Особенности использования глубоких скважин для теплообеспечения и горячего водоснабжения в России
Определение технико-экономической значимости использования одиночных скважин для извлечения тепла по методу глубинного скважинного теплообменника, встраиваемого в разные схемы теплоснабжения. Актуальность односкважинной концепции водоснабжения в РФ.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.02.2017 |
| Размер файла | 7,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru
Размещено на http://www.allbest.ru
Законченные бурением глубокие скважины в России могут быть использованы для извлечения геотермального тепла путем различных технологий: фонтанной, циркуляционной и односкважинной (с замкнутым контуром). Последняя технология обусловлена поиском методов теплоотбора, которые могут быть реализованы в условиях отсутствия геотермального флюида и при любом расположении скважин.
За рубежом (Германия, Швейцария и др.) одиночные скважины в последнее время стали использовать для извлечения тепла по методу глубинного (1 - 4 км) скважинного теплообменника (СТО), встраиваемого в различные схемы теплоснабжения. Технико-экономическая значимость таких систем оценивается достаточно высоко, поскольку при извлекаемой мощности 100 - 500 кВт и выше они обеспечивают теплоснабжение крупного объекта или небольшого поселка. При этом капиталовложения в систему теплосбора ограничены реконструкцией скважины путем установки вдоль ее центральной оси колонны для подъема теплоносителя (воды) и оборудования скважины насосом для его циркуляции через межтрубное пространство, колонну и отопительный контур потребителя (или наземный теплообменник). В отдельных случаях реконструкция включает добуривание исходной скважины до рациональной глубины.
В результате почти 100-летнего опыта геологоразведочного бурения в России накоплен огромный фонд скважин, выведенных из эксплуатации и не нашедших постоянного применения (главным образом, на нефте- газопоисковых площадках). Часть из них характеризуется повышенными значениями геотермального градиента (Кавказ, Предуралье, Западная Сибирь и др.). Поэтому, актуальность односкважинной концепции теплоснабжения, которая могла бы быть оценена применительно к различным регионам России, не вызывает сомнений. Однако ее развитие сдерживается отсутствием адекватного методологического обеспечения для научно-обоснованного выбора вариантов эффективного извлечения тепла, отражающего нестационарное тепловое поведение окружающих горных пород при движении теплоносителя через глубокую скважину со ступенчато меняющимся поперечным сечением многослойной конструкции, с учетом распределения пород по глубине и теплового влияния встречающихся водоносных горизонтов.
Существующие методики расчета, например, разработанные для мелких СТО, не применимы для выбора технологии и проектирования глубинных СТО из-за существенной разницы возможных механизмов теплопереноса. Кроме того, для строительства конкурентоспособных односкважинных систем теплоснабжения особое значение приобретают экономические критерии, связанные с оценкой стоимости рациональной глубины добуривания скважин, предельных значений расстояния до потребителя с учетом теплопотерь на участках между скважиной и потребителем, а также целесообразности теплонасосной схемы эксплуатации скважин для конкретных регионов, в условиях сохраняющихся цен на тепловые насосы. скважинный теплоснабжение глубинный
В докладе приводятся результаты оценки тепловых характеристик применения технологии теплоотбора с помощью глубинного СТО в России, на примере двух типовых скважин, одна из которых (Тюменская) расположена в условиях повышенного геотермального градиента (Западная Сибирь), где температура на глубине 3,0 - 3,5 км составляет 100 - 120С. Другая (Медягинская) находится в европейской части России, в условиях умеренного градиента температур (температура на глубине 2,0 - 2,5 км около 50 - 55С).
Для оценки тепловых возможностей скважин, основой для которой являются методы расчета выходной температуры теплоносителя и извлекаемой мощности в СТО коаксиального типа, использованы аналитические зависимости, связанные с вычислением коэффициента нестационарного теплообмена, и элементы численного метода, разработанного швейцарскими исследователями и прошедшего успешную экспериментальную проверку на скважинах в Веггисе и Вайсбаде, Швейцария.
