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地熱能發(fā)電的工程技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

更新時間:2022-01-11      瀏覽次數(shù):1961
摘 要:概述了地熱能及其發(fā)電方式和國內(nèi)外地熱能發(fā)電的現(xiàn)狀,分析了地熱能發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù),討論了我國地熱能發(fā)電的工程技術(shù)發(fā)展方向,提出目前我國地熱能發(fā)電工程技術(shù)的重點是地熱發(fā)電設(shè)備的設(shè)計制造技術(shù)和成套設(shè)備的優(yōu)化集成.

 

??關(guān)鍵詞:地熱能發(fā)電;地熱發(fā)電設(shè)備;設(shè)計制造技術(shù);優(yōu)化集成。

 

??地熱能是綠色能源,也是可再生能源.世界上已有24個國家利用地熱能發(fā)電,其中有5個國家的地熱發(fā)電量占國家總發(fā)電量的15%~22%.從BP公司的統(tǒng)計數(shù)字顯示,截止2008年底,全球地熱發(fā)電總裝機容量已達到10 469 MW.

 

??人類從事地熱發(fā)電的歷史已超過百年,曾對各種類型的地熱資源進行過開發(fā)利用.地熱能是一種環(huán)境友好型能源,與化石燃料能源相比,在開發(fā)利用過程中幾乎沒有廢氣排放,且廢水排入地下.在已知的新能源中,地熱能發(fā)電不受季節(jié)影響,因此它是穩(wěn)定、可靠的能源,可用于帶基本負荷運行的電站.有數(shù)據(jù)顯示,地熱發(fā)電的負荷率高達90%,而太陽能發(fā)電和風力發(fā)電分別只有20%和25%(BP能源公司2009年世界能源統(tǒng)計).

 

??西藏是我國地熱能發(fā)電開發(fā)的地區(qū),其中羊八井地熱電站已運行了30多年,積累了大量寶貴經(jīng)驗.國內(nèi)外地熱能發(fā)電的經(jīng)驗證明:地熱發(fā)電是清潔的、無燃料成本的低碳能源工業(yè),在經(jīng)濟性上具有競爭力.

 

??隨著國際能源戰(zhàn)略的重大調(diào)整,綠色能源革命和低碳經(jīng)濟席卷全球,燃煤發(fā)電將長期面臨減排的壓力,因而促使開發(fā)、利用新能源發(fā)電的商業(yè)項目日益增多.各國政府、國際組織和各主要投資實體均在這一方面提供優(yōu)惠政策并投入大量資金,很多國外公司也頻頻介紹地熱能發(fā)電項目,特別是在缺乏技術(shù)而市場廣闊的發(fā)展中國家進行開發(fā)投資.因此,對于地熱能發(fā)電有著很大潛力的中國企業(yè),應廣泛開展從地熱能發(fā)電的概念到發(fā)電全過程的技術(shù)研究.

 

??1 地熱能發(fā)電概述。

 

??1.1 地熱能概述。

 

??地熱能是指地球內(nèi)部蘊藏的能量,一般集中分布在構(gòu)造板塊邊緣一帶,起源于地球的熔融巖漿和放射性物質(zhì)的衰變.據(jù)估計,距地殼深度3 km以內(nèi)蘊藏的熱量約為4.3@1019MJ.全球地熱資源估計為6@106MW,其中32%的地熱溫度高于130e,而68%的地熱溫度低于130e[2].通常,地熱資源可以按溫度來劃分,地熱溫度高于150e為高溫,地熱溫度低于90e為低溫,而地熱溫度處于90~150e為中溫.

 

??1.2 地熱能發(fā)電方式。

 

??目前,絕大多數(shù)的地熱發(fā)電項目是通過鉆井抽取地下的地熱流體作為高溫熱源進行發(fā)電,經(jīng)過發(fā)電后的地熱流體再灌回地下.一般,從井口流出的地熱流體存在3種狀態(tài):干蒸汽、以蒸汽為主或者以水為主的汽水混合物以及熱水.根據(jù)地熱流體的性質(zhì),有4種熱力系統(tǒng)可供選擇:干蒸汽熱力系統(tǒng)(圖1(a))、一次閃蒸蒸汽熱力系統(tǒng)(圖1(b))、二次閃蒸蒸汽熱力系統(tǒng)(圖1(c))和雙工質(zhì)熱力系統(tǒng)(圖1(d)).

