地热水梯级利用
天津：地热资源循环梯级利用(组图)
天津：地热资源循环梯级利用(组图)2007-5-18 15:51:21采用地热梯级利用技术的高温热泵系统人民网·天津视窗5月18日电：节能降耗关键词地热资源利用，回灌技术，梯级利用技术项目单位：天津市国土资源和房屋管理局天津地热勘查开发设计院天津市河东区房地产管理局供热公司项目内容：天津市地下蕴藏着丰富的中低温地热资源。
全市地热分布面积达8700平方公里。
地热资源已经成为天津经济发展和改善城市环境质量不可多得的清洁能源。
但在地热资源利用过程中也显现出种种问题，地热资源在漫长的地质历史时期形成，其补给来源主要为大气降水，补给时间漫长（几千年乃至数万年），补给量有限，随着地热资源利用的广泛，长期以单纯开采井的形式开发，将会导致热储层水位下降过快，地热井使用寿命缩短。
而且地热尾水排放温度过高，容易造成对环境的热污染。
为了解决保持热储压力，减少地热流体直接排放污染环境问题，并使地热资源得到充分利用，天津市国土资源和房屋管理局在地热的开采与利用过程中，组织地热勘查和开发利用单位研究和采用地热回灌技术和梯级利用技术。
地热回灌技术是将经过利用温度降低的地热尾水或其他水源通过地热回灌井重新注回热储层。
回灌的地热尾水和其他回灌水在热储层中经过与地热流体混合，并和热储层中的岩石骨架进行热交换，温度升高，可以再次循环利用。
梯级利用技术根据地热资源温度高、富含丰富的矿物质等特点，多梯次利用地热资源。
以冬季采暖为主，利用后的尾水可直接通过回灌井回灌到地下，也可以用于生活热水、理疗、种植、养殖等。
通过这种方式增加了单井供热能力，提高了地热资源利用率，降低了地热水的排放温度，从而有效地节约和保护地热资源，提高了经济效益，避免了热污染和环境污染，资源的效能得到了充分发挥。
项目背景：天津地热资源开采利用在全国开展得比较早，据中国地质调查局《我国地热资源及其开发利用现状报告》显示，天津地热供暖面积约占全国地热供暖总面积的50％，是我国利用地热供暖规模最大的城市。
培训资料之地热梯级利用专题
培训资料之地热梯级利用专题
浅层地热：一般14℃至15℃的地下水是浅层地热。
地热
深层地热：出水温度大于25℃以上的地热资源是深层地热。
一、地热的概念
浅层地热：一般14℃至15℃的地下水是浅层地热。
深层地热：出水温度大于25℃以上的地热资源是深层地热。
二、利用方式
采暖、洗浴、医疗保健（温泉水电疗）、地热温室种植、地热水产养殖、温泉游乐。
三、地热梯级利用
直接利用级：第一、二级：为直接利用的部分，采用的是风机盘管机组。
使循环水降到热泵可以接受的温度，约为35℃；
热泵利用级：第三、四、五、六级；每个热泵的水源侧温降约为5℃，水源热泵的负荷侧并联在一起接风机盘管机组，冬季供/回水温为50℃/45℃。
尾水回灌：地热水经过放热后，以20℃左右温度直接回到回灌井，循环水则往复作用。
四、地热利用与水源热泵的结合点
若工程所在地有已开发的地热资源，还可以利用地热尾水作为热泵机组的热
源。
李元普主任表示：地热资源开发利用将掀起一轮高潮
李元普主任表示：地热资源开发利用将掀起一轮高潮“目前北京每年消耗煤炭2000多万吨，煤炭污染物的排放比汽车尾气排放多出10多倍。
发展地热能不仅可以解决分散性居民采暖，更可以有效缓解近日华北地区连续爆发的雾霾。
”中国可再生能源学会地源热泵专业组主任李元普2月26日在中国地热能市场的现状及创新模式分析会议上表示，地热资源开发利用将掀起一轮高潮。
【梯级化、综合化是利用方向】目前，我国地热资源开发利用在供暖、供热水、工业应用等方面均达到一定规模，但我国地热开发利用仍处于初级阶段，地热在能源结构中占的比例还不足0.5%。
世界范围内高温地热资源的最有效利用途径是进行地热发电，我国高温地热资源主要分布在藏南、滇西、川西以及台湾省。
据估算，地热发电的投资成本比太阳能光伏发电便宜很多。
“如果对西藏投入10亿元发展可再生能源发电，地热发电可以每年生产2.4亿度电，而太阳能发电每年仅生产0.18亿度电，两者相差13倍。
”李元普说。
我国是一个以中低温地热资源为主的国家，松辽平原、黄淮海平原、江汉平原、山东半岛和东南沿海地区都分布中低温地热资源。
“从长远来看，地热资源利用朝梯级化、综合化方向发展。
”李元普解释，梯级利用是用90摄氏度以上中高温地热资源发电，然后将余温70摄氏度的地热水经换热后用于供暖，再将50-60摄氏度的地热水用于地辐射用户供暖，最后将30摄氏度的尾水回灌地下，做到“取热不取水”，绿色循环利用。
【地源热泵将迎来第三次发展高潮】近年来，地热能利用的最大变化来自直接利用，其中地源热泵是增长最快的地热能利用方式。
受国家对地源热泵市场的支持，目前，我国地源热泵技术的应用面积以快速增长势头发展，地源热泵利用的线层地热能在短短十多年的时间内已跃居世界第二。
李元普判断：“我国地源热泵产业在2001年初和2005年中期出现了两次发展高潮，2014年地源热泵行业发展将迎来第三次高潮，地源热泵技术的节能服务应用将成为其主要市场。
工业园区中深层地热能梯级利用供暖系统应用及效益分析