Результаты контрольных расчетов, на примере Тюменской скважины (с установкой внутренней колонны до глубины 3,0 - 3,5 км, при общей глубине скважины - 7502 м), показали, что для условий Западной Сибири полезный перепад температур между входом и выходом СТО и величина извлекаемой тепловой мощности, при входной температуре воды 5С и расходе 10 куб.м/ч, могут составить, соответственно, 35 - 45С и 420 - 500 кВт. Для условий Центральной России, на примере Медягинской скважины в Ярославской области, возможности извлечения тепла, при имеющейся глубине скважины 2250 м и тех же входных параметрах жидкости, существенно меньше: по температурному перепаду 12 - 14С, а по извлекаемой мощности 140 - 150 кВт. Однако, при теплонасосной термотрансформации извлеченной при этом тепловой энергии, могут быть получены достаточные мощности теплоснабжения. Последние результаты протестированы с помощью численного метода, в Федеральном техническом институте ETH, Швейцария.
С учетом полного срабатывания полученного теплового потенциала (полезного перепада температур) с помощью тепловых насосов (ТН), при возможных и подтвержденных практикой зарубежных исследований величинах среднесезонных рабочих коэффициентов преобразования 3,5 - 4,0, расчетная тепловая мощность ТН с использованием глубинных СТО, на примере рассмотренных скважин, составит от 200 до 700 кВт. Поскольку эта геотермальная составляющая, как правило, выгодно используется в схемах теплоснабжения для обеспечения базовой тепловой нагрузки, то общая мощность теплогенерирующей установки при геотермальном вкладе 0,2 - 0,7 МВт с пиковым догревом может составить от 0,5 до 2,5 МВт. При этом цена отпускаемой тепловой энергии, по данным немецкого рынка, при сравнении с геотермальными установками другого типа, в указанном диапазоне мощностей, будет ниже (на 30% - по сравнению с технологией, использующей мелкие СТО, и на 20% - по сравнению с технологией на основе геотермальной циркуляционной системы).
Таким образом, законченные бурением скважины в России могут быть достаточно эффективно применены для извлечения тепла. Так использование одной скважины (средняя мощность установки - 1 МВт) обеспечит теплом примерно 1000 жителей или горячей водой - около 3000 человек, и, как вариант промышленного применения, сможет обслужить теплицы площадью 1600 м2.
Для дальнейшей технико-экономической оценки целесообразно провести ревизию скважин, которые находятся вблизи потенциальных потребителей, оценить возможности добычи тепла с их использованием и произвести расчеты параметров различных схем теплоснабжения на конкретного потребителя.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Тепловой баланс, характеристика системы теплоснабжения предприятия. Расчет и подбор водоподогревателей систем отопления и горячего водоснабжения. Расчет установки по использованию теплоты пароконденсатной смеси для нужд горячего водоснабжения и отопления.
курсовая работа [194,9 K], добавлен 18.04.2012Преимущества использования солнечной энергии для отопления и горячего водоснабжения жилых домов. Принцип действия солнечного коллектора. Определение угла наклона коллектора к горизонту. Расчет срока окупаемости капитальных вложений в гелиосистемы.
презентация [876,9 K], добавлен 23.06.2015Численный расчет тепловой части солнечного коллектора. Расчет установок солнечного горячего водоснабжения. Расчет солнечного коллектора горячего водоснабжения. Часовая производительность установки. Определение коэффициента полезного действия установки.
контрольная работа [139,6 K], добавлен 19.02.2011Арматура запорная, водоразборная, регулирующая, предохранительная для систем холодного и горячего водоснабжения. Применение повысительных насосных установок для систем холодного и горячего водоснабжения. Монтажное положение отдельных элементов систем.
презентация [1,1 M], добавлен 28.09.2014Определение расчетного теплового потока на нужды горячего водоснабжения. Схема присоединения водоподогревательной системы горячего водоснабжения. Тепловой расчет отопительной установки. Подбор повысительного и циркулярного насоса. Гидравлические потери.
контрольная работа [46,4 K], добавлен 03.11.2008Характеристика водоснабжения населенного пункта. Определение расхода воды на хозяйственно-питьевые нужды населения. Определение производительности и фильтра скважин. Проектирование здания насосной станции первого подъема. Зоны санитарной охраны.
