向地下2400米“借”暖

初春时节，风从科尔沁的边缘拐了个弯，悄然掠入吉林省西部的白城市通榆县。县城里的水面、沼泽、浅滩渐次铺展。水面露出第一块能落脚的泥滩，候鸟终于等来了春天。

△通榆县航拍

通榆县的冬季尤为漫长。西伯利亚极地大陆气团自由穿越，让这里的最低气温达到零下30摄氏度。

瞻榆镇是通榆县最大的镇，拥有2000多户常住人口。以往的冬季，燃煤锅炉是供暖的首要方式，燃烧直排成为影响当地冬季空气质量的因素之一。

与往年冬天有所不同。中核通榆县瞻榆镇中深层地热供暖项目正式启用，地热供暖接入当地供热站，村民们用上了清洁可靠的绿色能源。李大姐在镇上经营着一家农用物资店，尽管客人来来往往，在屋里也只需穿薄薄的一件针织衫。她坦言，今年冬天的供暖足够稳定，连小镇的空气也透亮了一点。

中核通榆县瞻榆镇中深层地热供暖与风电示范项目由中核汇能吉林公司投资建设，是吉林省重点清洁能源示范工程。项目建设162口中深层地热井、地源热泵机组及配套100兆瓦的风电项目。项目供暖服务面积为51.52万m²，建成后每年减少煤耗约1.9万吨，减少碳排放4.6万吨，满足瞻榆镇居民清洁、可靠、经济采暖的需求。如今风机并网在即，地热也已于去年12月底投入使用。

向地下2400米“挺进”

“供水温度65摄氏度，回水温度45摄氏度。”项目总控室实时显示当前温度数据。

中深层地热资源位于地下2000—5000米处，相比浅层地热资源具有较高的稳定性和热量储存能力。前期调研显示，地下2400米处水温约为60.8摄氏度，满足地热开发需求。然而探明建设地地下574—2410米为花岗岩，岩石硬度极高，钻井效率极低，给项目建设带来了巨大的困难。

△中地层岩屑示意柱

△中核汇能吉林能源有限公司瞻榆镇地热供暖站

按此前测算的时间，一口2400米深井的钻探耗时高达45天，按照这个进度2025年内实现供暖的目标几乎难以达成。为加快建设进度，项目成立技术攻坚小组，组织中核二二、中核五院等各参建单位召开多次技术推进会，优化钻探工艺。中核湖南地矿科技公司负责此次地热井的钻探工作，为此，双方多次开会研讨，从钻头的选型、钻具的选择、组合的优化上因地制宜，探索出一套适配于当地的钻井技术。

在钻头结构选型方面，升级切削齿，采用异型复合齿布局，相比常规齿型，抗冲击、耐磨性能提升；在螺杆钻具选择方面，强化钻进参数，现场调整钻压、稳定送钻，实现高钻压+高扭矩联合破岩；在组合优化方面，在钻具组合中增设扶正器，提高下部钻具刚性，井眼轨迹更平滑。

同时，为最大程度吸取地下热量，项目在钻井时采用斜式定向，将每个孔之间的距离控制在370米以上，一定程度上避免地下换热孔集中时的热堆积现象。

多效叠加，钻井效率逐步提升，从最初45天一口井到30天一口，最终稳定至20天一口。在各参建单位的努力下，项目成功克服技术难题与工期压力，成为吉林省同批中深层地热供暖项目中首个实现供暖的项目。

我们取热“不留痕迹”

瞻榆镇地质构造复杂，深断裂带断距活动性较强，具有良好的热量传导性能，为中深层地热资源的形成提供了有利条件。

为了尽可能不破坏地质结构，项目研究采用无干扰型地热井+热泵技术，由同方股份提供地源热泵机组及配套控制系统，以“取热不取水”的保护性开采方式进行无干扰换热，即建设一套完全封闭的井下换热系统，整个过程不与地下水或岩层直接接触，相当于只把地下深处的热量“取”上来，而不抽取一滴地下水。

△中深层地源热泵机组

钻机向地下深度钻孔，放置密闭地埋管，向管中注入地下井水或自来水，水在密闭管道中流动，与周围高温岩石进行热交换。“环进中出”后提取的热水经热泵机组加压后输送到板式换热器二次加热，“接力”将水温提升到适合供暖的温度，通过管网送到用户家中。放热后冷却的水通过密闭管道直接送回地下重新加热，形成“全封闭循环”，整个过程不产生任何废水或废气。

让每一处“暖意”恰到好处

最近，项目团队一边准备风电部分的并网手续，一边忙着巡视地热部分设备状态。地热项目的第一个供暖季还未结束，大家仍然铆足了劲儿，全力以赴。

为最大限度降低投资和运营成本，项目在建设过程中优化设计形成了多能互补结构，以地热为主、空气源补充、水蓄热缓冲、电锅炉调峰，在保障供热稳定的同时降低度电成本。中深层地热能作为基础热负荷，提供稳定可靠的热源；空气源热泵承担补充供热角色，将室外空气中的低温热量“搬运”到室内；水蓄热不直接产热，而是通过储存释放能量起到“削峰填谷”的作用；电锅炉是系统的保障，当遇到极端天气、热泵效率过低等情况时，确保供热系统在任何工况下都不会出现热源短缺。四者协同运行，提升系统灵活性与能源利用效率，满足不同条件下的供暖需求。

△空气源热泵系统

△水蓄热储能系统

四者特性各一，运行面临的核心难点是如何将每个“性格”迥异的热源协调匹配，发挥最大能效。因此，不断调试、不断匹配是最棘手的工作。在物理上，给各个设备做“解耦”，不直接串联设备，消纳各热源的不同步性；在控制上做“预测”，结合天气和分时电价提前决定各设备运行参数；在系统上做“冗余”，设置互锁逻辑，确保单一设备异常时不导致整个系统失稳。多次打磨让设备之间形成了“默契”，各个环节衔接的紧密型，让供暖季的到来显得水到渠成，波澜不惊。

春来无声，暖意留痕

正式供暖的时候，团队松了一口气，建设者们由衷地为项目运行感到自豪。

李大姐依旧在镇上的农资店里忙碌，生意做得火热。村民们说不清地热是什么原理，只知道屋里暖和了，空气透亮了。那些跟自己较劲的日子，一寸寸“钻”下的岩石、一天天追赶的工期，最终都化作村民们一个个温暖的笑脸、千家万户一季季温暖的冬天。

风还是那阵从科尔沁拐弯而来的风，只是当它掠过瞻榆镇时，已不再是穿堂而过的冰凉，而是载着地心的温度，载着一群人的坚守，悄然融进了寻常烟火里。春来无声，暖意留痕。

△通榆县夜景

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来源 | 中核汇能/新华发电

责编 | 王思淇

主编 | 刘洋

审校 | 李春平

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