最终--姜磊杰开题报告.doc

本 科 生 毕 业 设 计（论 文）开题报告 题 目： 地热供暖系统的设计 姓 名： 姜磊杰 学 号： 200705050111 指导教师： 李 瑞 虎 班 级： 过 控 071 所在院系： 机电工程学院 陕西科技大学毕业设计（论文）开题报告内容一、 课题的目的、意义以及国内外该技术现状和其发展趋势1、 课题的目的和意义：用咸阳市当地50的地下热水向该地区10000的居民楼供暖。地热供热在地热直接利用领域中应用最为广泛。地热替代常规能源（煤、石油、天然气）对建筑物进行供暖、供热，已成为改善大气环境的有效途径之一。由于地热供热站占地面积小、运行费用低、资源综合利用收效大、资金回收快，而且对大气污染极小，受到越来越多人们的注意。地热采暖、供热不仅可节省煤炭的运输、占地，还可减少大量有害物质的排放，避免大气污染，能有效替代常规能源。地热采暖的运行成本仅相当于烧油锅炉的四分之一，其经济、社会、环境效益十分明显，因而受到特别的青睐。2、 国内外该技术现状及发展趋势：世界各国对地热供暖非常重视，例如冰岛、匈牙利、法国、美国、新西兰、日本等。热采装置在德国、瑞士、日本、美国每年以20%的速度发展。冰岛地处北极圈边缘，气候寒冷，一年中有300到340天需要取暖，其主要能源中地热能占48.8%，石油占31.5%，水力能占17.2%，煤炭能占2.5%。全国有85%的房屋用地热供暖，占地热直接利用的77%。首都雷克雅未克市的地热供暖已有73年的历史，到目前为止，城市已全部实现“地热化”，美誉为“无烟城”。它的地热供暖系统成本只有石油采暖成本的35%，电气采暖成本的70%。地热供暖每年可减少进口石油的费用大约100万美元。我国虽起步较晚，但已经发展就显现出良好的增长势头，至2004年底，全国地热供暖总面积近1200万平方米，仅天津市就达到940万平方米，占全市供暖总面积的15%，为实施城市清洁和蓝天工程做出重要的贡献。我国的大部分地区，加大了以地热供热（采暖和生活热水）为主的开发力度，北京、天津、西安、昆明等大中城市的采暖面积日益增多。2005年设备容量达630MW，占我国地热直接利用装置总量的17%。随着热泵技术的普及应用，必将推动地热供暖向更广范围和更大规模发展。近年来，我国在地热采暖中采用调峰技术、提及利用和热泵技术，是地热采暖面积有了成倍的增长。尤其是地热热泵装置，由于其突出的节能、环保效率，是地热节能技术的核心。二、 设计方案1、地热供暖系统的组成： 供水管 水泵 生产井 井口换热器 散热器回灌井 回水管 地热供暖系统地热供暖系统主要由三个部分组成：第一部分为地热水的开采系统，包括地热开采井和回灌井及井口换热器；第二部分为输送、分配系统，它是将地热水或被地热加热的水（循环水）引入建筑物；第三部分包括中心泵站和室内散热装置，将热水通过水泵送到每个散热器，必要时还可设蓄热水箱，以调节符合的变化。2、地热供暖系统的原理：地热水通过深井泵进入井口热交换器，将热量传递给循环水并从热交换器的出口流入回灌井；被加热的循环水进入居民楼，通过居民楼里的散热装置将热量释放到室内，使室内保持合适的温度；释放热量后的循环水又进入热交换器吸收热量。3、地热供暖的优点：1.充分合理的利用资源：用低于90的低温地热水代替具有高品位能就的化学燃料供热，可大大减少能量的损失。2.地热供暖可改善城市大气环境质量，提高人民的生活水平。因为我国大城市大气污染中，有燃料燃烧所造成的污染占60%以上。3.地热供暖的时间可以延长，同时可全年提供生活用热水。4.开发周期短，见效快。4、地热供暖系统的方案确定：咸阳市区地热资源属关中盆地层状地热田的一部分，地热资源十分丰富，热储层多，水头压力大，水温高。在我国这样一个历史文化名城有这样好的地热资源条件实属罕见，堪称一流。咸阳地热流体以Na+-Cl-HCO3-、Na+-Cl-型水为主，个别样点为Na+-SO42-HCO3-型水。咸阳地热流体的阴离子成分以Cl-为主，次之为HCO3-，其矿化度在1.78.47g/l之间，平均值为5.04g/l；咸阳地热流体的地质环境更封闭、水岩作用经历的时间更长，反应程度更强烈。根据研究调查，该居民楼附近地热井深1000m,井口水温52，地热水中氯离子含量为3240mg/l,矿物质度5230mg/l，水质腐蚀性比较大，矿化质较高。根据热水管路的不同，地热供暖系统有以下三种方式： 进水 热负荷 出水 地热水 开采井 地面排放 单管系统 循环水 热负荷 井口换热器 地热水 开采井 回灌井 双管系统 循环水 热负荷 井口换热器 热泵 地热水 开采井 回灌井 混合系统1.单管系统。