地热井梯级利用

天津：地热资源循环梯级利用(组图)2007-5-18 15:51:21采用地热梯级利用技术的高温热泵系统人民网·天津视窗5月18日电：节能降耗关键词地热资源利用，回灌技术，梯级利用技术项目单位：天津市国土资源和房屋管理局天津地热勘查开发设计院天津市河东区房地产管理局供热公司项目内容：天津市地下蕴藏着丰富的中低温地热资源。

全市地热分布面积达8700平方公里。

地热资源已经成为天津经济发展和改善城市环境质量不可多得的清洁能源。

但在地热资源利用过程中也显现出种种问题，地热资源在漫长的地质历史时期形成，其补给来源主要为大气降水，补给时间漫长（几千年乃至数万年），补给量有限，随着地热资源利用的广泛，长期以单纯开采井的形式开发，将会导致热储层水位下降过快，地热井使用寿命缩短。

而且地热尾水排放温度过高，容易造成对环境的热污染。

为了解决保持热储压力，减少地热流体直接排放污染环境问题，并使地热资源得到充分利用，天津市国土资源和房屋管理局在地热的开采与利用过程中，组织地热勘查和开发利用单位研究和采用地热回灌技术和梯级利用技术。

地热回灌技术是将经过利用温度降低的地热尾水或其他水源通过地热回灌井重新注回热储层。

回灌的地热尾水和其他回灌水在热储层中经过与地热流体混合，并和热储层中的岩石骨架进行热交换，温度升高，可以再次循环利用。

梯级利用技术根据地热资源温度高、富含丰富的矿物质等特点，多梯次利用地热资源。

以冬季采暖为主，利用后的尾水可直接通过回灌井回灌到地下，也可以用于生活热水、理疗、种植、养殖等。

通过这种方式增加了单井供热能力，提高了地热资源利用率，降低了地热水的排放温度，从而有效地节约和保护地热资源，提高了经济效益，避免了热污染和环境污染，资源的效能得到了充分发挥。

项目背景：天津地热资源开采利用在全国开展得比较早，据中国地质调查局《我国地热资源及其开发利用现状报告》显示，天津地热供暖面积约占全国地热供暖总面积的50％，是我国利用地热供暖规模最大的城市。

地热资源保护与综合开发、梯级利用可行性研究通过对沧州地区地热资源综合开发、梯级利用调查及研究，因地制宜的开发和利用地热资源，使地热资源得到最大程度的保护与开发利用。

标签：地热资源保护综合开发梯级利用沧州市沧州市，位于河北省东部，总面积14056km2，人口800万。

地处环渤海中心，京津冀都市圈，得天独厚的交通区位优势为沧州市经济的发展奠定了良好的经济基础。

沧州市近年来地热资源开发发展迅速，地热资源已成为沧州市的热门产业，其发展前景广阔，潜力巨大。

1地热资源开发利用现状1.1开发利用现状目前沧州市共有地热井200多眼，分布在沧州市18个市、县、区，集中开采区在任丘、河间、肃宁、献县、沧州市城区、黄骅等6个市（县）城区。

利用方式以供暖、洗浴为主，其次为种植、养殖。

目前已基本形成了一定的开发模式。

年开采量约2168万m3，年产值约2.4亿元，地热资源已经产生了良好的经济效益、社会效益和巨大的环境效益。

地热井利用热储主要为新近系明化镇组、馆陶组和古生界寒武、奥陶系及上元古界蓟县系雾迷山组热储。

其中利用明化镇热储的地热井较少，主要分布在冀中台陷区；利用馆陶组热储地热井较多，主要分布在冀中台陷区和黄骅台陷区；利用基岩热储地热井较少，主要分布在沧县台拱区和埕宁台拱区。

地热井热水温度38～108℃，其中明化镇组38～62℃、馆陶组50～88.3℃，奥陶系48～58℃，蓟县系72～108℃；地热井单井出水量40～135m3/h，其中明化镇组40～100m3/h，馆陶组40～135m3/h，奥陶系在沧县台拱区35～45m3/h，在埕宁台拱区120m3/h左右，蓟县系80～120m3/h。

1.2存在的问题（1）地热综合开发、梯级利用水平偏低地热资源开发利用规模化、产业化水平不高，综合开发、梯级利用程度偏低，利用方式粗放、单一，在一些采取直供、直排供暖方式的单位，弃水温度大于35℃，其热能利用率仅为50%-60%，热能利用率低、资源浪费比较严重。

