地热单井连续和间歇供暖性能

摘要：

目前国内的地热单井供暖(SWGH)工程实践遇到了单井换热量小和投资回收期长的问题.再加上SWGH的运行数据在公开场合没有报道,导致很多企业家不了解其性能,限制了SWGH的快速推广.本文建立了SWGH取热和热恢复过程的数学模型,分析了间歇和连续运行工况下取热温度和功率的变化以及岩石温度场的衰减和恢复.研究结果表明:连续供暖整个供暖季平均出口温度和取热功率分别为18.16℃和635.68 kW.出口温度和取热功率在前两周剧烈减小,两周后逐渐趋于稳定.由于岩石导热系数小、热阻大,连续取热导致岩石温度降低,越靠近井壁,岩石温降越大.非供暖季的热恢复是保障地热单井连续出力的有效手段.由于有热恢复时间,间歇供暖能部分克服岩石导热系数小的难题,大幅提高单井取热功率.间歇供暖的平均取热功率为920.21 kW,比连续供暖提高44.76％.由于总取热量小于连续供暖,间歇供暖工况下岩石温度场的衰减及恢复均好于连续供暖.3000m的地热井,连续和间歇运行工况下的静态投资回收期分别为6.18和4.37年.因此,采用间歇供暖模式,将会促进SWGH的快速推广,可为我国北方雾霾的解决做出巨大的贡献.

关键词：地热供暖、间歇供暖、单井供暖、深井换热器、同轴井下换热器

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资助基金：中国科学院青年创新促进会项目;广东省自然科学基金

在线出版日期：2020-04-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：1514-1522