渤海油田礦區(qū)地?zé)嵛菜疃然毓嗬锰接?/h1>
2022-05-19 05:41:16劉曉凡
資源節(jié)約與環(huán)保 2022年4期
劉曉凡
（中海石油（中國）有限公司天津分公司礦區(qū)管理中心 天津 300452）
引言
地?zé)崾强稍偕Y源，利用地?zé)豳Y源供熱具有綠色、低碳、可持續(xù)等優(yōu)勢，推進冬季清潔供暖不僅是打好大氣污染防治攻堅戰(zhàn)的重要舉措，也是國家提出的一項重要節(jié)能減排戰(zhàn)略部署。
“取熱不取水”，地?zé)嵛菜畱?yīng)灌盡灌，是實現(xiàn)地?zé)豳Y源充分利用和資源保護的重要原則。因此，結(jié)合渤海油田工業(yè)供熱系統(tǒng)現(xiàn)狀，進一步推進區(qū)域地?zé)嵛菜疃然毓嗬镁哂兄匾默F(xiàn)實和深遠(yuǎn)意義。
1 渤海油田礦區(qū)工業(yè)供熱系統(tǒng)現(xiàn)狀分析
圖1 該區(qū)域現(xiàn)供熱系統(tǒng)工藝流程簡圖
（1）渤海油田礦區(qū)現(xiàn)有的工業(yè)供熱系統(tǒng)采用直供方式，地?zé)崴崛『筮M入一次熱水罐自然沉淀出砂，然后通過一次管網(wǎng)輸送至新建辦公樓換熱站提供熱源，溫度降至約55℃后直接進入老式辦公樓二次管網(wǎng)，回水部分進入二次熱水罐后作為燃?xì)鉄岜谜舭l(fā)器熱源水進行二次提熱，部分進入燃?xì)鉄岜美淠髯鳛槔鲜睫k公樓二次管網(wǎng)循環(huán)水。進入蒸發(fā)器側(cè)地?zé)崴禍刂?5℃，瞬時回灌率50～70%。
（2）根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研和對往年運行參數(shù)分析，目前該供熱系統(tǒng)由于系統(tǒng)采用直供方式，地?zé)嵩苯舆M入用戶末端和熱泵機組蒸發(fā)器內(nèi)，長期運行，供暖設(shè)備及管道內(nèi)累積的泥砂、鐵銹、懸浮物較多，影響設(shè)備的使用壽命，同時，增大回灌過濾設(shè)備運行負(fù)荷，造成地?zé)峋毓嗄芰ο陆?。運行期間，由于一二次側(cè)均為地?zé)嵩?，互相交叉影響，溫度穩(wěn) 定性差。且由于是開式系統(tǒng)，如遇停電等特殊情況，二次網(wǎng)內(nèi)不能做到封閉循環(huán)，造成水力失調(diào)。因此，擬補打一眼館陶組回灌井，并對現(xiàn)有系統(tǒng)進行改造，是解決渤海油田礦區(qū)工業(yè)供熱系統(tǒng)不足的有效途徑。
2 地?zé)嵛菜疃壤玫募夹g(shù)原則
（1）根據(jù)地?zé)岬刭|(zhì)條件，現(xiàn)場布局及場地條件，合理設(shè)計和鉆探采灌、地?zé)峋?/p>
（2）遵循“技術(shù)先進、環(huán)保節(jié)能、經(jīng)濟合理、安全可靠”的基本原則。
（3）充分利用地?zé)豳Y源，通過合理規(guī)劃采暖方式和采用熱泵技術(shù)等方式，降低地?zé)峄毓鄿囟?，實現(xiàn)地?zé)崽菁壚?，提高地?zé)崂寐省?/p>
3 地?zé)岬刭|(zhì)條件分析
3.1 構(gòu)造特征