文章编号:1006 2610(2023)03 0037 05工业园区中深层地热能梯级利用供暖系统应用及效益分析李艳斌,张 勇,刘 轩,薛庆庆,闫光辰(中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司,西安 710065)摘 要:工业园区采用可再生能源供暖,减少对化石能源的依赖,是实现节能减排的有效途径之一㊂中深层地热能供暖作为节能减排的有效方式,对实现工业园区经济㊁环保㊁低碳发展具有重要意义㊂以西咸新区泾河新城某项目为对象,通过介绍中深层地热资源直接开采利用㊁基于地热能梯级利用技术应用情况,对比分析市政热力供热投资及运行费用,提出了中深层地热能在工业园区供暖系统中的高效利用方式㊂结果表明:中深层地热能供暖系统虽然初投资增加1530万元,但是运行成本降低了21.24元/m2,项目投资回收期为9.51a,投资内部收益率税后指标为11.18%,具有较好的经济效益;同时,每年可节约标准煤2288.9t,SO2减排量5.917t㊁NO X减排量2.383t㊁PM2.5减排量1.991t㊁CO2减排量4699.775t,具有显著的低碳环保效益㊂关键词:中深层地热;梯级利用;水源热泵;产业园;泾河新城中图分类号:TK52 文献标志码:A DOI:10.3969/j.issn.1006-2610.2023.03.008Application and Benefit Analysis of Medium and Deep Geothermal Energy CascadeUtilization Heating System in Industrial ParksLI Yanbin,ZHANG Yong,LIU Xuan,XUE Qingqing,YAN Guangchen(PowerChina Northwest Engineering Corporation Limited,Xi'an 710065,China)Abstract:The use of renewable energy for heating in industrial parks to reduce dependence on fossil energy is one of the effective ways to a⁃chieve energy conservation and emission reduction.As an effective way of energy conservation and emission reduction,medium and deep geo⁃thermal energy heating is of great significance to realize the economical,environment-friendly and low-carbon development of industrial parks.Taking a project in Jinghe New City,Xixian New Area as the object,by introducing the direct exploration and utilization of medium and deep geothermal resources and the application of geothermal energy cascade utilization technology,and comparing and analyzing the in⁃vestment and operating costs of municipal thermal heating system,the efficient utilization mode of medium and deep geothermal energy in the heating system of industrial parks is proposed.The results show that although the initial investment of the medium and deep geothermal ener⁃gy heating system increases by15.3million Yuan,the operating cost is reduced by21.24Yuan/square meter,The project investment recover period is9.51years,and the after-tax index of the internal rate of return of investment is11.18%,which has good economic benefits.At the same time,it can save2288.9t of standard coal,5.917t of SO2emission reduction,2.383t of NO X emission reduction,1.991t of PM2.5 emission reduction,and4699.775t of CO2emission reduction per year,which has significant low-carbon environmental benefits.Key words:medium and deep geothermal energy;cascade utilization;water source heat pump;industrial parks;Jinghe New City 收稿日期:2023-02-23 作者简介:李艳斌(1989-),男,陕西省西安市人,工程师,主要从事地热能设计研究工作. 