北京小汤山地区深井换热供暖系统的优化探究

发布时间：2021-02-15 16:18

　　深井换热技术是针对1500 m以深地层采用同轴套管闭式循环工质进行取热的技术,具备"取热不取水"的特点。基于北京市小汤山地区的地质资料,利用数值模拟手段对小汤山地区深井换热供暖系统中深井换热器的长期采热能力进行了评估,结果表明,在小汤山地区,井深为2500 m时,深井换热器第20个采暖季的平均采热功率为250 kW,与地源热泵相结合,深井换热供暖系统可为面积为8000 m²的居民住宅供暖;为避免热干扰,实际工程中地下井的间距要大于166 m。通过进行敏感性分析,探究了提高深井换热器采热功率的途径,得到以下结论:1)增加井深可提高采热功率;2)采热功率随井径的增大而提高;3)降低内套管导热系数可增大进、出口温差,从而提高采热功率。采用低导热系数内套管的深井换热供暖系统的内部收益率较采用现有技术的可提高2.3%;将废弃井改造成深井换热供暖系统可大幅减少初投资,提高系统的内部收益率。 

【文章来源】：太阳能. 2020,(10)

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

深井换热供暖系统的原理图

建立井深为2500 m的深井换热器模型，对模型进行精细网格划分，靠近井身部分进行加密处理，如图2所示，模型的参数设置如表1所示。依据小汤山地区的地质资料，将模型的岩性分为6层，各岩层的岩性特征、温度、导热系数如表2所示。2.2 数学模型的建立

由图3可知，1个供暖季内，工质流量分别为10、20、30、40、50、60、70和80 m3/h时对应的深井换热器平均采热功率分别为155、235、260、280、300、315、330和350 k W，延米平均采热功率分别为62、94、104、112、120、126、132、140 W/m。从图中还可以看出，供暖季开始时深井换热器的采热功率最大；深井换热器的采热功率随工质流量的增大而增大，工质流量为20和30 m3/h时，深井换热器的平均采热功率较工质流量为10 m3/h时的分别提升了约51.6%和67.7%；工质流量达到40～80 m3/h时，深井换热器的采热功率虽仍呈线性提升，但提升量较小，且工质流量每提高10 m3/h，平均采热功率最高可提高约7%。工质流量和深井换热器采热功率之间存在一个经济平衡点，随着流量增大，循环泵的耗能也随之增加，对应深井换热器的进、出口温差减小，则地源热泵可利用温差减小，导致其制热功率降低，从而导致深井换热供暖系统的供暖能力也随之下降。因此，综合考虑以上因素后，选定35 m3/h作为本研究中深井换热器长期采热能力评估的入口工质流量。

【参考文献】：
期刊论文
[1]保温对地热单井换热性能的影响分析[J]. 冉运敏,卜宪标.  化工学报. 2019(11)
[2]单井地热供暖关键因素分析[J]. 卜宪标,冉运敏,王令宝,雷军民,李华山.  浙江大学学报(工学版). 2019(05)
[3]深井换热技术原理及其换热量评估[J]. 孔彦龙,陈超凡,邵亥冰,庞忠和,熊亮萍,汪集暘.  地球物理学报. 2017 (12)



本文编号：3035157