地熱能技術(shù)分為淺層地熱能利用技術(shù)和中深層地熱能開發(fā)技術(shù)
時間:2022-02-21
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地熱能是地球內(nèi)部貯存的熱能,它包括地球深層由地球本身放射性元素衰變產(chǎn)生的熱能及地球淺層由接收太陽能而產(chǎn)生的熱能。前者以地下熱水和水蒸氣的形式出現(xiàn),溫度較高,主要用于發(fā)電、供暖等生產(chǎn)生活目的,其技術(shù)已基本成熟,歐美國家有很多用于發(fā)電,我國則多用來直接供熱,這種地熱能品位較高,但受地理環(huán)境及開采技術(shù)與成本的影響因而受限較大;后者由太陽能轉(zhuǎn)換而來,蘊藏在地球表面淺層的土壤中,溫度較低,但開采成本和技術(shù)相對也低,且不受地理環(huán)境的影響,特別適合于建筑物的供暖與制冷,因而受到了暖通空調(diào)及節(jié)能行業(yè)越來越多的關(guān)注。
地球表面是一座巨大的天然太陽能集熱器和儲熱庫。到達地球表面的太陽能相當于全世界能源消耗量的2000倍,只是由于太陽能能流密度低,地球表面的溫度變化大,使得對這部分熱能的直接利用困難較多。但實際上,溫度受天氣變化影響較大的部分主要集中在地表面至地下10m之間的區(qū)域內(nèi),從10m深度再往下,大地溫度就穩(wěn)定在當?shù)厝甑钠骄鶜鉁厣狭?。我國大部分地區(qū)這個溫度都在15℃左右,如果把這樣的溫度搬運到地面上來稍做處理,就可成為很好的空調(diào)系統(tǒng),這就是目前淺層地熱能利用的主要方式。
淺層地熱能利用通常需借助于熱泵,它是一項新興綠色節(jié)能技術(shù)。在冬天它以大地為低溫位熱源,從大地中提取熱量,經(jīng)過地面上熱泵的轉(zhuǎn)換,提高溫位向房屋供暖;在夏天則以大地為高溫位熱源,將房屋內(nèi)的熱量輸送到大地土壤中。由于地下溫度十分穩(wěn)定且很接近房屋居住所需的溫度,因此,相對于以大氣環(huán)境為熱源的熱泵和燃煤、燃油的供暖供冷系統(tǒng),以大地為提取熱量或排放熱量的熱源的熱泵效率大大提高,同時還減少了燃燒產(chǎn)物的排放和制冷劑的用量,對環(huán)保十分有利。
淺層地熱能屬于低品位熱能,直接使用達不到一般要求的溫度,通常需設置一套熱泵,組成地熱能熱泵利用系統(tǒng),將地下熱能的溫度進行一定的提高或降低。因此,地熱能利用系統(tǒng)主要由熱泵、地熱換熱器及用戶端組成,而其中地熱換熱器是關(guān)鍵。
地熱能熱泵地熱能熱泵的工作原理與通常的熱泵相同,都是由壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器、節(jié)流裝置組成。通過消耗一部分高品質(zhì)能源即電能,吸收低溫物體的熱能排放給高溫物體,實現(xiàn)供熱和制冷的目的,其熱泵示意圖如圖1所示。只不過,通常的熱泵以大氣環(huán)境為其吸熱或放熱的熱源,大氣溫度的劇烈變化導致常規(guī)的熱泵效率低下,不僅消耗大量高質(zhì)能源,而且惡化了周圍的環(huán)境溫度,使得夏天更熱,冬天更冷。
除了淺地熱能技術(shù)利用，中深層地熱能的技術(shù)更是精湛！
中深層地熱能是一種潔凈的環(huán)保型能源，在發(fā)電、供暖等領(lǐng)域被利用，它是可循環(huán)再生的一種能源，因此可開發(fā)價值高，關(guān)于此能源的開發(fā)有幾個主要的技術(shù)，今天小編跟大家分享的就是它的開發(fā)技術(shù)：
1、地熱井鉆井技術(shù)
地熱井鉆井目的不僅是鉆達目的層開發(fā)中深層地熱能，它和油氣井相比，有一個目的是經(jīng)濟節(jié)約，此技術(shù)主要用于地熱井的高溫、較大的井徑，它的費用降低主要通過優(yōu)化鉆井工藝和減少井下復雜情況來實現(xiàn)的。由于地熱井的高溫，油基或者氣基鉆井液是較好的選擇，如果考慮儲層損害問題，氣體基鉆井液是較好的選擇，但是它的適用性是有限的。因此，研發(fā)適合高溫水基的鉆井液是開發(fā)地熱和深層油氣的關(guān)鍵點，井壁穩(wěn)定以及漏失同樣是地熱井鉆井過程中要考慮的重要問題。
2、地熱井回灌技術(shù)
雖然地球內(nèi)部熱能蘊藏豐富，但是它的利用也不可以過于隨意，通常情況需要以“用熱不用水”原則對地熱尾水進行合理回灌，一方面可以提高地熱資源的利用率，以及地熱資源利用的可持續(xù)性，另一方面也可以減少廢棄熱水對環(huán)境的污染。
3、地熱井除垢技術(shù)
由于地下高礦化度環(huán)境的原因，管線上的結(jié)垢現(xiàn)象普遍存在，而這給地熱能的開發(fā)造成了重大的危害，因此除垢技術(shù)的研究意義重大。經(jīng)研究分析，結(jié)垢是因為流經(jīng)地層的高硬水在從地層開始的流動過程中出現(xiàn)壓力和溫度下降的情況，原有的氣、液、固三相平衡被打破了，水中的Ca（HCO3）2分解，CO2也從水中溢出，出現(xiàn)CaCO,致使結(jié)垢，在地熱學上稱作“鈣華”。目前較為有效的除垢工藝主要有石灰一純堿法以及井下控制熱儲層工藝。