基金项目:中国电力建设股份有限公司科技项目(DJ-HXGG-2022-07).0 前 言为贯彻落实习近平总书记在中央财经领导小组第14次会议上关于 推进北方地区冬季清洁取暖”重要讲话精神,各省市发展改革委㊁住建厅㊁自然资源厅陆续出台了因地制宜做好可再生能源供暖的指导文件,旨在切实加快推进地热能开发利用㊂地热73西北水电㊃2023年㊃第3期===============================================资源作为继风电㊁太阳能后又一大清洁能源,地热资源开发利用极具发展潜力㊂我国地热资源具有蕴藏丰富㊁能量稳定性好㊁直接利用系数高等特点,地热资源研究㊁开发已取得了显著的成果,但在推广上还受到一定的限制[1-3]㊂中深层地热能主要是利用地下水或岩体中,通过天然通道或人工钻井进行开采利用的地热能,温度一般在25℃以上,埋深在200~4000m[4]㊂其利用路线主要有中深层无干扰地热技术和地热水直接利用两种路线[5]㊂中深层无干扰地热技术俗称 干热岩供暖”,它不抽取地下热水,也不是用地下水,清洁环保㊂地热水直接利用则是在允许开采地下水资源的区域采用 直接开采㊁间接换热㊁采灌均衡”的工艺技术路线[6]㊂工业产业园是我国经济发展的重要组成部分,具有经济基础好㊁能源消耗大㊁产业聚集等特点,如何实现经济㊁环保㊁高效的发展一直备受关注㊂园区采用可再生能源供暖,减少对化石能源的依赖,是实现节能减排的有效途径之一㊂目前,我国地热资源利用主要用于住宅办公类建筑供暖㊁洗浴㊁泳池,在工业园区设置独立的分布式地热能供热中心较少㊂工业园区大都分布在城区外围,导致地热资源未能得到大力开发利用,主要受限于地区地热资源勘查不足㊁钻井失败率高㊁需科学合理开发等条件限制[7-9]㊂本文针对西咸新区泾河新城某产业园采用地热水直接利用方式,基于热能梯级利用的技术路线,通过对比市政热力供热投资及运行费用,提出中深层地热在产业园中高效利用的方式,为地区地热能开发利用提供可借鉴㊂1 地热能梯级利用技术地热能直接开采利用应用较多,但受限于设备有限温降,深井地热水经一次换热后直接排放,导致热能利用率低㊁运行费用高,地热水未得到科学利用㊂地热水梯级利用方式有效的解决了此问题,地热水采用二级~三级梯级利用,为系统提供供暖所需热量供空调末端使用(一般供回水温度为50/40℃)㊂地热水经梯级利用后最终以15~20℃回灌,地热尾水回灌率100%[10-12]㊂中深层地热水能源梯级利用不仅能提高单井供热能力和资源利用率,而且可以降低地热水的排放温度,有效节约和保护地热资源,避免热污染和环境污染,充分发挥资源效能,减少浪费,提高地热能利用效率[13-15]㊂2 项目概况及供暖技术方案2.1 项目概况本项目产业基地位于西咸新区泾河新城某产业园,地热能能源中心主要为20栋厂房,2栋配套办公,1栋宿舍楼供热㊂总供热建筑面积22.4万m2,园区内最高建筑单体48.30m㊂通过负荷计算㊁年耗热量计算,产业园总供暖热负荷14.5MW,年总耗热量为77781GJ㊂图1 产业园平面2.2 技术方案供暖系统热源采用产业园园区内开凿的2对(2采2灌)地热井,井深2600m㊂2口生产井平均产水量110m3/h,水温70℃,2口回灌井回灌温度18℃㊂在供暖季,2口地热生产井的潜水泵均提取水量110m3/h㊁水温70℃的地热水,通过除砂器㊁井水加压泵加压后全部进入板式换热器,再通过水源热泵机组升温后,为用户侧提供50/40℃的空调热水,地热尾水经清洗过滤后以18℃水温回灌至地下㊂地热水梯级利用系统原理如图2所示㊂中深层地热水供热量按照式(1)计算,通过供㊁回温差来对换热量进行核算㊂Q=cmΔT(1)式中:Q为中深层地热井供热量,W;c为水的比热容,取4.2×103J/(kg㊃℃);m为热水质量流量, kg/s;ΔT为热水供回水温差,℃㊂83李艳斌,张勇,刘轩,薛庆庆,闫光辰.工业园区中深层地热能梯级利用供暖系统应用及效益分析===============================================地热水首先通过一级板式换热器换热,直接提供水温50/40℃的采暖热水,供空调末端7164kW 的热量,一次侧水温由75℃降温至42℃;二级利用通过板式换热器,提供水温33/26℃的热水,由水源热泵机组升温至50/40℃,提供3650kW热量的采暖热水,一次侧水温由42℃降温至30℃(因厂区夏季有供冷需求,因此二㊁三级利用采用热泵冷凝器串联方式,在夏季匹配冷却塔制冷,本次仅对供热进行对比分析);三级利用通过板式换热器,提供水温22/15℃的热水,由水源热泵机组升温至50/40℃,提供热量3650kW,一次侧水温由30℃降温至18℃㊂三级利用空调热水汇集到分㊁集水汽供到厂区空调末端㊂供暖热源的主要设备及性能参数见表1㊂图2 能量梯级利用原理表1 供暖热源主要设备性能参数规格型号性能参数数量地热生产井 井深2600m(直井)水温70℃;水量110m3/h2地热回灌井 井深2600m(定向井)水温18℃;水量110m3/h2生产泵 150KQL/W180-70-55流量:126m3/h;功率:55kW;杨程:78m;转速:1480r/min3回灌泵 150KQL/W180-70-55流量:120m3/h;功率:22kW;杨程:38m;转速:1480r/min3一级板式换热器 钛板板式换热器一次侧水温:70/42℃;二次侧水温:50/40℃;换热量:4660kW2二级板式换热器 钛板板式换热器一次侧水温:42/30℃;二次侧水温:33/26℃;换热量:2340kW2三级板式换热器 钛板板式换热器一次侧水温:30/18℃;二次侧水温:22/15℃;换热量:2340kW2二级水源热泵机组制热量:3783kW;制热功率:560kW;冬季:蒸发器进出水温:33/26℃;冷凝器进出水温:45/50℃1三级水源热泵机组制热量:3871kW;制热功率:603kW;冬季:蒸发器进出水温:22/15℃;冷凝器进出水温:40/45℃1 