新能源-地下可再生热源井的梯级利用

地下深井热水的梯级利用1、地热资源地热和太阳能、风能一样，是一种应用广阔、易于开发、费用低廉、无污染的新型清洁能源。所谓地热水按照地质学的说法：数万年前大气降水渗入地下深循环，在地球内外动力地质作用下，获得地壳内热量，同时溶入了大量有用矿物质，形成的集热、矿、水三位一体的矿产资源。它具有一定的温度，并含有大量对人体有益的微量矿物成分，是国家宝贵的、清洁地下资源。地热资源是提取以地下水为介质的地球内部热量的一种可被人利用的清洁能源。已广泛应用于采暖供热，在我国的天津、北京、西安等省市地热开发已形成规模并已取得成功经验。2、地热资源利用现状目前，大多地区地热资源的利用还不够科学合理，存在比较严重的浪费现象，如：地热水只进行简单的换热循环，在水温30℃以上便排放、地热水回灌不完全等现象。地热深井的初投资一般较高，单口井在150万左右，对于较大项目单口井不足供应热量时，若采用简单的地热水换热处理，势必增加初投资费用，且造成浪费。因此，地热水多的梯级利用技术应运而生。3、地热资源的梯级利用所谓地热水的梯级利用即地热水经过板式换热器换热后再利用热泵提取热量。首先，较高温度的地下热水经过板式换热器换热，当地下水的温度不足以用板式换热器换取到所需温度时，在利用热泵提取温度，热泵机组串联使用，直至温度降低到机组许可的地下水进水温度。这里需要注意的是经过板换换热后的地下热水水温经常在40℃到35℃左右，这种温度的地热水不足以满足板换的换热要求，但仍高于热泵机组的地下水进水温度，此种温度的地下热水必须经过降温处理后才能进入机组。目前，有一种降温方式是利用地热水直接送至末端风机盘管或地板辐射管，换热后再返回机房的机组，但这种方式并不利于整体系统的调节，而且换热过程并不是全部在机房内完成，不利于检修，若末端出现故障，整个热泵系统也将瘫痪。因此，我司目前所提出的方案是在机房内利用二次板换，将地热水降温，送至一台热泵机组，而板换另一侧的换热水经过提温后接另一台热泵机组，这样，在整个换热过程中既不浪费能量，也能很好的保持系统的可操作性。机房原理图：4、地热梯级利用的效益分析以山东滨州地区为例：滨州地区热源井：出水量=55m³/h，出水温度=60℃，热源井深度1600米。4.1、非梯级利用方案分析直接利用60℃的地热水换热后的热水，经过板换（逆流）后地热水温度降为42℃。可提供1149KW的热量。热负荷按60W/㎡计算，可提供的采暖面积为1149000W÷60W/㎡=19150㎡。4.2、地热梯级利用方案分析直接利用60℃的地热水换热后的热水，经过一次板换（逆流）后地热水温度降为42℃。可提供1149KW的热量。地热水经过一次板换后温度降至42℃以下，由于经过蒸发器的温度不宜超过20℃，所以经热泵前需继续应用板换地热水降温至20℃。设热泵机组的供回水温度为15℃——5℃，板换侧温度为42℃--20℃，可提供热量1406KW。温度为20℃的地热水，供第2台热泵机组，降温至10℃。可提供热量656KW。经过3级利用后，总供热量为1149KW+1406KW+656KW=3211KW可提供采暖面积3211000W÷60W/㎡=53516㎡。由此可见，经过梯级利用后，热利用率为普通方法的2.8倍