CN105737232A - 一种利用干热岩热能的高效清洁能源供热系统 - Google Patents

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Abstract

一种利用干热岩热能的高效清洁能源供热系统，包括处于干热岩层内的装有热媒的若干管式金属换热器，管式金属换热器的热媒出口与热媒循环泵通过管道相连，热媒循环泵与地面换热器热媒入口通过管道相连，地面换热器热媒出口与管式金属换热器的热媒入口通过管道相连；还包括用户端，用户端出水口与水循环泵通过管道相连，水循环泵与地面换热器入水口通过管道相连，地面换热器出水口与用户端入水口通过管道相连。本系统提供了一种利用干热岩热能的高效清洁能源供热系统，有效的利用了清洁能源，不污染地下水，开发过程无污染物排放，运行费用低，适用面广。

Description

一种利用干热岩热能的高效清洁能源供热系统
技术领域：
本发明涉及一种利用干热岩热能的高效清洁能源供热系统。
背景技术：
我国地热资源丰富，可以分为浅层地热能资源和中深层干热岩地热资源。
浅层地热能资源一般为恒温带至200m埋深，温度一般低于25℃，目前主要通过地源热泵(又称土壤源热泵)、水源热泵的方式用于建筑供暖、洗浴、养殖等供热。其中地源热泵存在热源不稳定、地埋管占地面积大等问题；水源热泵因破坏地下水资源，在我国大部分地区已禁止使用。
干热岩是埋藏于地面以下1000米至10000米，内部不存在流体或仅有少量地下流体的高温岩体。它的温度在几十摄氏度至几百摄氏度之间，是一种可用于采暖、发电的可再生清洁能源。经科学测算，我国大陆3.0～10.0km深处干热岩资源相当于860万亿吨标准煤，按2％的可开采资源量计算，相当于我国2010年能源消耗总量的5200倍，开发利用前景巨大。目前我国干热岩热能利用技术正处于开发、试验阶段，主要研究方向是用于发电，现有极少量的用于供热的案例也存在运行费用较高的问题。因此，开发一种高效、经济的利用干热岩热能的技术迫在眉睫。
发明内容：
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺点，提供了一种利用干热岩热能的高效清洁能源供热系统，有效的利用了清洁能源，不污染地下水，开发过程无污染物排放，运行费用低，适用面广，解决了现有技术中存在的问题。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种利用干热岩热能的高效清洁能源供热系统，包括处于干热岩层内的装有热媒的若干管式金属换热器，管式金属换热器的热媒出口与热媒循环泵通过管道相连，热媒循环泵与地面换热器热媒入口通过管道相连，地面换热器热媒出口与管式金属换热器的热媒入口通过管道相连；还包括用户端，用户端出水口与水循环泵通过管道相连，水循环泵与地面换热器入水口通过管道相连，地面换热器出水口与用户端入水口通过管道相连。
优选的，所述地面换热器包括换热器和热泵机组。
优选的，所述热媒循环泵与换热器热媒入口通过管道相连，换热器热媒出口与热泵机组热媒入口通过管道相连，热泵机组热媒出口与管式金属换热器的热媒入口通过管道相连；水循环泵与换热器入水口通过管道相连，换热器出水口与热泵机组入水口通过管道相连，热泵机组出水口与用户端入水口通过管道相连。
优选的，热媒循环泵分别与换热器热媒入口和热泵机组热媒入口通过管道相连，换热器热媒出口和热泵机组热媒出口分别与管式金属换热器热媒入口相连；水循环泵分别与换热器入水口和热泵机组入水口通过管道相连，换热器出水口和热泵机组出水口分别与用户端入水口通过管道相连。
与现有技术相比，本发明的优点是：有效利用了储量巨大的中深层地热资源，热源稳定可靠，属于可再生的清洁能源；地下热媒闭路循环，不开采地下水，对地下水资源无任何污染；无固、液、气态污染物排放，绿色环保；地面换热单元采取多种运行模式优化组合，运行费用低；干热岩普遍存在，能代替燃煤锅炉实现分布式热源站供热，既节省管网投资，又减轻了雾霾和降低了碳排放。
附图说明：
图1为换热器与热泵机组并联布置的示意图。
图2为换热器与热泵机组串联布置的示意图。
图中，1、干热岩层，2、管式金属换热器，3、热媒循环泵，4、用户端，5、水循环泵，6、换热器，7、热泵机组。
具体实施方式：
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。
如图1-2所示，一种利用干热岩热能的高效清洁能源供热系统，包括处于干热岩层1内的装有热媒的若干管式金属换热器2，管式金属换热器2的热媒出口与热媒循环泵3通过管道相连，热媒循环泵3与地面换热器热媒入口通过管道相连，地面换热器热媒出口与管式金属换热器的热媒入口通过管道相连；还包括用户端4，用户端出水口与水循环泵5通过管道相连，水循环泵5与地面换热器入水口通过管道相连，地面换热器出水口与用户端入水口通过管道相连。
所述地面换热器包括换热器6和热泵机组7。可以实现两级换热，既能适用热媒温度高的场合也能用于热媒温度低的场合，可以有效的降低操作费用。
如图1所示，为换热器6与热泵机组7并联布置的示意图，热媒循环泵3分别与换热器6热媒入口和热泵机组7热媒入口通过管道相连，换热器6热媒出口和热泵机组7热媒出口分别与管式金属换热器2热媒入口相连；水循环泵5分别与换热器6入水口和热泵机组7入水口通过管道相连，换热器6出水口和热泵机组7出水口分别与用户端4入水口通过管道相连。在该种方式下，当热媒温度大于用户端供水温度时，热媒只通过换热器6放热，将热量直接传递给用户端4回水，实现供热；当热媒温度不大于用户端4回水温度时，热媒只通过热泵机组7放热，将热量通过热泵机组7间接传递给用户端回水，实现供热；当热媒温度大于用户端回水温度且不大于用户端供水温度时，热媒先通过换热器6向用户端回水直接传递热量，再进入热泵机组7向用户端回水间接传递热量，实现供热。
如图2所示，为换热器6与热泵机组7串联布置的示意图，所述热媒循环泵3与换热器6热媒入口通过管道相连，换热器6热媒出口与热泵机组7热媒入口通过管道相连，热泵机组7热媒出口与管式金属换热器2的热媒入口通过管道相连；水循环泵5与换热器6入水口通过管道相连，换热器6出水口与热泵机组7入水口通过管道相连，热泵机组7出水口与用户端4入水口通过管道相连。在该种方式下，来自用户端4的水需经过换热器6和热泵机组7依次与热媒进行换热。当热媒温度大于用户端回水温度且不大于用户端供水温度时，热媒先通过换热器6向用户端回水直接传递热量，再进入热泵机组7向用户端回水间接传递热量，实现供热。
以某住宅小区为例，建筑面积5万平方米，实施干热岩高效清洁能源供热。钻干热岩孔4个，孔径200mm，孔深2050米。在每个钻孔中安装有一台管式金属换热器，通过热媒提取干热岩热能。地面机房安装有2台换热器和2台热泵机组，热网供/回水温度为45℃/35℃。该系统完全满足了小区建筑采暖需求，和燃煤锅炉相比，一个采暖季替代标准煤800吨，减排二氧化碳1965吨，减排二氧化硫13.2吨，减排氮氧化物12.5吨，减排烟尘7.7吨，环保效益十分显著。
上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。
本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (4)