浅析地热能多元化、梯级化利用模式及其应用摘要：本文结合我国地热能资源分布和市场需求，分析后提出针对各地区的解决方案：河北、河南及山东等北方省份开发供热（换热器+热泵）梯级化利用模式；长江经济带省市（江浙沪、湖北、湖南、安徽、江西等）开展土壤源供热制冷模式；西藏地区开发地热发电示范项目。

关键词：资源分布；市场需求；多元化方式；梯级化方式1 引言我国在联合国大会上提出双碳目标。

国家高度重视地热能的开发与利用，将其作为调整能源结构、实现节能减排的重要措施。

随着地热能利用程度逐渐加深，利用量快速增长，地热能利用有单一向多元化发展的趋势。

我国地热能应用存在多元化程度不够和梯级化程度不够的问题，针对这些问题再根据中国各地地热能资源分布特点，结合地热能产业政策，在充分考虑当地市场需求的基础上，开展地热能多元化、梯级化利用方式分析。

2我国地热能利用现状存在的问题我国地热能利用主要存在以下四方面问题：土壤源热泵供热制冷在南方地区应用较少;水热型地热用于制冷等在华南地区应用较少;供热/发电/温泉尾水直接回灌，造成地热能利用率低。

3多元化、梯级化利用模式分析针对上述问题提出的多元化、梯级化利用方式为供热（换热器+热泵）的梯级利用模式、土壤源供热制冷方式、中深层制冷的利用方式及发电+供热的利用模式。

（1）供热（换热器+热泵）的梯级利用模式换热器+热泵机组是地热供热中较常见的一种梯级利用方式。

经过换热后的地热尾水，通过热泵降低地热尾水温度，实现对地热能的梯级利用。

此种梯级利用系统是针对水热型资源丰富并且有集中供热需求的地区提出的，利用模式流程图见下图3-1。

图3-1 供热（换热器+热泵）利用模式图（2）土壤源供热制冷方式浅层地热能的开发利用主要通过热泵将土壤中的热量取出来供给建筑室内。

浅层地埋管型地热能供热系统由地下取热部分（地埋孔）、换热部分（换热器、或热泵机组）和能量释放部分（室内采暖末端）三部分组成。

利用模式流程图见下图3-2。

浅谈地热能源在供热领域的梯级利用摘要：地热资源是一种非常清洁的可再生能源，它可以代替现有的很多能源，通过利用地热资源，对于我国能源结构的优化也有着积极作用。

地热资源价格比较低廉，可以有效减少能源成本，地热资源清洁度比较高，可以减少二氧化碳排放量，对于环境保护有积极作用。

关键词：地热能源；供热领域；梯级利用前言随着国家对绿色化发展的倡导和重视，地热资源也因为它的清洁无污染备受人们的关注和认可。

地热资源储藏于地壳内部，它将水、矿、热集于一身，在当前，我国的科学技术日益成熟，因此通过运用科学技术，可以更好地开发地热资源。

无论是中国还是全世界，人类对地热资源的开发主要是将其运用到发电之中，除此之外，还有其他各类行业对于地热资源的应用也有所涉及，比如空间采暖、洗浴、医疗、旅游、种植以及养殖等行业中。

在我国的很多大型城市，由于经济发展快人口数量多，为了实现绿色生态化发展，用地热取代了原先的常规能源，这是当前和未来发展的新趋势。

1地热主要分布根据调查发现，目前全球的地热资源主要分布在以下三个地方：环太平洋沿岸的地热带，从大西洋中脊向东横跨地中海，中东到我国滇、藏地热带以及非洲大裂谷和红海大裂谷的地热带。

地热水资源放出的热量是非常大的，相关研究者调查发现，全球范围内存在的地热资源绝大部分都是中低温，而且，热泵技术的大力采用更是让地热资源摆脱了地域限制的影响，如今，地热资源除了不在两极出现，在世界其他各地都有出现。

2浅层地热能开发利用方式2.1地源型利用方式地源型利用方式是传热介质通过竖直或水平的地埋管换热器与岩土体进行热交换，又称地埋管换热系统。

其工作原理是传热介质在密闭的竖直或水平地埋管中循环，利用传热介质与岩土体、地下水直接的温差进行热交换，进而通过热泵技术实现对建筑物的供暖和制冷，以达到利用浅层地热能的目的。

