1 研究背景  中國地熱能利用在近些年快速發(fā)展，年增長率達到約14.5%。地熱作為綠色可再生能源，在天津、北京等地發(fā)展迅速，主要用于供暖、洗浴、花卉、種植、水產(chǎn)養(yǎng)殖等[1]。

 

  內(nèi)蒙古寧城縣地熱溫泉水資源豐富，具有水量大、溫度高、水質(zhì)好等特點。其分布面積約0.5平方公里，熱水日動儲量1400～2100m3 ，中心孔口泉水溫度高達99℃，流量約為6000 m3 /d，是全國水溫較好、儲量可觀的地熱異常區(qū)[2]。經(jīng)勘查，該地區(qū)地熱水水質(zhì)衛(wèi)生檢測結(jié)果如表1所示，其中含有的主要化學物質(zhì)對人身有較好的浴療作用，是天然的優(yōu)質(zhì)礦泉浴療水。

 

  寧城縣屬于半干旱大陸性季風氣候，冬季漫長寒冷，其年采暖季為從每年的10月中旬到轉(zhuǎn)年的4月中旬，歷時約6個月，宜采用集中供暖。因此，熱水旅游度假區(qū)的地熱資源除可用于溫泉、養(yǎng)殖和種植外，還可以用來供熱。

 

  但是，目前寧城地區(qū)地熱利用只限于低水平，是個體經(jīng)營者利用自身淺地熱井中的熱水，泵入散熱器系統(tǒng)經(jīng)暖氣片循環(huán)供暖，共約5萬m2 。這些個體淺井很難管理，且資源沒有充分利用。有的地熱井水溫高，而又不采取綜合利用方式，采用放熱措施，降低水溫，形成簡單的單一洗浴使用，同時又將水灌回井中（沒有過濾），會導(dǎo)致局部污染。地熱資源是國家立法鼓勵開發(fā)和保護的可再生能源，應(yīng)合理控制開采量，采用梯級、綜合、高效利用新技術(shù)，提高資源利用率。具備回灌條件的采用回灌開發(fā)模式，以保護地熱資源的長期可持續(xù)利用。

 

  2 項目概況  寧城熱水旅游度假區(qū)位于寧城縣八里罕鎮(zhèn)東南部，該中心區(qū)位于原熱水鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)，規(guī)劃地塊總面積約為1.55平方公里。該區(qū)域總建筑面積約為30萬m2 ，其中現(xiàn)有建筑面積約為15萬m2 。此外，種植、養(yǎng)殖采暖用戶共約5萬m2 。

 

  基于寧城豐富的地熱水資源和該旅游度假區(qū)的用戶供暖形式，本項目擬采用通過綜合開發(fā)、梯級利用該地熱水資源滿足不同采暖用戶需求。此外，由于該區(qū)地熱水屬于醫(yī)療礦水，對人身體有浴療作用，因此根據(jù)該旅游度假區(qū)的情況，可以考慮用其溫泉洗浴、供應(yīng)生活熱水、溫水養(yǎng)殖和溫室種植。這樣可以使地熱資源發(fā)揮出最大的效益。

 

  3 地熱綜合利用方案

 

  3.1 地熱井參數(shù)選取  地熱資源利用量直接依賴于該地區(qū)地熱資源的儲量，只有根據(jù)地熱資源的儲量開展地熱能利用，才能使地熱資源真正成為可再生資源，才能避免對地熱資源的掠奪式、盲目式開采。根據(jù)《寧城地熱資源綜合開發(fā)利用子項目預(yù)可行性技術(shù)分析報告》，甲方計劃開鑿地熱井兩眼，地熱水水量6000m3 /d，水溫95℃。

 

  3.2 地熱方案溫泉供水量  該項目地熱水屬醫(yī)療礦水命名硅水；氟含量5.0～22.5 mg/L，屬醫(yī)療礦水命名氟水，它們具有顯著的醫(yī)療效果。考慮到該地區(qū)的地熱水水質(zhì)和該地區(qū)的溫泉使用情況，規(guī)劃利用換熱后48℃熱水1200m3 /d，供應(yīng)集中使用的洗浴醫(yī)療和游泳休閑會所等單位，也用于分散的住戶溫泉供水；規(guī)劃利用48℃熱水800m3 /d，用于溫水養(yǎng)殖和溫室種植高檔蔬菜和花卉，最高小時熱水供應(yīng)量約為60m3 /h。  以上兩項使用過的熱水，水質(zhì)已變化，不能用于回灌，收集起來，經(jīng)處理后用于熱水河和湯后河筑橡皮壩蓄水造景。

 

  3.5 地熱供暖換熱方式選取  地熱水供水系統(tǒng)形式可分為間接供水系統(tǒng)和直接供水系統(tǒng)兩種。前面所述，寧城地下熱水屬硫酸鈉水質(zhì)類型，水質(zhì)有一定腐蝕性，而且本項目供熱范圍廣，供熱面積大供熱參數(shù)種類多，為了保護供暖系統(tǒng)免受腐蝕和系統(tǒng)，本工程擬采用經(jīng)換熱器傳熱的地熱間接供暖系統(tǒng)?？紤]溫度對腐蝕性強弱的影響，換熱器材質(zhì)選擇：一級換熱器采用鈦板換熱器，二級、三級分別采用SMO材質(zhì)換熱器。  綜上所述，寧城縣旅游度假區(qū)地熱水資源綜合利用方案流程圖如圖1所示。從兩眼地熱取水井取出的90℃地熱水，經(jīng)過一級鈦板換熱器換熱供散熱器采暖系統(tǒng)后溫度降至63℃進入二級SMO材質(zhì)換熱器供空調(diào)采暖系統(tǒng)，地熱水水溫降至60℃后進入三級SMO換熱器供新建地板輻射采暖系統(tǒng)降至水溫48℃，其中1/3的地熱水用于溫泉洗浴、溫水養(yǎng)殖和溫室種植，2/3的溫泉水經(jīng)過四級SMO換熱器供地熱尾水熱泵做調(diào)峰熱源，地熱水水溫降至22℃后回灌。