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沉睡的寶貝——干熱巖

更新時間：2020-07-02　點擊量：1620

干熱巖是什么？

干熱巖是新興能源，溫度一般大于200℃，深埋數千米，內部不存在流體，獲僅有少量流體的高溫巖體，是一般溫度大于200℃，埋深數千米，內部不存在流體或僅有少量地下流體的高溫巖體。中國*大規模發現干熱巖資源位于青海省共和盆地。溫度高達153℃，它們埋藏淺、溫度高、分布廣、*我國干熱巖地熱資源的空白。

干熱巖就在我們腳下

我們賴以生存的地球蘊含著巨大的能量，地心溫度高達6000℃。地球通過火山、地震、地熱等方式*地釋放著內部能量。我們所熟悉的溫泉正是地球比較溫和地釋放能量的方式，屬于地熱資源的一種。
干熱巖是深埋地下、沒有或極少量含有水或蒸汽的熱巖體，屬于另一種地熱資源。從理論上來講，從地球表面向內部延伸，溫度會逐漸增加。任何區域達到一定深度，內部高溫都足以開發干熱巖。
可以說，干熱巖是無處不在的自然資源，是可再生能源的主力軍。

干熱巖資源量巨大

然而，地球內部的地熱能并非我們都能開采。由于當前技術條件有限，干熱巖型地熱資源專指埋深較淺（3千米～10千米）、溫度較高（>150℃）、具有經濟開發價值的熱巖體。據保守估計，地殼淺部干熱巖（3千米～10千米）所蘊含的能量相當于所有石油、天然氣和煤炭能量的30倍。
有關數據顯示，中國大陸（3千米～10千米）干熱巖地熱資源總量為2.5×1025J，相當于860萬億噸標準煤，按2%的可開采資源量計算，相當于我國2016年能源消耗總量的3927倍。
同時，地熱發電生命周期內二氧化碳的排放量比太陽能發電還要低，是燃煤發電二氧化碳排放量的1/60，天然氣發電二氧化碳排放量的1/30。所以，開發這種巨大的清潔型能源，不僅可以改變當前社會能源結構，還可以遏制污染排放，還一片碧海云天。

我國干熱巖分布

我國地熱資源豐富。經科學測算，有國內專家認為，中國大陸3-10公里深處干熱巖資源總計為2.09×107EJ，合7.149×1014噸標準煤，高于美國本土(不含黃石公園)干熱巖地熱資源量(1.4×107EJ)。若按2%可開采資源量計算，相當于中國大陸2010年能源消耗總量的4400倍。
從我國干熱巖地熱資源的溫度上看，3-10公里深度內，小于75℃的干熱巖資源占總資源量的2%;75℃-150℃的占43%;大于150℃的占55%。由于干熱巖溫度隨著埋藏深度的增加而升高，資源量也與深度呈正比，考慮到我國大陸地區的熱狀態、干熱巖開發的經濟性和當前開發以發電為主要目的，現階段的開采深度在4-7公里比較適宜，這一深度可開采的干熱巖熱儲溫度為150℃-250℃。
從區域分布上看，青藏高原南部中國大陸地區干熱巖總資源量的20.5%，溫度也高;其次是華北(含鄂爾多斯盆地東南緣的汾渭地塹)和東南沿海中生代巖漿活動區(浙江、福建、廣東)，分別占總資源量的8.6%和8.2%;東北(松遼盆地)占5.2%;云南西部干熱巖溫度較高，但面積有限，占總資源量的3.8%。
干熱巖發電是20世紀70年代由美國加州大學研究人員提出的。其基本理論是在高溫但不存在流體或僅有少量地下流體的高溫巖體中，通過水力壓裂等方法制造出一個人工熱儲水庫，將地面冷水注入地下深處以獲取熱能，然后將熱水導出至地面進行發電。