即直接供暖系统，水泵直接将地热水送入用户，然后从建筑物排出或者回灌。直接供暖系统的投资少，但对水质的要求高。直接供暖的地热水水质要求固溶体小于30010-6，不凝气体小于110-6，而且管道和散热器系统不能用铜合金材料，以免腐蚀。2.双管系统。利用井口换热器将地热水与循环管路分开。这种方式就是常见的间接供暖方式，可避免地热水的腐蚀作用。3.混合系统。采用地热热泵或调峰锅炉将上述两种方式组成为一种混合方式，系统比较复杂，设备投资比较大。常见的地热供暖系统是用地热水直接供暖。由于有时管道内容易出现排空缺水现象，水力稳定性差，增加了运行管理的难度。由于地热水水质腐蚀性比较大，矿化质较高，在直接供暖系统中，供暖设备往往在一两年内会出现缝隙或孔隙性腐蚀。经常更换设备耗资巨大，因为设备投资占到总投资的10%15%。为了较好的解决地热供暖系统的腐蚀和水力稳定性问题，降低投资成本，应采用地热间接供暖系统。板式换热器较管壳式换热器具有传热系数高，结构紧凑，实用，拆洗方便，节省材料，价格便宜（比管壳式低40%）等优点，因此在地热供暖系统中得到了广泛地应用。5、终端散热设备的选择：为了提高地热水热量的利用率要选择合适的低温供暖的散热器和散热面积。目前终端散热器常用的有柱形铸铁散热器、低温辐射散热板和风机盘管。地热地板辐射供热方式与其它两种供热方式相比主要有以下几个特点：1.舒适性好。人体感知辐射式热量的传递方式要比热对流方式舒适，因为人体足部的血液循环要比头部差，脚底部温度的升高有益于血液循环。2.节能效果好。由于低温辐射热的舒适性感觉，因此不需要暖气那么高的入口温度，对热源的温度要求条件下降。适合地板辐射供暖的供水温度范围较宽，在30-55内皆可以用于地板辐射供暖；地板辐射供暖相当于一个以地板为传热表面的换热器系统，尽管地板表面的温度不高，但传热面积比空气散热器的传热面积大得多。可以实现小温差传热以保证供热负荷的目的。3.节约室内空间。由于在室内省去了散热器布置空间，相应地增加了人们在室内的活动面积，使室内更美观更安全。4.单户热计量更方便。为了提高地板辐射供暖的安全性，防止地板辐射铺设管线的泄漏，一般都采用热用户与主供回水管线并联方式连接。这样也方便了一户一热计量表的管理模式。6、地热供暖系统的经济分析：根据相关资料证明，就10000住宅楼供热系统的两种方案进行对比,方案一为地热供暖系统供热,供热负荷约为50W/,供暖期为150天,热泵初投资为 P=45万元,其寿命为20年,年利率I= 8%,维修运行费用为2万元/年,热泵机的制热性能系数为4, 电价为0.45元/KWh。方案二,该建筑也可采用由城市热网供热方式,要求初投资(入网费)P=100万元,其收费标准24元/a。地热供暖系统总运行费用为以下三部分之和:(1)地热供暖系统投资年折旧费: Ap=Pfa=455% =2.25万元 式中P为初投资费,fa为年折旧率。(2) 地热供暖系统维修费: 取S=2万元。(3) 年运行费用:M=电价热负荷运行小时数负荷系数制热系数 =0.45(1/4)(45/100)10000150240.85 =15.4万元地热供暖总运行费用: C=Ap+S+M =2.25+2+15.4=19.65 万元热网年运行总费用: C=24元/a10000=24万元通过两种方案的对比, 其运行费用CC, 初投资PP, 明显说明地热供暖系统供热较热网经济。三、 课题的主要任务、研究和设计中可能遇到的问题及其解决方法和举措1、本课题的主要任务：1.地热供暖系统的方案设计；2.系统内主要设备的选型；3.系统经济核算。2、设计及研究过程中可能遇到的问题有：1.地热水热量的计算；2.供暖面积的计算。3、解决方法：1.查阅有关资料，得出计算公式；2.向导师及同学求助。四、 前期的文献资料收集、调研、实习及设计条件准备情况1、前期的文献资料收集：1.汪集晹，马伟斌，龚宇烈.地热利用技术.化工工业出版社.2004.12 2. 朱家玲等编著.地热能开发与应用技术.化工工业出版社.2006.3 3.王宇清，赵云鹏.地热供暖.应用能源技术.20014.王武汉.地热供暖技术研究与讨论.科技创新导报.20105.朱家玲，李建宏，洪庆华.地热间接供暖方案的选择.太阳能.2002年第5期2、准备情况：已认真阅读了相关资料，收集了有关数据，初步确定了设计方案。五、 毕业设计主要工作的进度安排第 13 周： 收集与本课题的相关资料，确定自己的设计内容；第 45 周： 完成开题报告，整理相关数据；第 68 周： 地热供暖方案的设计；第 910 周： 终端散热设备的选择；第1113周： 编写摘要，外文资料翻译；第1415周： 撰写毕业论