該區(qū)域地?zé)峄毓嗑畼?gòu)造位置處于III 級構(gòu)造單元黃驊坳陷東部之次級構(gòu)造單元北塘凹陷的東南部，區(qū)域主構(gòu)造格局受新華夏構(gòu)造體系控制。滄東斷裂、漢沽斷裂相互作用，使得該地區(qū)在中生代末長期持續(xù)沉降，沉積著數(shù)千米厚的新生界。新近系在凹陷區(qū)內(nèi)具有由西向東，向海中傾斜的趨勢；自北向南地層沉積有由厚變薄的特點。區(qū)域上斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，對地?zé)岬刭|(zhì)條件起控制作用的斷裂主要有：西側(cè)的滄東斷裂，南側(cè)的海河斷裂[1]。
3.2 地層特征
根據(jù)區(qū)域地質(zhì)及鉆井資料，該區(qū)域地層自上而下有：新生界第四系、新近系明化鎮(zhèn)組、館陶組和古近系東營組[2]。
3.3 熱儲層特征
根據(jù)以往工作成果，該區(qū)域從上到下發(fā)育的熱儲層主要有新近系明化鎮(zhèn)組、館陶組和古近系東營組熱儲層。
3.4 井深預(yù)測
通過分析周邊已有地?zé)峋Y料，該區(qū)域目前揭露的地層垂向上存在三個主要熱儲層：新近系明化鎮(zhèn)組和館陶組。館陶組底板埋深在2000～2100m，通過分析周邊地?zé)峋@遇地層情況，該區(qū)域地?zé)峋@遇地層預(yù)測由上到下為第四系、新近系明化鎮(zhèn)組、館陶組、古近系東營組，具體如表1、表2。
表1 區(qū)域周邊地?zé)峋貙淤Y料統(tǒng)計表
表2 區(qū)域回灌井鉆遇地層預(yù)測表
預(yù)測館陶組底板埋深為2050m，開鑿地?zé)峄毓嗑股顬?080m。
3.5 水溫預(yù)測
根據(jù)區(qū)域地層平均地溫梯度，利用公式計算擬建回灌井熱儲層溫度：
式中：Tg—熱儲層中點溫度（℃）；
D1—熱儲層中點埋深（根據(jù)周邊地?zé)峋∷螖?shù)據(jù)，取1675～1825m）；
Gi—蓋層平均地溫梯度（取3.0～3.1℃/100m）；
D2—常溫層埋深（30m）；
T0—常溫層溫度（13.5℃）。
經(jīng)計算，該區(qū)域地?zé)峋^陶組熱儲層中點溫度為68～72℃，地?zé)崃黧w經(jīng)井筒向井口運移過程中，因受熱水流動速度、流量、井壁阻力等諸多因素影響，使得井口水溫均小于熱儲層內(nèi)地?zé)崃黧w的溫度，一般流量越大，損失越小。依據(jù)經(jīng)驗，館陶組熱儲層井口溫度較熱儲層溫度損失2～6℃（取4℃），因此預(yù)測該井井口流溫為64～68℃。
3.6 出水量預(yù)測
水量預(yù)測主要采用與同構(gòu)造單元、同熱儲層地?zé)峋畬嶋H出水量進行類比確定。參考項目所在地附近館陶組地?zé)峋克浚A(yù)測該區(qū)域館陶組地?zé)峄毓嗑膯尉克繛?0～100m3/h。
3.7 回灌可灌性分析
補建回灌井?dāng)M將新近系館陶組作為目的熱儲層，并且采用同層對井采灌方式開發(fā)利用地?zé)豳Y源，單井可灌量參考同構(gòu)造單元、同熱儲 層回灌井實際回灌量來確定。擬建回灌井周邊最近的回灌井成井后回灌試驗中穩(wěn)定回灌量60m3/h，水溫49.5℃，穩(wěn)定水位埋深84.57m。擬建回灌井周邊約3km 處有1 眼館陶組地?zé)峄毓嗑?/p>
根據(jù)往年的動態(tài)監(jiān)測資料分析，往年總回灌量4.76×104m3，地?zé)釂尉€(wěn)定回灌量達到70m3/h。根據(jù)以往實踐經(jīng)驗，若采用射孔成井工藝，能有效提高館陶組熱儲層地?zé)峋幕毓嘈ЧM建回灌井以館陶組作為目的熱儲層，可采用射孔成井工藝，預(yù)計回灌井的可灌量在60～70m3/h。
3.8 地?zé)峄毓嗑季?/h3>