当建设工程可利用土地面积有限，建筑冷热负荷较大时，可考虑使用垂直地埋管方式。

当场地可利用面积大，地下水位较高，冷热负荷量较小时，可以使用水平埋管换热方式。

设施为了实现　＂绿色奥运、科技奥运、人文奥运＂的目标，北京市委、市政府提出了在建设项目中建筑节能、环境质量、管理水平等方面与国际接轨的要求。

在基本普及了节能５０％的住宅设计标准的基础上，又提出实现６５％的节能标准。

由此，北京市政府已将地热利用纳入清洁能源建设的规划中。

其实，北京的地热利用已有数百年的历史，以往主要利用在工业、种植、洗浴等方面，而地热供暖应用较少。

进入９０年代后，一些地区开始采用地热供暖，主要是地热水的直供直排形式，其特点是系统简单、投资少，但尾水排放温度高，地热资源利用率低，供暖能力小，特别是对水资源造成极大的浪费，这与国家倡导的节约型社会相违背。

在水资源严重匮缺的情况下，北京市政府规定不允许将供暖用的地热水直接排放，地热水必须回灌。

因此，如何提高地热资源的利用率，降低回灌温度以及保证地热水的完全回灌是地热利用中急需解决的问题。

水源热泵的梯级利用技术可以有效的解决上述存在的问题，以达到节水的目的。

北京市北苑家园六区采用了地热梯级利用技术。

该技术是将高温的地热水分多级利用，地热水经板换换热后的二次侧温度能满足供暖需求时可直接供暖，不满足需求时需用水源热泵提升后再供暖，最后地热尾水的温度要降低到回灌要求。

本工程所利用的地热梯级利用技术不仅充分利用了地热，而且将地热水充分回灌，节约了水资源，是一种高效、环保技术。

本文针对水源热泵梯级利用技术及设计中的若干问题进行了探讨与分析。

一、 工程概况该住宅小区总建筑面积约４０万ｍ２，是国内利用地热供暖最大的小区。

小区内计划打５口井，其中２口抽水井、２口回灌井、１口备用井。

地热水的出水温度为６８℃，产水量为１５０ｍ３／ｈ。

另外，小区内地热水水质经鉴定，已初步确定为氟、偏硅酸盐型淡温泉水，具有医疗矿泉功能，可供住户洗浴用。

在上述地热资源开采量的前提下，地热量还不能满足４０万ｍ２的高峰供暖需求，还需另设辅助热源，满足采暖高峰需要。

北苑家园小区内设有集中燃气锅炉房一座，可向六区提供１１０／６５℃的高温水。

2021.08科学技术创新基于地热梯级利用供热系统运行策略的研究李强(中煤水文局集团(天津)工程技术研究院有限公司,天津300000)我国有着较为广泛分布的地热资源,与此同时还有着良好的开采条件,但是在进行开发利用的过程中仍存在技术方面的局限性,所以导致我国广泛面临着地热资源浪费严重的现象。

基于此,有必要强化开展对于地热梯级利用供热系统优化运行策略的深入分析,进而切实保障工程对于地热资源的利用效率,真正落实可持续发展的目标。

1工程案例我国某地区所开展的供热工程主要采用的是地热梯级利用供热工艺,设计进行地热井的开采,其实际的开采量是125m 3/h ,出水温度则为80℃。

一级利用在经过换热器换热之后便向用户直接进行热量的供给,其水温降到中间温度上,接下来再采用热泵技术对换热后的热水热量进行提取,并向地热用户进行再次的供给,当完成降低地热尾水温度之后便进行回灌排放。

该系统建成之后预计能够在冬天完成对于20多万平方米住宅的供热工作。

2基于地热梯级利用供热系统运行的优化途径2.1控制方案2.1.1控制原则。

因为地热梯级利用供热系统本身具有一定的复杂性,所以为了能够切实保障其平稳运行,务必要严格遵循以下几方面的控制原则:首先,应当在现有的基础上尽可能提高地热资源的利用效率,并最大限度实现对于辅助加热系统能量的节约。