干熱巖資源量巨大

干熱巖的優選開采區域

雖然干熱巖無處不在，但受限于當前的技術和成本，開發埋深較淺、溫度較高地區的干熱巖具有更高的經濟價值。因此，干熱巖開發多著眼于新的火山活動區或地殼較薄的區域。這些地區由于位于板塊或構造地體的邊緣，活動劇烈，是地球釋放內部能量的主要區域，地熱資源十分豐富。
我國的青藏高原是現階段世界上構造活動為強烈的地區之一，珠穆朗瑪峰在逐年升高，此處的地熱資源非常可觀。的羊八井地熱田就位于青藏高原地區。我國滇西地區及中國臺灣中央山脈兩側，分別處于印度板塊與歐亞板塊、歐亞板塊與菲律賓板塊的邊界及相鄰地區，均是當今世界上地質活動強烈的地區之一，是我國未來干熱巖開發的優選地段。
此外，我國東北地區、華北平原、東南沿海地區、西北地區也具有豐富的地熱資源，具有很大的開發潛力。

干熱巖利用

對于干熱巖的利用，實際上就是利用高熱量的水或蒸汽中的能量。所以，遵循地熱梯級利用原則，根據熱水或蒸汽的不同溫度逐級利用，更能達到充分、高效的目的。
關于干熱巖的利用，一般來說，200℃～400℃可以直接發電及綜合利用；150℃～200℃主要用于雙循環發電、制冷、工業干燥以及工業熱加工；100℃～150℃主要用于雙循環發電、供暖、制冷、工業干燥、脫水加工、回收鹽類等；50℃～100℃一般用于供暖、溫室、家庭用熱水、工業干燥；20℃～50℃一般用于沐浴、水產養殖、牲畜飼養、土壤加溫，脫水加工。

干熱巖地熱發電系統示意圖

干熱巖地熱發電是地熱高效的一種利用形式，早的干熱巖發電是20世紀70年代由美國加州大學研究人員提出來的。經過幾十年的發展，干熱巖發電技術也在不斷的提升。
干熱巖發電是20世紀70年代由美國加州大學研究人員提出的。其基本理論是在高溫但不存在流體或僅有少量地下流體的高溫巖體中，通過水力壓裂等方法制造出一個人工熱儲水庫，將地面冷水注入地下深處以獲取熱能，然后將熱水導出至地面進行發電。

循環利用：干熱巖的開采模式

干熱巖是高溫、密實且極少量含有水或蒸汽的巖體，對干熱巖資源的開采從本質上說就是提取其中的熱。開采所應用的具體工程技術為增強型地熱系統（enhanced geothermal system，以下簡稱為EGS）。
EGS是從干熱巖中經濟地開采出深層熱能的封閉循環人工地熱系統，先通過深井將高壓水注入到深部干熱巖中，高壓水使干熱巖縫隙增大并進入其中吸收地熱能增溫變成高溫水，然后巖石縫隙中的高溫水、汽經由另外的深井被提取到地面，通過地面裝置用于發電及綜合利用，而冷卻后的水再次通過高壓泵注入地下以循環使用。

高效利用：干熱巖的利用原則

綜觀全局：國外干熱巖項目研究現狀

美國位于新墨西哥州的芬頓山干熱巖項目是世界上次利用干熱巖資源的項目。該項目開始于1974年，初由美國資助，后來多國參與進行了開創性的工程研究。芬頓山干熱巖項目驗證了人工干預下開采干熱巖熱量是可行的，為地熱能的開發研究揭示了美好的前景。
受芬頓山項目成果的鼓舞，各國開始了一系列干熱巖研究。干熱巖項目需要龐大的人力物力支持，英、法、德等國聯合開展了Soultz項目，于2010年建成了世界上個EGS示范電站，裝機容量為1.5兆瓦。
干熱巖作為儲量巨大的清潔能源，具有廣闊的開發前景。根據85％的估計概率，到2050年將有超過7000萬千瓦的EGS。為實現干熱巖資源的廣泛利用，各國加大了對EGS的科研、資金投入，以期在未來新興能源市場上占得先機。

展望未來：我國干熱巖項目研究現狀

目前，我國干熱巖資源開發及其技術研究尚屬起步階段，許多能源專家和地質工作者認識到該領域的重要性并為此做出了努力。2010年，國土資源部啟動了公益性科研項目“中國干熱巖勘查關鍵技術研究”，主要進行干熱巖高溫鉆探技術方面的研究。