回灌井布局主要取決于熱儲資源開采強度、熱儲條件、場地條件以及可操控性。同時應(yīng)結(jié)合鉆井施工所需水、電、道路交通等基本要求，確定井口位置。
3.9 地?zé)崃黧w腐蝕、結(jié)垢性預(yù)測
通過對地?zé)崃黧w腐蝕性及結(jié)垢性分析，可知設(shè)計回灌井地?zé)崃黧w屬輕微腐蝕性地?zé)崃黧w，無結(jié)垢，回?fù)P時使用的管材和設(shè)備應(yīng)具有防腐性。
4 熱負(fù)荷及熱源供熱能力
4.1 熱負(fù)荷
渤海油田礦區(qū)工業(yè)辦公樓建筑面積11×104m2，末端為散熱器采暖，供回水溫度參數(shù)為60～45℃；寫字樓建筑面積為6×104m2，末端為中央空調(diào)，供回水溫度參數(shù)為50～40℃。依據(jù)近年來實際運行分析，寫字樓建筑尖峰熱負(fù)荷約為1900KW，辦公樓區(qū)域尖峰熱負(fù)荷為6050KW，該區(qū)域設(shè)計總熱負(fù)荷為7950KW。
4.2 地?zé)峋崮芰Ψ治?/h3>
該區(qū)域地?zé)峋_采井出水水溫為70℃，根據(jù)該井年開采量指標(biāo)，設(shè)計最大出水量不超過93.5m3/h計算，根據(jù)熱平衡分析最終確定回灌溫度。地?zé)峋峁崮苤饕譃閮刹糠郑?/p>
一是通過板式換熱器直接將熱能輸送至用戶端，二是降溫后的低溫地?zé)嵛菜?lián)合熱泵提供用戶端所需熱能，兩部分能量總和為項目所需最大供熱負(fù)荷7950kW。
根據(jù)末端熱負(fù)荷需求及供暖參數(shù)，地?zé)崴苯永脺囟瓤山抵?7℃；地?zé)嶂苯永煤笪菜?lián)合燃?xì)鉄岜脵C組進行再提熱，為保護燃?xì)鉄岜脵C組，且保證熱泵機組蒸發(fā)器進出口溫度的穩(wěn)定性，系統(tǒng)可增加一臺熱泵前置板式換熱器和配套的循環(huán)水泵。
根據(jù)以上熱負(fù)荷分析可知，地?zé)崴畲笏矔r開采量為89m3/h，并利用后回灌溫度降至25℃即可滿足該區(qū)域所需熱負(fù)荷需求。運行期間可以通過調(diào)節(jié)地?zé)崴拈_采量以達到尾水回灌標(biāo)準(zhǔn)。
4.3 供熱工藝流程
地?zé)峋?0℃原水進入供熱中心站后，通過除砂器進行過濾，用以降低地?zé)崴泄腆w雜質(zhì)對換熱器等設(shè)備的損害，過濾后地?zé)崴冉?jīng)原輸送管網(wǎng)輸送至寫字樓換熱站，降至51℃后的地?zé)崴畵Q出的熱量全部作為一次熱源提供給寫字樓換熱站，后輸送回至供熱中心，又經(jīng)一級板式換熱器，降至47℃的地?zé)崴畵Q出的熱量全部作為部分一次熱源提供給辦公樓區(qū)域，最后二級地?zé)嵛菜?jīng)過二級板式換熱器后降至25℃，該部分地?zé)崴疅崃繛槿細(xì)鉄岜谜舭l(fā)器提供熱源，用以滿足辦公樓區(qū)域剩余熱負(fù)荷需求。地?zé)嵛菜罱K回灌溫度為25℃以下地?zé)嵩?/p>
4.4 改造后供熱站內(nèi)主要設(shè)備
為了解決保持熱儲壓力，減少地?zé)崃黧w直接排放污染環(huán)境問題，并使地?zé)豳Y源得到充分利用，采用尾水聯(lián)合熱泵機組方式。熱泵機組（電驅(qū)動壓縮式熱泵和直燃型燃?xì)馕帐綗岜?，結(jié)合實際情況，科學(xué)選定）可以實現(xiàn)降低地?zé)崴毓鄿囟?，達到梯級利用地?zé)豳Y源的目的。改造后系統(tǒng)利用原有的燃?xì)鉄岜?，預(yù)留儲熱系統(tǒng)管道接口。
