獻縣中深層地熱能梯級利用于建筑

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(diǎn), 被譽(yù)為“華北地區最大的地熱富集區”, 深層地熱資源在獻縣建筑領(lǐng)域有著(zhù)廣闊的應用前景和巨大的節能潛力。

地熱資源梯級利用在建筑上主要表現在高溫地熱流體先經(jīng)過(guò)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(guò)多級換熱使用。如高溫地熱流體通過(guò)一級換熱用來(lái)發(fā)電供居民使用, 二級換熱可以用來(lái)采暖, 三級換熱用來(lái)洗浴, 四級可以通過(guò)水源熱泵提取地熱流體中的熱量使之轉換為高品位熱源, 最后溫度低于20℃尾水回灌地下, 通過(guò)這樣的抽回灌, 實(shí)現了深層地熱資源在建筑節能領(lǐng)域的梯級利用。

獻縣深層地熱利用現狀

獻縣地熱開(kāi)發(fā)利用潛力及前景十分廣闊, 但開(kāi)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(kāi)采井, 主要集中在獻縣城區, 這些地熱井主要用于供暖, 僅少量用于洗浴, 開(kāi)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計

深層地熱梯級利用技術(shù)能夠將深層地熱資源多級提取, 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(jìn)行發(fā)電, 加之冬季取暖能耗較大, 可設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(guò)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(guò)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。根據管網(wǎng)1、管網(wǎng)2的設定水溫, 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

獻縣城區有建筑面積400萬(wàn)平方米。按照人口和建筑面積同比例增長(cháng)的假設計算, 預計到近期規劃末建筑面積達到633.27萬(wàn)平方米, 中期規劃期末 (2020年末) 達到688.33萬(wàn)平方米, 遠期規劃期末達到722.75萬(wàn)平方米。由于獻縣縣城現有建筑面積已納入獻縣供暖系統, 故供暖需求重點(diǎn)分析新增建筑面積地熱供暖需求。由獻縣城區工程數據可知:打井深度1800~1900米, 出水溫度平均90℃, 傳統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(guò)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(shí)驗測得) , 熱效率0.6計算, 各個(gè)規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(mǎn)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(wèn)題。然而深層地熱梯級利用技術(shù)能在滿(mǎn)足供暖需求的基礎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(diǎn), 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能領(lǐng)域有著(zhù)廣闊的發(fā)展前景。