1 緒論

    1.1 北京地區(qū)地熱利用現(xiàn)狀

    地熱是一種在合理利用條件下可再生的清潔能源。北京地熱資源分布范圍較廣，位于近城區(qū)的地熱田有4個，分別是：城區(qū)南、北熱田、沙河熱田、后沙峪熱田、天竺熱田，總面積達776km2，地熱水年可采儲量6400萬m3。地熱呈規(guī)模的開發(fā)自20世紀70年代開始，并由1998年以前的年均鉆鑿地熱井7眼，猛增到1999年以來的年均鉆鑿地熱井20眼以上。

     1999年底以前，北京市地熱井的用途和開采量比例統(tǒng)計見下表： 

    就地熱供暖而言，利用地熱井16眼，年開采地熱水量286萬立方米，占全市年地熱水開采量的三分之一，而供暖面積僅為58萬平方米。雖然用于供暖的地熱水占總開采量的比例較大，但用戶范圍和采暖面積均較小，地熱作為清潔、環(huán)保新能源的經濟及社會效益都不明顯。

    究其原因，是由地熱采暖的利用方式落后造成的。1999年之前，地熱采暖的利用方式只有一種，即直供直排方式（圖1）。地熱水從地下取出后，直接進入建筑物用戶室內散熱器，為保證供暖效果，即使在增加室內暖氣片數(shù)量的基礎上，地熱尾水溫度也不能低于40℃，地熱水熱能利用率極低

    如按近城區(qū)地熱田有代表性的地熱井參數(shù)：水溫55℃，水量40m3/h計，直接供暖地熱尾水溫度為40℃。

      (1)、Q：地熱水供熱量(kw)；Q＝1.163m△t
      m：地熱井用水量(m3/h)；
      △t：供熱過程供回水溫差（℃）；55-40=15℃
       計算Q=698kw
      (2)、供暖面積：
      η：管線損失系數(shù)，取1.05
      qF：單位面積熱指標，參照北京地區(qū)不同建筑物的采暖指標，連續(xù)供暖取50w/m2。
       計算s=1.33萬m2

    這一面積很難滿足一般規(guī)模住宅小區(qū)的供暖需求。較低的地熱利用率與較高的初期鉆井工程投，加上地熱水對室內管道及散熱器片有一定的腐蝕、結垢作用，更換管道及散熱器片涉及千家萬戶，平時維修的工作量也較大。以上因素影響了地熱供暖系統(tǒng)在用戶中的推廣。實際上，1999年之前北京城區(qū)的地熱供暖用戶多為20世紀八十年代初期形成的，以后在供暖方面就少有發(fā)展了。

      1.2 利用地熱采暖是大氣污染治理的有效途徑

      而北京地區(qū)，在1999年之前，冬季由于燃煤取暖造成的大氣污染問題是相當突出的，1998年采暖期的統(tǒng)計結果與國家二級質量標準對比結果見下表：

    
    污染物  國家二級質量標準年平均（μg/m3）  1998年采暖期實測年平均（μg/m3）   實測與標準比超標倍數(shù)（倍）

 SO2  60  252  4.2
  TSP    200   431  2.16
 NOX  50  201    4.02

    為盡快改善大氣污染的狀況，市政府頒發(fā)了京政辦[1999]66號《北京市控制大氣污染第三階段目標和措施》的通知，對北京市的大氣污染治理明確了階段性的治理目標，大氣污染的治理呼喚新能源。

    社會的需求與地熱利用現(xiàn)狀的極不平衡，給從事地熱勘探、地熱井施工的地質勘探部門提出了新的任務。北京市政府于1999年將地熱供暖可行性研究及建立示范工程的任務下達給北京市地勘局下屬的北京市地質勘察技術院，北京市地質勘察技術院立即成立了由青年技術骨干李文偉為組長的課題攻關小組，會同有關專家，對地熱的梯級利用和地熱尾水的熱能回收展開了深入研究。