根据上述分析可知,2采2灌地热井+水源热泵机组供暖系统供热量为14584kW,可以满足该厂区的设计总热负荷需求㊂采用梯级利用板式换热器可将地热尾水温度降至18℃,再进行回灌,大大提高了地热资源的利用效率㊂供暖期可通过末端负荷需求对生产泵流量变频调节,实现水泵流量在30% ~100%调节,梯级利用水源热泵机组根据水温变化自动调节机组运行负荷,通过调节地热热水开采量满足不同负荷状态下系统的运行工况㊂与传统市政集中供热相比,产业园区抽水取热型中深层地热能供热作为典型分布式供热系统,无需市政长距离供热管网,能源中心就近建设于建筑周边㊂系统启动㊁调节㊁运行灵活,不会受到市政热力各种局限性条件限制,可根据用户需求提前开始或延长供暖期㊂非常适合在非供暖季,产业园区有空调供热需求的应用㊂3摇经济效益分析对项目而言,若采用市政热力需每年缴纳采暖费,由市政热力公司运行维护㊂采用中深层地热能93西北水电㊃2023年㊃第3期===============================================是由建设方自行投资运行围护,收取采暖费由建设方所有,项目运行好,也会有很好的经济效益㊂3.1 建设投资费用分析采用城市热网供暖,需要缴纳城市热网供暖配套费,热力公司进行换热站施工㊁安装㊂收取费用按照 建筑面积×80元/m2”计取(各区域收费标准不同,本次以西安各地区为依据),收费面积为22.4万m2,该项目供热工程建设费为1792万元㊂采用中深层地热供暖,地热井打井工程费用为1497万元,水源热泵㊁水泵㊁换热器㊁水箱等设备费用为596.86万元,安装工程473.07万元㊂电气工程总费用307.11万元,自控工程总费用197.79万元,共计3322万元,见表2㊂表2 总投资估算表序号工程或费用名称估算金额/万元建筑工程安装工程设备及工器具购置其他费用合计Ⅰ第一部分工程费用1497.35473.07596.860.002567.28 1中深层地热1484.00134.57430.460.002049.03 2电气工程 191.56115.55 307.11 3自控工程 146.9450.85 197.79 3配电室土建工程13.35 13.35Ⅱ第二部分工程建设其他费用 367.31367.31 Ⅲ第三部分预备费 293.46293.46Ⅳ静态总投资 Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ 3228.053228.05Ⅴ第四部分建设期利息 48.5848.58Ⅵ铺底流动资金 45.4245.42Ⅶ总投资 Ⅳ+Ⅴ+Ⅵ 3322.053322.05工业园采用中深层地热热能梯级利用供暖系统前期投资3322万元,比城市热网供暖投资增加1530万元㊂正是因为地热项目前期投入较大,各地政府均出台了多重补贴政策,对采用地热能供暖项目进行补贴㊁奖励来鼓励使用可再生能源㊂3.2 项目运营费用分析本次运营分析,项目运营费计算期按20a(运营期前3a达产率均为70%,从第四年开始按设计产能100%运行)㊂建筑物折旧年限按12a计算,并考虑3%的残值;设备折旧年限按10a计算,并考虑3%的残值㊂项目全投资税后基准收益率取8%,项目资本金按建设投资的30%考虑,资本金为建设单位自筹㊂银行贷款比例按建设投资的70%㊂3.2.1 采暖收费建筑面积供热根据‘西安市物价局西安市市政公用局关于进一步明确城区集中供热价格有关问题的通知“(市物发[2012]265号),非居民用热每月每平方米不高于7.5元计算,乘层高系数㊂本项目总供能面积22.4万m2,年供热周期4个月(121 d)㊂经测算,项目达产年年供热采暖费为942.4万元㊂3.2.2 运行成本项目每年总耗热量为77781GJ,供暖季年耗电量297.09万kWh,供暖季电费按照综合电价0.573元/kWh计算,电费170.23万元;人员工资及福利费取西安市工资水平10万元/年㊃人,人员设定4人,其中班长1人,员工3人;供暖季耗水量每天10 t水,水价3.5元/t;设备维修费取固定资产原值的2%计算;其他费用按销售收入的8%计算㊂经计算,达产后年经营成本为312.0万元㊂经财务评价测算(见表3和表4)可以看出,项目财务投资内部收益率税后指标为11.18%,高于行业基准收益率8%,表明项目经济性较好㊂按折现率8%测算的项目税后财务净现值824万元,表明项目可以获得比基准收益率更高的收益,项目的盈利能力较好㊂市政供热不仅前期需要缴纳城市热网供暖配套费1792万元,投产年还需缴纳采暖费942.4万元,而采用中深层地热能不仅可以收回前期投入成本,还可以取得较好的利润㊂表3 财务评价主要指标汇总表基准收益率/%财务净现值/万元投资回收期/a项目总投资收益率/% 8%8249.5111.10%表4 成本指标汇总表单位收费面积经营成本/[元㊃(m2㊃月)-1]单位收费面积平均总成本/(元㊃m-2)单位面积建设投资/(元㊃m-2)3.49 5.27144.12中深层地热能初始投资高,运行成本低,投资回收期长的特点㊂设计初期必须对热储层特征㊁地温场特征㊁地热水流体性质㊁地热流体可开采量㊁可利用的热能量和回灌能力等进行测算,说明地热资源是否满足用能需求㊂且密切监测地热井水温㊁水量和水位,利用监测数据,进一步确定地热资源长期开发和利用计划㊂4 生态效益采用城市热网供暖,项目每年总耗热量为77781GJ,热源消耗电量297万kWh㊂根据GB04李艳斌,张勇,刘轩,薛庆庆,闫光辰.