀。

 

  (2) 增壓法即采用深井泵或潛水泵輸送井中地?zé)崴?，使其在系統(tǒng)中保持足夠壓力而不發(fā)生氣化，以防止CaCO3沉淀；垢減輕成疏散狀，便于清洗。      (3) 磁法即在地?zé)崴斔芫€上安裝磁法防除垢裝置，對(duì)地?zé)崴M(jìn)行磁化處理，使垢減輕并成松散狀，便于清洗。

 

  (4) 防垢涂層法即選用合適的涂料涂襯在管壁內(nèi)，防止管壁結(jié)垢。

 

  （六）地?zé)豳Y源開發(fā)中的節(jié)水、節(jié)能技術(shù)

 

  中國(guó)地?zé)豳Y源的開發(fā)利用，已逐步由粗放型向集約型轉(zhuǎn)變，在一些開發(fā)利用比較早的地區(qū)，運(yùn)用集中供熱、梯級(jí)開發(fā)、降低地?zé)崴欧艤囟取?a href="http://x3sfp.cn/t/地?zé)崴毓?html" >地?zé)崴毓?/a>、自動(dòng)控制等技術(shù)，有效地利用了當(dāng)?shù)氐?a href="http://x3sfp.cn/t/地?zé)豳Y源.html" >地?zé)豳Y源，減少了地?zé)?a href="http://x3sfp.cn/t/資源.html" >資源的損失，提高了地?zé)豳Y源利用的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

 

  1.集中供熱技術(shù)

 

  運(yùn)用集中供熱技術(shù)開發(fā)地?zé)豳Y源在福州地?zé)崽?/a>應(yīng)用比較早、效果比較好。依據(jù)地?zé)崽?/a>的富水地段集中、有利于集中開采的特點(diǎn)，1991年福州市成立了福州市溫泉供應(yīng)公司，在熱田南、北兩處富水地段集中打井開采地?zé)?/a>水，建立南、北兩個(gè)地?zé)崴畯S。取代了部分分散開采的地?zé)崴?。該公司兩水廠年供地?zé)崴?27萬m3，開采量?jī)H占全熱田開采量35.7％，但用戶卻占全熱田用熱單位的72％左右，覆蓋面積達(dá)15km2, 是熱田可采面積的3倍，年洗浴總?cè)舜握既珶崽锢玫責(zé)崴丛】側(cè)舜蔚?5.32％，取得了顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

 

  地?zé)崴Y源是具有多種用途的自然資源，既可應(yīng)用其蘊(yùn)藏的能源，又可利用其水資源，因此開發(fā)地?zé)?/a>資源都十分重視實(shí)行梯級(jí)開發(fā)，綜合利用。天津在地?zé)衢_發(fā)利用中，堅(jiān)持對(duì)地?zé)釡囟?/a>的梯級(jí)利用，對(duì)溫度60℃以上的地?zé)崴?，先行供暖，并?yán)格控制排放水溫度；溫度40～50℃的地?zé)崴?，則以理療、浴療為主；溫度25～40℃的地?zé)崴?，按健身?xiàng)目進(jìn)行開發(fā)。湖北英山地?zé)崽?/a>在開發(fā)中，從地?zé)崴V化度低、水質(zhì)好、適合多種用途的實(shí)際情況出發(fā)，根據(jù)不同用途，建立干燥（孵化）-洗浴-養(yǎng)魚-灌溉的梯級(jí)利用模式，保證了地?zé)釡囟?/a>的有效利用。北京小湯山對(duì)水溫44℃的地?zé)崴捎孟率瞿Ｊ叫虚_發(fā)，即地?zé)崴槌龊?，?jīng)除砂進(jìn)入熱交換器，首先采暖，采暖回水經(jīng)管道泵循環(huán)進(jìn)熱交換器循環(huán)使用，地?zé)崴岷螅糠址峙浣o養(yǎng)魚池、花房等進(jìn)行二次供暖；部分經(jīng)處理后送至生活區(qū)供應(yīng)各生活用熱水點(diǎn)，使低溫熱水資源得了充分的利用。

 

  3.降低地?zé)崴?/a>后的排放溫度

  這是減少熱資源浪費(fèi)的重要途徑，天津地區(qū)采用二級(jí)供暖方式，即回水重復(fù)利用或二次加熱供暖的方式，有效地降低了地?zé)崴┡呐潘疁囟?，一般可將排水溫度降?8～40℃，提高了地?zé)崴Y源的利用率。

 