当热负荷变小的时候,需要降低当前的辅助加热量。

而当出现热负荷大幅度降低的情况之后,工作人员需要对热泵机组进行逐级关停,并逐渐减小地热水的流量。

若是将热泵机组关停之后,地热水难以同供热负荷需求相符合的时候,工作人员要开展对于热泵机组开启以及辅助加热系统之间经济性的对比工作,进而实现对于最佳运行模式的确定[1]。

某种地热梯级利用供热系统如图1所示。

其次,应当确保热泵机组有着最佳的工作效率,结合热泵机组运行的实际特性以及热负荷需求等多方面影响因素,对机组开启的运行策略进行明确。

最后,应当注重使用质量并调的调节方式,在系统调节的基础上进一步降低输配能耗,主要是通过对于地热潜水泵以及各级循环水泵等变频控制,在负荷与位数排放条件的基础上针对水泵进行变频,再经过多方程的联合运算,得到最优流量。

文章编号:1006 2610(2023)03 0037 05工业园区中深层地热能梯级利用供暖系统应用及效益分析李艳斌,张　勇,刘　轩,薛庆庆,闫光辰(中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司,西安　710065)摘　要:工业园区采用可再生能源供暖,减少对化石能源的依赖,是实现节能减排的有效途径之一㊂中深层地热能供暖作为节能减排的有效方式,对实现工业园区经济㊁环保㊁低碳发展具有重要意义㊂以西咸新区泾河新城某项目为对象,通过介绍中深层地热资源直接开采利用㊁基于地热能梯级利用技术应用情况,对比分析市政热力供热投资及运行费用,提出了中深层地热能在工业园区供暖系统中的高效利用方式㊂结果表明:中深层地热能供暖系统虽然初投资增加1530万元,但是运行成本降低了21.24元/m2,项目投资回收期为9.51a,投资内部收益率税后指标为11.18%,具有较好的经济效益;同时,每年可节约标准煤2288.9t,SO2减排量5.917t㊁NO X减排量2.383t㊁PM2.5减排量1.991t㊁CO2减排量4699.775t,具有显著的低碳环保效益㊂关键词:中深层地热;梯级利用;水源热泵;产业园;泾河新城中图分类号:TK52 文献标志码:A DOI:10.3969/j.issn.1006-2610.2023.03.008Application and Benefit Analysis of Medium and Deep Geothermal Energy CascadeUtilization Heating System in Industrial ParksLI Yanbin,ZHANG Yong,LIU Xuan,XUE Qingqing,YAN Guangchen(PowerChina Northwest Engineering Corporation Limited,Xi'an　710065,China)Abstract:The use of renewable energy for heating in industrial parks to reduce dependence on fossil energy is one of the effective ways to a⁃chieve energy conservation and emission reduction.As an effective way of energy conservation and emission reduction,medium and deep geo⁃thermal energy heating is of great significance to realize the economical,environment-friendly and low-carbon development of industrial parks.Taking a project in Jinghe New City,Xixian New Area as the object,by introducing the direct exploration and utilization of medium and deep geothermal resources and the application of geothermal energy cascade utilization technology,and comparing and analyzing the in⁃vestment and operating costs of municipal thermal heating system,the efficient utilization mode of medium and deep geothermal energy in the heating system of industrial parks is proposed.The