工业园区中深层地热能梯级利用供暖系统应用及效益分析===============================================55036-2022‘综合能源计算通则“,标准煤热值按照29307kJ/kg计,1kWh电量折合0.1229kg标准煤㊂每年供暖消耗共折合标准煤2654t,地源热泵耗电量共折合标准煤365.1t㊂因此,每年节约标准煤共计2288.9t㊂根据综合全程煤炭污染物排放量换算[16-17],项目年污染物减排量见表5㊂表5 本项目供暖设计方案污染物减排量 污染物/tSO2NO X PM2.5CO2减排量 5.917 2.383 1.9914699.775可以看出,项目年SO2减排量5.917t㊁NO X减排量2.383t㊁PM2.5减排量1.991t㊁CO2减排量4699.775t㊂与市政热力供热相比,该系统产生了很好的低碳环保㊁生态效益㊂5 结 论(1)西咸新区泾河新城地区地热资源非常好,生产井取水量可达到110m3/h㊁水温70℃,采用中深层地热能梯级利用的技术方案,单井供热量可达到7MW,非常适宜将中深层地热能梯级供热技术方案推广到工业园区应用㊂(2)工业园采用中深层地热热能梯级利用供暖系统前期投资3322万元,比城市热网供暖投资增加1530万元;采暖季运行成本仅为8.76元/m2,比采用市政热力(30元/m2)低21.24元/m2㊂依托其极低的运行费用,项目投资回收期为9.51a,投资内部收益率税后指标为11.18%,具有很好的收益㊂(3)园区采用中深层地热能梯级利用供热,每年节约折合标准煤2288.9t㊂项目年SO2减排量5.917t㊁NO X减排量2.383t㊁PM2.5减排量1.991 t㊁CO2减排量4699.775t㊂项目的成功应用对城市能源结构调整㊁绿色低碳发展㊁环境建设具有极大促进意义,可供有条件的类似工业产业园借鉴推广㊂参考文献:[1] 王贵玲,张薇,梁继运,等.中国地热资源潜力评价[J].地球学报,2017,38(04):448-459.[2] 陈焰华,於仲义.从建筑碳排放达峰看地热能的技术特性[J].暖通空调,2022,52(01):75-80.[3] 马冰,贾凌霄,于洋,等.世界地热能开发利用现状与展望[J].中国地质,2021,48(06):1734-1747.[4] 杨宇谦.地热能供暖工程创新的多案例分析[J].能源研究与管理,2022,14(03):141-146.[5] 乔勇,易跃春,赵太平,等.2021年中国地热能发展现状与展望[J].水力发电,2022,48(08):1-3,40.[6] 薛永明.深层地热水热泵空调系统的可行性及关键技术研究[D].济南:山东建筑大学,2009.[7] 姜曙,刘芳芳,刘媛媛,等. 地热能+”在工程实践中的综合梯级应用[J].综合智慧能源,2022,44(09):59-64. [8] 武明辉,隋少强,黄旭.西咸新区中深层地热资源供暖潜力分析[J].石化技术,2021,28(07):154-155.[9] 薛永明.深层地热水热泵空调系统的可行性及关键技术研究[D].济南:山东建筑大学,2009.[10] 窦成良.深层地热水资源在暖通空调领域中的应用探讨[D].济南:山东建筑大学,2011.[11] 贾艳雨,常青,王俞文,等.我国地热能开发利用现状及双碳背景下的发展趋势[J].石油石化绿色低碳,2021,6(06):5-9.[12] 尹富庚.低温地热能梯级利用供暖系统研究[D].北京:北京工业大学,2003.[13] 丁永昌.中深层地热能梯级利用系统优化研究[D].济南:山东建筑大学,2016.[14] 黄璜,刘然,李茜,等.地热能多级利用技术综述[J].热力发电,2021,50(09):1-10.[15] 孟阳.关中地区地热产业发展现状及前景研究[D].西安:长安大学,2017.[16] 王军,杨璐娜.我国 气代煤”采暖环境效益的经济分析[J].河南科学,2020,38(04):684-688.[17] 杜赛赛,张勇,刘轩,等.西北地区带辅助热源的中深层地源热泵供暖系统设计负荷配比分析[J].西北水电,2022(01):95-98,102.14西北水电㊃2023年㊃第3期===============================================。
某改造项目地热水梯级利用供暖系统优化分析
工程应用Engineering Application某改造项目地热水梯级利用供暖系统优化分析中国建筑科学研究院建筑环境与节能研究院/钱程☆沈亮杨灵艳朱清宇摘要本文针对一老旧住宅小区燃煤锅炉供暖系统的节能改造项目，给出了3种地热水梯级利用供暖系统方案，并对3种方案进行经济性分析，根据经济性分析结果并考虑最大化地利用地热水资源，提出了最优化方案。
关键词地热水梯级利用复合式能源系统经济性The optimization Analysis of Gradient Utilization of Geothermal Water for Space heating system in a Reconstruction ProjectBy Qian Cheng绎，Shen Liang，Yang Lingyan and Zhu Qingyu Abstract This Paper gives three schemes for gradient utilization of geothermal water for space heating system in a energy saving reconstruction project for a residential quarters which used coal fired boiler heating system before.The economic performances are analyzed for the three schemes.And the optimization scheme is proposed according to the results of the economic performances and the maximize utilization of geothermal water resource in this paper.Key words Gradient utilization of geothermal water，Hybrid energy system，Economic performance *Institute of Building Environment and Energy Efficiency, China Academy of Building Research1既有供暖系统运行概况项目为一老旧住宅小区，总供暖面积为18万m2，原供暖系统为燃煤锅炉，锅炉房供暖系统在供暖期间采取精细化管理，随室外气温的变化，调整供水温度，从而达到系统运行节能高效的目的。