板式換熱器通過板式換熱器可以將地?zé)釤崮芾孟到y(tǒng)分為一次水、二次水系統(tǒng)，保證地?zé)崂迷O(shè)備可靠運行，實現(xiàn)安全供熱。
地?zé)崴|(zhì)中最常出現(xiàn)的腐蝕成分是氯離子和溶解氧。為了解決地?zé)峁┡到y(tǒng)的腐蝕和水力穩(wěn)定性問題，國內(nèi)外的地?zé)峁┡到y(tǒng)，主要采用間接供暖方式，即通過板式換熱器將地?zé)峁┡到y(tǒng)分為一次水、二次水系統(tǒng)，從而實現(xiàn)可靠、安全供熱。考慮到地?zé)崴新入x子對金屬的腐蝕性，宜選用鈦板材質(zhì)的板式換熱器材質(zhì)。
根據(jù)改造后系統(tǒng)流程及相應(yīng)參數(shù)，進行站房內(nèi)主要設(shè)備選型，包含板式換熱器、熱泵機組、循環(huán)水泵及其他附屬設(shè)備等，用以將原有直供系統(tǒng)改造為間供系統(tǒng)。各個板換系統(tǒng)相對獨立，便于運行期間系統(tǒng)調(diào)節(jié)，增強了運行穩(wěn)定性。
4.5 供熱管網(wǎng)
（1）一次熱水管網(wǎng)
由于管網(wǎng)僅用于回灌地?zé)崴?，對管道耐高溫和耐壓要求不高，要求具備一定防腐能力，所以建議使用時采用PE 給水管道，可采用預(yù)制保溫管直埋敷設(shè)形式。
保溫材料為聚氨酯材料，耐溫要求90℃。設(shè)計管道采用SDR11 系列PE100 級管材，管徑為D160，工作管標(biāo)準(zhǔn)，GB/T13663-2000。預(yù)估管道長度為400m。
（2）二次熱水管網(wǎng)
二次管網(wǎng)在本次改造中不進行變動，維持原狀，可根據(jù)使用情況逐年替換部分老舊管網(wǎng)。
5 實施效果
（1）該區(qū)域可通過補建一眼館陶組地?zé)峋?，與原采灌系統(tǒng)形成“一采兩灌”開發(fā)利用系統(tǒng)，通過改造供熱系統(tǒng)，能夠保證采水高峰期尾水實時回灌。
圖2 改造系統(tǒng)工藝流程簡圖
（2）地?zé)峄毓嗑诹黧w溫度64～68℃；出水量80～100m3/h；預(yù)計可灌量60～70m3/h；地?zé)崃黧w總礦化度為1800～2000g/L；水化學(xué)類型為HCO3·Cl-Na 型或Cl·HCO3-Na 型，pH 值約8.2～8.3；為弱 堿性、無結(jié)垢趨勢的輕微腐蝕性地?zé)崃黧w。
（3）以地?zé)嵛菜疃然毓嗬脼槟繕?biāo)，充分利用現(xiàn)有地?zé)峋黧w作為熱源，采用三眼館陶組地?zé)峋ㄒ徊蓛晒啵┞?lián)合燃?xì)馕帐綗岜孟到y(tǒng)，冬季可滿足區(qū)域內(nèi)建筑所需熱負(fù)荷，尾水回灌溫度降至25℃以下，同時，保證地?zé)嵛菜耆毓唷?/p>
結(jié)語
綜上所述，地?zé)嵛菜疃然毓嗬迷诓澈Ｓ吞锏V區(qū)應(yīng)用，具有節(jié)能、環(huán)保、綠色、低碳特點，推廣應(yīng)用價值顯著。供熱企業(yè)應(yīng)當(dāng)從節(jié)約資源、保護環(huán)境、推進生態(tài)文明建設(shè)、促進經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展角度出發(fā)，積極行動，充分運用，為國家綠色低碳戰(zhàn)略實施履行好企業(yè)應(yīng)有的責(zé)任。
