高温地热水供热系统关键技术研究
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４ ８
应 用能 源技术
２ ０ １ ３年第 ７期 （ 总第 １ ８ ７期 ）
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ９— ３ ２ ３ ０ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ７ ． ０ １ ３
高温地热水供热 系统关键技术研究
张 铭
பைடு நூலகம்
（ 中国平煤 神 马集 团环境保护 部 ， 河南， 平项 山 ４ ６ ７ ０ ０ ０ ） 摘 要： 主要 从优 化理论 的 角度 出发 ， 分析 了深层 地 热 高 温水供 热 系统 的 几种 关键 技 术设
文章 编 号 ： １ ０ ０ ９— ３ ２ ３ ０ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ７— ０ ０ ４ ８— ０ ３
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ Ｋｅ ｙ Ｔｅ ｃ ｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｏ ｆ Ｈｉ ｇ ｈ Ｔｅ ｍｐｅ ｒ ａ ｔ ｕｒ ｅ Ｈｏ ｔ Ｗ ａ ｔ ｅ ｒ
Ｈｅ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
ＺＨＡＮＧ Ｍｉ ｎ ｇ
（ Ｐ ｉ ｎ ｇ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ ｈ ａ ｎ ｏ ｆ ｃ ｈ ｎ ｉ ａ Ｇｒ ｏ ｕ ｐ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｄ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ， Ｐ ｉ ｎ ｇ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ ｈ ａ ｎ ４ ６ ７ ０ ０ ０ ， ｃ ｈ ｎ ｉ ａ）
０ 引 言
在我 国 ， 低 温地热 资 源 占地热 能 总量 的 ９ ８ ％ 以上 。 目前 ， 全 国地热 资 源 直接 利 用 总量 已达 到 ２ ４ １ ０ ＭＷ， 居世 界各 国前列 ， 但利用 水平 和效率 比 较低 ， 对于 ２ ５～ ５ ０℃ 温度 段 的能 量利 用 率 很差 。 为实 现地 热 资 源 的可 持 续 发 展 ， 国家 制 定 了“ 十 五 能源发 展战 略规 划 ” ， 要 求调 整 能源 结 构 ， 减少 燃煤 造成 的污染 ， 大力 开发 可再生 能源 ， 其 中提 到 了利 用热 泵技 术来充分 利用低 温地 热资 源 。地 热 作 为一种 清洁 能 源 ， 可 实现 建 筑 供 暖 ， 低 温 地 热
资 源利用 主要需 解决 的三个 问题是 ：
对 温度 在４ Ｏ。 【 ＝ 左 右 的地 热尾水 温度加 以利用 。 （ ２ ） 对一些 温 度在 ５ ５℃左 右 的高温 地 热 田 ， 其 能量 品位低 ， 不能 直接作 为散热 器末端 供暖 。
（ ３ ） 减少 因地热 尾水 排 放所 造成 的热污 染 和 地面 沉降等 问题 。 对于 ４ ０℃ 左 右 的地 热 水 ， 普 通 热 泵 无 法 利 用， 因 常 温 热 泵 的 蒸 发 器 进 水 温 度 不 能 超 过
备 。 即高温热 泵、 换热 器和 风机 盘 管等 关键技 术的概念 、 分 类、 运行 条件等 进行 了研 究。 以便 于
科研、 设计、 运行管理等科技人 员决策参考使 用。
关键 词 ： 高温地 热 ； 供 热 系统 ；关键技 术
中图分类 号 ： Ｔ Ｕ ８ ２ ２ ． ２
文献标 志码 ： Ｂ
２ ｌ℃ ， 否则 会 因蒸 发 压 力 过 高 导 致 压 缩 机烧 毁 ； 常温 热泵冷凝 器 的出水温 度不 能超过 ５ ５℃ ， 否 则 也会 因冷凝 压 力过 高 导 致压 缩 机烧 毁 。此外 ， 建 筑供 暖系统 的末 端形 式 主 要有 风 机 盘管 、 散 热 器 等， 设 计供 暖温度都 在 ６ ０℃ 以上 ， 因此 ， 实 现地 热 水 的梯级利 用必须使 用高 温热泵 技术 。
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔｈ ｉ ｓ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｍａ ｉ ｎ ｌ ｙ ｅ ｍｂ ａ ｒ ｋ ｓ ｆ ｒ ｏ ｍ ｔ ｈ ｅ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｈｅ ｔ ｏ ｒ ｙ，ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｋ ｅ ｙ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ ｅ ｑ ｕｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｓ ｅ ｖ ｅ ｒ ａ ｌ ｄ ｅ ｅ ｐ ｇ ｅ ｏ ｈｅ ｔ ｒ ｍａ ｌ ｈ ｏ ｔ ｗａ ｔ ｅ ｒ ｈ ｅ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ． Ｈｉ ｇ ｈ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｈ ｅ ａ ｔ ｐ ｕ ｍｐ，ｈ ｅ ａ ｔ ｅ ｘ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ ｆ ａ ｎ ｃ ｏ ｉ ｌ ａ ｎ ｄ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｋｅ ｙ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｐｔ ｓ，ｃ ｌ ａ ｓ ｓ ｉ ｉｃ ｆ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ，ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｄ．Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｆ ａ ｃ ｉ ｌ ｉ ｔ ａ ｔ ｅ ｄ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ— ｍａ ｋ ｉ ｎ ｇ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔ ｉ ｉｃ ｆ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ，ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ，ｏ ｐｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｍａ ｎ ａ ｇ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｐ ｅ ｒ ｓ ｏ ｎ ｎ ｅ １ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄｓ ： Ｈｉ ｇ ｈ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕｒ ｅ ｇ ｅ ｏ ｔ ｈｅ ｍ ａ ｒ ｌ ； Ｂｏ ｉ ｌ ｅ ｒ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ； Ｋｅ ｙ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｙ ｇ
应 用能 源技术
２ ０ １ ３年第 ７期 （ 总第 １ ８ ７期 ）
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ９— ３ ２ ３ ０ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ７ ． ０ １ ３
高温地热水供热 系统关键技术研究
张 铭
பைடு நூலகம்
（ 中国平煤 神 马集 团环境保护 部 ， 河南， 平项 山 ４ ６ ７ ０ ０ ０ ） 摘 要： 主要 从优 化理论 的 角度 出发 ， 分析 了深层 地 热 高 温水供 热 系统 的 几种 关键 技 术设
文章 编 号 ： １ ０ ０ ９— ３ ２ ３ ０ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ７— ０ ０ ４ ８— ０ ３
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ Ｋｅ ｙ Ｔｅ ｃ ｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｏ ｆ Ｈｉ ｇ ｈ Ｔｅ ｍｐｅ ｒ ａ ｔ ｕｒ ｅ Ｈｏ ｔ Ｗ ａ ｔ ｅ ｒ
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（ Ｐ ｉ ｎ ｇ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ ｈ ａ ｎ ｏ ｆ ｃ ｈ ｎ ｉ ａ Ｇｒ ｏ ｕ ｐ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｄ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ， Ｐ ｉ ｎ ｇ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ ｈ ａ ｎ ４ ６ ７ ０ ０ ０ ， ｃ ｈ ｎ ｉ ａ）
０ 引 言
在我 国 ， 低 温地热 资 源 占地热 能 总量 的 ９ ８ ％ 以上 。 目前 ， 全 国地热 资 源 直接 利 用 总量 已达 到 ２ ４ １ ０ ＭＷ， 居世 界各 国前列 ， 但利用 水平 和效率 比 较低 ， 对于 ２ ５～ ５ ０℃ 温度 段 的能 量利 用 率 很差 。 为实 现地 热 资 源 的可 持 续 发 展 ， 国家 制 定 了“ 十 五 能源发 展战 略规 划 ” ， 要 求调 整 能源 结 构 ， 减少 燃煤 造成 的污染 ， 大力 开发 可再生 能源 ， 其 中提 到 了利 用热 泵技 术来充分 利用低 温地 热资 源 。地 热 作 为一种 清洁 能 源 ， 可 实现 建 筑 供 暖 ， 低 温 地 热
