1概述

中國(guó)地?zé)豳Y源十分豐富以中低溫地?zé)豳Y源為主適合用于地?zé)峁┡?/a>、地?zé)岱N植養(yǎng)殖和旅游療養(yǎng)梯級(jí)綜合利用模式。北方地區(qū)是我國(guó)中低溫地?zé)豳Y源發(fā)育最好的區(qū)域以地?zé)峁┡?/a>方式替代傳統(tǒng)能源對(duì)緩解北方冬季大氣污染問(wèn)題有著重要意義。

通過(guò)中深層地?zé)峁┡?/a>技術(shù)是通過(guò)采水井從地下抽取中高溫地?zé)?/a>水在地面換熱站內(nèi)通過(guò)換熱器將地?zé)崴?/a>中的熱能提取后為城鎮(zhèn)居民、周邊高端設(shè)施農(nóng)業(yè)及水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)供暖釋放完熱量后的地?zé)崴?/a>通過(guò)回灌井全部回灌到地下做到取熱不耗水。該供熱方式可完全替代用于城鎮(zhèn)集中供暖的燃煤鍋爐供暖清潔環(huán)保節(jié)能減排可為國(guó)家“美麗鄉(xiāng)村”建設(shè)助力。

2案例介紹

2.1項(xiàng)目概況

項(xiàng)目位于山東省東營(yíng)市東營(yíng)區(qū)項(xiàng)目所在地總供暖面積約2 5 2 4×1 04 m 2其中包括公建部分9 5 7×1 0 4 m 2居民部分1 5.6 7×1 04 m 2。該部分建筑最早采用2臺(tái)1 4 M W的燃煤熱水鍋爐提供熱源集中供暖。

該項(xiàng)目鍋爐容量小燃燒效率低加之燃煤價(jià)格逐年上漲供熱公司常年虧損靠當(dāng)?shù)卣?a href="http://xldcn.com/t/油田.html" >油田補(bǔ)貼維持運(yùn)營(yíng)為充分發(fā)揮當(dāng)?shù)?a href="http://xldcn.com/t/地?zé)豳Y源優(yōu)勢(shì).html" >地?zé)豳Y源優(yōu)勢(shì)2 0 1 9年當(dāng)?shù)卣疀Q定采用中深層地?zé)峁┡?/a>方式完全替代2臺(tái)1 4 M W燃煤鍋爐。另外該項(xiàng)目周邊建有1 8×1 04m 2設(shè)施農(nóng)業(yè)包括花卉大棚以及蔬菜大棚地?zé)?/a>水由換熱站提取熱量為當(dāng)?shù)鼐用窦?a href="http://xldcn.com/t/公共建筑.html" >公共建筑供暖換完熱后的地?zé)?/a>水通過(guò)管道送到大棚內(nèi)為1 8×1 04m 2設(shè)施農(nóng)業(yè)繼續(xù)供暖。

2.2熱負(fù)荷分析

該項(xiàng)目所服務(wù)的建筑均為非節(jié)能建筑供暖末端均為暖氣片參考《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(C J J 3 4—2 0 2 2)同時(shí)考慮熱網(wǎng)及供熱站損失熱量該項(xiàng)目供暖區(qū)域中非節(jié)能住宅建筑熱指標(biāo)(q1)6 0 W/m2非節(jié)能公共建筑熱指標(biāo)(q 2)6 5 W/m2。熱負(fù)荷計(jì)算公式為

式中Qh為采暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷(k W) ；q h為采暖熱指標(biāo)(W/m2);A c為采暖建筑物的建筑面積(m2)。

由于該項(xiàng)目為改造項(xiàng)目熱用戶的已趨于穩(wěn)定根據(jù)統(tǒng)計(jì)該項(xiàng)目入住率基本維持在7 5%~8 0%因此該項(xiàng)目的建筑總熱負(fù)荷按照采暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷Qh的8 0%考慮建筑總熱負(fù)荷為Q 1=Q h×8 0%=1 5 6 2 2.5×0.8=1 2 4 9 8 k W 設(shè)施農(nóng)業(yè)大棚的采暖熱負(fù)荷指標(biāo)(q3)按照4 5 W/m2計(jì)算總熱負(fù)荷為Q 2=q 3×1 8×1 04÷1 0 0 0=4 5×1 8×1 0 4÷1 0 0 0=8 1 0 0 k W

因此,該項(xiàng)目總熱負(fù)荷為Q=Q1+Q 2=1 2 4 9 8+8 1 0 0=2 0 5 9 8 k W

2.3供熱方案

項(xiàng)目區(qū)前期供暖方式采用燃煤鍋爐房集中供暖采用中深層地?zé)崮芄┡?/a>技術(shù)在原燃煤鍋爐房?jī)?nèi)新建地?zé)崮茉?/a>站替代原有燃煤鍋爐供熱系統(tǒng)供熱管網(wǎng)和末端設(shè)施均可利舊。

