CN108344193A - 提升中深层地热能利用率的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提升中深层地热能利用率的方法，主要利用中深层地热能作为热源，用板式换热器换热、高温离心热泵机组和燃气溴化锂吸收式热泵机组设备匹配组合，通过对地热水大温差零损耗高能效能提取、转换，对地热水进行深度取能，系统供水温度可达70℃以上；本发明的优点是：可对地热水实现大温差深度提升利用，具有较高的综合能效比和较高二次侧供水温度的系统方法，突破常规地热能利用的技术瓶颈，让地热能的开发利用不受地热水出水温度的限制，并具备替代传统燃煤锅炉间供集中供热系统的能力。

Description

提升中深层地热能利用率的方法
技术领域
本发明属于地热利用技术领域，具体涉及一种提升中深层地热能利用率的方法。
背景技术
我国有丰富的地热资源，目前地热资源的开发利用主要应用于分布式供热领域，通常一对地热井（一采一灌）可为5-8万平米建筑供热，采用板式换热器换热提取地热水中的热量来实现供热，这种技术主要存在以下问题：
一、设计二次侧供水温度收到地热水出水温度的限制，一般低于地热水出水温度5℃左右，地热水出水温度达到55℃就算比较理想的温度，则二次侧供水温度最高只能达到50℃，若地热水出水温度低于45℃，则二次侧供水温度最高只能达到40℃，低于地暖散热器的设计供水温度，不能利用，大大限制了对地热资源的开发利用；
二、受到二次侧供水温度较低的限制，常规地热供热系统不能用于集中供热间供系统，对于燃煤锅炉间供系统，无法实现热源替代；
三、地热水中的热能得不到充分的利用，地热水经过换热后，一般于40℃左右进行回灌，则地热水中40℃以下储存的热能不能得到利用，大大降低了单口地热井的供热能力，同时增加了项目上地热井的投资，影响了项目的经济性。
综上，能够有效提升二次侧供水温度和深度高效的利用地热水中储存的热能是现行地热供热项目的技术瓶颈。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种可对地热水实现大温差深度提升利用，具有较高的综合能效比和较高二次侧供水温度的系统集成技术，突破常规地热能利用的技术瓶颈，让地热能的开发利用不受地热水出水温度的限制，并具备替代传统燃煤锅炉间供集中供热系统的能力，同时提升项目的经济性。
本发明采用的技术方案是：一种提升中深层地热能利用率的方法，包括包括以下步骤：
1）在地表低凹处选择钻设地热井的位置，从松散地层开始钻地热井孔，至水温达到地热能利用要求的深度；
2）在地热井附近建设地热利用系统，具体包括一级换热系统、二级换热系统、二级电热泵系统、三级燃气热泵系统、热交换站，所述一级换热系统包括一级板式换热器，所述二级换热系统包括二级板式换热器，所述二级电热泵系统包括高温离心热泵机组，所述三级燃气热泵系统包括燃气溴化锂吸收式热泵系统和天然气供气系统；
3）通过管道将高温出水管、过滤器、一级换热系统、二级换热系统和低温进水管依次串联，组成地热采集装置；
4）地热井中地热水进入一级换热系统与二次侧回水进行换热；
5）地热水中热量经一级换热系统提取后进入二级换热系统与中间循环水进行换热，将地热水温度降至15℃回灌至地下；
6）二级中间循环水中的热量通过两级热泵系统提取热量，中间循环水先进入高温离心热泵机组，可制取68℃以上二次网回水，设备能效比为5.6；
7）中间循环水再进入燃气溴化锂吸收式热泵机组，可制取75℃以上二次网回水，设备能效比为1.7；
8）二次网回水分三路，分别至一级换热系统、二级电热泵系统、三级燃气热泵系统换热，混合后供出温度70℃以上进入常规供热管网系统进行供热循环；
进一步的，所述地热利用系统包括无线通讯模块，可通过机组PLC上传至上位机。
本发明的有益效果是：通过建模计算分析，确定地热水梯级利用的各级换热量，通过对换热设备和热泵设备的优化集成组合，提高二次侧供水温度，提高系统综合能效比，提升地热能的利用率，实现地热能的深度取能；由于供水温度显著提高，设备容量加大，单座换热站房的供热能力可达70万平米及以上，解决城市区域供热难题，同时可取代现状燃煤锅炉区域供暖热源。
附图说明
图1为本发明的模式图
图中：1.地热能井，2.一级换热系统，3.二级电热泵系统，4.三级燃气热泵系统，5.天然气供气系统，6.热交换站，7.用户。
具体实施方式
为了能更清楚地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进一步说明。
如图1所示，一种提升中深层地热能利用率的方法，其特征在于，包括：包括以下步骤：
1）在地表低凹处选择钻设地热能井1的位置，从松散地层开始钻地热井孔，至水温达到地热能利用要求的深度；
2）在地热井附近建设地热利用系统，具体包括一级换热系统2、二级换热系统、二级电热泵系统3、三级燃气热泵系统4、热交换站6，所述一级换热系统2包括一级板式换热器，所述二级换热系统包括二级板式换热器，所述二级电热泵系统3包括高温离心热泵机组，所述三级燃气热泵系统4包括燃气溴化锂吸收式热泵系统和天然气供气系统5；
3）通过管道将高温出水管、过滤器、一级换热系统2、二级换热系统和低温进水管依次串联，组成地热采集装置；
4）地热能井中地热水进入一级换热系统2与二次侧回水进行换热；
5）地热水中热量经一级换热系统2提取后进入二级换热系统与中间循环水进行换热，将地热水温度降至15℃回灌至地下；
6）二级中间循环水中的热量通过两级热泵系统提取热量，中间循环水先进入高温离心热泵机组，可制取68℃以上二次网回水，设备能效比为5.6；
7）中间循环水再进入燃气溴化锂吸收式热泵机组，可制取75℃以上二次网回水，设备能效比为1.7，高温离心热泵机组与燃气溴化锂吸收式热泵机组串联使用，对地热水进行深度取能；
8）二次网回水分三路，分别至一级换热系统2、二级电热泵系统3、三级燃气热泵系统4换热，混合后供出温度70℃以上进入常规供热管网系统进行供热循环。
本优选实施例中，所述地热利用系统包括无线通讯模块，可通过机组PLC上传至上位机，实现智能控制、无人值守及实时监控。
本发明可对地热水实现大温差深度提升利用，具有较高的综合能效比和较高二次侧供水温度的系统方法，突破常规地热能利用的技术瓶颈，让地热能的开发利用不受地热水出水温度的限制，并具备替代传统燃煤锅炉间供集中供热系统的能力，同时提升项目的经济性。
以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (2)