results show that although the initial investment of the medium and deep geothermal ener⁃gy heating system increases by15.3million Yuan,the operating cost is reduced by21.24Yuan/square meter,The project investment recover period is9.51years,and the after-tax index of the internal rate of return of investment is11.18%,which has good economic benefits.At the same time,it can save2288.9t of standard coal,5.917t of SO2emission reduction,2.383t of NO X emission reduction,1.991t of PM2.5 emission reduction,and4699.775t of CO2emission reduction per year,which has significant low-carbon environmental benefits.Key words:medium and deep geothermal energy;cascade utilization;water source heat pump;industrial parks;Jinghe New City 收稿日期:2023-02-23 作者简介:李艳斌(1989-),男,陕西省西安市人,工程师,主要从事地热能设计研究工作. 基金项目:中国电力建设股份有限公司科技项目(DJ-HXGG-2022-07).0　前　言为贯彻落实习近平总书记在中央财经领导小组第14次会议上关于 推进北方地区冬季清洁取暖”重要讲话精神,各省市发展改革委㊁住建厅㊁自然资源厅陆续出台了因地制宜做好可再生能源供暖的指导文件,旨在切实加快推进地热能开发利用㊂地热73西北水电㊃2023年㊃第3期===============================================资源作为继风电㊁太阳能后又一大清洁能源,地热资源开发利用极具发展潜力㊂我国地热资源具有蕴藏丰富㊁能量稳定性好㊁直接利用系数高等特点,地热资源研究㊁开发已取得了显著的成果,但在推广上还受到一定的限制[1-3]㊂中深层地热能主要是利用地下水或岩体中,通过天然通道或人工钻井进行开采利用的地热能,温度一般在25℃以上,埋深在200~4000m[4]㊂其利用路线主要有中深层无干扰地热技术和地热水直接利用两种路线[5]㊂中深层无干扰地热技术俗称 干热岩供暖”,它不抽取地下热水,也不是用地下水,清洁环保㊂地热水直接利用则是在允许开采地下水资源的区域采用 直接开采㊁间接换热㊁采灌均衡”的工艺技术路线[6]㊂工业产业园是我国经济发展的重要组成部分,具有经济基础好㊁能源消耗大㊁产业聚集等特点,如何实现经济㊁环保㊁高效的发展一直备受关注㊂园区采用可再生能源供暖,减少对化石能源的依赖,是实现节能减排的有效途径之一㊂目前,我国地热资源利用主要用于住宅办公类建筑供暖㊁洗浴㊁泳池,在工业园区设置独立的分布式地热能供热中心较少㊂工业园区大都分布在城区外围,导致地热资源未能得到大力开发利用,主要受限于地区地热资源勘查不足㊁钻井失败率高㊁需科学合理开发等条件限制[7-9]㊂本文针对西咸新区泾河新城某产业园采用地热水直接利用方式,基于热能梯级利用的技术路线,通过对比市政热力供热投资及运行费用,提出中深层地热在产业园中高效利用的方式,为地区地热能开发利用提供可借鉴㊂1　地热能梯级利用技术地热能直接开采利用应用较多,但受限于设备有限温降,深井地热水经一次换热后直接排放,导致热能利用率低㊁运行费用高,地热水未得到科学利用㊂地热水梯级利用方式有效的解决了此问题,地热水采用二级~三级梯级利用,为系统提供供暖所需热量供空调末端使用(一般供回水温度为50/40℃)㊂地热水经梯级利用后最终以15~20℃回灌,地热尾水回灌率100%[10-12]㊂中深层地热水能源梯级利用不仅能提高单井供热能力和资源利用率,而且可以降低地热水的排放温度,有效节约和保护地热资源,避免热污染和环境污染,充分发挥资源效能,减少浪费,提高地热能利用效率[13-15]㊂2　项目概况及供暖技术方案2.1　项目概况本项目产业基地位于西咸新区泾河新城某产业园,地热能能源中心主要为20栋厂房,2栋配套办公,1栋宿舍楼供热㊂总供热建筑面积22.4万m2,园区内最高建筑单体48.30m㊂通过负荷计算㊁年耗热量计算,产业园总供暖热负荷14.5MW,年总耗热量为77781GJ㊂图1　