资 源利用 主要需 解决 的三个 问题是 ：
对 温度 在４ Ｏ。 【 ＝ 左 右 的地 热尾水 温度加 以利用 。 （ ２ ） 对一些 温 度在 ５ ５℃左 右 的高温 地 热 田 ， 其 能量 品位低 ， 不能 直接作 为散热 器末端 供暖 。
（ ３ ） 减少 因地热 尾水 排 放所 造成 的热污 染 和 地面 沉降等 问题 。 对于 ４ ０℃ 左 右 的地 热 水 ， 普 通 热 泵 无 法 利 用， 因 常 温 热 泵 的 蒸 发 器 进 水 温 度 不 能 超 过
备 。 即高温热 泵、 换热 器和 风机 盘 管等 关键技 术的概念 、 分 类、 运行 条件等 进行 了研 究。 以便 于
科研、 设计、 运行管理等科技人 员决策参考使 用。
关键 词 ： 高温地 热 ； 供 热 系统 ；关键技 术
中图分类 号 ： Ｔ Ｕ ８ ２ ２ ． ２
文献标 志码 ： Ｂ
２ ｌ℃ ， 否则 会 因蒸 发 压 力 过 高 导 致 压 缩 机烧 毁 ； 常温 热泵冷凝 器 的出水温 度不 能超过 ５ ５℃ ， 否 则 也会 因冷凝 压 力过 高 导 致压 缩 机烧 毁 。此外 ， 建 筑供 暖系统 的末 端形 式 主 要有 风 机 盘管 、 散 热 器 等， 设 计供 暖温度都 在 ６ ０℃ 以上 ， 因此 ， 实 现地 热 水 的梯级利 用必须使 用高 温热泵 技术 。
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔｈ ｉ ｓ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｍａ ｉ ｎ ｌ ｙ ｅ ｍｂ ａ ｒ ｋ ｓ ｆ ｒ ｏ ｍ ｔ ｈ ｅ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｈｅ ｔ ｏ ｒ ｙ，ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｋ ｅ ｙ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ ｅ ｑ ｕｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｓ ｅ ｖ ｅ ｒ ａ ｌ ｄ ｅ ｅ ｐ ｇ ｅ ｏ ｈｅ ｔ ｒ ｍａ ｌ ｈ ｏ ｔ ｗａ ｔ ｅ ｒ ｈ ｅ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ． Ｈｉ ｇ ｈ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｈ ｅ ａ ｔ ｐ ｕ ｍｐ，ｈ ｅ ａ ｔ ｅ ｘ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ ｆ ａ ｎ ｃ ｏ ｉ ｌ ａ ｎ ｄ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｋｅ ｙ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｐｔ ｓ，ｃ ｌ ａ ｓ ｓ ｉ ｉｃ ｆ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ，ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｄ．Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｆ ａ ｃ ｉ ｌ ｉ ｔ ａ ｔ ｅ ｄ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ— ｍａ ｋ ｉ ｎ ｇ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔ ｉ ｉｃ ｆ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ，ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ，ｏ ｐｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｍａ ｎ ａ ｇ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｐ ｅ ｒ ｓ ｏ ｎ ｎ ｅ １ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄｓ ： Ｈｉ ｇ ｈ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕｒ ｅ ｇ ｅ ｏ ｔ ｈｅ ｍ ａ ｒ ｌ ； Ｂｏ ｉ ｌ ｅ ｒ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ； Ｋｅ ｙ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｙ ｇ