湖北 | 湖北省潜江市江汉油田矿区地热供暖项目

来源:国家能源局 作者:全国可再生能源供暖典型案例汇编 标签: 地热供暖 能源局征集案例        收藏 0   

2022
11/01
09:58
国家能源局
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导读

本项目充分利用了江汉油田的油气勘探资料,按照地热要素进行再解释,查明了地热资源的分布情况。再钻凿地热井,以地下热水作为媒介把地下热能开采至地面,采用“板式换热器+热泵机组”获取地热水中的热量进行供暖利用。

一、项目基本情况
       江汉油田矿区地热供暖项目由中石化新星湖北新能源开发有限公司建设和经营,位于湖北省潜江市广华镇。2017 年 12 月建成投产,总供暖面积 212 万平方米,其中公共建筑 47 万平方米、民用建筑 165 万平方米。 
       本项目地质构造位置在江汉盆地潜江凹陷北部的王广断裂带,热储层位主要为新近系广华寺组地层,主力热储层广二段地层为厚层状灰色细-粉砂岩与中- 薄层状杂色泥岩不等厚互层,地层厚度 170~300 米。本项目钻凿了 43 口中深层地热井,取水层段 400~700 米,地热水水温 31~33℃,矿化度 1000 毫克/升左右,单井出水量每小时 120 立方米以上,回灌率达 100%;以及 36 口浅层地热井, 取水层段 35~75 米,地热水水温 19℃,单井出水量每小时 70~80 立方米。 
二、技术路线及工艺流程
       本项目充分利用了江汉油田的油气勘探资料,按照地热要素进行再解释,查明了地热资源的分布情况。再钻凿地热井,以地下热水作为媒介把地下热能开采至地面,采用“板式换热器+热泵机组”获取地热水中的热量进行供暖利用。 
       地热井来水(33℃)经过一级板式换热器降低到 22℃,而后这部分温度较低的地热水,经过二级板式换热器,利用热泵进一步提取热量,温度降至 10℃ 左右,再回灌至原储层,形成地热侧闭循环。供热系统循环水通过一级、二级板式换热器获取地热水热量,供、回水温度 60/45℃往复循环,将热量供给采暖用户(组成采暖侧闭循环),地热能转化成了供热产品。地热水和采暖水隔着板式换热器独立运转,互不“见面”,确保实现“取热还水”的技术目标。工艺流程见图 1。
 