 

??(a)干蒸汽熱力系統(tǒng)(b)一次閃蒸蒸汽熱力系統(tǒng)(c)二次閃蒸蒸汽熱力系統(tǒng)(d)雙工質(zhì)熱力系統(tǒng)圖1 地熱能發(fā)電的主要熱力系統(tǒng)Fig.1 Principal thermal system of geothermal power generation2 世界地熱能發(fā)電現(xiàn)狀目前,能夠較大規(guī)模進行地熱能發(fā)電的國家,主要都是利用與火山有關(guān)的地熱資源.除了美國、意大利以及新西蘭等發(fā)達國家一直以開發(fā)地熱能進行發(fā)電外,許多擁有豐富高溫地熱資源的發(fā)展中國家也非常重視地熱能發(fā)電.

 

??2.1 國外地熱能發(fā)電現(xiàn)狀[3]

 

??美國是世界上地熱發(fā)電規(guī)模的國家,總裝機容量達到2 687 MW.美國最大的地熱電站是Geysers電站,利用干蒸汽發(fā)電,現(xiàn)有裝機容量1 421 MW.2008年8月,美國地熱協(xié)會聲稱美國地熱發(fā)電將新增裝機容量4 000 MW.

 

??意大利早在1904年就利用干地熱蒸汽進行了發(fā)電試驗,是進行地熱發(fā)電的國家,目前總裝機容量已達810 MW.2007年,意大利政府批準新增100 MW地熱發(fā)電機組.

 

??新西蘭是最早利用中、低溫地熱資源進行發(fā)電的國家,目前總裝機容量為472 MW.Wairakei地熱電廠運行已超過50年,運行地熱機組容量已達147 MW.

 

??菲律賓擁有豐富的地熱資源,目前的總裝機容量為1 971 MW,計劃在2010~2014年間新增裝機容量800 MW.

 

??印度尼西亞地熱資源極其豐富,.目前,印度尼西亞地熱發(fā)電總裝機容量達到992 MW.在簽署了京都議定書后,印度尼西亞政府計劃在2009~2018年新建總裝機容量為6 867 MW的地熱發(fā)電機組,以此來緩解國內(nèi)嚴重的缺電問題.

 

??#1161# 第12期周支柱:地熱能發(fā)電的工程技術(shù)墨西哥地熱發(fā)電潛力為8 000 MW,僅次于印度尼西亞.目前,墨西哥地熱發(fā)電總裝機容量為953MW.地熱開發(fā)商CFE的計劃顯示,墨西哥地熱發(fā)電新增機組容量為300 MW.

 

??肯尼亞地熱發(fā)電潛力約為2 000 MW.2007年,肯尼亞地熱發(fā)電總裝機容量為129 MW.

 

??土耳其2007年的地熱電站總裝機容量為38MW.在2009年,土耳其國內(nèi)1座容量為45 MW的地熱電站剛投入運行.

 

??2.2 中國地熱能發(fā)電現(xiàn)狀由于中國地熱資源大多以低溫為主,僅在西藏、云南和中國臺灣存在中、高溫地熱資源.上世紀70年代,為解決西藏缺電問題,國家投資開發(fā)淺層中、低溫地熱資源,相繼建成羊八井、郎久和那曲3座地熱電站,總裝機容量為28.18 MW.西藏羊八井地熱電站建有7臺3 MW二級擴容循環(huán)機組,1臺3.18 MW進口機組和1臺1 MW單級擴容循環(huán)機組[4].郎久地熱電站和那曲地熱電站已關(guān)閉.隨著國家在西藏地熱資源方面的投資減少,目前尚未有新的地熱電站興建.在上世紀90年代,開展了回灌工程,有效地穩(wěn)定了地熱發(fā)電量.羊八井地熱電站為當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展做出了巨大貢獻.在2008年,西藏羊八井地熱電站利用1口高溫地熱井進行了增容發(fā)電.

 

??我國中國臺灣省建有2座地熱試驗電站,目前也已關(guān)閉.云南騰沖的熱海地熱田溫度高達260e以上,但至今尚未開發(fā)利用.