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TD-016C型地源熱泵能耗監控測溫系統

產品關鍵詞：地源熱泵測溫，地埋管測溫，淺層地溫在線監測系統，分布式地溫監測系統

此款系統專門為地源熱泵生產企業，新能源技術安裝公司，地熱井鉆探公司以及節能環保產業等單位設計，通過連接我司單總線地熱電纜，以及單通道或多通道485接口采集器，可對接到貴司單位的軟件系統。歡迎各類單位以及經銷商詳詢！此款設備支持貼牌，具體價格按量定制。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監測系統【產品介紹】

地源熱泵空調系統利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯,對建筑物進行供熱和供冷.在埋地管換熱器設計中,土壤的導熱系數是很重要的參數.而對地溫進行長期可靠的監測顯得特別重要。在現場實測土壤導熱系數時測試時間要足夠長,測試時工況穩定后的流體進出口及不同深度的溫度會影響測試結果的準確性。因此地埋測溫電纜的設計顯得尤其重點。較傳統的測溫電纜設計方法，單總線測溫電纜因為接線方便、精度高且不受環境影響、性價比高等優點，目前已廣泛應用于地埋管及地源熱泵系統進行地溫監測，因可靠性和穩定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

采集服務器通過總線將現場與溫度采集模塊相連，溫度采集模塊通過單總線將各溫度傳感器采集到的數據發到總線上。每個采集模塊可以連接內置1-60個溫度傳感器的測溫電纜相連。本方案可以對大型試驗場進行溫度實時監測，支持180口井或測溫電纜及1500點以上的觀測井溫度在線監測。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監測系統：

1. 地埋管回填材料與地源熱泵地下溫度場的測試分析

2. U型垂直埋管換熱器管群間熱干擾的研究

3. U型管地源熱泵系統性能及地下溫度場的研究

4. 地源熱泵地埋管的傳熱性能實驗研究

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳熱研究

6. 埋地換熱器含水層內傳熱的數值模擬與實驗研究，埋地換熱器含水層內傳熱的數值模擬與實驗研究。

豎直地埋管地源熱泵溫度測量系統，主要是一套*基于現場總線和數字傳感器技術的在線監測及分析系統。它能有對地源熱泵換熱井進行實時溫度監測并保存數據，為優化地源熱泵設計、探討地源熱泵的可持續運行具有參考價值。

二、RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監測系統本系統的重要特點：

１．結構簡單，一根總線可以掛接1-60根傳感器，總線采用三線制，所有的傳感器就燈泡一樣，可以直接掛在總線上．

２．總線距離長．采用強驅動模塊，普通線，可以輕松測量500米深井.

３．的深井土壤檢測傳感器，防護等級達到ＩＰ６８，可耐壓力高達5Mpa.

４．定制的防水抗拉電纜，增強了系統的穩定性和可靠特點總結：高性價格比，根據不同的需求，比你想象的*．

針對U型管口徑小的問題，本系統是傳統鉑電阻測溫系統理想的替代品. 可應用于：

１.地埋管回填材料與地源熱泵地下溫度場的測試分析

2.U型垂直埋管換熱器管群間熱干擾的研究

3. U型管地源熱泵系統性能及地下溫度場的研究

4. 地源熱泵地埋管的傳熱性能實驗研究

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳熱研究

6. 埋地換熱器含水層內傳熱的數值模擬與實驗研究。

本系統技術參數：支持傳感器：18B20高精度深井水溫數字傳感器，測井深：1000米，傳感器耐壓能力：5Mpa ,配置設備：遠距離溫度采集模塊＋測井電纜＋傳感器，

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監測系統系統功能：

1、溫度在線監測

2、報警功能

3、數據存儲

4、定時保存設置

5、歷史數據報表打印

6、歷史曲線查詢等功能。

【技術參數】

1、溫度測量范圍：-10℃ ～ +100℃

2、溫度精度：正負0.5℃ (-10℃ ～ +80℃)

