地热运行及安全知识课件

地热运行及安全知识目录地热资源与运行基础地热系统运行管理与维护了解地热能源的本质、分类及系统组成掌握运行规范、监测技术与日常维护要点地热安全风险与应急措施结语与展望识别安全隐患，建立完善的应急响应机制第一章地热资源与运行基础探索地球深处的清洁能源宝藏地热资源概述地热能是储存在地球内部的巨大热能资源，具有清洁、可再生、稳定供应等显著优势作为新型清洁能源，地热能在全球能源转型中扮演着越来越重要的角色中国地热资源禀赋中国地热资源分布呈现明显的三区四带格局，主要集中在北方沉积盆地、东南沿海地区以及西南地热带这些地区蕴藏着丰富的地热资源，为我国能源结构优化提供了重要支撑地热资源主要类型浅层地热埋深小于200米，温度适中热水型地热含水层储热，便于开采利用热干岩高温干热岩体，潜力巨大地热资源的分类与利用浅层地热资源中高温地热资源热干岩资源主要应用领域多元化利用方式未来能源之星•建筑供暖系统•地热发电站建设•储量极其丰富•夏季制冷空调•工业流程供热•开采技术难度大•恒温农业设施•温泉旅游开发•需技术创新突破利用地源热泵技术，实现高效节能的温控解•医疗康养应用热干岩是埋藏在地下3-10公里的高温岩体,温决方案，广泛应用于住宅、商业及公共建度可达150-650℃，一旦技术成熟，将成为中高温地热资源可直接用于发电或供热，经筑取之不尽的清洁能源济效益显著，是区域能源供应的重要补充中国地热资源三区四带分布主要分布区域资源特点东部沉积盆地华北平原、松辽盆地等北方地区以中低温热水资源为主，适合供暖利用；西南地区高温地热资源丰富，具备发电条件；东南沿海地区地热西南地热带藏南、滇西、川西高温地资源品质优良，开发潜力大热区东南沿海带闽粤浙沿海中低温地热台湾地热带环太平洋地热活跃区地热系统基本组成地热井系统输送管道网络包括开采井和回灌井，开采井负责抽取地热流采用耐高温、防腐蚀的专用管材，将地热流体体，回灌井将尾水回注地层，维持储层压力平从井口输送至热交换站或用户终端，管道需良衡，实现资源可持续利用好保温以减少热损失终端利用设施热交换系统根据应用场景配置发电机组、供热设备或制冷包括地埋管换热器、板式换热器、地下水直接装置，将地热能转化为电能或热能，直接服务换热等多种形式，实现地热能向供暖或制冷系于生产生活需求统的高效传递地热运行的基本原理抽采与回灌平衡地热开采过程中，通过生产井抽取地下热水或蒸汽，经热交换后的尾水必须通过回灌井注回储层这种采灌平衡机制确保了地下水位稳定和储层压力维持，是地热资源可持续开发的核心原则热能传递过程地热流体携带的热量通过换热器传递给循环介质（水或其他工质），再输送到供暖管网或发电系统整个过程中，温度逐级降低，实现能量的梯级利用，最大化热效率运行监测保障实时监测井口压力、流量、温度及水质变化，通过自动化控制系统调节运行参数，确保系统在最优工况下稳定高效运行，及时发现并处理异常情况第二章地热系统运行管理与维护科学管理与精心维护是系统长期稳定运行的保障地热供热系统运行规范NB/T11147-2023标准要点适用范围运行维护重点检修与监测制度本标准适用于水热型地热井供热系统的运•确保所有设备处于完好状态，定期检查实施定期检修制度，包括日常巡检、月度行、维护和管理，涵盖从地热井到热用户运行参数维护和年度大修配备专业监测设备，实的完整供热链条，为系统安全高效运行提时采集温度、压力、流量等关键数据，建•保持地热流体循环畅通，防止管道堵塞供技术依据立预警机制，防止系统故障导致供热中•监控热效率指标，及时优化运行策略断•建立完整的运行记录和档案管理制度提示严格执行运行规范可将系统故障率降低60%以上，显著延长设备使用寿命地埋管换热系统技术规范GB50366-2005地源热泵系统工程技术规范管材与介质设计施工标准性能保障地埋管材质要求•地质勘察与热响应测换热效率指标试•高密度聚乙烯管系统能效比COP应≥

