地热能在燃煤供热改造中的利用

刘聪达

青岛启迪森诺清洁能源科技有限公司 山东青岛 266000

冬季我国北方地区较为寒冷，需要进行室内供暖。由于传统的供暖方式存在能源消耗大与环境污染问题，所以需要对其进行更新和优化。地热能供暖技术的出现，有效解决了传统供暖中存在的一系列问题，得到了较为广泛的应用。我国地热能资源十分丰富，所以研究和开发地热供暖技术有利于缓解能源危机，从而起到保护生态环境的作用。

1 地热能在燃煤供热改造中的利用

1.1 地热能利用方案

地热水由潜水泵从生产井抽出，经多井集输，除砂排气后输送至国泰热力公司锅炉房站内，到站内地热水温度不低于80℃，利用锅炉房原有循环设备（需进行耐温改造），将地热水输送至各换热站通过换热器与用户的二次网换热，降温后的地热水回到站内地热水温度降为45℃，再经过新建的回灌水过滤设备处理后回灌。最冷月（1月份）时，从换热站回到站内新建的热泵房的45℃地热水一部分作为热泵机组的低温热源，经过热泵提取热量后降温至38℃进入回灌系统回灌，另一部分作为循环水由热泵机组加热至80℃，加入到地热水来水一起为新城供暖[1]。供暖主热源采用地热水供热负荷为65MW，采用热泵作为调峰热源供热负荷为18．7MW，调峰负荷站总负荷22．3%，从而实现地热能的梯级利用。

1.2 原燃煤供热系统改造

采用地热能供热改造后燃煤锅炉完全停运，原锅炉房内循环设备、锅炉房至换热站一次网管线、换热站、二次网管线利旧。改造后一次网地热水的供回水温度80/45℃，输送至换热站温度与原换热站设计温度（90/60℃），换热器的对数温差降低，为保证供热效果换热器需要增加面积，同时换热器一次侧采用地热水有轻腐蚀性，原换热器材质为不锈钢304需要更换成不低于254SMO。

1.3 地热水集输技术

地热井分布相对集中，而平台与地热供热站距离在2200m-6300m，故采用在平台汇集后再集中输送的方式。采用全密闭地热水集输工艺，各井口采用密闭井口装置，地热水由采出经过计量后汇集至平台集水器，经除砂、排气处理输送至锅炉房已有一次网循环水泵入口。再利用已有的一次热网输送至换热站，换热利用后的尾水经过滤后集中输送至回灌井回灌至地下原热储层。地热井采用丛式井建井方案，井口间距5m，39口地热井集中分布于7座平台。每口地热井与平台分水器和集水器连接，生产井和回灌井均安装有可以采灌切换的井口装置，使生产井和回灌井互为备用，便于回灌井定期回扬洗井[2]。

1.4 地热水回灌措施

为保障采出的地热水能全部回灌地下，避免地层堵塞，对换热后地热水进行过滤处理，采用自清洗过滤器。通过设置粗过滤器、精过滤器，通过两级过滤保证回灌水质满足要求。自清洗过滤器进水控制指标悬浮物≤50mg/L，出水控制指标悬浮物≤10mg/L，颗径中值≤4μm。①粗过滤器：截留水中大颗粒杂质，滤速要求≥20m/h。②精过滤器：截留粗过滤器出水中大于4μm的颗粒，以达到回注水质标准。自清洗过滤器采用连续过滤方式，无初滤水，反洗时不间断过滤。反冲洗时，根据设定时间自动将被污染的滤料提升至上部搓洗桶，经过旋流搓洗、漂洗后回落至过滤器内进行过滤，无须反冲洗泵及反洗水源。

2 我国地热供暖技术未来发展研究

2.1 水热型地热供暖技术的发展趋势

我国水热型地暖能源的含量相对丰富，尤其是中低温水热型地热能源的含量极多。依照有关的统计数据，在沉积盆地中含有大量的水热型地热资源，而我国的沉积盆地面积高达4．2×104km2，约占总国土面积的40%，在各个省内均有分布，所以水热型地热资源的开发具有非常大的潜力。然而在进行水热型地热资源开发时，经常出现砂岩回灌堵塞的技术难题，这也是制约我国水热型地热资源进一步开发的关键所在，是今后该技术研发的重点。

2.2 地源热泵供暖技术的发展趋势

地源热泵供暖技术可以将较低的能源转换为高效的热量，这非常符合节能环保的发展理念，有助于缓解我国目前能源匮乏的局面，所以对于该技术的研发应给予高度重视。地源热泵供暖技术的发展主要表现在以下几个方面：①对城市地区的供暖，当前主要采取集中供暖的方式。由于集中供暖主要是通过中小型锅炉实现的，所以实际的供暖中往往面临大量的能源消耗和环境污染，不符合绿色发展理念。而地源热泵供暖技术的应用可以有效解决这些问题，所以未来需要用该技术代替传统的锅炉集中供暖。②我国北方地区，由于冬季气温较低，所以对于供热方式的开发更加关键。在北方地区，通常存在很多干枯的地热井，对此加以利用和开发，将有效降低能源的消耗。③地源热泵供暖技术的应用将朝着节能、环保及高效的方向发展，同时，结合信息化技术，提升信息化和自动化水平，以提高供暖的效率和质量[3]。

2.3 干热岩供暖技术的发展趋势

我国干热岩资源储量丰富，能够被开采的干热岩资源约占期总储量的2%，约为水热型地热资源总量的170倍，干热岩资源的开发具有非常大的空间。单从技术方面讲，只要开采深度达到一定值，均可以开采到干热岩，且不会受地域的制约。

3 结语

综上所述，面对资源匮乏及环境污染问题，对当前供暖方式的优化显得十分关键。地热能作为一项清洁能源，将其应用于供暖工程中，具有重要的现实意义和价值，所以相关部门和企业需要引起足够的重视，有效提升我国的供暖效率和质量。