首页 →文档下载

以下为《干热岩供暖技术简介》的无排版文字预览，完整内容请下载

一、干热岩供暖发展背景及应用概况

人们长期以来所依赖的常规能源，如媒、石油、天然气等都是一次性能源，不可再生，随着人类不断地开发利用，终究会枯竭，而且在利用这些常规能源时不可避免地对人类生存环境产生巨大的污染。因此，科学家们都在积极寻找其他清洁的、可再生的新型替代能源。地热能正是这样一种清清、可再生的能源，地热资源属于宝贵的资源。早在1970年地质部部长李四光先生就高瞻远瞩地提出“地下是一个大热库，是人类开辟自然能源的一个新来某某，就像人类发现煤炭、石油可以燃烧一样”。而大部分的地热能都储存于岩石中，称为干热岩。在地热资源中，干热岩具有应用价值和利用潜力。

所谓地热能，是蕴藏在地球内部的热量，也是驱动整个地球发展的原动力。地热能是一种地球本土的能源。大家都知道，无论是煤炭、石油等化石能源，还是太阳能、生物质等可再生能源，其最终的来某某都是太阳，只有地热能是地球“土生土长”的。

地热能储量巨大，据估算，地球内部的热能约为全球煤炭储量的1.7亿倍，其中，可利用量相当于4948万亿吨标准煤，按目前世界年均消耗190亿吨标准煤计算，能满足人类数十万年的能源需求。

当前，我国地热能供热（冷）面积居世XX位，浅层和水热型地热能供热（冷）技术基本成熟，所谓浅层地热能应用主要使用热泵技术，水热型是指抽取地下热水供热。截至2015年年底，我国浅层地热能供热（冷）面积3.92亿平方米，水热型地热能供热面积达1.02亿平方米，地热能供热（冷）年利用量约2000万吨标准煤。在地热能发电方面，我国相对落后，截至2014年建成地热发电装机容量27.28兆瓦，排名世界第18位。

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。

2017年发布的《地热能开发利用“十三五”规划》提出，到2020年，全国地热能供热（冷）面积要达到16亿平方米，地热能发电装机容量达到530兆瓦，总利用量7000万吨标准煤，其中，地热能供热利用量4000万吨标准煤。

干热岩的开发利用应该根据地热温度的高低进行梯级开发，地表以下2000米至6000米的岩石层中，干热岩的温度一般在70℃至200℃之间，干热岩中的温度一般是用水作为载体将它提上来，然后用于发电、采暖等。具体来讲，150摄氏度以上为高温，90～150摄氏度为中温，90摄氏度以下为低温，高温应该用来发电，中低温适宜直接利用，即用来供热或供冷。

二、干热岩基本特征及分布

干热岩是指地层深处（埋深超过3000m）普遍存在的没有水或蒸汽的、致密不渗透的热岩体，主要是各种变质岩或结晶岩体，较常见的干热岩有黑云母片麻岩、花岗岩，华港闪长岩等。干热岩本身具有很高的温度，呈干热状态，温度范围很广，在150~650℃之间，可以作为热能资源加以利用。因为这种热能系统不要求岩石具有孔渗条件和含有流体，因而在目前钻探技术可达到的深度范围（约10km）以上分布十分广泛，几乎是一种无限的能源类型。

干热岩的储量十分丰富，比煤炭、石油、天然气的热能总和还要大。在较浅层的干热岩资源中，蕴藏的热能等同于100亿夸特（1夸特相当于18000万桶石油，而美国200年能源消耗总量是90夸特）。这些能量是所有常规地热资源评估能量的800多倍，是包括石油、天然气和煤在内的所有化石燃料能量的300多倍。

干热岩的分布普遍，世界各大陆地下都有干热岩资源。干热岩开发利用潜力特别大的地方一般分布在新的火山活动区或地壳已经变薄的地区，主要位于全球板块或构造体的边缘。判断某个地方是否有干热岩利用潜力，最明显的标志是看地热梯度是否有异常，一个温度超过150℃的地下高温岩体的存在，一定会给周围的地温环境带来很大的异常。

/

地热能遍布各地，而地热带地热资源相对比较丰富，尤其是干热岩地热资源，据初步估算：我国干热岩在地下2000m—4000m范围内，主要的高热流区约190万km2。储存的热量相当于51.6万亿吨标准煤炭。