4.0，•换热器埋深与间距计（HDPE）确保高效节能运行算•耐高温、抗腐蚀系统寿命保证•管道连接与密封要求•使用寿命≥50年•回填材料导热性能合理设计和规范施工可保传热介质选择•系统压力测试验收证系统稳定运行25年以上，定期维护可延长至•纯水或防冻液•施工过程质量监控50年•无毒环保配方•适应当地气候条件地热井监测与管理专用监测井生产监测井自动化监测系统专门用于长期观测地热储层动态的井孔，不参与兼具开采和监测功能的地热井，在生产运行的同采用物联网技术和SCADA系统，实现监测数据的生产开采配备高精度传感器，连续监测温度、时实时采集运行数据通过井口仪表监测流量、自动采集、传输、存储和分析远程监控平台可压力、水位等参数，为资源评价和管理决策提供温度、压力变化，评估井况和储层响应特征实时查看多口井的运行状态，及时发现异常并预基础数据警核心监测内容温度分布、井口压力、静水位与动水位、流体流量、化学成分（pH值、矿化度、特征离子含量）、溶解气体成分等，构成完整的监测指标体系地热资源动态监测的重要性预测储层变化趋势通过长期连续监测数据，建立地热储层数值模型，预测不同开采方案下的储层压力、温度演化趋势，科学评估资源可采量，防止过度开采导致的储层衰竭或地面沉降等地质灾害保障可持续利用动态监测是实现地热资源可持续开发的技术基础根据监测结果及时调整开采强度和回灌策略，使资源开发保持在储层自然补给能力范围内，实现取热不取水的绿色开发模式支持科学决策监测数据汇入统一管理平台,结合GIS和大数据分析技术，为政府监管、企业运营和科研机构提供决策支持，推动地热产业高质量发展地热监测设备与数据平台监测设备体系数据平台功能井下传感器温度、压力、流量探头•实时数据显示与历史曲线分析井口仪表流量计、压力表、温度计•异常数据自动识别与报警水质分析仪在线pH计、电导率仪•多井对比与区域评价数据采集器自动记录与无线传输•报表自动生成与统计分析视频监控井场安全实时监控•移动端APP远程查看地热系统常见运行问题12井口堵塞问题管道腐蚀问题地热流体中的矿物质在温度、压力变化时析出沉淀，逐渐在井口、滤地热流体通常含有氯离子、硫化氢等腐蚀性成分，长期作用下会造成网、阀门等部位形成碳酸钙或硅质垢，导致流量下降甚至完全堵塞，管道内壁电化学腐蚀，管壁变薄甚至穿孔泄漏，特别是碳钢管道腐蚀严重影响系统正常运行尤为严重34热效率下降化学成分变化换热器表面结垢、保温层老化脱落、管道热损失增加等因素导致系统储层水文地球化学条件改变，流体pH值、矿化度、气体含量等发生变传热效率降低，供热温度达不到设计要求，能耗上升，经济性变差化，引起设备结垢加剧或腐蚀加速，同时可能带来环境风险维护与故障排查定期清洗维护每季度对井口过滤器、换热器进行清洗除垢；每半年对管道系统进行冲洗；采用物理清洗或化学清洗方法，恢复设备传热性能建立清洗记录台账化学防护处理在循环水中添加阻垢剂和缓蚀剂，抑制碳酸钙析出和金属腐蚀；定期检测药剂浓度，调整投加量；采用阴极保护技术防止管道电化学腐蚀设备巡检制度每日巡检井口设备、管道接口、阀门密封；每周检查泵组运行状态、电机温升；每月检测保温层完整性；发现问题及时处理，消除隐患预警系统应用安装温度、压力、流量异常报警装置；设置参数阈值，超限自动报警；通过短信、APP推送故障信息；实现故障早发现、早处理，减少停机损失第三章地热安全风险与应急措施安全是地热开发的生命线，预防为主、综合治理地热运行安全风险概述井喷与管道破裂风险地热井内高温高压流体突然失控喷出地面，或管道因腐蚀、疲劳断裂导致流体大量泄漏井喷可能引发人员伤亡、设备损毁和环境污染，是地热开发中最危险的事故类型有害气体泄漏风险地热流体中常伴生硫化氢（H₂S）、汞蒸气等有毒有害气体硫化氢具有强烈毒性，浓度超过700ppm即可致命；汞的慢性毒性会对神经系统造成永久损害气体泄漏威胁作业人员健康和环境安全环境排放影响风险未经处理的地热废水含有高矿化度、重金属和放射性元素，直接排放会污染地表水和土壤；废气排放可能造成大气污染；固体废弃物处置不当会产生二