 

??3 地熱能發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)3.1 地熱田開發(fā)3.1.1 熱儲工程技術(shù)地熱電站規(guī)模大小主要與地熱田的發(fā)電潛力有關(guān).在開發(fā)階段,既要保證有足夠的地熱流體使機組啟動滿發(fā),又要避免過度開采造成機組出力不足,因此需要對地熱田進行深入研究.可以通過一些指標來評估地熱田的實際情況,比如地熱流體的成分、井底壓力和溫度、井口壓力和溫度以及滲透性等,但對地熱田內(nèi)部變化和未來預測,則需要通過熱儲工程技術(shù)建立熱儲模型來進行分析.

 

??首先根據(jù)地熱儲存條件、地熱熱源分析、熱傳遞機理和地熱流體運移等方面建立數(shù)學概念模型;然后根據(jù)地質(zhì)勘探和測量、試驗井的測量和物探結(jié)果來修正概念模型,獲得熱儲系統(tǒng)模型,并根據(jù)此模型預測深部熱儲溫度場、壓力場和化學場在地熱開發(fā)條件下的變化趨勢,評估地熱田潛力,確定生產(chǎn)井和回灌井的數(shù)量和位置以及回灌對熱田的影響.生產(chǎn)井和回灌井建成后,要根據(jù)試驗數(shù)據(jù)進一步修正熱儲模型,建立地熱田管理模型,并以此作為今后擴建和優(yōu)化開發(fā)的基礎(chǔ).

 

??3.1.2 地熱井技術(shù)目前,地熱井鉆探是勘探和開發(fā)地熱資源的手段,但在地熱能發(fā)電工程項目中,地熱生產(chǎn)井的鉆井平均成功率僅為70%~80%.鉆井成功率不高的原因與地質(zhì)勘探以及地熱井工程技術(shù)有關(guān).地熱井工程技術(shù)主要包括鉆井和成井2部分.

 

??鉆井是地熱開發(fā)的基礎(chǔ),它涉及到確定鉆孔結(jié)構(gòu)、選擇鉆進參數(shù)、設(shè)計鉆柱級配方式、選擇鉆頭類型、配置鉆井液以及事故預防和處理等技術(shù).鉆井工程中的每個技術(shù)環(huán)節(jié)均會對鉆井質(zhì)量、鉆井效率和成本產(chǎn)生重大影響.

 

??成井是地熱開發(fā)的關(guān)鍵,它決定著地熱開發(fā)的質(zhì)量.成井技術(shù)包括地球物理測井、通井、井管的選擇和安裝、沖孔換漿、填礫、固井以及洗井等內(nèi)容.成井技術(shù)需要根據(jù)現(xiàn)場的地質(zhì)條件、井深、鉆井結(jié)構(gòu)和井管結(jié)構(gòu)等進行工藝選擇,是1套地熱開發(fā)的綜合技術(shù)[5].

 

??3.2 地熱能發(fā)電3.2.1 地熱流體采集系統(tǒng)的設(shè)計通常有多口生產(chǎn)井,因此需要把各生產(chǎn)井連接起來,然后把分離后的蒸汽輸送到汽輪機.在生產(chǎn)井與汽輪發(fā)電機組之間的這個龐大部分被稱為地熱流體采集系統(tǒng),主要涉及到井口裝置選型、管網(wǎng)設(shè)計、汽水分離器設(shè)計、消聲器設(shè)計以及自動疏水器配置等內(nèi)容.

 

??一般,地熱井和地熱電站都相距較遠,從生產(chǎn)井流出的地熱流體大多是低參數(shù)兩相流,生產(chǎn)井的井口參數(shù)可能會有較大差異,這些均是地熱流體采集系統(tǒng)設(shè)計所需要考慮的重要因素.

 

??3.2.2 地熱電站的選型技術(shù)前面已經(jīng)提到,世界地熱電站主要有4種類型.

 

??據(jù)統(tǒng)計,世界地熱電站總裝機容量的90%都是蒸汽系統(tǒng),其余10%基本上是雙工質(zhì)系統(tǒng)(表1[6]).

 

??選擇地熱電站的類型非常重要,它會影響地熱流體采集系統(tǒng)的設(shè)計、汽輪機進汽參數(shù)的選擇、地熱設(shè)備的選型、回灌系統(tǒng)設(shè)計以及輔助系統(tǒng)設(shè)計等.地熱電站的設(shè)計基準數(shù)據(jù)包括井口溫度和壓力、井口流量、蒸汽和熱水質(zhì)量比、生產(chǎn)井特性曲線、不凝結(jié)氣體含量和化學分析等.除了選擇單獨的熱力系統(tǒng)之外,也可以考慮聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng),即在高溫循環(huán)時采用一次閃蒸蒸汽熱力系統(tǒng),而在低溫循環(huán)時則采用雙工質(zhì)熱力系統(tǒng).