1.一种提升中深层地热能利用率的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）在地表低凹处选择钻设地热能井的位置，从松散地层开始钻地热井孔，至水温达到地热能利用要求的深度；
2）在地热井附近建设地热利用系统，具体包括一级换热系统、二级换热系统、二级电热泵系统、三级燃气热泵系统、热交换站，所述一级换热系统包括一级板式换热器，所述二级换热系统包括二级板式换热器，所述二级电热泵系统包括高温离心热泵机组，所述三级燃气热泵系统包括燃气溴化锂吸收式热泵系统和天然气供气系统；
3）通过管道将高温出水管、过滤器、一级换热系统、二级换热系统和低温进水管依次串联，组成地热采集装置；
4）地热能井中地热水进入一级换热系统与二次侧回水进行换热；
5）地热水中热量经一级换热系统提取后进入二级换热系统与中间循环水进行换热，将地热水温度降至15℃回灌至地下；
6）二级中间循环水中的热量通过两级热泵系统提取热量，中间循环水先进入高温离心热泵机组，可制取68℃以上二次网回水，设备能效比为5.6；
7）中间循环水再进入燃气溴化锂吸收式热泵机组，可制取75℃以上二次网回水，设备能效比为1.7；
8）二次网回水分三路，分别至一级换热系统、二级电热泵系统、三级燃气热泵系统换热，混合后供出温度70℃以上进入常规供热管网系统进行供热循环。
2.根据权利要求1所述的提升中深层地热能利用率方法，其特征在于：所述地热利用系统包括无线通讯模块，可通过机组PLC上传至上位机。
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