次污染，破坏生态环境地热井喷与管道故障防控井口安全装置防喷器安装在井口的核心控制设备，能在紧急情况下快速封闭井口压力监测系统实时监测井口压力变化，超压自动报警安全阀压力超限时自动泄压，保护管道和设备井口闸门多级控制，确保可靠关断管道检测与防护•超声波测厚检测管道剩余壁厚•磁粉、渗透探伤发现表面裂纹•定期更换腐蚀严重的管段•采用不锈钢或衬塑管材延长寿命有害气体排放管理硫化氢和汞的危害特征硫化氢（H₂S）汞蒸气（Hg）理化性质无色、具臭鸡蛋味气体，易燃易爆，比空气重理化性质常温下挥发，无色无味，难以察觉毒性作用毒性作用•低浓度刺激眼睛和呼吸道•急性呼吸道刺激、肺损伤、肾损害•中浓度（50-500ppm）头痛、恶心、肺水肿•慢性神经系统损害、震颤、记忆力减退•高浓度（700ppm）呼吸麻痹，数分钟内死亡•蓄积性毒物，长期接触危害大职业接触限值PC-TWA=10mg/m³环境影响进入食物链富集，污染水体和土壤0102气体回注技术消减系统应用将分离出的不凝性气体重新注入地层深部，既消除了排放污染，又维持了采用碱液吸收、催化氧化等技术处理含硫气体；使用活性炭吸附或低温冷储层压力，实现零排放目标凝回收汞蒸气；确保排放达到《地热发电环境、健康与安全指南》要求地热废水与固体废物处理钻井液管理钻井过程产生的废钻井液含有油类、重金属和化学添加剂采用固液分离+化学絮凝工艺处理，固相送有资质单位处置，液相达标后用于回灌或洒水降尘废地热流体处理地热尾水通常矿化度高、温度高优先采用同层回灌方式，实现取热不取水；无法回灌的需经沉淀、中和、降温等处理达标后排放，或资源化利用提取矿物质固体废物处置主要包括管道和设备结垢沉淀物、水处理污泥、废催化剂等根据危险废物鉴别标准分类，危险废物委托有资质单位安全处置，一般固废可综合利用或填埋环境监测与报告定期监测排放水质、大气污染物和周边环境质量；建立环境台账，按要求向环保部门报告，接受监督检查推行清洁生产和循环经济理念，最大限度减少废物产生地热系统应急预案与演练事故风险评估应急物资储备识别各类危险源，分析事故发生可能性和后果严重程度，划分风险等•防护装备防毒面具、防护服、空气呼吸器级针对井喷、火灾、爆炸、中毒、泄漏等主要风险制定专项应急预•监测仪器便携式气体检测仪、辐射仪案•堵漏器材管卡、木楔、高压注胶枪应急响应流程•消防器材灭火器、消防栓、消防沙•医疗急救急救箱、担架、解毒药品事故报告第一发现人立即报告并启动预案•通讯工具对讲机、卫星电话、警报器先期处置现场人员采取初期控制措施人员培训应急响应应急指挥部统一指挥救援扩大响应必要时请求外部支援定期开展应急知识培训和技能训练，确保全员熟知应急预案内容和自己应急恢复事故控制后恢复正常生产的岗位职责特种作业人员必须持证上岗，掌握应急操作技能事故调查分析原因、追究责任、改进措施要求至少每年组织一次综合应急演练，每半年一次专项演练，提高应急响应能力地热安全应急演练演练类型演练效果评估桌面演练模拟推演，检验预案可行性•响应速度从报警到启动时间•协调配合各部门衔接是否顺畅功能演练测试单项应急功能•处置效果模拟事故是否得到控制全要素演练模拟真实事故场景•发现问题记录不足并提出改进建议实战演练启动实际应急设备地热安全管理法规与标准地热电站岩土工程勘察标准地热供热系统运行与维护规范地热资源开发监测技术规程标准号GB/T51433-2024标准号NB/T11147-2023标准号河北省地方标准发布时间2024年版适用对象水热型地热井供热系统区域特色针对华北地区地热资源特点主要内容规定地热电站场地工程地质勘主要内容规范系统运行参数控制、设备维主要内容监测井网布设、监测设备配置、察、岩土试验、地基基础设计的技术要求，护保养、故障处理、安全管理等全过程技术数据采集传输、资源评价方法等技术要求保障建设安全要求其他相关标准•《地源热泵系统工程技术规范》GB50366-2005•《地热发电环境、健康与安全指南》（国际金融公司IFC）•《地热资源地