 

??#1162#     動 力 工 程    第29卷 表1 世界地熱電站的類型分布Tab.1 Distribution of geothermal power stationtype in the world電站類型裝機容量/MW百分比/%干蒸汽2 545 28一次閃蒸3 295 37二次閃蒸2 293 26雙工質(zhì)(含聯(lián)合循環(huán)) 682 8其他119 1地熱電站選型建立在地熱田具體情況的基礎(chǔ)之上,根據(jù)設(shè)計基準數(shù)據(jù)和通過設(shè)計地熱流體采集系統(tǒng),計算出汽輪機進口壓力和功率,在最大功率附近確定汽輪機進汽壓力的范圍.在這個壓力范圍內(nèi),選擇不同的進汽參數(shù)進行方案設(shè)計,包括優(yōu)化設(shè)計地熱流體采集系統(tǒng)、初步設(shè)計地熱電站熱力系統(tǒng)和回灌系統(tǒng)以及選擇相應的設(shè)備等內(nèi)容,然后對其進行技術(shù)經(jīng)濟性比較,最后得到*方案.

 

??3.2.3 地熱發(fā)電設(shè)備的設(shè)計制造技術(shù)前3種蒸汽熱力系統(tǒng)涉及汽輪機、井口閥門、汽水分離器、閃蒸器、凝汽器、抽汽器、冷卻塔和泵等設(shè)備;雙工質(zhì)系統(tǒng)包括有機氣體透平、井口閥門、熱交換器、空冷凝汽器和泵等設(shè)備.所有設(shè)備的功能與常規(guī)電站設(shè)備幾乎相同,但地熱流體都含有腐蝕性和易結(jié)垢的化學成分,因此在設(shè)計制造地熱發(fā)電設(shè)備時必須考慮到這一特點,以保證地熱電站設(shè)備的可靠性.表2給出了地熱發(fā)電設(shè)備的腐蝕與結(jié)垢特性.

 

??表2 地熱發(fā)電設(shè)備的腐蝕與結(jié)垢Tab.2 Corrosion and fouling in geothermal powergeneration equipment干蒸汽一次閃蒸二次閃蒸雙工質(zhì)汽輪機腐蝕,結(jié)垢腐蝕,結(jié)垢腐蝕,結(jié)垢井口閥門結(jié)垢,腐蝕結(jié)垢,腐蝕結(jié)垢,腐蝕結(jié)垢,腐蝕汽水分離器結(jié)垢,腐蝕結(jié)垢,腐蝕結(jié)垢,腐蝕)閃蒸器)結(jié)垢,腐蝕結(jié)垢,腐蝕)凝汽器腐蝕腐蝕腐蝕抽汽器腐蝕腐蝕腐蝕)冷卻塔腐蝕腐蝕腐蝕)循環(huán)泵結(jié)垢,腐蝕結(jié)垢,腐蝕結(jié)垢,腐蝕換熱器) ) )結(jié)垢,腐蝕3.2.4 回灌系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)從地下帶出來的化學成分大部分存在于分離后的熱水中,因此地熱水在開發(fā)利用后一定要回灌地下.回灌也是維持地熱田發(fā)電能力的*手段.在設(shè)計回灌系統(tǒng)時,除了在熱儲中要考慮井的位置、回灌水流向等以外,還需要重視管道內(nèi)可能的熱水汽化和回灌水溫度控制等問題,以避免造成管道破裂和嚴重結(jié)垢.

 

??4 我國地熱能發(fā)電技術(shù)的發(fā)展方向一個典型的地熱電站項目的成本為:勘探占5%,評估占1%,許可證占1%,地熱井占23%,地熱流體采集系統(tǒng)占7%,電站占57%,輸配電占4%.其中,電站和地熱井部分的成本占到了總成本的80%,所以這2方面的工程技術(shù)是發(fā)展的重點.

 

??我國是世界上利用地熱采暖的大國,多年來在熱儲工程和地熱井方面取得了長足發(fā)展.我國各地幾乎都有地熱井,地熱井的最大深度已達到4 000 m.