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劉曉凡
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引言
地?zé)崾强稍偕Y源，利用地?zé)豳Y源供熱具有綠色、低碳、可持續(xù)等優(yōu)勢，推進冬季清潔供暖不僅是打好大氣污染防治攻堅戰(zhàn)的重要舉措，也是國家提出的一項重要節(jié)能減排戰(zhàn)略部署。
“取熱不取水”，地?zé)嵛菜畱?yīng)灌盡灌，是實現(xiàn)地?zé)豳Y源充分利用和資源保護的重要原則。因此，結(jié)合渤海油田工業(yè)供熱系統(tǒng)現(xiàn)狀，進一步推進區(qū)域地?zé)嵛菜疃然毓嗬镁哂兄匾默F(xiàn)實和深遠(yuǎn)意義。
1 渤海油田礦區(qū)工業(yè)供熱系統(tǒng)現(xiàn)狀分析
圖1 該區(qū)域現(xiàn)供熱系統(tǒng)工藝流程簡圖
（1）渤海油田礦區(qū)現(xiàn)有的工業(yè)供熱系統(tǒng)采用直供方式，地?zé)崴崛『筮M入一次熱水罐自然沉淀出砂，然后通過一次管網(wǎng)輸送至新建辦公樓換熱站提供熱源，溫度降至約55℃后直接進入老式辦公樓二次管網(wǎng)，回水部分進入二次熱水罐后作為燃?xì)鉄岜谜舭l(fā)器熱源水進行二次提熱，部分進入燃?xì)鉄岜美淠髯鳛槔鲜睫k公樓二次管網(wǎng)循環(huán)水。進入蒸發(fā)器側(cè)地?zé)崴禍刂?5℃，瞬時回灌率50～70%。
（2）根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研和對往年運行參數(shù)分析，目前該供熱系統(tǒng)由于系統(tǒng)采用直供方式，地?zé)嵩苯舆M入用戶末端和熱泵機組蒸發(fā)器內(nèi)，長期運行，供暖設(shè)備及管道內(nèi)累積的泥砂、鐵銹、懸浮物較多，影響設(shè)備的使用壽命，同時，增大回灌過濾設(shè)備運行負(fù)荷，造成地?zé)峋毓嗄芰ο陆?。運行期間，由于一二次側(cè)均為地?zé)嵩?，互相交叉影響，溫度穩(wěn) 定性差。且由于是開式系統(tǒng)，如遇停電等特殊情況，二次網(wǎng)內(nèi)不能做到封閉循環(huán)，造成水力失調(diào)。因此，擬補打一眼館陶組回灌井，并對現(xiàn)有系統(tǒng)進行改造，是解決渤海油田礦區(qū)工業(yè)供熱系統(tǒng)不足的有效途徑。
2 地?zé)嵛菜疃壤玫募夹g(shù)原則
（1）根據(jù)地?zé)岬刭|(zhì)條件，現(xiàn)場布局及場地條件，合理設(shè)計和鉆探采灌、地?zé)峋?/p>
（2）遵循“技術(shù)先進、環(huán)保節(jié)能、經(jīng)濟合理、安全可靠”的基本原則。
（3）充分利用地?zé)豳Y源，通過合理規(guī)劃采暖方式和采用熱泵技術(shù)等方式，降低地?zé)峄毓鄿囟?，實現(xiàn)地?zé)崽菁壚?，提高地?zé)崂寐省?/p>
3 地?zé)岬刭|(zhì)條件分析
3.1 構(gòu)造特征
該區(qū)域地?zé)峄毓嗑畼?gòu)造位置處于III 級構(gòu)造單元黃驊坳陷東部之次級構(gòu)造單元北塘凹陷的東南部，區(qū)域主構(gòu)造格局受新華夏構(gòu)造體系控制。滄東斷裂、漢沽斷裂相互作用，使得該地區(qū)在中生代末長期持續(xù)沉降，沉積著數(shù)千米厚的新生界。新近系在凹陷區(qū)內(nèi)具有由西向東，向海中傾斜的趨勢；自北向南地層沉積有由厚變薄的特點。區(qū)域上斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，對地?zé)岬刭|(zhì)條件起控制作用的斷裂主要有：西側(cè)的滄東斷裂，南側(cè)的海河斷裂[1]。