产业园平面2.2　技术方案供暖系统热源采用产业园园区内开凿的2对(2采2灌)地热井,井深2600m㊂2口生产井平均产水量110m3/h,水温70℃,2口回灌井回灌温度18℃㊂在供暖季,2口地热生产井的潜水泵均提取水量110m3/h㊁水温70℃的地热水,通过除砂器㊁井水加压泵加压后全部进入板式换热器,再通过水源热泵机组升温后,为用户侧提供50/40℃的空调热水,地热尾水经清洗过滤后以18℃水温回灌至地下㊂地热水梯级利用系统原理如图2所示㊂中深层地热水供热量按照式(1)计算,通过供㊁回温差来对换热量进行核算㊂Q=cmΔT(1)式中:Q为中深层地热井供热量,W;c为水的比热容,取4.2×103J/(kg㊃℃);m为热水质量流量, kg/s;ΔT为热水供回水温差,℃㊂83李艳斌,张勇,刘轩,薛庆庆,闫光辰.工业园区中深层地热能梯级利用供暖系统应用及效益分析===============================================地热水首先通过一级板式换热器换热,直接提供水温50/40℃的采暖热水,供空调末端7164kW 的热量,一次侧水温由75℃降温至42℃;二级利用通过板式换热器,提供水温33/26℃的热水,由水源热泵机组升温至50/40℃,提供3650kW热量的采暖热水,一次侧水温由42℃降温至30℃(因厂区夏季有供冷需求,因此二㊁三级利用采用热泵冷凝器串联方式,在夏季匹配冷却塔制冷,本次仅对供热进行对比分析);三级利用通过板式换热器,提供水温22/15℃的热水,由水源热泵机组升温至50/40℃,提供热量3650kW,一次侧水温由30℃降温至18℃㊂三级利用空调热水汇集到分㊁集水汽供到厂区空调末端㊂供暖热源的主要设备及性能参数见表1㊂图2　能量梯级利用原理表1　供暖热源主要设备性能参数规格型号性能参数数量地热生产井 井深2600m(直井)水温70℃;水量110m3/h2地热回灌井 井深2600m(定向井)水温18℃;水量110m3/h2生产泵 150KQL/W180-70-55流量:126m3/h;功率:55kW;杨程:78m;转速:1480r/min3回灌泵 150KQL/W180-70-55流量:120m3/h;功率:22kW;杨程:38m;转速:1480r/min3一级板式换热器 钛板板式换热器一次侧水温:70/42℃;二次侧水温:50/40℃;换热量:4660kW2二级板式换热器 钛板板式换热器一次侧水温:42/30℃;二次侧水温:33/26℃;换热量:2340kW2三级板式换热器 钛板板式换热器一次侧水温:30/18℃;二次侧水温:22/15℃;换热量:2340kW2二级水源热泵机组制热量:3783kW;制热功率:560kW;冬季:蒸发器进出水温:33/26℃;冷凝器进出水温:45/50℃1三级水源热泵机组制热量:3871kW;制热功率:603kW;冬季:蒸发器进出水温:22/15℃;冷凝器进出水温:40/45℃1 根据上述分析可知,2采2灌地热井+水源热泵机组供暖系统供热量为14584kW,可以满足该厂区的设计总热负荷需求㊂采用梯级利用板式换热器可将地热尾水温度降至18℃,再进行回灌,大大提高了地热资源的利用效率㊂供暖期可通过末端负荷需求对生产泵流量变频调节,实现水泵流量在30% ~100%调节,梯级利用水源热泵机组根据水温变化自动调节机组运行负荷,通过调节地热热水开采量满足不同负荷状态下系统的运行工况㊂与传统市政集中供热相比,产业园区抽水取热型中深层地热能供热作为典型分布式供热系统,无需市政长距离供热管网,能源中心就近建设于建筑周边㊂系统启动㊁调节㊁运行灵活,不会受到市政热力各种局限性条件限制,可根据用户需求提前开始或延长供暖期㊂非常适合在非供暖季,产业园区有空调供热需求的应用㊂3摇经济效益分析对项目而言,若采用市政热力需每年缴纳采暖费,由市政热力公司运行维护㊂采用中深层地热能93西北水电㊃2023年㊃第3期===============================================是由建设方自行投资运行围护,收取采暖费由建设方所有,项目运行好,也会有很好的经济效益㊂3.1　建设投资费用分析采用城市热网供暖,需要缴纳城市热网供暖配套费,热力公司进行换热站施工㊁安装㊂收取费用按照 建筑面积×80元/m2”计取(各区域收费标准不同,本次以西安各地区为依据),收费面积为22.4万m2,该项目供热工程建设费为1792万元㊂采用中深层地热供暖,地热井打井工程费用为1497万元,水源热泵㊁水泵㊁换热器㊁水箱等设备费用为596.86万元,安装工程473.07万元㊂电气工程总费用307.11万元,自控工程总费用197.79万元,共计3322万元,见表2㊂表2　总投资估算表序号工程或费用名称估算金额/万元建筑工程安装工程设备及工器具购置其他费用合计Ⅰ第一部分工程费用1497.35473.07596.860.002567.28 