科技成果

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成果名称: 中深层地热钻井换热供暖关键技术

成果登记号: 9612019Y0176

第一完成单位: 陕西省煤田地质集团有限公司

联 系 人: 马丽

成果类型: 应用技术

成果体现形式 : 新技术

技术领域: 新能源与高效节能

应用行业: 建筑业

成果简介:

本项目成果是陕西省科技厅工业科技重点攻关项目(2017ZDXM-GY-075)和国土资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室重点项目(SMDZ- ZD2016-2)的成果汇总。

地热能开发利用已成为我国对新型能源发展的战略需求。本项目研究了如何将地质、钻井、数值模拟、建筑节能、智能控制等方面的关键技术集成,并应用于中深层地热能建筑供暖中,解决国家和地方清洁供暖方面遇到的和急需解决的重大技术难题。

项目首先利用进口设备进行了高精度的地温测量,理清了研究区域范围的地质地温特征,明确了关中盆地地下储热层位,确定了U型对接井施工层位。然后,通过把井筒作为换热面,首次提出并实施了中深层地热"U型对接井" ,采用优化井身结构、"负位移"轨迹设计、压力平衡控制、深层对接等中深层地热钻井关键技术,成功解决了封闭循环下"保水取热"模式开发中深层地热能的技术难题,工程实践在国内外属于首创。第三,为进一步掌握地热井的换热特性,首次建立了三维全尺寸模型数值分析,通过原位实验验证了模型的可靠性,然后井管深度、对接井水平段长度、保温深度等因素进行了分析和优化,提高了对接井的换热强度和换热量。最后,在供暖方面,通过对动态负荷计算及能耗模拟分析,优化了建筑的供暖设计方案;在末端供暖控制方面,建立了全局性节能智能控制系统,利用机器设备自学习、供热系统遗传进化、无中心控制结构、群机制等智能化控制技术,提高了系统节能和智能化程度,实现真正意义上的机器人值守变为无人值守,实现系统节能30%以上。项目在陕西西安草滩供暖示范工程中成功运行,解决了600户家庭供暖问题,

通过将地质、钻井、数值模拟、建筑节能、智能控制等相关关键技术的集成,形成了本项目的一体化中深层地热钻井换热供暖的成套技术,在其它工程项目中进行了广泛推广应用,对方法技术进行了检验和进一步改进,产生了较大的经济效益和社会效益,带来了直接和广泛的环境效应。

项目鉴定总体达到国际先进水平,在地热采集方面达到国际领先水平。

该项目成果有效提高了中深层地热的换热效率,提高建筑供暖的能效,为建筑供暖和节能提供了一条新的途径,有效推进北方地区清洁取暖,为国家蓝天保卫战行动计划的落实提供了保障。