无干扰地岩热供热技术

在华东首个项目投运成功

协会会员单位山东德龙永泰新能开发有限公司与济南热力集团合作,在济南东部济钢片区建设的无干扰地岩热供热项目,已顺利投入运行。经过多种工况下的系统调试和进入供暖季后的并网运行,近两个月来该项目运行安全稳定,供热效果优势明显。

该项目是无干扰地岩热供热技术在华东地区的首个应用项目,具有科学研究和工程实践推广的重要价值。该系统基于初步试验的现实条件,建设规模不大,承担的热负荷较小,但其系统能效比高,供热运行成本低,对地下和地上环境均无污染无影响,是真正意义上的“绿色清洁能源”,具有可再生、资源量丰富,技术与经济可行、易于实现的显著特点。

该项目自2017年11月开始换热孔钻井施工,至2018年7月经专家论证会终孔成井。换热孔实际完井井深2317米(至钻井转盘面),井底井斜2.46度,井底温度53.54度。依据测井数据分析,可见该井孔地热增温段主要为1010米至2241米井段,温度变化范围20.12~53.31℃。该钻孔区域地层较为复杂,岩溶系统和断裂裂隙构造发育程度较高,钻井工程实施条件较为不利,但井孔含水量高,有利于换热。在组织国内相关专家充分论证的前提下,以科学数据为依托,因地制宜为原则,山东德龙永泰公司的技术人员对井内换热装置和系统机组在设计方案基础上又都进行了突破性的调整改进,使无干扰地岩热供热这一技术的特点和优势得到充分发挥应用。


图1.济钢能源站项目钻孔施工现场


图2.能源站内系统调试

在项目调试和并网运行中,多种工况下济钢无干扰地岩热供热系统COP(能效比值)均大于5,生产热值最大700kwh。结合国家大力提倡的多能互补和低谷优惠电价政策,济钢无干扰地岩热供热系统在供暖季以机组75%负荷在每日18:00至次日8:00持续运行14小时,该系统既可提供建筑物2万平米的供热需求,供热成本25元/GJ,这既保证了系统的运行稳定性,又实现了供热运行的成本优势。


图3.能源站内系统机组(管网连接侧)


图4.能源站内系统机组(机组操作侧)

对比无干扰地岩热技术已大规模应用的陕西、甘肃等国内西北地热异常地区,通过济钢项目分析可见华北、华东地区的地热梯度在城镇集中供热上同样具有较高利用价值和技术适用性。在结合地域工程条件和用户需求的前提下,通过制定实施科学的系统建设与运行方案,无干扰地岩热供热技术一定可以实现显著的经济与社会效益。


无干扰地岩热供热技术介绍

无干扰地岩热供热技术是山东德龙永泰新能源开发有限公司与中国工程院徐德龙院士及其团队密切合作,通过科研开发和工程实践,创新性提出的中深层地热能利用新方式。该技术真正做到了“取热不取水”,对地上地下环境无干扰、无污染,热源清洁、高效、可持续利用。地热的开发利用是国家能源战略和供热行业发展规划的重点之一,无干扰地岩热供热是该领域内的重要突破和技术方向。

山东德龙永泰新能源开发有限公司集地热资源勘查评价、地热利用技术开发、工程设计、工程施工和运营管理于一体,依托中国工程院及徐德龙院士团队和国内完备的地热系统试验装置与技术实验室,通过地热利用的丰富工程实践和项目经验,积极谱写国内地热能利用新篇章。

无干扰地岩热供热技术原理简介

无干扰地岩热供热技术是指通过钻机向地下一定深处的高温岩层钻孔,成孔后安装拥有国家发明专利的密闭岩层换热器,并利用其将地下深处的热能导出,通过系统设备向地面建筑物供热。无干扰地岩热供热采用地下设备间接方式换热,再通过热泵及自动控制系统,即可高效能的将从地岩热换热孔中提取的热量送至终端用户,满足其供热需求。


无干扰地岩热供热技术特点

1、普遍适用。钻孔位置不受场地条件制约,开发利用具有普遍性。

2、高效节能。拥有自主专利技术的吸热导热装置与新材料的使用提高了地下换热导热效率,一个换热孔可以解决2万平米建筑的供热需求。

3、安全可靠。地岩热井深至地下2500米左右,对地上建筑地基无任何影响,地岩热井地下无运动部件,系统稳定可靠。

4、投资与运行经济。相较于传统城镇集中供热形式,无干扰地岩热综合开发建设成本经济,系统运行成本低廉。

5、绿色环保。无废气、废液、废渣等污染物排放。

6、保护水资源。系统与地下水隔离,仅通过换热器与高温岩层换热,不抽取地下热水,不使用更不会污染地下水。

7、系统寿命长。地岩热井的使用寿命与地上建筑物寿命相当,可达40至50年。

8、系统自动化程度高。无人值守,维修简单。

9、由无干扰地岩热技术支撑的城镇集中供热系统独立运行,能更好的实现其经济性能。可采用直采直供,无长距离输送和能耗损失。

无干扰地岩热供热技术前景展望

地热能储量大、分布广,是具有竞争力的可再生能源。加快开发利用地热能对调整能源结构、节能减排、改善环境具有重要意义,对促进新型城镇化建设具有显著效应,是促进生态文明建设的重要举措。

无干扰地岩热供热技术既是对地热能源实现稳定可靠、科学高效利用的技术先进形式,又是实现国家《地热能开发利用“十三五”规划》主旨与目标的重要方式和途径。在符合产业政策和技术方向的背景下,该技术市场前景广阔,如甘肃、北京等地已有的地方政策扶持和应用推广,必将使之得到良性发展和升级进步。