3.2 地層特征
根據(jù)區(qū)域地質(zhì)及鉆井資料，該區(qū)域地層自上而下有：新生界第四系、新近系明化鎮(zhèn)組、館陶組和古近系東營組[2]。
3.3 熱儲層特征
根據(jù)以往工作成果，該區(qū)域從上到下發(fā)育的熱儲層主要有新近系明化鎮(zhèn)組、館陶組和古近系東營組熱儲層。
3.4 井深預(yù)測
通過分析周邊已有地?zé)峋Y料，該區(qū)域目前揭露的地層垂向上存在三個主要熱儲層：新近系明化鎮(zhèn)組和館陶組。館陶組底板埋深在2000～2100m，通過分析周邊地?zé)峋@遇地層情況，該區(qū)域地?zé)峋@遇地層預(yù)測由上到下為第四系、新近系明化鎮(zhèn)組、館陶組、古近系東營組，具體如表1、表2。
表1 區(qū)域周邊地?zé)峋貙淤Y料統(tǒng)計表
表2 區(qū)域回灌井鉆遇地層預(yù)測表
預(yù)測館陶組底板埋深為2050m，開鑿地?zé)峄毓嗑股顬?080m。
3.5 水溫預(yù)測
根據(jù)區(qū)域地層平均地溫梯度，利用公式計算擬建回灌井熱儲層溫度：
式中：Tg—熱儲層中點溫度（℃）；
D1—熱儲層中點埋深（根據(jù)周邊地?zé)峋∷螖?shù)據(jù)，取1675～1825m）；
Gi—蓋層平均地溫梯度（取3.0～3.1℃/100m）；
D2—常溫層埋深（30m）；
T0—常溫層溫度（13.5℃）。
經(jīng)計算，該區(qū)域地?zé)峋^陶組熱儲層中點溫度為68～72℃，地?zé)崃黧w經(jīng)井筒向井口運移過程中，因受熱水流動速度、流量、井壁阻力等諸多因素影響，使得井口水溫均小于熱儲層內(nèi)地?zé)崃黧w的溫度，一般流量越大，損失越小。依據(jù)經(jīng)驗，館陶組熱儲層井口溫度較熱儲層溫度損失2～6℃（取4℃），因此預(yù)測該井井口流溫為64～68℃。
3.6 出水量預(yù)測
水量預(yù)測主要采用與同構(gòu)造單元、同熱儲層地?zé)峋畬嶋H出水量進行類比確定。參考項目所在地附近館陶組地?zé)峋克浚A(yù)測該區(qū)域館陶組地?zé)峄毓嗑膯尉克繛?0～100m3/h。
3.7 回灌可灌性分析
補建回灌井?dāng)M將新近系館陶組作為目的熱儲層，并且采用同層對井采灌方式開發(fā)利用地?zé)豳Y源，單井可灌量參考同構(gòu)造單元、同熱儲 層回灌井實際回灌量來確定。擬建回灌井周邊最近的回灌井成井后回灌試驗中穩(wěn)定回灌量60m3/h，水溫49.5℃，穩(wěn)定水位埋深84.57m。擬建回灌井周邊約3km 處有1 眼館陶組地?zé)峄毓嗑?/p>
根據(jù)往年的動態(tài)監(jiān)測資料分析，往年總回灌量4.76×104m3，地?zé)釂尉€(wěn)定回灌量達到70m3/h。根據(jù)以往實踐經(jīng)驗，若采用射孔成井工藝，能有效提高館陶組熱儲層地?zé)峋幕毓嘈ЧM建回灌井以館陶組作為目的熱儲層，可采用射孔成井工藝，預(yù)計回灌井的可灌量在60～70m3/h。
3.8 地?zé)峄毓嗑季?/h3>
