地熱能在燃煤供熱改造中的利用

劉聰達

青島啟迪森諾清潔能源科技有限公司 山東青島 266000

冬季我國北方地區較為寒冷，需要進行室內供暖。由于傳統的供暖方式存在能源消耗大與環境污染問題，所以需要對其進行更新和優化。地熱能供暖技術的出現，有效解決了傳統供暖中存在的一系列問題，得到了較為廣泛的應用。我國地熱能資源十分豐富，所以研究和開發地熱供暖技術有利于緩解能源危機，從而起到保護生態環境的作用。

1 地熱能在燃煤供熱改造中的利用

1.1 地熱能利用方案

地熱水由潛水泵從生產井抽出，經多井集輸，除砂排氣后輸送至國泰熱力公司鍋爐房站內，到站內地熱水溫度不低于80℃，利用鍋爐房原有循環設備（需進行耐溫改造），將地熱水輸送至各換熱站通過換熱器與用戶的二次網換熱，降溫后的地熱水回到站內地熱水溫度降為45℃，再經過新建的回灌水過濾設備處理后回灌。最冷月（1月份）時，從換熱站回到站內新建的熱泵房的45℃地熱水一部分作為熱泵機組的低溫熱源，經過熱泵提取熱量后降溫至38℃進入回灌系統回灌，另一部分作為循環水由熱泵機組加熱至80℃，加入到地熱水來水一起為新城供暖[1]。供暖主熱源采用地熱水供熱負荷為65MW，采用熱泵作為調峰熱源供熱負荷為18．7MW，調峰負荷站總負荷22．3%，從而實現地熱能的梯級利用。

1.2 原燃煤供熱系統改造

采用地熱能供熱改造后燃煤鍋爐完全停運，原鍋爐房內循環設備、鍋爐房至換熱站一次網管線、換熱站、二次網管線利舊。改造后一次網地熱水的供回水溫度80/45℃，輸送至換熱站溫度與原換熱站設計溫度（90/60℃），換熱器的對數溫差降低，為保證供熱效果換熱器需要增加面積，同時換熱器一次側采用地熱水有輕腐蝕性，原換熱器材質為不銹鋼304需要更換成不低于254SMO。

1.3 地熱水集輸技術

地熱井分布相對集中，而平臺與地熱供熱站距離在2200m-6300m，故采用在平臺匯集后再集中輸送的方式。采用全密閉地熱水集輸工藝，各井口采用密閉井口裝置，地熱水由采出經過計量后匯集至平臺集水器，經除砂、排氣處理輸送至鍋爐房已有一次網循環水泵入口。再利用已有的一次熱網輸送至換熱站，換熱利用后的尾水經過濾后集中輸送至回灌井回灌至地下原熱儲層。地熱井采用叢式井建井方案，井口間距5m，39口地熱井集中分布于7座平臺。每口地熱井與平臺分水器和集水器連接，生產井和回灌井均安裝有可以采灌切換的井口裝置，使生產井和回灌井互為備用，便于回灌井定期回揚洗井[2]。

1.4 地熱水回灌措施

為保障采出的地熱水能全部回灌地下，避免地層堵塞，對換熱后地熱水進行過濾處理，采用自清洗過濾器。通過設置粗過濾器、精過濾器，通過兩級過濾保證回灌水質滿足要求。自清洗過濾器進水控制指標懸浮物≤50mg/L，出水控制指標懸浮物≤10mg/L，顆徑中值≤4μm。①粗過濾器：截留水中大顆粒雜質，濾速要求≥20m/h。②精過濾器：截留粗過濾器出水中大于4μm的顆粒，以達到回注水質標準。自清洗過濾器采用連續過濾方式，無初濾水，反洗時不間斷過濾。反沖洗時，根據設定時間自動將被污染的濾料提升至上部搓洗桶，經過旋流搓洗、漂洗后回落至過濾器內進行過濾，無須反沖洗泵及反洗水源。

2 我國地熱供暖技術未來發展研究

2.1 水熱型地熱供暖技術的發展趨勢

我國水熱型地暖能源的含量相對豐富，尤其是中低溫水熱型地熱能源的含量極多。依照有關的統計數據，在沉積盆地中含有大量的水熱型地熱資源，而我國的沉積盆地面積高達4．2×104km2，約占總國土面積的40%，在各個省內均有分布，所以水熱型地熱資源的開發具有非常大的潛力。然而在進行水熱型地熱資源開發時，經常出現砂巖回灌堵塞的技術難題，這也是制約我國水熱型地熱資源進一步開發的關鍵所在，是今后該技術研發的重點。

2.2 地源熱泵供暖技術的發展趨勢

地源熱泵供暖技術可以將較低的能源轉換為高效的熱量，這非常符合節能環保的發展理念，有助于緩解我國目前能源匱乏的局面，所以對于該技術的研發應給予高度重視。地源熱泵供暖技術的發展主要表現在以下幾個方面：①對城市地區的供暖，當前主要采取集中供暖的方式。由于集中供暖主要是通過中小型鍋爐實現的，所以實際的供暖中往往面臨大量的能源消耗和環境污染，不符合綠色發展理念。而地源熱泵供暖技術的應用可以有效解決這些問題，所以未來需要用該技術代替傳統的鍋爐集中供暖。②我國北方地區，由于冬季氣溫較低，所以對于供熱方式的開發更加關鍵。在北方地區，通常存在很多干枯的地熱井，對此加以利用和開發，將有效降低能源的消耗。③地源熱泵供暖技術的應用將朝著節能、環保及高效的方向發展，同時，結合信息化技術，提升信息化和自動化水平，以提高供暖的效率和質量[3]。

2.3 干熱巖供暖技術的發展趨勢

我國干熱巖資源儲量豐富，能夠被開采的干熱巖資源約占期總儲量的2%，約為水熱型地熱資源總量的170倍，干熱巖資源的開發具有非常大的空間。單從技術方面講，只要開采深度達到一定值，均可以開采到干熱巖，且不會受地域的制約。

3 結語

綜上所述，面對資源匱乏及環境污染問題，對當前供暖方式的優化顯得十分關鍵。地熱能作為一項清潔能源，將其應用于供暖工程中，具有重要的現實意義和價值，所以相關部門和企業需要引起足夠的重視，有效提升我國的供暖效率和質量。