一、中深层地热特点
适用性更广泛:中深层地热源热泵热源井深度为2~3km,占地面积较小,钻孔位置选定比较灵活,与常规地源热泵相比更不易受场地条件制约。
系统寿命更长:地下换热器制造采用特种钢材,耐高压、耐腐蚀、耐高温,寿命长达50年,与建筑寿命相当。
运行更高效稳定:由于钻孔深度达2~3km,热源温度更稳定,热积累现象不明显; 结合梯级利用,且由于热源侧温度高达20 ℃以上,梯级利用热泵机组运行工况更加高效稳定。
绿色环保且安全可靠:中深层地热能属于可循环利用、绿色低碳的可再生能源,分布广、储量大、 稳定可靠、清洁环保。
保护水资源:中深层地热源热泵系统可与地下水隔离,通过换热器管壁与高温岩层换热,而不抽取地下热水,也不开采使用地下水,符合当前国家对于地下水的保护政策。
二、中深层地热综合利用方向
中国温泉在各省均有分布,而且平原地区大中型盆地均赋存地热资源。中国中低温地热资源直接利用的能量一直居世界首位,直接利用的项目包括地热供暖、温室种植、水产养殖、工农业利用、洗浴医疗和休闲养生等方面。
1、地热供热
地热供暖是对温度较高的低温地热资源(低于 90 ℃) 的最佳利用方式。
地热供暖系统的设计热负荷应包括两部分: 一部分为基本热负荷,由地热水承担; 另一部分为调峰热负荷,由热泵进行梯级利用从地热尾水中进一步提取热量作为调峰。热泵梯级利用等措施的不仅大大增加了地热供暖面积,且减少了终端散热设备的投资费。
地热+热泵机组梯级供热是利用深井潜水泵从开采井提取地热水,经地热管线送至一级直供换热器,利用一级换热器进行热交换将热量传递给供热循环水,温度降低后的地热水送至二级换热器,进行二次换热将热量传递给二级板换与热泵蒸发器侧之间的循环水,为热泵机组提供热源,经二级换热器换热后的地热水由输水管线送至回灌井进行回灌;经一级换热器换热和热泵机组制热后获取热量、温度升高的供热循环水,经供热管线送至热用户、供热用户利用,温度降低后的供热循环水由供热管线输送至一级换热器和热泵机组冷凝器侧进行换热获取热量、提高温度,如此周而复始循环。
2、地热发电
地热发电技术是利用地下热水和蒸汽为动力源的一种新型发电技术。其基本原理是与火力发电类似,也是根据能量转换原理,首先把地热能转换为机械能,再把机械能转换为电能。
3、温室种植、灌溉地热
作为清洁能源,利用地热温室,生产优质花卉、反季节蔬菜、时令鲜果等, 对发展现代化农业有其独特的作用。开发地热,建立地热温室,是发展特色农业、生态农业、现代化农业的条件之一,利用不同作物对最低温度要求,梯级利用地热种植名贵花卉、特色蔬菜、反季节蔬菜和发展观光农业等,效益显著。
四、中深层地热供暖的优势?
1、对比风能、太阳能等可再生能源,地热资源具有安全、稳定、不受季节和昼夜变化影响的特点,可替代北方部分适宜地区的煤炭和天然气供暖。
2、具有清洁、低碳、可再生优势,整个水循环系统基本不消耗水资源,减少碳排放。地热井供暖成本比锅炉供暖成本低40%左右。
五、地热能供热面临挑战
1、地热勘查程度低,钻井风险大
目前除个别地区资源勘查相对成熟外,全国大部分地区勘查程度低或无勘查,在资源勘查不足的情况下进行开发,钻井失败率较高,且无法进行科学合理的开发部署,会造成很大的损失。
2、初投资高
一般而言,开发某一区域的地热能,需先进行地热资源勘查,勘查工作较重、投入大。目前地热井的钻探方法和工艺依然采用油气井工艺和设备材料,地热井投资较高,导致地热供热初投资高,建设和投资回收期长。
3、地热尾水回灌率低
目前,国家尚未针对地热尾水回灌出台标准,各地开发管理缺少规范,地热回灌监督不严,存在着地热尾水回灌率低,不仅造成了资源浪费,地面土壤、河流产生污染,也对地热资源可持续开发带来阻碍。
4、 结垢、腐蚀严重
地热水普遍存在着矿化度,在实际生产运营过程中,对运输管网、设备产生腐蚀,造成管道刺漏、换热器换热效率降低或损坏。地热水在运输过程中,改变了原有的热储环境,极易造成结垢,堵塞管道,给系统运行带来困扰。
5、开发过程中动态监测
某些地区地热开发过程中,地热井液位、流量、温度有一定的下降趋势,造成原有设计系统不能适应其变化,其原因在于地热开发初期缺乏科学的地热资源开发评价,开发过程中缺少动态监测