工業(yè)廢熱轉(zhuǎn)化為城市供暖
——德國漢堡地下儲(chǔ)熱供熱隧道工程

項(xiàng)目背景

德國漢堡易北河下的供熱隧道在2022年8月9日開工建設(shè)。這條直徑4.5 m的隧道和其配套地下設(shè)施將用于儲(chǔ)存漢堡南部工業(yè)區(qū)作業(yè)過程中產(chǎn)生的廢熱并輸送到漢堡北部的港口新城，代替天然氣和煤炭等能源，在冬季為當(dāng)?shù)鼐用窆帷?/p>

該項(xiàng)目使用了全新的氣候中性供暖技術(shù)，供暖過程中不產(chǎn)生碳排放，其核心是回收工業(yè)區(qū)生產(chǎn)過程中的廢熱，并通過鹽水在地下儲(chǔ)存熱量，在需要供暖時(shí)輸送熱量。為此，工業(yè)區(qū)和城區(qū)兩端的豎井中需要安裝復(fù)雜的儲(chǔ)熱和輸熱系統(tǒng)。

發(fā)展與困境

過去，廢熱收集的成本效益通常不高，僅25%廢熱能得到有效應(yīng)用。近年來，隨著熱交換器技術(shù)的進(jìn)步，廢熱收集效率比過去提高了20%～50%，使工業(yè)廢熱為整個(gè)城市供暖成為了可能。

然而，受限于地下儲(chǔ)熱空間大小等問題，整個(gè)易北河供熱隧道系統(tǒng)完工后只能滿足6 000戶的冬季使用需求；即便其他計(jì)劃中的廢熱供熱系統(tǒng)全部完工，也只能滿足35 000戶的冬季使用需求；與此同時(shí)，這些系統(tǒng)的建設(shè)和維護(hù)成本卻是極其高昂的。盡管工廠、發(fā)電廠、垃圾焚燒廠可以提供充足的廢熱，但要將這些熱量儲(chǔ)存到冬季并運(yùn)輸?shù)匠菂^(qū)，需要大量的地下儲(chǔ)熱設(shè)施和輸熱隧道。為了減少儲(chǔ)存和長距離輸送過程中的熱量損失，這些地下設(shè)施和隧道對(duì)埋深和襯砌都有較高的要求。

對(duì)于漢堡市500萬的人口來說，目前建設(shè)中的廢熱區(qū)域供暖系統(tǒng)實(shí)在是有些微不足道。想要建立起一套可以滿足整個(gè)城市居民冬季供暖需求的廢熱供暖系統(tǒng)，無論是地下工程的施工難度，還是建設(shè)成本，都過于巨大。

未來設(shè)想

面對(duì)地下設(shè)施的施工難度和成本問題，德國企業(yè)聯(lián)合相關(guān)部門提出了一個(gè)大膽的計(jì)劃： 不建造人工地下儲(chǔ)熱設(shè)施，直接將漢堡市地下的沙質(zhì)含水層作為儲(chǔ)熱設(shè)施。

這一計(jì)劃建立在漢堡市特殊的地質(zhì)條件之上： 漢堡市位于2個(gè)沙質(zhì)含水層之上，2個(gè)含水層中間有1層幾乎不透水的黏土層。

在該計(jì)劃中，黏土層下方的含水層將被作為儲(chǔ)熱設(shè)施。來自工業(yè)區(qū)、發(fā)電廠、垃圾焚燒廠的廢熱會(huì)通過專用豎井輸入黏土層下方的含水層中進(jìn)行儲(chǔ)存；需要使用時(shí)，再通過豎井抽取出來。

當(dāng)然，地下含水層的儲(chǔ)熱能力不及人工建設(shè)的地下儲(chǔ)熱設(shè)施，將會(huì)損失約1/3的熱量，但研究人員認(rèn)為，這是一個(gè)可以接受的數(shù)字。含水層的溫度將為 70～80 ℃，二次加熱后就可以滿足供暖需求。

(摘自 隧道網(wǎng)微信公眾平臺(tái) 2022-08-31)