付效東

Research on Cascade Utilization of Geothermal Energy in Middle and Deep Layers

FU Xiao-dong

【摘? 要】近年來，隨著生活水平的提高，當(dāng)?shù)匕傩諏?duì)供暖的需求越來越大，尤其是大批新建建筑急需解決供暖問題，但是原有的燃煤鍋爐供暖造成了嚴(yán)重的空氣污染，地?zé)崮茏鳛橐环N清潔可再生能源，已得到人們的認(rèn)可，但是如何提高地?zé)崮茉吹睦眯曙@得尤為重要，論文以某實(shí)際需求供暖的小區(qū)為例，設(shè)計(jì)了項(xiàng)目的梯級(jí)利用方案，采用板式換熱器+熱泵機(jī)組的供暖方式，從而提高了地?zé)崴寐省?/p>

【Abstract】In recent years， with the improvement of living standards， local people's demand for heating is increasing， especially the large number of new buildings are in urgent need of solving the problem of heating， but the original coal-fired boiler heating caused serious air pollution. Geothermal energy， as a kind of clean and renewable energy， has been recognized by people， but it is particularly important to how to improve the efficiency of geothermal energy. Based on a practical demand of heating area as an example， this paper designs the cascade utilization plan of the project， uses the heating methods of the plate heat exchanger and heat pump units， so as to improve the utilization rate of geothermal water.

【關(guān)鍵詞】中深層地?zé)崮?采暖;梯級(jí)利用;板式換熱器;熱泵技術(shù)

【Keywords】middle and deep layers geothermal energy; heating; cascade utilization; plate heat exchanger; heat pump technology

【中圖分類號(hào)】TU832? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2020）05-0190-02

1 引言

城市集中供熱是城市的一套基礎(chǔ)配套設(shè)施，北方地區(qū)冬季取暖主要采取熱電聯(lián)產(chǎn)、燃煤鍋爐集中供熱和單戶煤爐、氣爐、空調(diào)分戶取暖方式，主要以原煤為燃料，巨量的污染物排放量，極度惡化了冬季空氣質(zhì)量。中深層地?zé)崮茉醋鳛橐环N清潔可再生能源，蘊(yùn)藏量豐富，并且國家出臺(tái)了多項(xiàng)促進(jìn)地?zé)崮馨l(fā)現(xiàn)的優(yōu)惠政策，所以充分利用地?zé)崮苜Y源供暖市場(chǎng)前景廣闊。

2 方案設(shè)計(jì)

2.1 項(xiàng)目概況及地質(zhì)條件

河南省某縣地?zé)峁┡?xiàng)目，小區(qū)總建筑面積28萬m2，最高樓層9層，不分高低區(qū)，均為節(jié)能建筑，居民末端為地暖盤管敷設(shè)，參照小區(qū)暖通設(shè)計(jì)，供暖負(fù)荷為35W/m2，故小區(qū)總供暖負(fù)荷為9800kW。

該縣區(qū)域內(nèi)斷裂為隱伏斷裂。該區(qū)域熱儲(chǔ)結(jié)構(gòu)為復(fù)合型結(jié)構(gòu)，2000m深度以內(nèi)有供熱意義的熱儲(chǔ)層，主要熱儲(chǔ)為奧陶系—寒武系熱儲(chǔ)層，中奧陶統(tǒng)、中、上石炭統(tǒng)和二疊系在I區(qū)由西向東依次伏于新近系之下，其頂面埋深由西向東逐漸增大。由奧陶系中統(tǒng)馬家溝組灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r組成的熱水儲(chǔ)層，開采層為1258～1815m，地?zé)崴疁囟葹?0～65℃。

2.2 設(shè)計(jì)原則

①采用多級(jí)利用原則，分層次利用地?zé)豳Y源，適當(dāng)增加熱泵，進(jìn)一步降低地?zé)嵛菜疁囟龋行岣叩責(zé)崮芾眯省?/p>

②堅(jiān)持“采灌均衡”的工藝模式，通過換熱技術(shù)將換完熱的地?zé)嵛菜诿荛]狀態(tài)下通過回灌管線回注到地下，做到“取熱不取水”，實(shí)現(xiàn)地?zé)豳Y源可持續(xù)利用。

2.3 地?zé)峋O(shè)計(jì)

本次井身結(jié)構(gòu)采用“三開”結(jié)構(gòu)，擬利用1800m中深層地?zé)崴靠诘責(zé)峋鏊疁囟?5℃，出水流量100m3/h。地?zé)嵘a(chǎn)井和回灌井井深和結(jié)構(gòu)一致，擬新建地?zé)峋?口，其中：生產(chǎn)井2口，回灌井2口。

2.4 工藝流程設(shè)計(jì)

項(xiàng)目利用地?zé)崴鳛楣┡療嵩?，冬季為用戶提?5～45℃熱水。系統(tǒng)設(shè)置2口生產(chǎn)井，單口生產(chǎn)井地?zé)崴髁?00m3/h，出水溫度55℃。當(dāng)初冬采暖負(fù)荷較小時(shí)，可只開啟地?zé)崴苯庸?，隨著負(fù)荷增大，開啟熱泵來制熱滿足所有負(fù)荷要求。

2.5 參數(shù)計(jì)算

2.5.1 一級(jí)直供板式換熱器

設(shè)計(jì)地?zé)崴?5℃、200m3/h）一級(jí)板式換熱器一次側(cè)溫差為18℃，則一次側(cè)進(jìn)水溫度55℃，出水溫度37℃，換熱器熱負(fù)荷為Q1=1.163×200×（55-37）kW=4186.8kW。