地热直供联合热泵供暖技术的研究与应用
作者:jnscsh 时间:2021-07-21 08:51:16 浏览次数:次
摘 要 采取地热联合热泵供暖先进的技术,可能成功将原有的燃油锅炉调峰供暖术、供地热技术替换,这样不仅陆降低污染,同时也提升公司的社会效益和经济效益。
关键词 地热直供;热泵;供暖技术;应用研究
中图分类号TK52 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2013)104-0160-02
0 引言
随着我国的发展迅速,地热采暖也不断快速发展,在不断开发和利用地热资源的过程中,出现一些瑕疵。如地热直供供暖后的尾水排放温度通常高达46℃,相对常规温度偏高,降低了地热资源使用率,给资源造成不必要的丢失和污染环境;还有地热供暖后尾水直接排放,未进行回灌,污染了土壤环境,导致地面下沉,地下结构的稳定性受到了影响;有小部分的地热井水温度低于50℃。在应用供暖时还要升温,如果利用传统的锅炉加热手段,其供暖后温度仍然还能高达40℃。如果利用热泵调峰技术供暖,不但可以将地热直供尾水的热量进行回收,让排放水温度符合环保的要求,而且提高了地热供暖的能力,充分利用了地热资源。
1 改造设计
1.1 确定热指标
按照CJJ 34--2002城市热力网的设计规范,出于对现有建筑的老式建筑的考虑,墙内外没有保温层,又是老式单层窗,围护结构不稳定,消耗能源高,供热效果又差的特点,因此建筑采暖供热的平均热指标为60w。
1.2 确定热负荷
现在某建设新村有供暖面积大约为68×104 m2,包含有18×104 m2工业,50×104m2民用。依据采取60w/m2的热指标,根据公式Q=g×F进行计算,在公式中的Q代表供暖设计热负荷。在建设新村的。工业中使用的是10.8MW热负荷,民建使用的是30.0MW热负荷,总40.8MW供热负荷。
1.3 地热井供热能力
当前新村里具有4口地热井,其中直接供热给用户的有3口高温井,总有290t/h的出水量(其20t/h给予居民的用作生活热水),有270t/h的热水量作为供暖,70℃的水温;1口低温井,40 t/h的出水量,49℃的水温。有回水温度大约49℃的高温井供热。和低温井相混合以后给热泵将热量提取。依照热井直供热量的公式:G=3.6×Q/c×(t1-t2),公式中,G代表热力网设计流量(单位t/h);Q代表设计热负荷(单位kW),c代表水的比热容[单位k3/(kg·oC)];t1代表热力网供水的温度(单位℃), t2:为热力网回水温度(单位℃),依据270 t/h的高温水量,70℃至49℃的地热水供、回水温,计算结果是6.6 MW热直供热量。(270+40)t/h低温水余量,49℃~25℃的水温,8.65 MW的热量。在国内溴化锂吸收式热泵的COP值通常在1.7之间,所以在热泵回收地热尾水后制8.65×1.7/(1.7-1.0)=21.6MW的热量。也就是说现在有地热井四口及热泵一共制6.6+21.6=28.2MW的热量和40.8MW热负荷,它们之间有12.6MW的差值。
公司经市地热院及相关部门之所以批准采用4眼井新打两采两灌来提高地热的水量。是因为如今地热水水量现状不良好,不能符合供暖的条件要求。则把新井水系作为馆陶层,通过记算,有80t/h的出水量,高达70℃的水量。按照80 t/h的新井出水量,70℃水量进行计算,430t/h的高温水量,70℃至49℃的地热水供、回水温,其计算结果是10.5MW地热直供热量。(430+40)t/h的低温水余量,49℃至25℃的水温,其有13.1MW的热量。则有13.1×1.7/(1.7—1.0)=32.8Mw的热量是热泵回收地热尾水后制成。10.5+32.8=43.3 MW的总热量。和40.8MW热负荷比较,符合条件。按照上述计算可见,32.8 MW热量是需要热泵所给予。
1.4 热泵选择
经过研究决定,其方案采取共4台,10.5MW的单机功率的以第一类燃气溴化锂吸收式的热泵,三台进行使用,一台作为备用。燃气溴化锂吸收式热泵主要以燃气热能的消耗作为驱动,燃气属于一次性能源。和以消耗二次能源电能的电压缩热泵相比较,更加有节能的优点。同时溴化锂吸收式热泵的单机能力强,能制出高达14MW的热能力,目前,电压缩式热泵的单机最大制3.5MW的热能力。方案中则要求有40.8MW的热泵热源能力才可行,如果采取用电压缩式热泵,12台并联,不仅面积的占地大,工程量的安装大,而且调试的运行难度大,此外,关联到公司的有关部门电力增申请等。
1.5 内容改造
新打两对110 m3/h出水量,70℃水温的开采和回灌井,把原系统补水水罐当做热泵尾水罐,其作用是存储热泵尾水,进行回灌。建水罐1000m3一座,并分两格,存储600m3的地热供暖直供水,将在低温罐南侧的空地进行创建。高度为400m,用途是存储地热直供供暖回水,作用是给予热泵提供水;将14Mw,共2台的锅炉拆除,作为热泵的新基础,并把4台10.5MW热泵放置于此处;及时调整室内外的供暖管网;热泵的新做和热间中控系统的变换。
1.6改造后的热源变化
包含70℃的出水温度,430t/h的供热水量,总5口的高温地热井;包含49℃的出水温度,40t/h的供热水量,直燃型溴化锂吸收式热泵4台的低温地热井,105 MW功率的单机制热;急用备用的热源是20蒸吨燃油蒸汽锅炉共2台。经过把改造之后的供暖系统热进行平衡研究,可以知道,地热加高温水源热泵系统所提供的供热量值,符合东沽小区内的采暖热负荷的需要条件。28 MW的供热量是原来有的20蒸吨锅炉2台所产生的,但是,在出现事故的情况下,备用热源需要有保障性,为整个地方的供热达到稳定和安全。
1.7 改造后的供暖工艺
在初末期的供暖地热直供的模式,是以调节变流量的形式完成调节,整个控制系统是按照室外的不同温度和地热井水量的调节,进行操作供暖循环水和供水温度的调节。处于严寒期时,启用热泵并开始进行调峰,整个控制系统就会按照室外的不同温度,采用调节热泵供水质的方法,确保东沽片区供热的正常运作。实际上,室外的均衡温度高达5℃时,启用热泵调峰几乎不用实行,因为地热直供的供暖基本满足村民的需要。室外有2℃~5℃的均衡温度,地热水直供除外,启用1台热泵。室外存在2℃~3℃的均衡温度,同样减除地热水直供,启用1台~2台热泵。室外有-3℃~-7℃的均衡温度,地热水直供除外,启用2台~3台热泵。室外有小于-8℃的均衡温度时,把地热水直供除掉外,启用3台的热泵。
2 节能环保效益
以天然气为主要的供暖燃料,通过检测预算,CO开始降低,锅炉烟气所产生的SO将减少,排放烟尘也少。地热直供后回水梯级被运用至低于25℃时进行达标排放,这样能有效运用地热资源,同时环境避免了污染,给予可持续发展社会制造充裕的条件。
3 结论
高温水源热泵的运用,不但能减少供暖系统运行所产生的费用,同时地热资源的使用效率有效的提高,符合环保的要求,减少对环境的危害。因此地热直供联合热泵供暖技术在地热供暖行业里值得大力推广。
参考文献
[1]杨明珠.谈调节供暖系统运行达到节能效果[J].民营科技,2010,8(2):56-60.
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