地热能源分类

水热型地热，即地球浅处（地下100～4500m）所见的热水或水热蒸气，例如XX、间歇泉。这些地下热水和蒸汽，其实是大气降水在地下深处被热岩体加热的结果。

干热岩型地热，即埋深至地下数千米，内部不存在流体或仅有少量地下流体的高温岩体。

地压型地热，某些大型沉积盆地（或含油气）深处（3000～6000m）存有大量高温高压流体。

熔岩地热，即储存在高温（700～1200℃）熔融岩体中的巨大热能，例如火山岩浆。

三、干热岩供暖系统简介

1多井连通式

从地表往下干热岩中打一眼井（注入井），通过人工高压水泵向一井内注水到井某某，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，水通过干热岩层，将干热岩中的热量吸收后，从生产井喷出，进入地表的换热器交热，换热后的温水再回到注水井中。这样地下人工热储构造就像一个锅炉，水在这个系统中不停的循环就达到了取暖的目的。

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输送到用户端供暖。

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。

四、干热岩利用的优劣势：

干热岩供热制冷是一种新的技术，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，借助换热器传导，将地下深处的热能导出，并通过专用设备系统向地面建筑物供热制冷，其特点主要有：

普遍适用。每个建筑物下都有地热能，开发地热能在地面上具有普遍性，钻孔位置的选定比较灵活，一般不受场地条件制约。

绿色环保。无废气、废液、废渣等任何排放，能量来自地热，治污减霾成效显著。据测算，在4个月的采暖季，以1000万平方米建筑为例，与燃煤锅炉相比，采用干热岩供热技术可替代标煤16万吨，减少二氧化碳排放量约43万吨、二氧化硫排放量约1360吨、减少粉尘排放量约1536吨。

保护水资源。系统与地下水隔离，仅通过换热器管壁与高温岩层换热，不抽取地下热水，也不使用地下水。

安全可靠。孔径小（200毫米），深度在2000米以下，对建筑地基无任何影响，地下无运动部件；利用地下高温热源供热，系统稳定。

系统寿命长。地下换热器采用J55特种钢材制造，耐腐蚀、耐高温、耐高压，寿命与建筑寿命相当。

高效节能。专用的吸热导热装置与新材料的使用提高了地下吸热导热效率；一个换热孔可以解决1-1.3万平米建筑的能量需求。

投资与运行经济。向地下中、深层取热，增加单孔取热量，扩大供热面积，可减少钻孔数，降低开发成本。目前按照一个取热深孔可解决1万~1.3万平方米建筑的供热计算，其运行成本不超过燃煤集中供热的50％。同时地面供暖设备占用空间小，运行灵活，控制简单，维护费用低，使用寿命长，

一机多用。可夏季制冷、冬季供热、常年提供生活热水。

发展目标定得很高，然而，也有观点认为，地热能应该慎重，如果开发不当，可能会对环境造成破坏。其主要表在以下方面：

其一，造成地面沉降。随着地热能开发量逐渐增加，过量抽取地下热水，会引起地下水位下降，从而加剧地面沉降的发生。

其二，带来热污染。热污染是指温度较高的地热尾水在排放过程中，会向周围环境释放一定热量，使周围的空气或水体温度升高，从而影响环境和生物生长。

其三，有可能造成大气污染。地下热水温度高、压力大，溶解周围岩石中化学物质的能力较强，其中有一些是对人体有害的元素，热水被抽取上来后，接近地表时压力降低，水中的一些气体和溶解物会排放到大气中，造成污染。

因此，我国大力发展地热能，必须注意做好环境保护工作，避免清洁能源开发过程中带来“不清洁”因素。

五、供热方案

根据目前需供暖面积及热力规划，除蒸汽供暖和天然气及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。以保障供热连续性及达标供热。

1、干热岩供暖方式既可以单个小区为单位供给，也可以片区集中供热；

2、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；

六、经济性分析

（例题1）干热岩采暖项目投资小，易某某。例如一个10万平方米的住宅小区，用这种方式取暖，它的初安装费用是500万元到600万元之间。如果用***的蒸汽，他的管道开口费就是68元/平方（山东XX价格），也就是680万元，还有每年蒸汽费150多万元。所以说这种即不用烧煤，以节约投资，易某某。

（例题2）

/

XXXX区：天然气2.0元/Nm3；民用峰谷平均电价0.52元/kw.h；商业用电1元/kw.h(不计梯度电价)

以上为《干热岩供暖技术简介》的无排版文字预览，完整内容请下载

干热岩供暖技术简介由用户“geon欢欢”分享发布，转载请注明出处 回顶部 | 首页 | 电脑版 | 举报反馈 更新时间2021-04-29 15:08:43