柏乡干热岩供热方案及经济分析

柏乡县干热岩开发利用方案及经济分析

一、干热岩供暖发展背景及应用概况

国内干热岩技术开发最初主要是用于发电。由于干热岩发电系统技术难度大，对地质条件要求苛刻，目前全球只有少数几个干热岩发电厂，利用干热岩发电仍处在探索阶段。因此，我国从2015年开始研究干热岩的综合利用，其中利用干热岩供暖是研究方向之一。

国内研究干热岩供暖系统较为领先的高校为清华大学和西安交通大学，实际应用的案例主要在陕西西安。

二、干热岩供暖系统简介

1多井连通式

从地表往地下干热岩中打一眼井（注入井），通过人工高压注水到井底，高压水流使岩层中原有的微小裂隙强行张开或受冷水冷缩产生新的裂隙，随着低温水的不断注入，裂缝不断增加、扩大，并相互连通，最终形成一个大致呈面状的人工干热岩热储构造，在距注入井合理的位置处钻几口井（一般为两口）并贯通人工热储构造，生产井的地上部分连接真空泵使其产生负压，热交换后的高温水沿着生产井上升到地面通过换热器后实现供暖。

2.单井取热式

通过钻机向地下一定深度高温干热岩层钻孔，在钻孔中安装一种密闭的金属换热器（地下换热器采用J55特种钢材制造，耐腐蚀、耐高温、耐高压），借助换热器传导，将地下深处的热能导出，配合热泵提升温度后到用户端供暖。

干热岩系统1图例干热岩系统2图例

第一种技术难度大并且不成熟，技术研发目的主要是针对发电，因此目前基本都是采用第二种技术进行供暖，即利用套管将深层地下热量带上来，用热泵提升到合适温度后进行供暖。

地埋管系统的出水温度及流量需要根据井的相关参数确定，最终以单口井的取热功率最大为目的进行设计。

三、供热方案：

根据目前柏乡县县城内需供暖面积及热力规划（尚未编制，暂做方案），除生物质热电联产低真空供热外，拟用干热岩供热方式作为补充热源。以保障柏乡县城区供热连续性及达标供热。具体方案：

1、在县城几个主要的区域铺设供热管网，主管网由南阳经济园区沿中兴路至汉牡丹大街主管路一段；沿汉牡丹大街由北向南全程敷设主管路二段；沿槐东大街由南至北全程敷设主管路三段；其他根据热负荷面积敷设支管路；分别在柏乡中学、柏乡二中、县医院等供热面积超过一万平方的单位附近钻探干热岩井，利用干热岩补充供热，并在夏季供冷；

2、在县城几个近期安装壁挂炉的小区统计壁挂炉报废年限，待80%用户同意接入集中供暖时利用干热岩供热，补充生物质热电联产的不足；

3、在供热管网无法达到的区域使用干热岩供热方式供热，形成独立的管网供热；

四、经济性分析；

初步以柏乡县汉柏大酒店为例分析，汉柏大酒店目前供热主要是天然气锅炉供热，总建筑面积为12000平方，通过下表与干热岩供热对比分析：

通过以上数据分析，利用天然气供热成本大大高于干热岩供热。根据经济分析数据分析结果，干热岩供热也暂时只能给非居民供热方有经济效益，初步建议干热岩供热仅考虑非居民供热区域施行。

中国电子系统技术有限公司 2017年3月