3、分辨率： 0.1℃

4、采樣點數：小于128

5、巡檢周期：小于3s（可設置）

6、傳輸技術： RS485、RF(射頻技術)、GPRS

7、測點線長：小于350米

8、供電方式： AC220V /內置鋰電池可供電1-3年

9、工作溫度： -30℃ ～ +80℃

10、工作濕度：小于90%RH

11、電纜防護等級：IP66

使用注意事項：

防水感溫電纜經測試與檢測，具備一定的防水和耐水壓能力，使用時，請按以下方法操作與使用：
1．使用時，建議將感溫電纜置于U形管內以方便后期維護。
若置與U形管外，請小心操作，做好電纜防護，防止在安裝過程中電纜被劃傷，以保持電纜的耐水壓能力和使用壽命。
2. 電纜中不銹鋼體為傳感器所在位置，因溫度為緩慢變化量，正常使用時，請等待測物熱平衡后再進行測量。
3. 電纜采用三線制總線方式，紅色為電源正，建議電源為3-5V DC，黑色為電源負，蘭色為信號線。請嚴格按照此說明接線操作。
4. 系統理論上支持180個節點，實際使用應該限制在150個節點以內。
5.系統具備一定的糾錯能力，但總線不能短路。
6. 系統供電，當總線距離在200米以內，則可以采用DC9V給現場模塊供電，當距離在500米之內，可以采用DC12V給系統供電。

【北京鴻鷗成運儀器設備有限公司提供定制各個領域用的測溫線纜產品介紹】

由北京鴻鷗成運儀器設備有限公司推出的地源熱泵溫度場測控系統，硬件采取*ARM技術；上位機軟件使用編程語言技術設計，富有人性、直觀明了；測溫傳感器直接封裝在電纜內部，根據客戶距離進行封裝。目前該系統廣泛應用于地源熱泵地埋管、地源熱泵溫度場檢測、地源熱泵地埋換熱井、地源熱泵豎井及地源熱泵溫度場系統進行地溫監測，本系統的可靠性和穩定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

地源熱泵診斷中土壤溫度的監測方法：
　　為了實現地源熱泵系統的診斷，必須首先制定保證系統正常運行的合理的標準。在系統的設計階段，地下土壤溫度的初始值是一個重要的依據參數，它也是在系統運行過程中可能產生變化的參數。如果在一個或幾個空調采暖周期（一般一個空調采暖周期為1年）后，系統的取熱和放熱嚴重不平衡，則這個初始溫度會有較大的變化，將會大大降低系統的運行效率。所以設計選用土壤溫度變化曲線作為診斷系統是否正常的標準。
　　首先對地源熱泵系統所控制的建筑物進行全年動態能耗分析，即輸入建筑物的條件，包括建筑的地理位置、朝向、外形尺寸、圍護結構材料和房間功能等條件，計算出該區域全年供暖、制冷的負荷，我們根據該負荷，選擇合適的系統配置，即地埋管數量以及必要的輔助冷熱源，并動態模擬計算地源熱泵植筋加固系統運行過程中土壤溫度的變化情況，得到初始土壤溫度標準曲線。采用滿足土壤溫度基本平衡要求的運行方案運行，同時系統實時監測土壤溫度變化情況，即依靠埋置在地下的測溫傳感器監測土壤的溫度，并且將測得的溫度傳遞給地源熱泵系統。

淺層地溫能監測系統概況：

地源熱泵空調系統利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯，對建筑物進行供熱和供冷，在埋地管換熱器設計中，土壤的導熱系數是很重要的參數，而對地溫進行長期可靠的監測顯得特別重要。在現場實測土壤導熱系數時測試時間要足夠長，測試時工況穩定后的流體進出口及不同深度的溫度會影響測試結果的準確性。因此地源熱泵地埋測溫電纜的設計顯得尤其重點。較傳統的地源熱泵測溫電纜設計方法，北京鴻鷗成運儀器設備有限公司研發的數字總線式測溫電纜因為接線方便、精度高且不受環境影響、性價比高等優點，目前已廣泛應用于地埋管及地源熱泵系統進行地溫監測，因可靠性和穩定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

為方便研究土壤、水質等環境對空調換熱井能效等方面的可靠研究或溫度測量，目前地源熱泵地埋管測溫電纜對于地埋換熱井，有口徑小，深度較深等特點的測溫方式,如果測量地下120米的地源熱泵井，要放12路線PT100傳感器。12根測溫線纜若平均放置，即10米放一個探頭，則所需線材要1500米，在井上需配置一個至少12通道的巡檢儀，若需接入電腦進行溫度實時記錄，該巡檢儀要有RS232或RS485功能,根據以上成本估計，這口井進行地熱測溫至少成本在8000元，雖然選擇高精度的PT100可提高系統的測溫精度，但對模擬量數據采集，提供精度的有效辦法是提供儀器的AD轉換器的位數，即提供巡檢儀的測量精度，若能夠在長距離測溫的條件下進行多點測溫，能夠做到0.5度的精度，則是非常不容易。針對這一需求，北京鴻鷗成運儀器設備有限公司推出“數字總線式地源熱泵地埋管測溫電纜”及相應系統。礦井深部地溫監測，地源熱泵溫度監測研究，地源熱泵溫度測量系統，淺層地熱測溫系統。