 

??但是,多年來我國地熱能發(fā)電卻基本上處于停滯狀態(tài).雖然羊八井地熱電站在地熱流體采集系統(tǒng)設(shè)計、閃蒸蒸汽熱力系統(tǒng)設(shè)計、回灌系統(tǒng)設(shè)計、電站運行和管理等方面積累了一定經(jīng)驗,但羊八井地熱電站設(shè)備的設(shè)計制造技術(shù)嚴重老化,一些重要設(shè)備如汽水分離器和過濾器等還沒有投入應用,非常缺乏先進的地熱發(fā)電設(shè)備設(shè)計制造技術(shù)和成套設(shè)備的集成技術(shù).相比較而言,地熱發(fā)電設(shè)備設(shè)計制造和集成技術(shù)的發(fā)展遠遠落后于地熱能發(fā)電的其他技術(shù).

 

??因此,近期地熱能發(fā)電優(yōu)先發(fā)展的方向應是提高地熱發(fā)電設(shè)備設(shè)計制造技術(shù)水平和集成技術(shù)水平.

 

??我國*具備盡快發(fā)展地熱發(fā)電設(shè)備設(shè)計制造技術(shù)和集成技術(shù)的條件和基礎(chǔ).地熱電站發(fā)電設(shè)備與常規(guī)電站發(fā)電設(shè)備基本類似,比如地熱汽輪機與火電機組低壓缸的濕蒸汽部分相似.但必須清醒地認識到:應當牢牢抓住地熱能發(fā)電技術(shù)的特點,如腐蝕、結(jié)垢等方面進行深入的研究,才能開發(fā)出適用于地熱能發(fā)電的高性能設(shè)備.對于雙工質(zhì)系統(tǒng)的發(fā)電設(shè)備,則需要有更多的投入.

 

??5 結(jié) 論發(fā)展中國家有著豐富的地熱資源和廣闊的市場.但作為發(fā)展中國家的中國,根據(jù)目前地熱能發(fā)電的工程技術(shù)現(xiàn)狀,中國企業(yè)走出去開發(fā)相關(guān)項目的主要風險集中在地熱發(fā)電設(shè)備的設(shè)計制造和集成技術(shù).中國企業(yè)應計劃在2~3年的時間里進行技術(shù)創(chuàng)新,大力研究地熱發(fā)電的工程技術(shù),重點放在深入研究適合地熱發(fā)電的成套設(shè)備的設(shè)計制造技術(shù)和集成技術(shù).

 

??積極發(fā)展地熱能發(fā)電的工程技術(shù)有利于電站工程項目的多元化,有助于帶動我國綠色能源的工程(4 結(jié) 論。

 

??(1) 10個含有缺陷的不銹鋼節(jié)流孔板均通過了ASME第?卷標準5核電廠部件在役檢查規(guī)則6、標準GB/T 19624)20045在用含缺陷壓力容器安全評定6、標準BS 7910)19995金屬結(jié)構(gòu)中缺陷驗收評定方法導則6的安全評定.

 

??(2)秦山第三核電有限公司的應急堆芯冷卻系統(tǒng)及停堆冷卻系統(tǒng)中的不銹鋼節(jié)流孔板在40年的設(shè)計壽命期內(nèi)是安全的.

 

??(3) 3個標準的評定結(jié)果基本一致,但3個標準在缺陷規(guī)則化、評定工況和應力的確定方法、缺陷疲勞擴展方程性能系數(shù)、缺陷應力強度因子的計算公式以及缺陷安全性評定方式等方面均有所差異.



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TD-016C型 地源熱泵能耗監(jiān)控測溫系統(tǒng)

產(chǎn)品關(guān)鍵詞:地源熱泵測溫,地埋管測溫,淺層地溫在線監(jiān)測系統(tǒng),分布式地溫監(jiān)測系統(tǒng)

此款系統(tǒng)專門為地源熱泵生產(chǎn)企業(yè),新能源技術(shù)安裝公司,地熱井鉆探公司以及節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)等單位設(shè)計,通過連接我司單總線地熱電纜,以及單通道或多通道485接口采集器,可對接到貴司單位的軟件系統(tǒng)。歡迎各類單位以及經(jīng)銷商詳詢!此款設(shè)備支持貼牌,具體價格按量定制。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測系統(tǒng)【產(chǎn)品介紹】