1.一种利用干热岩热能的高效清洁能源供热系统，其特征在于：包括处于干热岩层内的装有热媒的若干管式金属换热器，管式金属换热器的热媒出口与热媒循环泵通过管道相连，热媒循环泵与地面换热器热媒入口通过管道相连，地面换热器热媒出口与管式金属换热器的热媒入口通过管道相连；还包括用户端，用户端出水口与水循环泵通过管道相连，水循环泵与地面换热器入水口通过管道相连，地面换热器出水口与用户端入水口通过管道相连。
2.根据权利要求1所述的一种利用干热岩热能的高效清洁能源供热系统，其特征在于：所述地面换热器包括换热器和热泵机组。
3.根据权利要求2所述的一种利用干热岩热能的高效清洁能源供热系统，其特征在于：所述热媒循环泵与换热器热媒入口通过管道相连，换热器热媒出口与热泵机组热媒入口通过管道相连，热泵机组热媒出口与管式金属换热器的热媒入口通过管道相连；水循环泵与换热器入水口通过管道相连，换热器出水口与热泵机组入水口通过管道相连，热泵机组出水口与用户端入水口通过管道相连。
4.根据权利要求2所述的一种利用干热岩热能的高效清洁能源供热系统，其特征在于：热媒循环泵分别与换热器热媒入口和热泵机组热媒入口通过管道相连，换热器热媒出口和热泵机组热媒出口分别与管式金属换热器热媒入口相连；水循环泵分别与换热器入水口和热泵机组入水口通过管道相连，换热器出水口和热泵机组出水口分别与用户端入水口通过管道相连。
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