地源熱泵數字總線測溫線纜與傳統測溫電纜對比分析：
傳統的溫度檢測以熱敏電阻、PT100或PT1000作為溫度敏感元件，因其是模擬量，要對溫度進行采集，若需較高精度，需要選擇12位或以上的AD轉換及信號處理電路，近距離時，其精度及可靠性受環境影響不大，但當大于30米距離傳輸時，宜采用三線制測方式，并需定期對溫度進行校正。當進行多點采集時，需每個測溫點放置一根電纜，因電阻作為模擬量及相互之間的干擾，其溫度測量的準確度、系統的精度差，會受環境及時間的影響較大。模塊量傳感器在工作過程中都是以模擬信號的形式存在，而檢測的環境往往存在電場、磁場等不確定因素，這些因素會對電信號產生較大的干擾，從而影響傳感器實際的測量精度和系統的穩定性，每年需要進行校準，因而它們的使用有很大的局限性。

北京鴻鷗成運儀器設備有限公司研發的總線式數字溫度傳感器，具有防水、防腐蝕、抗拉、耐磨的特性，總線式數字溫度傳感器采用測溫芯片作為感應元件，感應元件位于傳感器頭部，傳感器的精度和穩定性決定于美國進口測溫芯片的特性及精度級別，無需校正，因數據傳輸采用總線方式，總線電纜或傳感器外徑可做得很小，直徑不大于12mm,且線路長短不會對傳感器精度造成任何影響。這是傳統熱電阻測溫系統*的優勢。所以數字總線式測溫電纜是地源熱泵地埋管管測溫、地溫能深井和地層溫度監測理想的設備。數字總線式數據傳感器本身自帶12位高精度數據轉換器和現場總線管理器，直接將溫度數據轉換成適合遠距離傳輸的數字信號，而每個傳感器本身都有唯的識別ID，所以很多傳感器可以直接掛接在總線上，從而實現一根電纜檢測很多溫度點的功能。

地源熱泵大數據監控平臺建設

一、系統介紹

1、建設自動監測監測平臺，可監測大樓內室內溫度；熱泵機組空調側和地源側溫度、

壓力、流量；系統空調側和地源側溫度、壓力、流量；熱泵機組和水泵的電壓、電流、功率、

電量等參數；地溫場的變化等，實現熱泵機組運行情況 24 小時實時監測，異常情況預

警，做到真正的無人值守。可對熱泵系統的長期運行穩定性、系統對地溫場的影響以及能效

比等進行綜合的科學評價，為進一步示范推廣與系統優化的工作提供數據指導依據。

具體測量要求如下：

1）各熱泵機組實時運行情況；

2）室內溫度監測數據及變化曲線；

3）室外環境溫度數據及變化曲線；

4）機房內空調側出回水溫度、壓力、流量等監測數據及變化曲線；

5）機房內地埋管側出回水溫度、壓力、流量等監測數據及變化曲線；

6）機房內用電設備的電流、電壓、功率、電能等監測數據及變化曲線；

7）地溫場內不同深度的地溫監測數據及變化曲線；

8）能耗綜合分析、系統 COP 分析以及系統節能量的評價分析。

2、自動監測平臺建成以后可以對已經安裝自動監測設備的地熱井實施自動監測的數據分

析展示，可實現地熱井和回灌井的水位、水溫、流量實施傳輸分析，并可實現數據異常情況預

警，做到實時監管，有地熱井運行的穩定性。

1）開采水量及回水水量的流量監測及變化曲線；

2）開采水溫及回水水溫的溫度監測及變化曲線；

3）開采井井內水位監測及變化曲線；

沉睡的寶貝——干熱巖

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