地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯,對建筑物進行供熱和供冷.在埋地管換熱器設(shè)計中,土壤的導熱系數(shù)是很重要的參數(shù).而對地溫進行長期可靠的監(jiān)測顯得特別重要。在現(xiàn)場實測土壤導熱系數(shù)時測試時間要足夠長,測試時工況穩(wěn)定后的流體進出口及不同深度的溫度會影響測試結(jié)果的準確性。因此地埋測溫電纜的設(shè)計顯得尤其重點。較傳統(tǒng)的測溫電纜設(shè)計方法,單總線測溫電纜因為接線方便、精度高且不受環(huán)境影響、性價比高等優(yōu)點,目前已廣泛應用于地埋管及地源熱泵系統(tǒng)進行地溫監(jiān)測,因可靠性和穩(wěn)定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

采集服務(wù)器通過總線將現(xiàn)場與溫度采集模塊相連,溫度采集模塊通過單總線將各溫度傳感器采集到的數(shù)據(jù)發(fā)到總線上。每個采集模塊可以連接內(nèi)置1-60個溫度傳感器的測溫電纜相連。 本方案可以對大型試驗場進行溫度實時監(jiān)測,支持180口井或測溫電纜及1500點以上的觀測井溫度在線監(jiān)測。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測系統(tǒng)

1. 地埋管回填材料與地源熱泵地下溫度場的測試分析

2. U型垂直埋管換熱器管群間熱干擾的研究

3. U型管地源熱泵系統(tǒng)性能及地下溫度場的研究

4. 地源熱泵地埋管的傳熱性能實驗研究

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳熱研究

6. 埋地換熱器含水層內(nèi)傳熱的數(shù)值模擬與實驗研究,埋地換熱器含水層內(nèi)傳熱的數(shù)值模擬與實驗研究。

豎直地埋管地源熱泵溫度測量系統(tǒng),主要是一套先進的基于現(xiàn)場總線和數(shù)字傳感器技術(shù)的在線監(jiān)測及分析系統(tǒng)。它能有對地源熱泵換熱井進行實時溫度監(jiān)測并保存數(shù)據(jù),為優(yōu)化地源熱泵設(shè)計、探討地源熱泵的可持續(xù)運行具有參考價值。

二、RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測系統(tǒng)本系統(tǒng)的重要特點:

1.結(jié)構(gòu)簡單,一根總線可以掛接1-60根傳感器,總線采用三線制,所有的傳感器就燈泡一樣,可以直接掛在總線上.

2.總線距離長.采用強驅(qū)動模塊,普通線,可以輕松測量500米深井.

3.的深井土壤檢測傳感器,防護等級達到IP68,可耐壓力高達5Mpa.

4.定制的防水抗拉電纜,增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠特點總結(jié):高性價格比,根據(jù)不同的需求,比你想象的*.

針對U型管口徑小的問題,本系統(tǒng)是傳統(tǒng)鉑電阻測溫系統(tǒng)理想的替代品. 可應用于:

1.地埋管回填材料與地源熱泵地下溫度場的測試分析

2.U型垂直埋管換熱器管群間熱干擾的研究

3. U型管地源熱泵系統(tǒng)性能及地下溫度場的研究

4. 地源熱泵地埋管的傳熱性能實驗研究

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳熱研究

6. 埋地換熱器含水層內(nèi)傳熱的數(shù)值模擬與實驗研究。

本系統(tǒng)技術(shù)參數(shù):支持傳感器:18B20高精度深井水溫數(shù)字傳感器,測井深:1000米,傳感器耐壓能力:5Mpa ,配置設(shè)備:遠距離溫度采集模塊+測井電纜+傳感器,

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng)功能:

1、溫度在線監(jiān)測

2、 報警功能

3、 數(shù)據(jù)存儲

4、定時保存設(shè)置

5、歷史數(shù)據(jù)報表打印

6、歷史曲線查詢等功能。

【技術(shù)參數(shù)】

1、溫度測量范圍:-10℃ ~ +100℃

2、溫度精度: 正負0.5℃ (-10℃ ~ +80℃)

3、分  辨 率: 0.1℃

4、采樣點數(shù): 小于128

5、巡檢周期: 小于3s(可設(shè)置)