回灌井布局主要取決于熱儲資源開采強度、熱儲條件、場地條件以及可操控性。同時應(yīng)結(jié)合鉆井施工所需水、電、道路交通等基本要求，確定井口位置。
3.9 地?zé)崃黧w腐蝕、結(jié)垢性預(yù)測
通過對地?zé)崃黧w腐蝕性及結(jié)垢性分析，可知設(shè)計回灌井地?zé)崃黧w屬輕微腐蝕性地?zé)崃黧w，無結(jié)垢，回?fù)P時使用的管材和設(shè)備應(yīng)具有防腐性。
4 熱負(fù)荷及熱源供熱能力
4.1 熱負(fù)荷
渤海油田礦區(qū)工業(yè)辦公樓建筑面積11×104m2，末端為散熱器采暖，供回水溫度參數(shù)為60～45℃；寫字樓建筑面積為6×104m2，末端為中央空調(diào)，供回水溫度參數(shù)為50～40℃。依據(jù)近年來實際運行分析，寫字樓建筑尖峰熱負(fù)荷約為1900KW，辦公樓區(qū)域尖峰熱負(fù)荷為6050KW，該區(qū)域設(shè)計總熱負(fù)荷為7950KW。
4.2 地?zé)峋崮芰Ψ治?/h3>
該區(qū)域地?zé)峋_采井出水水溫為70℃，根據(jù)該井年開采量指標(biāo)，設(shè)計最大出水量不超過93.5m3/h計算，根據(jù)熱平衡分析最終確定回灌溫度。地?zé)峋峁崮苤饕譃閮刹糠郑?/p>
一是通過板式換熱器直接將熱能輸送至用戶端，二是降溫后的低溫地?zé)嵛菜?lián)合熱泵提供用戶端所需熱能，兩部分能量總和為項目所需最大供熱負(fù)荷7950kW。
根據(jù)末端熱負(fù)荷需求及供暖參數(shù)，地?zé)崴苯永脺囟瓤山抵?7℃；地?zé)嶂苯永煤笪菜?lián)合燃?xì)鉄岜脵C組進行再提熱，為保護燃?xì)鉄岜脵C組，且保證熱泵機組蒸發(fā)器進出口溫度的穩(wěn)定性，系統(tǒng)可增加一臺熱泵前置板式換熱器和配套的循環(huán)水泵。
根據(jù)以上熱負(fù)荷分析可知，地?zé)崴畲笏矔r開采量為89m3/h，并利用后回灌溫度降至25℃即可滿足該區(qū)域所需熱負(fù)荷需求。運行期間可以通過調(diào)節(jié)地?zé)崴拈_采量以達到尾水回灌標(biāo)準(zhǔn)。
4.3 供熱工藝流程
地?zé)峋?0℃原水進入供熱中心站后，通過除砂器進行過濾，用以降低地?zé)崴泄腆w雜質(zhì)對換熱器等設(shè)備的損害，過濾后地?zé)崴冉?jīng)原輸送管網(wǎng)輸送至寫字樓換熱站，降至51℃后的地?zé)崴畵Q出的熱量全部作為一次熱源提供給寫字樓換熱站，后輸送回至供熱中心，又經(jīng)一級板式換熱器，降至47℃的地?zé)崴畵Q出的熱量全部作為部分一次熱源提供給辦公樓區(qū)域，最后二級地?zé)嵛菜?jīng)過二級板式換熱器后降至25℃，該部分地?zé)崴疅崃繛槿細(xì)鉄岜谜舭l(fā)器提供熱源，用以滿足辦公樓區(qū)域剩余熱負(fù)荷需求。地?zé)嵛菜罱K回灌溫度為25℃以下地?zé)嵩?/p>
4.4 改造后供熱站內(nèi)主要設(shè)備
為了解決保持熱儲壓力，減少地?zé)崃黧w直接排放污染環(huán)境問題，并使地?zé)豳Y源得到充分利用，采用尾水聯(lián)合熱泵機組方式。熱泵機組（電驅(qū)動壓縮式熱泵和直燃型燃?xì)馕帐綗岜?，結(jié)合實際情況，科學(xué)選定）可以實現(xiàn)降低地?zé)崴毓鄿囟?，達到梯級利用地?zé)豳Y源的目的。改造后系統(tǒng)利用原有的燃?xì)鉄岜?，預(yù)留儲熱系統(tǒng)管道接口。