1中深层地热1484.00134.57430.460.002049.03 2电气工程　191.56115.55　307.11 3自控工程　146.9450.85　197.79 3配电室土建工程13.35 13.35Ⅱ第二部分工程建设其他费用　367.31367.31 Ⅲ第三部分预备费 293.46293.46Ⅳ静态总投资　Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ　3228.053228.05Ⅴ第四部分建设期利息 48.5848.58Ⅵ铺底流动资金 45.4245.42Ⅶ总投资　Ⅳ+Ⅴ+Ⅵ　3322.053322.05工业园采用中深层地热热能梯级利用供暖系统前期投资3322万元,比城市热网供暖投资增加1530万元㊂正是因为地热项目前期投入较大,各地政府均出台了多重补贴政策,对采用地热能供暖项目进行补贴㊁奖励来鼓励使用可再生能源㊂3.2　项目运营费用分析本次运营分析,项目运营费计算期按20a(运营期前3a达产率均为70%,从第四年开始按设计产能100%运行)㊂建筑物折旧年限按12a计算,并考虑3%的残值;设备折旧年限按10a计算,并考虑3%的残值㊂项目全投资税后基准收益率取8%,项目资本金按建设投资的30%考虑,资本金为建设单位自筹㊂银行贷款比例按建设投资的70%㊂3.2.1　采暖收费建筑面积供热根据‘西安市物价局西安市市政公用局关于进一步明确城区集中供热价格有关问题的通知“(市物发[2012]265号),非居民用热每月每平方米不高于7.5元计算,乘层高系数㊂本项目总供能面积22.4万m2,年供热周期4个月(121 d)㊂经测算,项目达产年年供热采暖费为942.4万元㊂3.2.2　运行成本项目每年总耗热量为77781GJ,供暖季年耗电量297.09万kWh,供暖季电费按照综合电价0.573元/kWh计算,电费170.23万元;人员工资及福利费取西安市工资水平10万元/年㊃人,人员设定4人,其中班长1人,员工3人;供暖季耗水量每天10 t水,水价3.5元/t;设备维修费取固定资产原值的2%计算;其他费用按销售收入的8%计算㊂经计算,达产后年经营成本为312.0万元㊂经财务评价测算(见表3和表4)可以看出,项目财务投资内部收益率税后指标为11.18%,高于行业基准收益率8%,表明项目经济性较好㊂按折现率8%测算的项目税后财务净现值824万元,表明项目可以获得比基准收益率更高的收益,项目的盈利能力较好㊂市政供热不仅前期需要缴纳城市热网供暖配套费1792万元,投产年还需缴纳采暖费942.4万元,而采用中深层地热能不仅可以收回前期投入成本,还可以取得较好的利润㊂表3　财务评价主要指标汇总表基准收益率/%财务净现值/万元投资回收期/a项目总投资收益率/% 8%8249.5111.10%表4　成本指标汇总表单位收费面积经营成本/[元㊃(m2㊃月)-1]单位收费面积平均总成本/(元㊃m-2)单位面积建设投资/(元㊃m-2)3.49 5.27144.12中深层地热能初始投资高,运行成本低,投资回收期长的特点㊂设计初期必须对热储层特征㊁地温场特征㊁地热水流体性质㊁地热流体可开采量㊁可利用的热能量和回灌能力等进行测算,说明地热资源是否满足用能需求㊂且密切监测地热井水温㊁水量和水位,利用监测数据,进一步确定地热资源长期开发和利用计划㊂4　生态效益采用城市热网供暖,项目每年总耗热量为77781GJ,热源消耗电量297万kWh㊂根据GB04李艳斌,张勇,刘轩,薛庆庆,闫光辰.工业园区中深层地热能梯级利用供暖系统应用及效益分析===============================================55036-2022‘综合能源计算通则“,标准煤热值按照29307kJ/kg计,1kWh电量折合0.1229kg标准煤㊂每年供暖消耗共折合标准煤2654t,地源热泵耗电量共折合标准煤365.1t㊂因此,每年节约标准煤共计2288.9t㊂根据综合全程煤炭污染物排放量换算[16-17],项目年污染物减排量见表5㊂表5　本项目供暖设计方案污染物减排量　污染物/tSO2NO X PM2.5CO2减排量 5.917 2.383 1.9914699.775可以看出,项目年SO2减排量5.917t㊁NO X减排量2.383t㊁PM2.5减排量1.991t㊁CO2减排量4699.775t㊂与市政热力供热相比,该系统产生了很好的低碳环保㊁生态效益㊂5　结　论(1)西咸新区泾河新城地区地热资源非常好,生产井取水量可达到110m3/h㊁水温70℃,采用中深层地热能梯级利用的技术方案,单井供热量可达到7MW,非常适宜将中深层地热能梯级供热技术方案推广到工业园区应用㊂(2)工业园采用中深层地热热能梯级利用供暖系统前期投资3322万元,比城市热网供暖投资增加1530万元;采暖季运行成本仅为8.76元/m2,比采用市政热力(30元/m2)低21.24元/m2㊂依托其极低的运行费用,项目投资回收期为9.51a,投资内部收益率税后指标为11.18%,具有很好的收益㊂(3)园区采用中深层地热能梯级利用供热,每年节约折合标准煤2288.9t㊂项目年SO2减排量5.917t㊁NO X减排量2.383t㊁PM2.5减排量1.991 t㊁CO2减排量4699.775t㊂项目的成功应用对城市能源结构调整㊁绿色低碳发展㊁环境建设具有极大促进意义,可供有条件的类似工业产业园借鉴推广㊂参考文献:[1]　王贵玲,张薇,梁继运,等.