6、傳輸技術(shù): RS485、RF(射頻技術(shù))、GPRS

7、測點線長: 小于350米

8、供電方式: AC220V /內(nèi)置鋰電池可供電1-3

9、工作溫度: -30℃ ~ +80℃

10、工作濕度: 小于90%RH

11、電纜防護等級:IP66

使用注意事項:

防水感溫電纜經(jīng)測試與檢測,具備一定的防水和耐水壓能力,使用時,請按以下方法操作與使用:
1. 使用時,建議將感溫電纜置于U形管內(nèi)以方便后期維護。
若置與U形管外,請小心操作,做好電纜防護,防止在安裝過程中電纜被劃傷,以保持電纜的耐水壓能力和使用壽命。
2. 電纜中不銹鋼體為傳感器所在位置,因溫度為緩慢變化量,正常使用時,請等待測物熱平衡后再進行測量。
3. 電纜采用三線制總線方式,紅色為電源正,建議電源為3-5V DC,黑色為電源負,蘭色為信號線。請嚴格按照此說明接線操作。
4. 系統(tǒng)理論上支持180個節(jié)點,實際使用應該限制在150個節(jié)點以內(nèi)。
5.系統(tǒng)具備一定的糾錯能力,但總線不能短路。
6. 系統(tǒng)供電,當總線距離在200米以內(nèi),則可以采用DC9V給現(xiàn)場模塊供電,當距離在500米之內(nèi),可以采用DC12V給系統(tǒng)供電。

【北京鴻鷗成運儀器設(shè)備有限公司提供定制各個領(lǐng)域用的測溫線纜產(chǎn)品介紹】

地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯,對建筑物進行供熱和供冷.在埋地管換熱器設(shè)計中,土壤的導熱系數(shù)是很重要的參數(shù).而對地溫進行長期可靠的監(jiān)測顯得特別重要。在現(xiàn)場實測土壤導熱系數(shù)時測試時間要足夠長,測試時工況穩(wěn)定后的流體進出口及不同深度的溫度會影響測試結(jié)果的準確性。因此地埋測溫電纜的設(shè)計顯得尤其重點。

由北京鴻鷗成運儀器設(shè)備有限公司推出的地源熱泵溫度場測控系統(tǒng),硬件采取先進的ARM技術(shù);上位機軟件使用編程語言技術(shù)設(shè)計,富有人性、直觀明了;測溫傳感器直接封裝在電纜內(nèi)部,根據(jù)客戶距離進行封裝。目前該系統(tǒng)廣泛應用于地源熱泵地埋管、地源熱泵溫度場檢測、地源熱泵地埋換熱井、地源熱泵豎井及地源熱泵溫度場系統(tǒng)進行地溫監(jiān)測,本系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

地源熱泵診斷中土壤溫度的監(jiān)測方法:

  

為了實現(xiàn)地源熱泵系統(tǒng)的診斷,必須首先制定保證系統(tǒng)正常運行的合理的標準。在系統(tǒng)的設(shè)計階段,地下土壤溫度的初始值是一個重要的依據(jù)參數(shù),它也是在系統(tǒng)運行過程中可能產(chǎn)生變化的參數(shù)。如果在一個或幾個空調(diào)采暖周期(一般一個空調(diào)采暖周期為1年)后,系統(tǒng)的取熱和放熱嚴重不平衡,則這個初始溫度會有較大的變化,將會大大降低系統(tǒng)的運行效率。所以設(shè)計選用土壤溫度變化曲線作為診斷系統(tǒng)是否正常的標準。
  首先對地源熱泵系統(tǒng)所控制的建筑物進行全年動態(tài)能耗分析,即輸入建筑物的條件,包括建筑的地理位置、朝向、外形尺寸、圍護結(jié)構(gòu)材料和房間功能等條件,計算出該區(qū)域全年供暖、制冷的負荷,我們根據(jù)該負荷,選擇合適的系統(tǒng)配置,即地埋管數(shù)量以及必要的輔助冷熱源,并動態(tài)模擬計算地源熱泵植筋加固系統(tǒng)運行過程中土壤溫度的變化情況,得到初始土壤溫度標準曲線。采用滿足土壤溫度基本平衡要求的運行方案運行,同時系統(tǒng)實時監(jiān)測土壤溫度變化情況,即依靠埋置在地下的測溫傳感器監(jiān)測土壤的溫度,并且將測得的溫度傳遞給地源熱泵系統(tǒng)。

