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            產業園區地熱綜合利用供熱方案

            時間:2019-06-01

            一、項目概況


            某產業園區規劃面積調整為23.3平方公里,為省級循環經濟示范區,省級新型工業化產業示范基地和“國家火炬計劃”產業基地。


            原規劃采用集中鍋爐房供熱為主,以天然氣、電力、燃油、太陽能、地熱等分散供熱為輔的方式。當前限煤政策日益嚴格,經過幾年的煤改氣實踐,已由煤改氣向以煤改電為主轉變。因此原規劃的供熱方案已不能適應當前的環保要求,也不符合綠色循環的建設理念,應重新考慮園區的供熱方式。


            二、園區供熱負荷分析


            原規劃給出的供熱負荷如下表:

            1、供熱負荷:

            產業園區地熱綜合利用供熱方案

            2、蒸汽負荷:


            蒸汽負荷160t/h,111MW,主要用戶為園區內企業工藝生產用氣。其中烘干用汽負荷占50%,即80t/h。


            三、熱源分析


            1、地熱能


            該產業園區有豐富的地熱資源,已建成的地熱井井深2560m,出水溫度80℃,出水量100m3/h。根據地熱勘察,當井深達到3000米時,出水溫度可達104℃。采用熱泵技術梯級利用地熱能,單井可供應熱量9.8MW。


            2、污水


            園區內建有一座污水處理廠,日處理量為6萬t/天,利用熱泵技術回收中水的熱量,可供應熱量35MW。


            3、地埋管地源熱泵


            園區內地質條件非常適合地埋管地源熱泵,加之園區內建筑容積率很低,對于冬夏兩用的辦公商業類建筑非常適合地埋管地源熱泵系統。


            四、原規劃供熱方案


            該園區供熱的關鍵是生產用蒸汽系統,對于民用生活供熱是很容易解決的。原規劃是燃煤鍋爐房集中供熱,設有兩座燃煤供熱站,每座供熱站設8臺58MW供熱鍋爐及240t/h蒸汽鍋。


            在當前霧霾治理,限煤日益嚴格的條件下,顯然原規劃是不可行的,為此先期入駐一些企采用燃氣鍋爐或電鍋爐供熱,使得生產成本大幅提高,壓力巨大。


            五、供熱方案


            該園區地熱資源豐富,且地熱水出水溫度高,可以考慮利用地熱生產蒸汽,地熱尾水綜合利用供應民用采暖用熱,冬夏兩用的辦公及商業建筑采用地埋管地源熱泵供熱空調。利用地熱水生產蒸汽有兩種方式:1、利用二類吸收式熱泵生產蒸汽;2、利用高溫熱泵蒸汽機組生產蒸汽。兩種方式的地熱尾水仍然可以用于供暖。


            1、利用二類吸收式熱泵可供選擇的型號有兩種,見下表。

            產業園區地熱綜合利用供熱方案產業園區地熱綜合利用供熱方案

            產業園區地熱綜合利用供熱方案產業園區地熱綜合利用供熱方案

            二類吸收式熱泵利用地熱水供熱的特點是地熱尾水溫度高,供熱能力大,供汽能力較小。80℃出水的二類吸收式熱泵,產汽量過低,實用性不大。100℃出水的二類吸收式熱泵,冬季地熱尾水的溫度為69℃,結合熱泵綜合利用其供暖能力為8577kW,供熱面積可達21.4萬。


            2、利用高溫熱泵蒸汽機組供熱型號為

            產業園區地熱綜合利用供熱方案

            100t/h供回水溫度為80/50℃的地熱水,換算為供回水溫度55/45℃,水量為300t/h,則每眼地熱井可供10臺高溫熱泵蒸汽機組,蒸汽產量為5t/h。當地熱水出水溫度為100℃時,則換算后的水量為500t/h,每眼地熱井可供16臺高溫熱泵蒸汽機組,蒸汽產量可達8t/h。100t/h溫度為50℃地熱尾水,結合熱泵綜合利用供熱量可達5815kW,冬季采暖供熱面積可達145000m2。


            滿足80t/h的工藝生產用汽,則需要10對出水溫度為100℃地熱井或16對出水溫度為80℃的地熱井組成對井地熱供熱系統。供暖供熱能力分別為58.15MW和93.04MW,供熱面積分別為145萬m2和23.2萬m2。


            該產業園區規劃面積為23.3平方公里,對應于10對地熱井和16對地熱井,每眼地熱井占地分別為1.165平方公里和0.728125平方公里,平均井間距分別為1079m和853m,是可行的。


            六、投資及運行估算


            以下比較按10對對井供熱系統進行比較,即地熱井按100℃出水,100t/h水量。由于二類吸收式熱泵并不能滿足生產對蒸汽的要求,所以仍需配套燃氣蒸汽鍋爐。所有產生蒸汽的設備均布置在用戶末端,減少因長距離敷設蒸汽管道造成的熱損失,提高供熱效率,減少蒸汽管網的投資,不必集中建設,減輕資金壓力,因此不需敷設集中的蒸汽管網。


            1、投資分析(見表1)

            產業園區地熱綜合利用供熱方案

            2、收益比較(見表2)

            產業園區地熱綜合利用供熱方案

            比較的基礎是燃氣蒸汽鍋爐房,因此燃氣蒸汽鍋爐的蒸汽收益為0,不參與收益計算。相對于燃氣蒸汽鍋爐,二類吸收式熱泵產生的蒸w汽收益按100元/噸,高溫熱泵蒸汽機組產生的蒸汽收益按:80元/噸計算。由于地熱暖成本很低,供暖收益按15元/㎡.年。


            3、靜態投資回收器期


            二類吸收式熱泵+燃氣蒸汽鍋爐:20812/4398=8.235(年);


            高溫熱泵蒸汽機組:36260/6783=5.346(年)。

            如果考慮30%的政策性補貼,則回收期為:

            二類吸收式熱泵+燃氣蒸汽鍋爐:5.764(年);

            高溫熱泵蒸汽機組:3.74(年)。

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