根據(jù)當(dāng)?shù)?a href="http://xldcn.com/t/地?zé)豳Y源.html" >地?zé)豳Y源分析報(bào)告顯示當(dāng)?shù)刂髁?a href="http://xldcn.com/t/熱儲(chǔ)層.html" >熱儲(chǔ)層東營(yíng)組地?zé)豳Y源豐富單井取水熱儲(chǔ)可達(dá)1 0 0 m成井深度約為2 0 0 0m熱水溫度可達(dá)8 0℃單井水量可達(dá)8 0 m3 /h該項(xiàng)目未采用熱泵梯級(jí)利用技術(shù)地?zé)崴?/a>經(jīng)多級(jí)板式換熱器換熱后直接回灌回灌尾溫度3 5 ℃單井供熱量4 1 7 6 k W鉆探5口采水井、5口回灌井可以完全滿足住宅、公建及設(shè)施農(nóng)業(yè)的用熱需求。項(xiàng)目工藝流程如圖1所示。2 0 0 0 m左右的東營(yíng)組熱儲(chǔ)中的地?zé)崴?/a>經(jīng)深井泵升壓后進(jìn)入除砂器、汽水分離器進(jìn)行處理除去地?zé)?/a>水中的泥沙及可燃性氣體然后進(jìn)入布置于能源站內(nèi)板式換熱器熱端進(jìn)行一級(jí)換熱溫度由8 0 ℃降低到約5 2 ℃板式換熱器的冷端溫軟化水在換熱器內(nèi)溫度由4 5 ℃加熱至5 3 ℃加熱后的軟化水經(jīng)分水器后通過(guò)集中供熱管網(wǎng)輸送到用戶供熱末端。經(jīng)過(guò)一級(jí)換熱后的地?zé)?/a>水通過(guò)設(shè)施農(nóng)業(yè)供熱管線輸送到設(shè)施農(nóng)業(yè)蔬菜大棚和花卉大棚內(nèi)的換熱站內(nèi)通過(guò)板式換熱器進(jìn)行二次換熱溫度降低到約3 5 ℃后通過(guò)地?zé)嵛菜?/a>回灌管線進(jìn)入各回灌井內(nèi)進(jìn)行同層回灌。

該工藝在未使用熱泵的情況下經(jīng)過(guò)兩級(jí)換熱最大限度地利用了地?zé)崴臒崃拷档土?a href="http://xldcn.com/t/地?zé)崂?html" >地?zé)崂?/a>過(guò)程的能耗提高了地?zé)衢_發(fā)利用的效率。

3運(yùn)營(yíng)情況分析

3.1供暖效果

該項(xiàng)目于2 0 1 9年6月開始施工于2 0 1 9年1 0月3 0日達(dá)到供暖條件并于當(dāng)年1 1月7日投入供暖運(yùn)營(yíng)。供暖初期及末期開啟 3口取水井、3口回灌井即可滿足供熱需求供暖中期根據(jù)室外溫度情況增加地?zé)峋?/a>開啟數(shù)量。項(xiàng)目已經(jīng)連續(xù)運(yùn)行4個(gè)供暖季供熱效果良好用戶室內(nèi)溫度均高于1 8 ℃滿足《山東省供熱條例》對(duì)室內(nèi)溫度要求。

3.2回灌效果分析

該項(xiàng)目采用一采一灌的方式來(lái)設(shè)計(jì)即一口開采井對(duì)應(yīng)一口回灌井。地?zé)峋?/a>及回灌系統(tǒng)采用公司自主研發(fā)無(wú)壓回灌專利技術(shù)該技術(shù)在鉆井設(shè)計(jì)及完井、工藝設(shè)備及材料的選擇、化學(xué)助劑的針對(duì)性應(yīng)用以及運(yùn)行維保方面形成一整套完整的解決方案達(dá)到地?zé)嵛菜?/a>在砂巖熱儲(chǔ)(如館陶組、東營(yíng)組等)能實(shí)現(xiàn)在采水井和回灌井?dāng)?shù)量為1 1的情況下實(shí)現(xiàn)1 0 0%無(wú)壓同層回灌從而確保以灌定采的實(shí)施也不會(huì)形成加壓回灌等方式對(duì)地層的破壞及不可持續(xù)性。在開采的過(guò)程中全程檢測(cè)開采井及回灌井的水位、壓力、流量及溫度通過(guò)上述參數(shù)的變化判斷生產(chǎn)及回灌的運(yùn)行情況以確保1 0 0%達(dá)標(biāo)回灌及整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

圖2所示為2 0 2 1—2 0 2 2年供暖季項(xiàng)目開采量與回灌量對(duì)比曲線從圖中可以看出5口開采井的日開采量與5口回灌井的日回灌量基本吻合開采量略大于回灌量的原因是因?yàn)?a href="http://xldcn.com/t/開采井.html" >開采井的流量計(jì)均安裝于氣液分離器及除砂器前段由于當(dāng)?shù)靥幱谟蛥^(qū)地?zé)崴泻淄椤 O2等氣體在進(jìn)入換熱站前需經(jīng)過(guò)氣液分離器除掉氣體以免影響換熱效果以及防止發(fā)生回灌氣堵問(wèn)題。