板式換熱器通過板式換熱器可以將地?zé)釤崮芾孟到y(tǒng)分為一次水、二次水系統(tǒng)，保證地?zé)崂迷O(shè)備可靠運行，實現(xiàn)安全供熱。
地?zé)崴|(zhì)中最常出現(xiàn)的腐蝕成分是氯離子和溶解氧。為了解決地?zé)峁┡到y(tǒng)的腐蝕和水力穩(wěn)定性問題，國內(nèi)外的地?zé)峁┡到y(tǒng)，主要采用間接供暖方式，即通過板式換熱器將地?zé)峁┡到y(tǒng)分為一次水、二次水系統(tǒng)，從而實現(xiàn)可靠、安全供熱。考慮到地?zé)崴新入x子對金屬的腐蝕性，宜選用鈦板材質(zhì)的板式換熱器材質(zhì)。
根據(jù)改造后系統(tǒng)流程及相應(yīng)參數(shù)，進行站房內(nèi)主要設(shè)備選型，包含板式換熱器、熱泵機組、循環(huán)水泵及其他附屬設(shè)備等，用以將原有直供系統(tǒng)改造為間供系統(tǒng)。各個板換系統(tǒng)相對獨立，便于運行期間系統(tǒng)調(diào)節(jié)，增強了運行穩(wěn)定性。
4.5 供熱管網(wǎng)
（1）一次熱水管網(wǎng)
由于管網(wǎng)僅用于回灌地?zé)崴?，對管道耐高溫和耐壓要求不高，要求具備一定防腐能力，所以建議使用時采用PE 給水管道，可采用預(yù)制保溫管直埋敷設(shè)形式。
保溫材料為聚氨酯材料，耐溫要求90℃。設(shè)計管道采用SDR11 系列PE100 級管材，管徑為D160，工作管標(biāo)準(zhǔn)，GB/T13663-2000。預(yù)估管道長度為400m。
（2）二次熱水管網(wǎng)
二次管網(wǎng)在本次改造中不進行變動，維持原狀，可根據(jù)使用情況逐年替換部分老舊管網(wǎng)。
5 實施效果
（1）該區(qū)域可通過補建一眼館陶組地?zé)峋?，與原采灌系統(tǒng)形成“一采兩灌”開發(fā)利用系統(tǒng)，通過改造供熱系統(tǒng)，能夠保證采水高峰期尾水實時回灌。
圖2 改造系統(tǒng)工藝流程簡圖
（2）地?zé)峄毓嗑诹黧w溫度64～68℃；出水量80～100m3/h；預(yù)計可灌量60～70m3/h；地?zé)崃黧w總礦化度為1800～2000g/L；水化學(xué)類型為HCO3·Cl-Na 型或Cl·HCO3-Na 型，pH 值約8.2～8.3；為弱 堿性、無結(jié)垢趨勢的輕微腐蝕性地?zé)崃黧w。
（3）以地?zé)嵛菜疃然毓嗬脼槟繕?biāo)，充分利用現(xiàn)有地?zé)峋黧w作為熱源，采用三眼館陶組地?zé)峋ㄒ徊蓛晒啵┞?lián)合燃?xì)馕帐綗岜孟到y(tǒng)，冬季可滿足區(qū)域內(nèi)建筑所需熱負(fù)荷，尾水回灌溫度降至25℃以下，同時，保證地?zé)嵛菜耆毓唷?/p>
結(jié)語
綜上所述，地?zé)嵛菜疃然毓嗬迷诓澈Ｓ吞锏V區(qū)應(yīng)用，具有節(jié)能、環(huán)保、綠色、低碳特點，推廣應(yīng)用價值顯著。供熱企業(yè)應(yīng)當(dāng)從節(jié)約資源、保護環(huán)境、推進生態(tài)文明建設(shè)、促進經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展角度出發(fā)，積極行動，充分運用，為國家綠色低碳戰(zhàn)略實施履行好企業(yè)應(yīng)有的責(zé)任。
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