  4.地?zé)崴毓?/a>

  地?zé)崴毓?/a>是減少熱水資源消耗，控制熱儲(chǔ)層壓力下降，提高地?zé)豳Y源利用率，保護(hù)環(huán)境的重要手段。國(guó)內(nèi)外在地?zé)豳Y源開發(fā)中均十分重視這一技術(shù)的運(yùn)用。目前的作法有三：一是對(duì)井回灌，即一個(gè)熱水生產(chǎn)井、一個(gè)回灌井組成地?zé)峁┡到y(tǒng)，生產(chǎn)井提供地?zé)崴┡?、采暖后的回水壓?a href="http://x3sfp.cn/t/回灌井.html" >回灌井回收，以減少熱水資源的損失。法國(guó)巴黎盆地利用地?zé)峁┡?/a>基本上采用這一模式，中國(guó)目前也在開始應(yīng)用這一技術(shù)；二是同井分層抽灌，即從地?zé)峋骋粌?chǔ)層中抽取地?zé)崴?，提供利用后，再將回?a href="http://x3sfp.cn/t/回灌.html" >回灌到同一地?zé)峋械牧硪粌?chǔ)層中（圖８）技術(shù)在匈牙利得到了應(yīng)用，收到了比較好的效果，建井費(fèi)用可比對(duì)井回灌減少50%～70％； 三是單井回灌，即在地?zé)豳Y源開發(fā)區(qū)，選擇適宜地段和熱儲(chǔ)層位建立單獨(dú)的地?zé)峄毓?/a>井，回收利用后的地?zé)釛壦?a href="http://x3sfp.cn/t/中國(guó).html" >中國(guó)已先后在北京、天津大港、福州等地?zé)崽?/a>開展了這方面的研究， 積累了一些經(jīng)驗(yàn)。

  對(duì)地?zé)豳Y源開發(fā)利用系統(tǒng)實(shí)行自動(dòng)化監(jiān)控管理，以提高地?zé)豳Y源的開發(fā)利用水平，是當(dāng)前地?zé)衢_發(fā)中國(guó)內(nèi)外都十分關(guān)注的問題。中國(guó)不少地?zé)崽锏拈_發(fā)管理都在進(jìn)行這方面的探索，并取得了一些成功的經(jīng)驗(yàn)，如天津塘沽地?zé)嵩囼?yàn)研究中心，在國(guó)外SCADA系統(tǒng)（監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)）的基礎(chǔ)上，開發(fā)了與國(guó)外設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)功能相仿的自動(dòng)控制系統(tǒng)，裝備塘沽TR-24地?zé)峋?，做到?a href="http://x3sfp.cn/t/全自動(dòng).html" >全自動(dòng)控制供熱、供水系統(tǒng)的安全運(yùn)行。北京小湯山空軍接待站地?zé)峋捎?a href="http://x3sfp.cn/t/山東.html" >山東煙臺(tái)黃金設(shè)計(jì)研究院科技公司設(shè)計(jì)的自控系統(tǒng)，對(duì)地?zé)崴?、潛水泵變頻調(diào)速和采暖回水恒溫排放等實(shí)行自動(dòng)監(jiān)控，改變了傳統(tǒng)的手工操作，取得了顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。采暖排水溫度由40℃降至28℃，減少了熱量損失，確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，減少了事故及維修費(fèi)用，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)算驗(yàn)證，采暖期（5.5月），可節(jié)電32％，節(jié)水30％，節(jié)電、節(jié)水費(fèi)用約 5.64萬元。對(duì)地?zé)豳Y源開發(fā)利用系統(tǒng)實(shí)行自動(dòng)化監(jiān)控管理，以提高地?zé)豳Y源的開發(fā)利用水平，是當(dāng)前地?zé)衢_發(fā)中國(guó)內(nèi)外都十分關(guān)注的問題。中國(guó)不少地?zé)崽锏拈_發(fā)管理都在進(jìn)行這方面的探索，并取得了一些成功的經(jīng)驗(yàn)，如天津塘沽地?zé)嵩囼?yàn)研究中心，在國(guó)外SCADA系統(tǒng)（監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)）的基礎(chǔ)上，開發(fā)了與國(guó)外設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)功能相仿的自動(dòng)控制系統(tǒng)，裝備塘沽TR-24地?zé)峋?，做到?a href="http://x3sfp.cn/t/全自動(dòng).html" >全自動(dòng)控制供熱、供水系統(tǒng)的安全運(yùn)行。北京小湯山空軍接待站地?zé)峋捎?a href="http://x3sfp.cn/t/山東.html" >山東煙臺(tái)黃金設(shè)計(jì)研究院科技公司設(shè)計(jì)的自控系統(tǒng)，對(duì)地?zé)崴?、潛水泵變頻調(diào)速和采暖回水恒溫排放等實(shí)行自動(dòng)監(jiān)控，改變了傳統(tǒng)的手工操作，取得了顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。采暖排水溫度由40℃降至28℃，減少了熱量損失，確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，減少了事故及維修費(fèi)用，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)算驗(yàn)證，采暖期（5.5月），可節(jié)電32％，節(jié)水30％，節(jié)電、節(jié)水費(fèi)用約 5.64萬元。