地热能是一种具有资源量大、稳定性强、碳排放低等特点的可再生能源,国家能源局等八部委共同发布的《关于促进地热能开发利用的若干意见》,明确提出稳妥推进中深层地热能供暖。目前,地热能的利用仍然存在热能提取效率较低、钻探技术有待提高等问题。
中建三局承建的平原县西部城区清洁热源替代工程EPC项目,通过优化技术路线,保障地热可持续开发,年替代标煤3.11万吨,构建起“智慧化、零排放、可持续”供暖体系,为破解行业难题提供了可复制的“中建方案”。
【能源站站房】
破解民生供暖与低碳发展的协同难题
平原县西部城区此前长期依赖阳煤电厂燃煤供暖,存在能耗高、污染重、财政负担大等问题。项目创新性选择中深层地热作为核心热源,规划建设北苑、南城公园两座地热能源站,配套23眼取水井、31眼回灌井及9340米供热管网,形成总供热能力202万平方米的清洁供暖网络。通过“取热不耗水、梯级利用、100%回灌”的技术路线,实现地热资源的可持续开发,减排二氧化碳8.6万吨,相当于种植48万棵树。
【南城公园现场钻井分布图】
以技术创新构建地热供暖的全链条低碳体系
梯级利用技术实现能源效率最大化。项目采用“直供换热+热泵提温”的双级利用模式,钻探1500米深地热井,56℃地热水经板式换热器直接为供暖系统提供基础热量后,尾水(38℃)再通过水源热泵提取余热,最终将16℃尾水全部回灌至热储层,避免地下水损耗。单井可利用热量达4279.84kW。
【水热型中深层地热原理图】
绿色建造技术贯穿全生命周期。项目积极推进电气化替代,钻井施工采用10台功率550kW以上全电驱动钻机,减少化石能源消耗。供热管网创新采用PE-RT Ⅱ型塑套塑预制保温管,充分发挥材料的高效保温优势,并运用无补偿冷安装直埋技术,使其能在120℃水温下连续运行寿命超30年,管网热损失率控制在3%以内,有效降低地热水在输送过程中的热量消耗。
【地热钻井准备及布置】
从能源替代到生态经济的多重价值
社会效益:提升居民幸福感和获得感。项目覆盖79个小区及公建单位,其中包含49个居民小区,能让3.2万城乡居民享受到更加舒适便捷的清洁供暖服务。结合“一心九翼”地热规划,远期将辐射周边乡镇,助力平原县打造“全域零碳供暖示范县”。
经济效益:减轻财政与民生负担。相较于传统燃煤供暖,地热系统全生命周期成本降低30%,每年可节省财政补贴2000余万元。居民供暖费保持21元/㎡的合理水平,同时通过智慧调控减少无效能耗,户均取暖成本下降12%。
生态效益:显著提升区域生态质量。项目替代燃煤供暖后,每年减少二氧化硫排放260吨、氮氧化物180吨,消除锅炉烟尘污染。地热尾水100%回灌技术避免了地下水资源浪费,井距严格控制在400米以上,有效保护热储层压力平衡,实现地热资源的永续利用。
未来,中建三局继续践行“双山”理念,落实“双碳”目标,持续深耕清洁能源供暖领域,全力为建设美丽中国贡献力量。(图片由王彤 王启明提供)
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