中国地热资源潜力评价[J].地球学报,2017,38(04):448-459.[2]　陈焰华,於仲义.从建筑碳排放达峰看地热能的技术特性[J].暖通空调,2022,52(01):75-80.[3]　马冰,贾凌霄,于洋,等.世界地热能开发利用现状与展望[J].中国地质,2021,48(06):1734-1747.[4]　杨宇谦.地热能供暖工程创新的多案例分析[J].能源研究与管理,2022,14(03):141-146.[5]　乔勇,易跃春,赵太平,等.2021年中国地热能发展现状与展望[J].水力发电,2022,48(08):1-3,40.[6]　薛永明.深层地热水热泵空调系统的可行性及关键技术研究[D].济南:山东建筑大学,2009.[7]　姜曙,刘芳芳,刘媛媛,等. 地热能+”在工程实践中的综合梯级应用[J].综合智慧能源,2022,44(09):59-64. [8]　武明辉,隋少强,黄旭.西咸新区中深层地热资源供暖潜力分析[J].石化技术,2021,28(07):154-155.[9]　薛永明.深层地热水热泵空调系统的可行性及关键技术研究[D].济南:山东建筑大学,2009.[10]　窦成良.深层地热水资源在暖通空调领域中的应用探讨[D].济南:山东建筑大学,2011.[11]　贾艳雨,常青,王俞文,等.我国地热能开发利用现状及双碳背景下的发展趋势[J].石油石化绿色低碳,2021,6(06):5-9.[12]　尹富庚.低温地热能梯级利用供暖系统研究[D].北京:北京工业大学,2003.[13]　丁永昌.中深层地热能梯级利用系统优化研究[D].济南:山东建筑大学,2016.[14]　黄璜,刘然,李茜,等.地热能多级利用技术综述[J].热力发电,2021,50(09):1-10.[15]　孟阳.关中地区地热产业发展现状及前景研究[D].西安:长安大学,2017.[16]　王军,杨璐娜.我国 气代煤”采暖环境效益的经济分析[J].河南科学,2020,38(04):684-688.[17]　杜赛赛,张勇,刘轩,等.西北地区带辅助热源的中深层地源热泵供暖系统设计负荷配比分析[J].西北水电,2022(01):95-98,102.14西北水电㊃2023年㊃第3期===============================================。

科 技·TECHNOLOGY56中深层地热能梯级利用系统优化分析文_黄峰 山东地矿新能源有限公司摘要：结合某地热供暖项目,分析其供暖模式。

针对冬季供暖不足的问题，提出了优化地热能梯级利用系统的建议。

通过分析该系统运作的原理，在明确项目优化改进目标的基础上，合理选用地热能梯级利用系统的设备类型，加装混热水箱并对其运行模式做出调控。

结果显示经改造后的地热供暖系统实现了两个梯级利用，符合36445kW、3972.1kW的采暖需求，明显提升了整个系统的换热能力。

关键词：中深层；地热能梯级利用：系统优化Optimization Analysis of Cascade Utilization System of Geothermal Energyin Middle and Deep LayersHuang Feng[ Abstract ] Based on a geothermal heating project, this paper analyzes its heating mode, puts forward suggestions for optimizing the geothermal energy cascade utilization system, analyzes the operation principle of the system, reasonably selects the equipment types of the geothermal energy cascade utilization system, installs the mixed heat water tank and regulates its operation mode on the basis of clarifying the optimization and improvement objectives of the project 。