供热管网一次回水梯级利用
■ 一期电厂一网回温 （ ℃ ）
图１ ２ ０ １ ５ － ２ ０ １ ６采 暖 季杨 电一 次 符 网温 度 调 节 曲 线
１ ２ ８－
区域 供 热
２ ０ １ ７ ． １期
高． 管 网供水 温 度低 导致 回水 温度 ４ ５ ℃左 右 稳 定 的一 次 回水 温 度 ．存 在可 再 次 利用 的可
设计标准（ ℃）
实 际校 核 运行 温 度 （ ℃）
供 水 温 度 回水 温 度 供 水 温 度 回水 温 度
７ ５ ５ ５
５ ０
采 暖 机 组 共 存 的换 热 站 效 果 显 著 。 系 统 如
图３ 。利用 多 台或 多组换 热 串联 ． 将 散热器 机 组 回水 当作地板 采 暖机组 供水 ． 达到 按供水 温
青热 『 乜厂 集 中 供 热 Ｔ 程 ，现 状 供 热 规 模 约
２ ７ ７ ４万平 方 米 ． 换热站 ５ ３ ５座 ， 为 ２ ０万 户 居 民 和公 建用 户提 供 供热 服 务 。杨 电管 网 设 计 供 州水温 度 １ ３ ０ ￣ Ｃ ／ ７ ０ ｃ ｃ． 由于 管 网运行 无 法达
—
一
．
Ｖ
ｌ １ 一 Ｏ ６ ２ ０ １ ５ 一 ｌ 卜 ２ ５ 匝 ｊ 岫 ２ ０ １ ６ － ０ １ — ０ ２ ２ ０ １ ６ － ＇ ０ １ — ２ １ ２ ０ １ ６ ￣ ０ ２ — ０ ９ ２ ０ １ ６
圈 二期电厂一网供温 （ ℃ ） 一 二期电厂一网回温 （ ℃） 圈 外温 （ ℃） 辫 一期电 厂一网 供温（ ℃）
的 自身特 点 ． 通 过 对试 点项 目的方案 选取 、 原理 介 绍 、 设 备改 造 、 实际效 果 和经 济 效益
充分珍惜地热资源 有效实现梯级利用
充分珍惜地热资源有效实现梯级利用摘要：山西运城大运公园城外滩首府地热综合利用项目，冬季利用一眼地热井配合水源热泵梯级利用技术完成23 万平方米住宅建筑（含2.8 万平米公寓及会所）的供暖，夏季利用调峰水源热泵配合冷却塔完成 2.8 万平米公寓及会所供冷，全年完成1380 户住宅用户供非饮用生活热水。
冬季利用地热尾水作为水系景观用水保证水系不冻结，待地热井不自流，水位下降到满足回灌要求后打回灌井，实现地热资源可持续性发展。
地热井既供暖又供应生活热水，水源热泵冬季利用地热尾水对采暖系统进行调峰，夏季配合冷却塔进行供冷，一机多用，减少投资，经济效果显著。
关键词：地热；地热梯级综合利用；热泵；空调；温泉水；回灌Abstract: The utilization of geothermal tail water in the winter as the water system landscape water ensure that the water system does not freeze, wait to geothermal wells are not artesian water level dropped to meet recharge requirements to play the recharge wells to achieve the sustainable development of geothermal resources. Geothermal wells in both the heating and hot water supply, water source heat pump in winter use geothermal tail water heating system peak shaving, summer cooling with the cooling tower of a machine, reducing investment and a significant economic effect.Key words: geothermal; comprehensive utilization of geothermal gradient; heat pump; air conditioning; hot spring water; recharge1概述根据国际能源市场的战略考虑和全球环境保护要求，我国今后将大力发展太阳能、风能和地热能等新能源和可再生能源，到2015年开发总量将达到4300万吨标准煤当量，约占当时能源消耗总量的2％。
地热井梯级利用
浅谈水源热泵与地热井的综合利用摘要：本文结合工程实际，介绍了地热井水梯级利用的方式。
地热井水及其洗浴尾水通过水源热泵将其能量提取作为空调系统的热源。
关键词：地热（Earth's internal hot water）、水源热泵（Water-source heat pump）、洗浴尾水（Bath Wastewate）、地热梯级利用（Cascade use of the Earth's interior hot water）、正文：地热是一种在合理利用条件下可再生的清洁能源。
地热资源的利用可以大大降低煤炭、石油等的消耗，有利于减少二氧化硫等的排放，改善居住环境。
国家鼓励合理的进行地热资源的开发利用。
山东省已探明四个地热分布区：鲁东、沂沭断裂带、鲁中南及鲁西北。