质勘查规范》GB/T11615-2010•《地热资源评价方法及估算规程》DZ/T0331-2020地热安全管理最佳实践案例案例一某地热电站案例二自动化监测案例三环境友好型成功防控井喷事故系统提升预警能力废水处理技术应用背景某地热电站在开采过背景某地热供热项目部署背景某地热项目采用先进程中井口压力突然异常升了全自动监测系统，覆盖20的膜分离+梯级利用技术处高，监测系统及时预警口地热井理地热废水处置值班人员按应急预案成效系统实时采集温度、工艺通过反渗透膜去除高立即启动防喷器关闭井口，压力、流量等80余项参数，矿化度成分，浓水回灌地同时启动泄压装置，成功控通过AI算法分析识别异常趋层，淡水用于绿化灌溉；余制高压流体，避免了井喷事势投运两年来，提前发现热用于温室大棚加热故并处置潜在故障36起，系统效益实现废水零排放，年可靠性提升至

99.7%，运维效果未造成人员伤亡和设节约新鲜水5万吨，附加经成本降低40%备损失，30分钟内恢复正常济收益200万元，成为区域生产此次成功处置得益于绿色能源示范项目完善的井控装置和日常应急演练地热运行安全的未来趋势智能化监测与大数据分析应用物联网、5G通信、云计算技术，构建地热大数据平台通过机器学习算法预测设备故障、优化运行参数、实现无人值守智能运维，提高安全性和经济性新材料与新技术提升安全性开发耐高温、抗腐蚀的新型材料，如碳纤维复合管、陶瓷涂层等；应用数字孪生技术建立虚拟模型，仿真测试极端工况，提前发现设计缺陷，从根本上提升系统安全水平绿色低碳与可持续发展融合贯彻碳达峰碳中和战略，推广地热+多能互补模式，与太阳能、生物质能协同利用；加强资源循环利用，实现经济、环境、社会效益多赢，走出一条中国特色地热发展道路地热安全知识小结资源丰富需科学管理运维与安全同等重要监测与应急是关键保障中国地热资源储量巨大，开发潜力广阔但地热系统的安全高效运行离不开规范的运行持续的动态监测是掌握资源状态的眼睛，必须坚持科学规划、合理开发、有效保护的维护必须严格执行技术标准和操作规程，完善的应急预案是应对突发事件的盾牌原则，建立完善的资源评价、监测和管理体加强日常巡检和定期维护，预防为主、防治必须建立全面监测、及时预警、快速响应的系，防止无序开采和资源浪费，实现可持续结合，将故障隐患消除在萌芽状态安全保障体系，提高应急处置能力，确保人利用员和设备安全核心理念安全发展、清洁利用、科技创新、持续改进互动环节经验分享现场答疑技术应用讨论邀请参会者分享各自单位在地热运行安全方面欢迎提出您在地热运行和安全管理中遇到的实探讨智能监测、新材料应用、清洁生产等前沿的成功经验、创新做法和经验教训，互相学习际问题，我们将为您解答技术难题，分享解决技术在地热行业的应用前景，展望地热能源的借鉴，共同提高方案发展未来我们单位如何建立有效的地热监测系统地热井结垢问题有什么好的解决办法如何提高地热系统的运行效率参考资料国家标准行业标准地方标准与国际指南•《地热电站岩土工程勘察标准》GB/T•《地热供热系统运行与维护规范》NB/T•河北省《地热资源开发监测技术规程》51433-202411147-2023•国际金融公司《地热发电环境、健康与•《地源热泵系统工程技术规范》GB•《地热资源评价方法及估算规程》DZ/T安全指南》IFC EHSGuidelines50366-2005（2009年版）0331-2020•《地热资源地质勘查规范》GB/T11615-2010延伸阅读《中国地热资源开发利用现状及展望》、《地热能清洁供暖技术与实践》、《地热系统安全管理实务》等专业书籍和学术期刊文章谢谢聆听让我们携手保障地热安全，推动绿色能源未来!共同目标联系方式•安全第一，预防为主如有技术交流或合作需求，欢迎随时联系让我们在地热能源开发的道路上携•科学开发，持续利用手并进，为实现双碳目标贡献力量!•技术创新，提质增效•绿色发展，造福社会铭记地热是大自然的馈赠,安全是我们的责任,创新是发展的动力,合作是成功的基石。