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世界首次中深层地热资源“无泵式”开采在河北

Sien 中国地热能发展现状 2020年05月27日

最近,中国科学院广州能源研究所与河北煤田地质局合作,在唐山海港经济开发区马头营干热岩地热深井进行了超长重力热管取热试验。这是世界上首次实现中深层地热资源的“无泵”开采。通过开发类似“地下锅炉”的新技术,实现了干热岩地热资源开发技术的重大突破,为地热资源的利用开辟了新模式和新途径。

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干热岩地热资源是国际公认的清洁能源资源,具有资源量大、分布广的特点,是未来地热资源开发利用的重要方向。2019年,河北煤田地质局组织实施的环渤海(唐山港)干热岩勘探项目在唐山港经济开发区发现了3965米深处的干热岩,实现了我国中部和东部地区干热岩勘探的重大突破。勘探结果表明,该区4000米深度较浅,干热岩潜在资源已初步评价并转化为28亿吨标准煤。

据了解,目前EGS热干岩地热资源的主流开采技术(即强化地热系统)要求在钻完多口深井后,在地下建造人工蓄热,并通过人工蓄热将多口深井有效连接起来。此后,应使用高压水泵驱动水回收热量。这种方法会消耗大量电能,同时存在管道腐蚀结垢、耗水量大等问题。结果,导致了诸如高投资风险、高运营成本、难以扩大规模和难以商业运营的问题。因此,干热岩地热资源长期未得到有效开发,巨大的地下宝库难以得到有效利用。

对此,中国科学院广州能源研究所和河北煤田地质局联合开发了新的“无泵”干热岩资源提取技术——干热岩地热超长重力热管热提取技术。该技术通过在地下数千米的干热岩石钻孔中安装密封超长重力热管,并使用独特的热管散热技术,从干热岩石中提取地热能。这类似于在地下几千米处建造一个“地下超级锅炉”。“锅炉”的“燃料”是干热岩石中的热能。“锅炉”产生的蒸汽通过几千米长的管道自发地流向地面。此后,蒸汽冷凝释放的热能用于发电和供热,实现中深层地热资源的高效开发利用。

据介绍,该技术投资风险小,利用该技术可以大大提高热效率,而且不需要使用水泵维护,节约大量电能,还能有效避免管道腐蚀结垢、耗水量过大等问题。这是一种高效、稳定、低运行成本的新型干热岩地热资源开发方法。试验结果表明,在地下取热段岩石平均温度为119的地热条件下,地面可获得高达90的饱和水蒸气,连续取热功率接近200千瓦。

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