дипломная работа [891,3 K], добавлен 24.12.2013Расчет нагрузок отопления, вентиляции и горячего водоснабжения зданий жилого микрорайона. Гидравлический и тепловой расчет сети, блочно-модульной котельной для теплоснабжения, газоснабжения. Выбор источника теплоснабжения и оборудования ГРУ и ГРПШ.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 12.03.2013Виды систем горячего водоснабжения. Устройство внутренних водостоков. Классификация схем систем центрального горячего водоснабжения. Расчет внутренней водосточной сети. Принцип действия водяной системы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя.
контрольная работа [376,7 K], добавлен 14.12.2011Расчет тепловых нагрузок производственных и служебных зданий предприятия по укрупнённым характеристикам. Расчет необходимых расходов воды для теплоснабжения и горячего водоснабжения. Построение пьезометрического графика и выбор схемы абонентских вводов.
курсовая работа [431,9 K], добавлен 15.11.2011Проектирование системы холодного водоснабжения и канализации здания. Трассировка стояков водоснабжения и трубопроводов. Подбор водонагревателя (бойлера) и теплообменника. Гидравлический расчет внутреннего водопровода. Схема подключения коллекторного узла.
курсовая работа [389,2 K], добавлен 16.11.2012Выполнение гидравлического вычисления системы теплоснабжения от центрального теплового пункта. Типовой расчет горячего водоснабжения. Определение коэффициена теплоотдачи в межтрубном пространстве и среднего температурного напора в теплообменнике.
курсовая работа [859,3 K], добавлен 15.02.2014Источники водоснабжения ТЭЦ. Анализ показателей качества исходной воды, метод и схемы ее подготовки. Расчет производительности водоподготовительных установок. Водно-химический режим тепловых электростанций. Описание системы технического водоснабжения ТЭС.
курсовая работа [202,6 K], добавлен 11.04.2012Проектирование системы горячего водоснабжения наземного объекта на базе солнечного теплового коллектора, его технико-эксплуатационные характеристики и разработка функциональной схемы. Расчет энергоприхода солнечной радиации на наклонную поверхность.
дипломная работа [871,4 K], добавлен 30.06.2011Разработка отопительно-производственной котельной с паровыми котлами типа ДЕ 16–14 для обеспечения теплотой систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и технологического теплоснабжения промышленных предприятий. Тепловые нагрузки потребителей.
курсовая работа [624,0 K], добавлен 09.01.2013Анализ водно-химического режима и состояния оборудования теплофикационного контура горячего водоснабжения пятой очереди Свердловской теплоэлектроцентрали. Оценка качества теплоносителя и состояния поверхностей нагрева теплотехнического оборудования.
дипломная работа [99,0 K], добавлен 16.01.2012Изучение новой концепции развития теплоэнергетики России, предусматривающей увеличение масштабов строительства котельных малой мощности в южных регионах страны с использованием солнечной энергии для горячего водоснабжения в межотопительный период.
реферат [26,9 K], добавлен 12.07.2010Элементы и принципы функционирования систем отопления и горячего водоснабжения. Принцип работы теплосчетчика. Регуляторы давления прямого действия. Устройство тепловых пунктов. Регуляторы перепада давлений, работающие без постороннего источника энергии.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 14.01.2015Потребление водяного пара и тепловой энергии предприятием. Расчёт нагрузок на системы обогрева и хозяйственно-бытового горячего водоснабжения. Система менеджмента для эффективного использования топливно-энергетических ресурсов предприятия г. Бобруйск.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 08.01.2014Изучение простейшего гелиоколлектора из термопластичных полимер-бутылок, технология его изготовления. Экологическая целесообразность использования солнечной энергии в системах горячего водоснабжения. Использование ПЭТ-тары для конструкции гелиоустановки.
презентация [2,2 M], добавлен 08.01.2015Расчет тепловых нагрузок отопления, вентиляции и горячего водоснабжения, температур сетевой воды, расходов сетевой воды. Гидравлический расчет паропровода. Принципиальная тепловая схема котельной. Расчет контактного теплообменника с активной насадкой.
курсовая работа [198,2 K], добавлен 11.10.2008
