地?zé)豳Y源的綜合利用設(shè)計(jì)分析

劉斌 白玉

(1.中國(guó)中元國(guó)際工程公司,北京 100089;2.西安長(zhǎng)慶科技工程有限責(zé)任公司,陜西西安 710018)

地?zé)豳Y源的綜合利用設(shè)計(jì)分析

劉斌1白玉2

(1.中國(guó)中元國(guó)際工程公司,北京 100089;2.西安長(zhǎng)慶科技工程有限責(zé)任公司,陜西西安 710018)

地?zé)豳Y源作為可再生的清潔能源,在中國(guó)有著廣闊的開(kāi)發(fā)利用前景。本文結(jié)合北京某地的地?zé)豳Y源綜合利用項(xiàng)目,對(duì)地?zé)?熱泵+調(diào)峰鍋爐房相結(jié)合的方案進(jìn)行了分析,提出了可行性的設(shè)計(jì)方案。

地?zé)?熱泵 梯級(jí)利用 供熱

1 引言

地?zé)豳Y源是指能夠?yàn)槿祟愰_(kāi)發(fā)利用的地球內(nèi)部的熱資源,也是一種清潔能源。與煤炭、石油和天然氣等傳統(tǒng)的化石能源相比,地?zé)崮茉淳邆鋽?shù)量巨大、可再生和不污染環(huán)境三大要素和清潔、環(huán)保、就地取用等優(yōu)勢(shì)。北京市分布有較為豐富的中低溫地?zé)豳Y源,分為4個(gè)地?zé)岙惓А?0個(gè)地?zé)崽颷1-2]。

2 項(xiàng)目概況

2.1 地?zé)豳Y源量

該項(xiàng)目位于X區(qū)鳳河營(yíng)地?zé)崽铩５責(zé)豳Y源為溫度大等于90℃小于150℃的中溫地?zé)豳Y源。地區(qū)已開(kāi)采的地?zé)峋诔鏊疁囟?03℃,地?zé)峋捎贸樗贸樗畷r(shí)地?zé)峋某鏊髁繛?000t/d,地?zé)峋粤鲿r(shí)地?zé)峋鏊髁繛?00t/d。

2.2 供熱負(fù)荷

整個(gè)地區(qū)的熱負(fù)荷如表1所示。

表1

3 方案比選

地?zé)峁┡夹g(shù)大體可分為三種類型見(jiàn)表2,簡(jiǎn)要分析各種方式的優(yōu)缺點(diǎn)。

根據(jù)以上分析,地?zé)?熱泵+鍋爐調(diào)峰綜合利用方式可充分利用地?zé)嵯到y(tǒng)的產(chǎn)熱能力,節(jié)約投資,提高供熱系統(tǒng)的安全可靠性;雖然調(diào)峰鍋爐房的設(shè)置會(huì)造成運(yùn)行費(fèi)用的增加,但是由于只是在嚴(yán)寒期才需運(yùn)行調(diào)峰鍋爐房,運(yùn)行費(fèi)用變化不大,所以本項(xiàng)目推薦采用地?zé)?熱泵+鍋爐調(diào)峰綜合利用方式對(duì)該地區(qū)進(jìn)行供熱。

4 供熱設(shè)計(jì)

該地區(qū)采暖熱負(fù)荷分為兩種,工業(yè)區(qū)為散熱器采暖系統(tǒng),設(shè)計(jì)供回水溫度85/60℃,鎮(zhèn)區(qū)(1#站和2#站)為地板采暖系統(tǒng),設(shè)計(jì)供回水溫度50/40℃。根據(jù)能量“品位對(duì)等,梯級(jí)利用”的原則,確定該采暖供熱方案如下:

從10口地?zé)峁┧崛〕龅牡責(zé)崴椭恋責(zé)峋C合利用中心,考慮到散熱損失,地?zé)峋C合利用中心進(jìn)口處地?zé)崴疁囟劝?00℃計(jì)算。

地?zé)崴?jīng)集水缸匯集后,先送至液氣分離器進(jìn)行氣液分離,分離出的可燃性氣體送至燃?xì)獍l(fā)電車間燃燒發(fā)電;液體在非采暖季送往螺桿機(jī)間進(jìn)行地?zé)岚l(fā)電,在采暖季則送至換熱間進(jìn)行一次換熱。為充分利用開(kāi)采出的地?zé)豳Y源,降低整個(gè)供熱系統(tǒng)的運(yùn)行成本,此換熱器換熱溫差按3℃考慮;同時(shí)考慮到地?zé)崴母g性,為保證供熱系統(tǒng)的安全可靠性和設(shè)備的使用壽命,此換熱器選用鈦金屬板換熱器。

采暖季換熱后的地?zé)崴头遣膳镜責(zé)岚l(fā)電車間的地?zé)峄厮屯毓嗨?經(jīng)回灌泵加壓后通過(guò)地?zé)峄毓嗑毓嘀恋叵隆?/p>

換熱后的一次水經(jīng)一次熱網(wǎng)循環(huán)泵送往工業(yè)區(qū)和鎮(zhèn)區(qū)供應(yīng)采暖,同時(shí)換熱間內(nèi)設(shè)置全自動(dòng)軟水器、軟化水箱、一次熱網(wǎng)補(bǔ)給水泵等必要的軟水和補(bǔ)水設(shè)施。

為了最大限度利用地?zé)崴械母咂肺粺崃?地?zé)峋C合利用中心引出的一次水(供水溫度97℃)首先送至工業(yè)區(qū)熱力中心,經(jīng)換熱為85/60℃二次水后供應(yīng)工業(yè)區(qū)采暖。換熱后一次水設(shè)計(jì)出水溫度為63℃,一次水供熱量為33215.3kW;而工業(yè)區(qū)采暖熱負(fù)荷為51531.8kW,熱量不足部分18316.5kW需通過(guò)設(shè)置在工業(yè)區(qū)熱力中心的調(diào)峰燃?xì)鉄崴仩t提供。

經(jīng)工業(yè)區(qū)熱力中心換熱后的一次水水溫63℃,送往鎮(zhèn)區(qū)1#和2#熱泵站。進(jìn)入熱泵站的一次水首先通過(guò)板式換熱器換取品位偏高(水溫高于43℃)的熱量進(jìn)行采暖供熱,不足部分則采用常溫?zé)岜美^續(xù)提取一次水中低品位熱量來(lái)滿足1#站和2#站的采暖要求。

表2

圖1 熱力系統(tǒng)圖

5 結(jié)語(yǔ)

采暖季利用地?zé)崴?非采暖季利用地?zé)崴l(fā)電,充分利用了地?zé)崴臒崃?調(diào)峰鍋爐房靈活設(shè)置,通過(guò)調(diào)節(jié)作用解決了高低品質(zhì)供熱匹配問(wèn)題;通過(guò)熱泵技術(shù),實(shí)現(xiàn)地能量的梯級(jí)利用,最終回水溫度不到10℃,而且在非采暖季也可以用熱泵實(shí)現(xiàn)集中供冷。通過(guò)該項(xiàng)目的實(shí)施,可以最大限度地節(jié)約能源,減少污染,提高居民的生活質(zhì)量。

[1]賓德志,劉久榮,王小玲.北京地?zé)豳Y源[M].地質(zhì)出版社,2002:169-176.

[2]何柏林.北京城區(qū)地?zé)崽镂鞅辈康責(zé)岬刭|(zhì)特征[J].現(xiàn)代地質(zhì),2009.23(1):49-56.