地热资源并非取之不尽、用之不竭，为保持地热资源的永续开发利用，山东省地矿局在德州、威海进行了地热回灌试验；地方管理部门已经采取了GPRS自动化远程监控系统对部分地热井进行监控。
一、聊城市地热利用现状据了解聊城市目前已测算出的地热总面积达1806.21平方千米，占全市土地总面积的21％，共开采地热井20眼，聊城城区范围内已开采地热井13眼，多为房地产公司、宾馆饭店、大学等企事业单位开发利用，主要用于住宅小区供热、洗浴等。
二、地热井利用方式的对比我公司拟建项目欲采用一眼地热井用来做洗浴。
一眼地热井的出水量根据聊城市已建项目的情况可以达到120m3/h,出水温度可以达到55℃左右。
根据聊城市其他项目对于地热水的利用方式--直供直排方式（图1），地热水从地下取出后，直接进入建筑物用户室内散热器，地热水热能利用率极低。
直排直供的利用方式，按地热井水量120m3/h，出水温度55℃，空调末端出水温度45℃则(1)、Q：地热水供热量(kw)；Q＝1.163m△tm：地热井用水量(m3/h)；△t：供热过程供回水温差（℃）；55-45=10℃计算Q=1395.6kw(2)、供暖面积：η：管线损失系数，取1.05qF：单位面积热指标，参照北京地区不同建筑物的采暖指标，连续供暖取50w/m2。
深层地热能梯级利用供暖方法探讨
《装备维修技术》2020年第4期— 375 —深层地热能梯级利用供暖方法探讨左 洋（中建环能建筑工程有限公司 北京市 丰台区 100068）摘 要：在城市化进程不断加快下，人们提高了对供暖的需求，城市集中供热是城市能源建设的一项基础设施。
尤其是在冬季供热期间，会消耗大量的资源，导致出现严重资源危机，也对环境造成了污染，因此，需要采取有效措施解决这一问题。
而深层地热能作为一种绿色、洁净的可再生能源，在能源领域中具有重要作用。
本次研究主要对现阶段深层地热能应用现状进行分析，并结合北方实际工程实例固安牛驼镇某综合体项目，具体分析了深层地热能梯级利用供暖方法，希望为深层地热能的利用以及设计提供参考。
关键词：深层地热能；梯级利用；供暖方法深层地热能作为一种可再生资源，储量丰富，并且具有较强的稳定性，对我国未来能源使用具有重要作用。
但是深层地热能在实际应用过程中，其应用模式较为单一，间接对环境造成了严重影响，也造成了大量的能源浪费，为此，本文对深层地热能梯级利用供暖方法进行深入研究，希望可以改善这一问题。
1 现阶段深层地热能应用现状所谓深层地热能，主要指的就是温度大于25摄氏度的一种自然资源。
深层地热能优势较为突出，不仅热流密度大，并且流量、温度等热物性参数较为稳定。
属于一种矿产资源，也是极为宝贵的水资源，可以经过开发后发挥使用价值。
现阶段，我国在应用深层地热能过程中，主要是利用地下存储丰富的高温地下水，但是地下高温水的有效利用温度差较小，导致出现了能源浪费情况。
并且被利用后的高温热水直接流入到环境中，对自然环境造成严重影响[1]。
2 深层地热能梯级利用项目实例分析本文主要以廊坊市牛驼镇莱康郡项目为例进行分析。
项目总建筑面积678466.52平方米，建筑密度24.67%。
因当地地热资源丰富所以项目以温泉养生为主打理念，配套建设高层住宅、联排及独栋别墅、公租房、酒店、及配套商业娱乐设施等。
本次设计为一期能源站项目。
地热梯级利用供热系统运行策略研究
地热梯级利用供热系统运行策略研究摘要：随着国家提出建立资源节约和节能环保型社会以来，社会各界对环保工作越来越重视。
当前，我国资源匮乏和环境污染的问题越来越严重，严峻地形势不得不要求我们去开发和应用更多的可再生资源。
地热资源作为一种清洁可再生能源，在地热供热方面的技术已经日益成熟，不仅要求节能和环保，也更加追求能量和品质上的提升。
地热水结合水源热泵的梯级利用的热源形式，能使地热水的利用率大大提高。
加强对地热梯级利用供热系统运行策略的分析研究，探索和应用能源利用的最优匹配形式和运行策略，能最大限度的挖掘供热系统的节能潜力，达到更加高效利用地热资源的目的。
关键词：地热梯级利用；供热系统；运行；策略引言当前，我国资源匮乏和环境污染的问题越来越严重，严峻地形势不得不要求我们去开发和应用更多的可再生资源。
地热资源作为一种清洁可再生能源，在地热供热方面的技术已经日益成熟，不仅要求节能和环保，也更加追求能量和品质上的提升。
本文对地热梯级利用供热系统运行策略进行分析探讨。
1地热资源及地热梯级利用概述1.1地热资源特点。
地热作为供热系统的一种新能源热源，一经应用便受到市场的青睐。
地热供热地面工程包括井口、采暖和供水三大部分。
地热资源采暖和供水可以是供生活、供生产或余热综合利用。
地热采暖系统受常规的管网供热工艺和技术水平限制，既使地热水经过一级换热后，其温度依然较高，通常会在40℃以上，一方面造成了热能源的严重浪费，有一方面给环境带来了热污染。
通常地热水开采温度平均在 85℃左右，一般利用温差为40℃左右，排放温度一般就在45℃左右，应用新技术、新工艺，将地热水温度再降低到20℃左右，就可以提取利用更多的热量。
地热梯级利用技术便应运而生，起到了解决地热尾水温度过高、资源利用率较低、环境热污染的问题，可以说达到了“一石三鸟”的效果。
1.2地热梯级利用特点。
地热梯级利用指的是“多次地从地热水中提取热量，多层次利用低热量”。
中深层地热能梯级利用系统优化分析
科 技·TECHNOLOGY56中深层地热能梯级利用系统优化分析文_黄峰 山东地矿新能源有限公司摘要：结合某地热供暖项目,分析其供暖模式。
针对冬季供暖不足的问题，提出了优化地热能梯级利用系统的建议。
通过分析该系统运作的原理，在明确项目优化改进目标的基础上，合理选用地热能梯级利用系统的设备类型，加装混热水箱并对其运行模式做出调控。
