浅层地热能开发的地质环境问题及关键技术研究

发布时间：2021-02-21 04:17

　　目前,国内浅层地热能开发利用的主要方式有水源热泵和土壤源地埋管热泵两种。其中,地下能源采集系统工程设计的合理性和工程质量直接影响着周边地质环境和热交换效率稳定性问题。为此,针对存在的突出问题通过大量的调研、资料收集分析研究了浅层地热能开发过程中由于工程问题导致的热贯通、地下水位下降、地面塌陷、水质恶化等地质环境问题；结合工程实践和专题试验从成井管材、施工工艺、材料选择提出了具体的解决措施和技术方案。特别是针对传统的“一井抽多井回”模式存在的占地面积大、回灌困难问题,提出了“单井抽回两用系统”和“PVC-U塑料管成井技术”设计思路,并结合生产实际进行了室内和生产性试验。其中,郑州荥阳鑫苑小区“单井抽回两用系统”解决了细颗粒松散地层回灌困难等问题,通过4年的运行情况证实：系统参数稳定、供热制冷效果可靠,取得了显著地经济效益、社会效益和环境效益。浅层地热能是一种可再生绿色能源,其能量相当于9.4×1020KJ的热能或3.2×105亿t标准煤的热量。具有埋藏浅、分布广泛、开发成本低等特点,在目前技术经济条件下,浅层地热能通过热泵机组进行能量的提取和交换,可以替代煤炭、石油、天然气实现建筑物供暖... 

【文章来源】：中国地质大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：117 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    §1.1 课题来源及研究目的和意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 研究目的和意义
    §1.2 国内外研究现状及趋势
        1.2.1 国内外研究现状及问题
        1.2.2 浅层地热清洁能源开发趋势
    §1.3 课题研究内容和技术路线
        1.3.1 课题研究内容
        1.3.2 课题研究技术路线
    §1.4 本章小结
第二章 浅层地热能计算评价与地源热泵
    §2.1 浅层地热能资源与政策
        2.1.1 浅层地热能概念及资源量
        2.1.2 浅层地热能开发政策
    §2.2 浅层地热能潜力计算与节能减排评价
        2.2.1 国家节能减排目标
        2.2.2 浅层地热能潜力与经济价值计算
        2.2.3 供暖制冷面积计算
        2.2.4 标准煤替代量和温室气体减排量计算
        2.2.5 节能减排效益分析与评价
    §2.3 地源热泵开发浅层地热能方式及特点
        2.3.1 地源热泵概念
        2.3.2 工作原理
        2.3.3 浅层地热能开发主要方式
        2.3.4 地源热泵主要特点
    §2.4 本章小结
第三章 浅层地热能开发地质环境问题研究
    §3.1 地源热泵开发浅层地热能热污染问题
        3.1.1 土壤温度测试及变化规律
        3.1.2 地层冷热平衡分析研究
        3.1.3 热污染造成的环境问题
    §3.2 地下水位下降与地面沉降问题
        3.2.1 地下水位降深计算
        3.2.2 区域地下水位下降与漏斗的形成
        3.2.3 地面沉降与塌陷
    §3.3 地下水质污染问题
        3.3.1 地下水污染现状
        3.3.2 工程导致地下水污染原因及危害
    §3.4 本章小结
第四章 浅层地热能开发工程问题研究
    §4.1 热泵系统腐蚀结垢问题与试验研究
        4.1.1 热泵系统中腐蚀结垢形式及危害
        4.1.2 地下管井腐蚀机理与类型
        4.1.3 常用过滤管腐蚀与结垢试验
    §4.2 地下水源井工程现状及问题研究
        4.2.1 地下水源井工程现状
        4.2.2 地下水源井工程问题
    §4.3 地下埋管工程现状及问题研究
        4.3.1 地下埋管工程现状
        4.3.2 埋管及围填材料问题研究
        4.3.3 钻孔口径及工艺问题研究
    §4.4 本章小结
第五章 浅层地热能开发关键技术研究应用
    §5.1 地下水源井工程关键技术
        5.1.1 地下水源热泵井管材选择
        5.1.2 地下水源钻井技术
    §5.2 PVC-U塑料管成井技术
        5.2.1 PVC-U塑料管特性
        5.2.2 PVC-U管物理力学性能
        5.2.3 PVC-U管成井关键技术
        5.2.4 PVC-U塑料管应用实例
    §5.3 新型地下水源单井抽回两用系统应用研究
        5.3.1 地下水源热泵系统回灌主要类型与问题
        5.3.2 新型地下水源单井抽回两用系统设计与试验
        5.3.3 单井抽回两用系统技术应用情况
        5.3.4 单井抽回两用系统的特点
        5.3.5 效益分析
    §5.4 本章小结
第六章 结论与建议
    6.1 主要结论
    6.2 主要创新点
致谢
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
[1]华北平原地下水资源功能衰退与恢复途径研究[J]. 杨丽芝,曲万龙,刘春华.  干旱区资源与环境. 2013(07)
[2]钻井液流态对孔壁稳定性的影响[J]. 吴烨,卢予北,陈莹.  煤田地质与勘探. 2013(03)
[3]基于技术经济评价的水文水井管材选择[J]. 陈莹,吴烨,段隆臣.  水电能源科学. 2013(03)
[4]地下供水管井过滤管腐蚀结垢试验[J]. 吴烨.  水电能源科学. 2013(03)
[5]中国地热资源及其潜力评估[J]. 蔺文静,刘志明,王婉丽,王贵玲.  中国地质. 2013(01)
[6]当前能源形势及解决能源问题的对策[J]. 张芳.  科技传播. 2013(03)
[7]基于模糊层次法分析评价河南省矿区生态环境[J]. 吴烨,陈勇.  中国煤炭. 2012(12)
[8]地埋管地源热泵地埋管管径的选取[J]. 张海琳,余跃进,胡纯良.  暖通空调. 2012(12)
[9]论地下水超采与地面沉降[J]. 薛禹群.  地下水. 2012(06)
[10]绳索取心工艺在大口径深部钻探中的应用研究[J]. 卢予北,吴烨,陈莹.  地质与勘探. 2012(06)

博士论文
[1]PVC-U塑料管水井成井技术应用研究[D]. 卢予北.中国地质大学 2012
[2]同井回灌地下水源热泵源汇井运行特性研究[D]. 倪龙.哈尔滨工业大学 2007



本文编号：3043829