图 1 江汉项目地热供暖流程示意图 
三、主要设备选型
       热泵机组和板式换热器是本项目的关键设备,项目包含 12 个换热站,共有34 台水源热泵机组,制热量 1400~3000 千瓦;    42 台板式换热器,换热面积 57~250 平方米。 
四、生产运行情况
       本项目自 2017 年建成投运以来,已经平稳运行了 4 个供暖季。投入运行中深层地热井 43 口,回、灌井比例接近 1:1;浅层地热井 36 口,回、灌井比例 1:2。按照“以灌定采、同层回灌”的运行原则,整体回灌率达到 100%,地热井静水位、动水位均未出现明显变化;换热站供热循环水供水温度 45~60℃,回水温度保持在 40~50℃,各项运行指标均达到建设预期。 
五、项目经济性
       该项目总投资 18469.33 万元。截止 2021 年 3 月供暖季结束,共收取暖费20733.21 万元,付现成本 9781.42 万元。详细情况如下。 
       (1)项目全部建成后,完成建设投资 18469.33 万元。目前已支付银行贷款利息 371.83 万元 
       (2)地热供暖价格每平方米 21.5 元。截至 2021 年 3 月,共收取暖费20733.21 万元,收费率 90%以上。  
       (3)截至 2021 年 3 月,共缴纳电费 6719.31 万元、水费 72.72 万元、燃气费 133.87,修理费 1257.70 万元,其他费用 1597.82 万元。 
       (4)项目 2017 年建成投入运行,按照运营期 20 年评价,项目实际税后收益率为 8.87%,税后投资回收期 9.6 年。 
六、环境和社会效益
       本项目使用地热能作为主要“燃料”,整体环保水平较好。但是运行过程中, 热泵、循环泵、潜水电泵消耗一定的电力。经测算,项目每个供暖季可实现节约标准煤 11434 吨,减排二氧化碳 30460 吨、减排二氧化硫 255 吨、减排氮氧化物103 吨。 
本项目采用市场化运作方式,投资建设和经营发展,政府、百姓、企业三方共同受益。对于政府,无需财政投入,实现了地热能供暖替代了原有的燃煤锅炉, 有助于完成节能减排任务;对于百姓,保持供暖价格平稳,享受着温暖的清洁供暖,真正得到了实惠;对于企业,扩大了供暖市场,实现了自身发展。 
七、典型经验和做法
       本项目充分利用了江汉油田的油气勘探资料,按照地热要素进行再解释,查明了地热资源的分布情况。再钻凿地热井,以地下热水作为媒介把地下热能开采至地面,采用“板式换热器+热泵机组”获取地热水中的热量进行供暖利用。 
       (一)采用“夹心层”地热资源开展地热能供热 
       在我国地热能实际开发中,浅层地热能供热制冷项目受取热效率和经济性限制,主要开发 100 米以浅的地层;中深层地热能供暖项目为了达到一定温度,主要开发 1500 米以深的地层。很少有地热项目开发 100~1500 米之间的“夹心层” 热储。由于供热面积大,本区域浅层地热资源无法提供足够的热源,深层地热资源演化过程十分特殊,导致地热水矿化度高、腐蚀性强,难以利用。因此,开创性地大规模开发了 400~700 米深度的新近系广华寺组热储,为我国地热能供热制冷发展提供了新的思路。我国沉积盆地面积约占国土面积的 1/3,其“夹心层” 普遍育碎屑岩,施工容易,成本较低,为地热能发展提供了新的广阔空间。 
       (二)地热能供热经济性好的特点得到充分体现 
       江汉油田矿区早期采用燃煤锅炉进行生活供暖,在当地环保要求提高之后, 燃煤锅炉必须拆除。江汉油田矿区天然气容量和电网容量充足,资源条件和工程条件齐备,没有风险,但是经过测算,两者成本较高,又无财政补贴资金, 如果强行改造,暖费将比原有的燃煤供热大幅上涨,油田和职工都难以承受。因此,转向对尚未利用的广华寺组热储进行研究和开发,煤改地热投入供热后,与原有的燃煤供热相比,综合成本略微上升,居民缴费价格 21.5 元/平方米/年,顺利实现了从燃煤到清洁取暖的过渡,本项目仅依靠居民交纳暖费就可以长期稳定运行。 
       (三)采取统一布井、整装开发的方式加强地热资源保护 
       本项目均位于江汉油田的油气采矿权范围内,建设单位与油江汉田签订协议, 采用统一布井、整装开发建设和运行方式推进地热田科学合理开发。地热能是赋 存在地下的流体,临近企业的地热采水井之间会相互影响,造成井间干扰,可能 会产生动水位下降;采水井与回灌井之间也会相互影响,可能会产生“我回灌, 他受益”的现象。通过统一布井、整装开发的方式,可以充分调动企业设计、建 设和回灌运行的负责任态度和积极性,保护“自己”的地热资源。 
八、问题和建议
       (一)夏热冬冷地区供热制冷需求强烈,急需加大地热能源开发力度。  我国夏热冬冷地区大致为秦岭-淮河以南,南岭以北,面积 180 万平方千米,
       居住的城乡人口约有 5.5 亿,是我国人口最密集、经济文化发达的地区。空气湿度较大,夏季体感温度比气温高,冬季体感温度比气温低。由于夏热冬冷地区没有采取集中供暖,目前城市居民大多数自发采用空调、电取暖器等分散取暖方式来度过寒冬,能效较低、二氧化碳排放较高。建议明确南方夏热冬冷地区地热能应用政策导向,将地热能作为新增建筑设计和老旧建筑改造的规范要求,从源头上采用地热能占领清洁能源供暖阵地,避免北方先自发燃煤锅炉供暖,再推动清洁供暖改造的窘境。 
       (二)突出地热能的可再生能源属性,塑造南方地热能管理的规范环境。北方省(市)地热能开发利用较早,在地热能发展的最初阶段,对其认识不够全面,地方政府根据自身实际情况将地热能归属自然资源、水利、城建等部门 进行管理,逐渐形成了今天北方省(市)复杂的地热能发展管理关系。然而,在一些南方省(市),类似江汉油田矿区的地热能供暖制冷项目,政府各个部门暂 时还没有出现争相管理的复杂情况,地热能项目的前置程序和发展环境比较宽松。
       建议南方省(市)的能源主管部门充分认识地热能的可再生能源属性,主动推动地热能供暖制冷发展,打造能源主管部门主抓、主管的地热能管理体系,避免陷入北方地热能管理的复杂局面,对推动地热能规模化高质量发展具有重要作用。 
       (三)开展区域地热利用专项规划,确保民生供暖项目科学平稳发展。 
       江汉油田矿区地热供暖项目首次开发新近系广华寺组热储,其岩性松散易碎, 存在钻井卡钻、抽水出砂等施工和运行风险;并且项目供热规模较大,小区空间 位置比较分散,纵向跨度约 7 公里,热储空间发育存在一定差异,加剧了钻井工程施工难度。针对这种复杂情况,建设单位采取了调整井身结构设计、优化筛管 位置、更换止水材料等技术手段加以应对。虽然建设单位技术能力比较全面,成 功化解了风险,但是仍然建议对于尚未开发的地热田和热储层,采取地热资源勘 查先行,示范项目建设验证,最后再规模化开发的方式,有计划、有步骤得逐渐 推进,避免改造项目居民供暖无法接续的风险。 
 
 
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