一、中深層地熱特點
適用性更廣泛:中深層地熱源熱泵熱源井深度為2~3km,占地面積較小,鉆孔位置選定比較靈活,與常規(guī)地源熱泵相比更不易受場地條件制約。
系統(tǒng)壽命更長:地下?lián)Q熱器制造采用特種鋼材,耐高壓、耐腐蝕、耐高溫,壽命長達50年,與建筑壽命相當。
運行更高效穩(wěn)定:由于鉆孔深度達2~3km,熱源溫度更穩(wěn)定,熱積累現(xiàn)象不明顯; 結(jié)合梯級利用,且由于熱源側(cè)溫度高達20 ℃以上,梯級利用熱泵機組運行工況更加高效穩(wěn)定。
綠色環(huán)保且安全可靠:中深層地熱能屬于可循環(huán)利用、綠色低碳的可再生能源,分布廣、儲量大、 穩(wěn)定可靠、清潔環(huán)保。
保護水資源:中深層地熱源熱泵系統(tǒng)可與地下水隔離,通過換熱器管壁與高溫巖層換熱,而不抽取地下熱水,也不開采使用地下水,符合當前國家對于地下水的保護政策。
二、中深層地熱綜合利用方向
中國溫泉在各省均有分布,而且平原地區(qū)大中型盆地均賦存地熱資源。中國中低溫地熱資源直接利用的能量一直居世界首位,直接利用的項目包括地熱供暖、溫室種植、水產(chǎn)養(yǎng)殖、工農(nóng)業(yè)利用、洗浴醫(yī)療和休閑養(yǎng)生等方面。
1、地熱供熱
地熱供暖是對溫度較高的低溫地熱資源(低于 90 ℃) 的最佳利用方式。
地熱供暖系統(tǒng)的設計熱負荷應包括兩部分: 一部分為基本熱負荷,由地熱水承擔; 另一部分為調(diào)峰熱負荷,由熱泵進行梯級利用從地熱尾水中進一步提取熱量作為調(diào)峰。熱泵梯級利用等措施的不僅大大增加了地熱供暖面積,且減少了終端散熱設備的投資費。
地熱+熱泵機組梯級供熱是利用深井潛水泵從開采井提取地熱水,經(jīng)地熱管線送至一級直供換熱器,利用一級換熱器進行熱交換將熱量傳遞給供熱循環(huán)水,溫度降低后的地熱水送至二級換熱器,進行二次換熱將熱量傳遞給二級板換與熱泵蒸發(fā)器側(cè)之間的循環(huán)水,為熱泵機組提供熱源,經(jīng)二級換熱器換熱后的地熱水由輸水管線送至回灌井進行回灌;經(jīng)一級換熱器換熱和熱泵機組制熱后獲取熱量、溫度升高的供熱循環(huán)水,經(jīng)供熱管線送至熱用戶、供熱用戶利用,溫度降低后的供熱循環(huán)水由供熱管線輸送至一級換熱器和熱泵機組冷凝器側(cè)進行換熱獲取熱量、提高溫度,如此周而復始循環(huán)。
2、地熱發(fā)電
地熱發(fā)電技術(shù)是利用地下熱水和蒸汽為動力源的一種新型發(fā)電技術(shù)。其基本原理是與火力發(fā)電類似,也是根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理,首先把地熱能轉(zhuǎn)換為機械能,再把機械能轉(zhuǎn)換為電能。
3、溫室種植、灌溉地熱
作為清潔能源,利用地熱溫室,生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)花卉、反季節(jié)蔬菜、時令鮮果等, 對發(fā)展現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)有其獨特的作用。開發(fā)地熱,建立地熱溫室,是發(fā)展特色農(nóng)業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)、現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的條件之一,利用不同作物對最低溫度要求,梯級利用地熱種植名貴花卉、特色蔬菜、反季節(jié)蔬菜和發(fā)展觀光農(nóng)業(yè)等,效益顯著。
四、中深層地熱供暖的優(yōu)勢?
1、對比風能、太陽能等可再生能源,地熱資源具有安全、穩(wěn)定、不受季節(jié)和晝夜變化影響的特點,可替代北方部分適宜地區(qū)的煤炭和天然氣供暖。
2、具有清潔、低碳、可再生優(yōu)勢,整個水循環(huán)系統(tǒng)基本不消耗水資源,減少碳排放。地熱井供暖成本比鍋爐供暖成本低40%左右。
五、地熱能供熱面臨挑戰(zhàn)
1、地熱勘查程度低,鉆井風險大
目前除個別地區(qū)資源勘查相對成熟外,全國大部分地區(qū)勘查程度低或無勘查,在資源勘查不足的情況下進行開發(fā),鉆井失敗率較高,且無法進行科學合理的開發(fā)部署,會造成很大的損失。
2、初投資高
一般而言,開發(fā)某一區(qū)域的地熱能,需先進行地熱資源勘查,勘查工作較重、投入大。目前地熱井的鉆探方法和工藝依然采用油氣井工藝和設備材料,地熱井投資較高,導致地熱供熱初投資高,建設和投資回收期長。
3、地熱尾水回灌率低
目前,國家尚未針對地熱尾水回灌出臺標準,各地開發(fā)管理缺少規(guī)范,地熱回灌監(jiān)督不嚴,存在著地熱尾水回灌率低,不僅造成了資源浪費,地面土壤、河流產(chǎn)生污染,也對地熱資源可持續(xù)開發(fā)帶來阻礙。
4、 結(jié)垢、腐蝕嚴重
地熱水普遍存在著礦化度,在實際生產(chǎn)運營過程中,對運輸管網(wǎng)、設備產(chǎn)生腐蝕,造成管道刺漏、換熱器換熱效率降低或損壞。地熱水在運輸過程中,改變了原有的熱儲環(huán)境,極易造成結(jié)垢,堵塞管道,給系統(tǒng)運行帶來困擾。
5、開發(fā)過程中動態(tài)監(jiān)測
某些地區(qū)地熱開發(fā)過程中,地熱井液位、流量、溫度有一定的下降趨勢,造成原有設計系統(tǒng)不能適應其變化,其原因在于地熱開發(fā)初期缺乏科學的地熱資源開發(fā)評價,開發(fā)過程中缺少動態(tài)監(jiān)測