一、概述
    地熱資源是指能夠為人類開發(fā)利用的地熱能、地熱流體及其有用組分。地熱是一種清潔能源，隨著石油、煤炭等傳統(tǒng)能源逐漸枯竭，地熱資源將成為未來能源的一個重要組成部分，因而也備受世界各國的重視，同時它又是集熱、礦、水于一體的資源，具十分寶貴的醫(yī)療價值。
    我國大陸屬歐亞板塊的一部分，它的東側為島弧型洋-陸匯聚邊緣，西南側為陸-陸碰撞造山帶，是由許多不同時期的古板塊經(jīng)碰撞增生和拼接而成，因此地熱資源非常豐富，分布也較廣，主要有沉積盆地傳導型和隆起山地對流型地熱資源，其中沉積盆地傳導型地熱資源分布于華北平原、汾渭盆地、松遼平原、淮河盆地、蘇北盆地、漢江盆地、四川盆地、銀川平原、河套平原等地區(qū)，主要熱儲層為厚度數(shù)百米至數(shù)千米的第三系砂巖、砂礫巖。山西省位于汾渭盆地，地熱資源主要分布在汾渭地塹及忻州斷陷盆地，在部分邊山斷裂帶及山前傾斜平原部位也有分布，山西熱礦水分布的盆地按基底巖性結構分兩種類型：一類是基底巖性為碎屑巖加碳酸鹽巖結構的太原、臨汾、侯馬、運城盆地，另一類是基底為古老變質巖結構的大同、忻州盆地。
    二、工程介紹
    筆者介紹的該地熱綜合利用工程位于山西省運城， 山西新利通MALL位于運城市黃金地段，東臨南風廣場，南接河東路，北通禹都大道，西側為火車站和長途汽車站。它博采古今中外商貿建筑設計之長，為運城市2002年2211重點工程，河東大地的標志性建筑，總投資 5.8億元人民幣，建筑面積21萬平方米，是以美國加州主街MALL為模型，集購物、娛樂、休閑、餐飲、信息、金融、旅游、居家為一體的超級商業(yè)組群，具體的建筑功能和空調冷熱負荷見表1，用水量見表2

表 1

    空調夏季供回水溫度為7-12℃，冬季供回水溫度為40-45℃，生活用熱水為60-50℃，住宅采暖為50-40℃，地熱水洗浴供水溫度為50℃

    1.日常用熱水

表 2

    客床部分分3區(qū)（標高22.2m～92.7m）
    住宅部分分2區(qū)（住宅部分標高15.0m～58.7m）
    2.地熱溫泉用水
    (1).游泳館：補水量為60m3/d，壓力10m（游泳池體積約600m3，池體水溫27℃；
    (2).洗浴中心：補水量為60m3/d，壓力30m
建設單位在運城南風廣場打兩口地熱井，地熱井的成井參數(shù)見表3

表 3

       根據(jù)表1表2我們可以看出，該工程可用于生活熱水、住宅采暖、商場空調和洗浴水處理及供應，具體工藝詳見地熱綜合利用流程圖，以下為工程中需要著重考慮的問題：
    1、住宅僅有冬季采暖的需求，而且運行所需的資用壓力較小，供暖方式采用一次泵系統(tǒng)，使用鈦板換熱器換熱供暖；
    2、商場既要冬季供暖還要夏季制冷，因此采用水源熱泵系統(tǒng)，在冬季利用地熱水尾水供暖，將地熱尾水降溫至15℃排放，實現(xiàn)地熱水的梯級利用；夏季使用冷卻塔聯(lián)合制冷。此外商場空調分高低兩區(qū)，也就是水源熱泵在冬季冷凝器分區(qū)，蒸發(fā)器共用；在夏季蒸發(fā)器分區(qū)，冷凝器共用；
    3、由于生活用水的最大小時用水量較大，因此設置生活洗浴熱水箱，采用開式變頻供水方式供水，在生活洗浴熱水箱和換熱器之間設置中間循環(huán)泵19，該泵的啟停由設置在水箱供水口處的溫度變送器的信號控制，供水溫度高于60℃時，中間循環(huán)泵停止工作，供水溫度低于45℃，中間循環(huán)泵開始工作；
    4、熱源為兩口地熱井，南風廣場1#井為主井，南風廣場2#井為附井，根據(jù)用水量的變化，采用編程變頻技術對兩口井進行控制。用水量較小時，對1#井進行變頻控制，用水量大時，1#井工頻工作，2#井變頻控制。地熱尾水的排放溫度為15℃，在排水管處設置溫度變送器調節(jié)電動調節(jié)閥的開度，為減少流量變化對鈦板換熱器產生的壓力沖擊，將電動調節(jié)閥安裝于鈦板換熱器之前，并加以自鎖壓力調節(jié)閥旁通連接；
    5、根據(jù)表1可以看出系統(tǒng)的冷負荷為16662KW，熱負荷16936KW（除去住宅采暖），由于空調系統(tǒng)功能分區(qū)較多，既有商業(yè)步行街及商店，也有餐飲和超市，綜合以上條件，確定系統(tǒng)的最大同時使用負荷為冷負荷14300KW，熱負荷14574KW；
    6、地熱尾水的處理：由于運城地熱井主要位于第三系砂巖層的孔隙性熱儲中，熱儲的孔隙率、滲透系數(shù)、彈性釋水系數(shù)較低，增加了回灌的難度；且地熱水中含有的鹽分較高，直接排放會造成環(huán)境污染。但運城卻有其特定的條件：在古老的地質時期，由于地殼運動，運城南北兩側山脈隆起，形成北面的峨嵋?guī)X、南面的中條山，而運城鹽池一帶則地層下陷，形成一個狹長的陷落地帶，鹽池就位于這一陷落帶的最低處。后來，黃河流域的氣候變得高溫多雨，導致山洪頻繁暴發(fā)，大水直瀉而下，在運城形成一個廣袤的湖泊，同時也把湖泊南北兩側山脈的鉀、鈉、鈣、鎂等化學成分沖入湖里，使其在漫長的歲月里積累了豐富的鹽分。后來黃河流域氣候變得炎熱干燥，淡水一點點被蒸發(fā)，鹽水濃度越來越高，最終形成了運城的鹽池，也正是這個原因在運城南風廣場打的兩口地熱井中的Cl-含量都比較高?？紤]到直接排放不會對地表造成大的環(huán)境影響，因此采用把低溫地熱水直接排放到鹽池的處理方式。