结果显示经改造后的地热供暖系统实现了两个梯级利用，符合36445kW、3972.1kW的采暖需求，明显提升了整个系统的换热能力。
关键词：中深层；地热能梯级利用：系统优化Optimization Analysis of Cascade Utilization System of Geothermal Energyin Middle and Deep LayersHuang Feng[ Abstract ] Based on a geothermal heating project, this paper analyzes its heating mode, puts forward suggestions for optimizing the geothermal energy cascade utilization system, analyzes the operation principle of the system, reasonably selects the equipment types of the geothermal energy cascade utilization system, installs the mixed heat water tank and regulates its operation mode on the basis of clarifying the optimization and improvement objectives of the project 。
雄县地热能供暖模：梯级利用
雄县地热能供暖模式：地热水梯级利用雄县采用的地热水利用方式可概括为“梯级利用”。
“雄县模式”可概括为“政府主导、政企合作、技术先进、环境保护、百姓受益”。
雄县采用“一采一灌”、“三采两灌”的先进技术，成功实现100%同层回灌，实现了保护环境、清洁发展及资源可持续利用。
针对传统散热器采暖和节能型地板辐射采暖不同供热品位的需求，分级、分层次利用地热能，提高地热能的利用效率，如图所示。
通过应用运营实时数据监控、视频监控、移动巡检等信息化手段，实现了优化资源调配，提高热效率，保障供热效果。
雄县的地热资源开发实践证明，地热资源开发利用技术体系基本成熟，
“雄县模式”是可行的，对我国城市、农村利用地热资源替代燃煤供暖、防治大气雾霾具有重要意义。
“雄县模式”得到了能源局、国土部等部委领导、地方政府、业界的认同，具有广泛的推广性。
浅析地热能多元化、梯级化利用模式及其应用
浅析地热能多元化、梯级化利用模式及其应用摘要：本文结合我国地热能资源分布和市场需求，分析后提出针对各地区的解决方案：河北、河南及山东等北方省份开发供热（换热器+热泵）梯级化利用模式；长江经济带省市（江浙沪、湖北、湖南、安徽、江西等）开展土壤源供热制冷模式；西藏地区开发地热发电示范项目。
关键词：资源分布；市场需求；多元化方式；梯级化方式1 引言我国在联合国大会上提出双碳目标。
国家高度重视地热能的开发与利用，将其作为调整能源结构、实现节能减排的重要措施。
随着地热能利用程度逐渐加深，利用量快速增长，地热能利用有单一向多元化发展的趋势。
我国地热能应用存在多元化程度不够和梯级化程度不够的问题，针对这些问题再根据中国各地地热能资源分布特点，结合地热能产业政策，在充分考虑当地市场需求的基础上，开展地热能多元化、梯级化利用方式分析。
2我国地热能利用现状存在的问题我国地热能利用主要存在以下四方面问题：土壤源热泵供热制冷在南方地区应用较少;水热型地热用于制冷等在华南地区应用较少;供热/发电/温泉尾水直接回灌，造成地热能利用率低。
3多元化、梯级化利用模式分析针对上述问题提出的多元化、梯级化利用方式为供热（换热器+热泵）的梯级利用模式、土壤源供热制冷方式、中深层制冷的利用方式及发电+供热的利用模式。
（1）供热（换热器+热泵）的梯级利用模式换热器+热泵机组是地热供热中较常见的一种梯级利用方式。
经过换热后的地热尾水，通过热泵降低地热尾水温度，实现对地热能的梯级利用。
此种梯级利用系统是针对水热型资源丰富并且有集中供热需求的地区提出的，利用模式流程图见下图3-1。
图3-1 供热（换热器+热泵）利用模式图（2）土壤源供热制冷方式浅层地热能的开发利用主要通过热泵将土壤中的热量取出来供给建筑室内。
浅层地埋管型地热能供热系统由地下取热部分（地埋孔）、换热部分（换热器、或热泵机组）和能量释放部分（室内采暖末端）三部分组成。
利用模式流程图见下图3-2。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
地热梯级利用
地热梯级利用是指根据地热流体不同温度进行的地热逐级利用。
有代表性的地热流体的梯级利用是自高温至低温逐级利用
①饱和蒸气：200～140℃发电利用；200～180℃高浓度溶液的蒸发、氨吸收制冷及纸浆和牛皮纸浆的蒸煮；180～170℃通过硫化氢流程制取重水及硅藻土干燥；170～160℃鱼类产品和木材干燥；160～150℃通过拜尔流程制取铝土；150～140℃高速干燥农产品、罐装食品；140～130℃精制食糖蒸发和通过蒸发和结晶法制取食盐；130～120℃通过蒸馏法制取淡水、含盐溶液的浓缩和多效蒸发；120～110℃轻型混凝土板的干燥和养护。
②饱和蒸气和地热水：110～100℃有机材料、海草、草和蔬菜等的干燥。
③地热水：100～90℃鱼类资源干燥和快速除冰作业；90～80℃采暖和温室供热；80～70℃制冷（温度低限）；70～60℃动物饲养及温室、温床联合供热；60～50℃培植蘑菇、医疗保健沐浴；50～40℃土地加温；40～30℃游泳池、生物降解、发酵及利用温水采矿防冻；30～20℃鱼类孵化、土地加温。
④经发电或采暖后的地热尾水的温度仍在30～40℃左右，可充分利用，如进行水产养殖、灌溉等。