3.3經(jīng)濟(jì)效益分析

3.3.1收入

該項(xiàng)目住宅收費(fèi)率約8 5%每平方米供暖價(jià)格為2 1元共建收費(fèi)率約8 0%每平方米供暖價(jià)格為3 2元。因此居住建筑供暖費(fèi)總收入G1= (1 5.6 7×1 04)×8 5%×2 1+ (9.5 7×1 0 4)×8 0%×3 2=5 2 4.7萬(wàn)元。

另外該項(xiàng)目向周邊設(shè)施農(nóng)業(yè)提供供熱服務(wù)每千焦的單價(jià)為0 0 5元年總供熱量約為1 1×1 08 k J收入G2=0.0 5×1.1×1 08  =5 5 0萬(wàn)元。

該項(xiàng)目的總收入G=G1+G 2=5 2 4.7+5 5 0=1 0 7 4.7萬(wàn)元。

3.3.2支出

該項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)成本主要包括電費(fèi)、人工費(fèi)、維修費(fèi)、礦產(chǎn)資源稅、管理費(fèi)根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況每個(gè)供暖季運(yùn)營(yíng)成本統(tǒng)計(jì)如下

電費(fèi)1 0 5 3萬(wàn)元人工費(fèi)5 6萬(wàn)元維修費(fèi)6 0萬(wàn)元(設(shè)備、地?zé)峋?/a>及管線維修)礦產(chǎn)資源稅7 5萬(wàn)元管理費(fèi)1 5萬(wàn)元合計(jì)總運(yùn)營(yíng)支出3 1 1.3萬(wàn)元。

3.3.3效益分析

該項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容包括地?zé)峋?/a>、能源站及供熱管線項(xiàng)目建設(shè)投資5 1 0 0萬(wàn)元項(xiàng)目毛利潤(rùn)約7 6 3 4萬(wàn)元靜態(tài)投資回收期約為 6.6 8年。

3.4節(jié)能減排分析

該項(xiàng)目為燃煤鍋爐替代項(xiàng)目燃煤鍋爐機(jī)組已經(jīng)拆除項(xiàng)目已經(jīng)成功運(yùn)行4個(gè)供暖季。根據(jù)運(yùn)行數(shù)據(jù)測(cè)算該項(xiàng)目年供熱量約2 2×1 04  G J按照標(biāo)準(zhǔn)煤熱值2 9 3 0 7 k J/k g[《綜合能耗計(jì)算通則》(G B 2 5 8 9—2 0 2 0)]、燃煤熱水鍋爐的熱效率8 5%計(jì)算相當(dāng)于每年可節(jié)約標(biāo)煤量0 8 8×1 04 t減少二氧化碳排放量約2 1 6×1 0 4 t。本項(xiàng)目運(yùn)行4個(gè)供暖季已節(jié)約燃煤3 5 2×1 0 4 t減排二氧化碳8.6 4×1 04 t節(jié)能減排效果顯著。

4結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)該工程案例的分析總結(jié)如下。

(1)該項(xiàng)目采用中深層地?zé)崮?/a>替代傳統(tǒng)集中供暖方式項(xiàng)目建設(shè)投資較高但供熱系統(tǒng)自動(dòng)化程度高、能耗低排放少運(yùn)營(yíng)成本低項(xiàng)目投資回收期較短有顯著的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益。

(2)該項(xiàng)目采用自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)回灌技術(shù)實(shí)現(xiàn)了同層達(dá)標(biāo)回灌地?zé)崴娜徇^(guò)程全部采用間接換熱形式真正做到了“取熱不耗水”也不污染地下水不會(huì)對(duì)地下水和地質(zhì)結(jié)構(gòu)造成破壞對(duì)地?zé)崮?/a>做到了安全、環(huán)保、可持續(xù)開發(fā)利用。

(3)采用中深層地?zé)崮?/a>完全替代傳統(tǒng)燃煤熱水鍋爐供暖供暖效果得到當(dāng)?shù)匕傩盏恼J(rèn)可徹底解決了供熱公司靠政府補(bǔ)貼維持運(yùn)營(yíng)的局面。另外該項(xiàng)目同時(shí)為鄉(xiāng)鎮(zhèn)周邊設(shè)施農(nóng)業(yè)大棚提供廉價(jià)熱源助力當(dāng)?shù)卦O(shè)施農(nóng)業(yè)建設(shè)促進(jìn)了當(dāng)?shù)?a href="http://xldcn.com/t/地?zé)崮芾?html" >地?zé)崮芾?/a>產(chǎn)業(yè)發(fā)展有顯著的社會(huì)效益值得借鑒推廣。