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地熱供暖如何促進清潔能源低碳環保?地大熱能
文章來源:地大熱能 發布作者:地大熱能 發表時間:2021-11-22 11:35:08瀏覽次數:2113
我國北方地區、高原寒冷地區乃至南嶺以南部分地區冬季氣溫低,建筑取暖需求大。由于化石燃料使用過多,特別是部分地區冬季大量使用散燒煤及熱效率低下的小型燃煤鍋爐,大氣污染物排放量大霧霾污染嚴重,迫切需要推進清潔取暖。這與廣大群眾生活水平的提高和生活環境的改善息息相關。
對此,國家大力提倡利用包括地熱能在內的清潔能源取暖,霧霾天數逐年減少,大氣環境呈現向好趨勢。地熱取暖是利用地熱資源,使用換熱系統提取地熱資源中的熱量,向用戶供暖的方式,其技術模式按照所利用地熱資源、賦存介質特征及換熱技術的不同,可以分為淺層地熱能取暖(制冷)模式、水熱型地熱能取暖模式、中深層地源熱泵取暖模式。
地源熱泵技術是一種利用淺層地熱資源的低品位熱源、既可供熱又可制冷的高效節能的空調技術。它能夠實現對建筑物三聯供系統的能源供給,是淺層地熱能最主要的開發利用方式。地源熱泵主要分為地埋管熱泵、地下水熱泵和地表水源熱泵等。
中深層水熱型地熱資源一般深度在3000米以淺,由地下水作為傳熱載體,可以通過抽取熱水或者水汽混合物提取熱量。水熱型地熱取暖技術通過開采井抽取地熱水,通過換熱站將熱量傳遞給供熱管網中的循環水,輸送給用戶,溫度降低后的地熱尾水通過回灌井注入地下,實現循環利用。
中深層地源熱泵技術基于同軸雙套管水循環原理,將地熱井內換熱器加熱循環出來的熱水作為熱源進入高溫熱泵機組,通過高溫熱泵機組的提升,達到建筑物供熱所需的供水溫度,實現向建筑物穩定供暖。它具有節能環保、應用靈活和穩定可靠等優勢,是實現地熱可持續利用的一種重要途徑。但是,單井每延米取熱能力有限,單一熱源的供熱能力有限。該項技術僅在我國個別地區試驗性應用,未來的研究重點是通過鉆孔與儲層的關聯強化、供熱系統效率的優化來提高單井每延米的取熱能力。
但隨著地熱能產業的發展,一些新的問題不斷涌現。我國地熱取暖產業潛力有多大?未來應當朝什么方向發展?如何引導產業高質量可持續地發展?
地熱資源按深度劃分為淺層、中深層和深層地熱資源。淺層地熱能通過鉆孔熱交換器(BHE)及熱泵得以開發利用,其深度范圍一般為200米以淺,包括土壤層及淺層含水層。中深層地熱資源一般介于 200米和 3000米之間,開采系統還可細分為水熱系統中的對流換熱系統(在含水層中布置開采井和回灌井)和傳導換熱系統(深井換熱系統-DBHE)。深層地熱資源埋深通常超過3000米,可分為干熱巖、水熱系統。
在板塊構造格局的影響下,我國主要沉積盆地的地熱背景由東至西,依次為熱盆、溫盆和冷盆分布。東部的松遼盆地、渤海灣盆地、蘇北盆地等屬于熱盆,地熱資源相對豐富。在沉積盆地地熱系統中,主要熱儲類型有砂巖孔隙型熱儲和基巖裂隙—巖溶型熱儲。其中,基巖裂隙—巖溶型地熱儲的熱流體循環條件更加優越,開發利用潛力更大。
我國碳酸鹽巖的分布總面積占陸地面積的1/3,裸露面積約為90萬平方千米,隱伏面積達250萬平方千米以上?;趲r溶發育程度的差異,以雄縣地熱系統和蘇北地熱系統為參照,采用類比法估算了全國巖溶熱儲地熱資源潛力,結果為5000~50000億噸標準煤,可見潛力巨大。雄安新區和北京市副中心均在巖溶型熱儲分布的渤海灣盆地內,實測大地熱流值顯示出了雄安新區極好的構造熱背景。未來,在雄安新區和北京市副中心清潔取暖中,地熱資源均將大有作為。
淺層地熱能的利用始于20世紀60年代,近10年來,地源熱泵系統在建筑物空調系統中的應用得到了快速發展,并取得了良好的節能效果。由于淺層地熱能儲量巨大和清潔環保,利用熱泵技術,幾乎適用于任何建筑物。長三角淺層地熱能地質條件優越,適宜開發,在國家政策和市場需求的推動下,長三角地區地熱取暖產業必將得到快速發展。
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