地大熱能中深層地熱能利用：河北省獻縣深層地熱資源儲量豐富, 具有埋藏淺、水溫高、儲量大的特點, 被譽為“華北地區(qū)最大的地熱富集區(qū)”, 深層地熱資源在獻縣建筑領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景和巨大的節(jié)能潛力。

地熱資源梯級利用在建筑上主要表現(xiàn)在高溫地熱流體先經(jīng)過直接換熱、再利用水源熱泵技術(shù)提取低溫地熱流體中的能量, 經(jīng)過多級換熱使用。如高溫地熱流體通過一級換熱用來發(fā)電供居民使用, 二級換熱可以用來采暖, 三級換熱用來洗浴, 四級可以通過水源熱泵提取地熱流體中的熱量使之轉(zhuǎn)換為高品位熱源, 最后溫度低于20℃尾水回灌地下, 通過這樣的抽回灌, 實現(xiàn)了深層地熱資源在建筑節(jié)能領(lǐng)域的梯級利用。

獻縣深層地熱利用現(xiàn)狀

獻縣地熱開發(fā)利用潛力及前景十分廣闊, 但開發(fā)利用程度相對低, 獻縣僅有獻電熱1、獻電熱2、獻電熱3、獻電熱4、獻迎熱1等10余口地熱開采井, 主要集中在獻縣城區(qū), 這些地熱井主要用于供暖, 僅少量用于洗浴, 開發(fā)利用形式較單一, 主要為深層地熱水經(jīng)板式換熱器換熱后直接回灌, 回灌深層地熱水溫度仍較高, 這就造成了極大地能源、資源浪費。

獻縣深層地熱梯級利用方案設(shè)計

深層地熱梯級利用技術(shù)能夠?qū)⑸顚?a href="http://www.rijz.cn/t/地熱資源.html" >地熱資源多級提取, 多級利用, 將資源利用最大化。獻縣地熱水屬于中低溫水源, 不易進行發(fā)電, 加之冬季取暖能耗較大, 可設(shè)計如下深層地熱梯級利用方案。

如深層地熱梯級利用示意圖, 深層地熱水經(jīng)過兩級換熱器, 制取的高溫熱水由一級管網(wǎng)供出;深層地熱尾水經(jīng)過尾水換熱器, 制取低溫熱水, 再利用水源熱泵技術(shù)提取熱量, 制取成為高溫生活熱水, 由二級管網(wǎng)出水口供出。根據(jù)管網(wǎng)1、管網(wǎng)2的設(shè)定水溫, 可以將高溫生活熱水運用到采暖、洗浴等不同領(lǐng)域。

獻縣地熱供暖需求分析

獻縣城區(qū)有建筑面積400萬平方米。按照人口和建筑面積同比例增長的假設(shè)計算, 預計到近期規(guī)劃末建筑面積達到633.27萬平方米, 中期規(guī)劃期末 (2020年末) 達到688.33萬平方米, 遠期規(guī)劃期末達到722.75萬平方米。由于獻縣縣城現(xiàn)有建筑面積已納入獻縣供暖系統(tǒng), 故供暖需求重點分析新增建筑面積地熱供暖需求。由獻縣城區(qū)工程數(shù)據(jù)可知:打井深度1800~1900米, 出水溫度平均90℃, 傳統(tǒng)利用形式換熱后深層地熱水回灌溫度平均為40℃;若采用深層地熱梯級利用技術(shù), 經(jīng)過水源熱泵提取熱量后, 回灌水溫度20℃。按照地熱供暖需熱量50w/m2, 單井日出水量1440m3/d (由抽水實驗測得) , 熱效率0.6計算, 各個規(guī)劃期末獻縣新增建筑面積地熱供暖需求如表。

由表可知, 在滿足同等需求的情況下, 采用深層地熱梯級利用技術(shù)比傳統(tǒng)的深層地熱利用形式平均減少28.5%的工程量, 降低了工程量和工程成本。

目前, 獻縣冬季取暖仍以煤為主要能源, 其燃燒產(chǎn)生的二氧化碳、粉塵等對空氣環(huán)境造成的污染日趨嚴重, 成為困擾城市居民的一大問題。然而深層地熱梯級利用技術(shù)能在滿足供暖需求的基礎(chǔ)上極大地減少工程量, 降低成本, 提升能源利用效率, 并具有清潔、對大氣污染極小、運行成本低、資源綜合利用收益高等優(yōu)點, 加之獻縣在深層地熱方面的資源優(yōu)勢, 深層地熱的梯級利用在獻縣的建筑節(jié)能領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。