淺層地溫能監(jiān)測系統(tǒng)概況:

地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯,對建筑物進行供熱和供冷,在埋地管換熱器設(shè)計中,土壤的導熱系數(shù)是很重要的參數(shù),而對地溫進行長期可靠的監(jiān)測顯得特別重要。在現(xiàn)場實測土壤導熱系數(shù)時測試時間要足夠長,測試時工況穩(wěn)定后的流體進出口及不同深度的溫度會影響測試結(jié)果的準確性。因此地源熱泵地埋測溫電纜的設(shè)計顯得尤其重點。較傳統(tǒng)的地源熱泵測溫電纜設(shè)計方法,北京鴻鷗成運儀器設(shè)備有限公司研發(fā)的數(shù)字總線式測溫電纜因為接線方便、精度高且不受環(huán)境影響、性價比高等優(yōu)點,目前已廣泛應用于地埋管及地源熱泵系統(tǒng)進行地溫監(jiān)測,因可靠性和穩(wěn)定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

為方便研究土壤、水質(zhì)等環(huán)境對空調(diào)換熱井能效等方面的可靠研究或溫度測量,目前地源熱泵地埋管測溫電纜對于地埋換熱井,有口徑小,深度較深等特點的測溫方式,如果測量地下120米的地源熱泵井,要放12路線PT100傳感器。12根測溫線纜若平均放置,即10米放一個探頭,則所需線材要1500米,在井上需配置一個至少12通道的巡檢儀,若需接入電腦進行溫度實時記錄,該巡檢儀要有RS232或RS485功能,根據(jù)以上成本估計,這口井進行地熱測溫至少成本在8000元,雖然選擇高精度的PT100可提高系統(tǒng)的測溫精度,但對模擬量數(shù)據(jù)采集,提供精度的有效辦法是提供儀器的AD轉(zhuǎn)換器的位數(shù),即提供巡檢儀的測量精度,若能夠在長距離測溫的條件下進行多點測溫,能夠做到0.5度的精度,則是非常不容易。針對這一需求,北京鴻鷗成運儀器設(shè)備有限公司推出“數(shù)字總線式地源熱泵地埋管測溫電纜"及相應系統(tǒng)。礦井深部地溫監(jiān)測,地源熱泵溫度監(jiān)測研究,地源熱泵溫度測量系統(tǒng),淺層地熱測溫系統(tǒng)。

地源熱泵數(shù)字總線測溫線纜與傳統(tǒng)測溫電纜對比分析:
傳統(tǒng)的溫度檢測以熱敏電阻、PT100或PT1000作為溫度敏感元件,因其是模擬量,要對溫度進行采集,若需較高精度,需要選擇12位或以上的AD轉(zhuǎn)換及信號處理電路,近距離時,其精度及可靠性受環(huán)境影響不大,但當大于30米距離傳輸時,宜采用三線制測方式,并需定期對溫度進行校正。當進行多點采集時,需每個測溫點放置一根電纜,因電阻作為模擬量及相互之間的干擾,其溫度測量的準確度、系統(tǒng)的精度差,會受環(huán)境及時間的影響較大。模塊量傳感器在工作過程中都是以模擬信號的形式存在,而檢測的環(huán)境往往存在電場、磁場等不確定因素,這些因素會對電信號產(chǎn)生較大的干擾,從而影響傳感器實際的測量精度和系統(tǒng)的穩(wěn)定性,每年需要進行校準,因而它們的使用有很大的局限性。

北京鴻鷗成運儀器設(shè)備有限公司研發(fā)的總線式數(shù)字溫度傳感器,具有防水、防腐蝕、抗拉、耐磨的特性,總線式數(shù)字溫度傳感器采用測溫芯片作為感應元件,感應元件位于傳感器頭部,傳感器的精度和穩(wěn)定性決定于美國進口測溫芯片的特性及精度級別,無需校正,因數(shù)據(jù)傳輸采用總線方式,總線電纜或傳感器外徑可做得很小,直徑不大于12mm,且線路長短不會對傳感器精度造成任何影響。這是傳統(tǒng)熱電阻測溫系統(tǒng)*的優(yōu)勢。所以數(shù)字總線式測溫電纜是地源熱泵地埋管管測溫、地溫能深井和地層溫度監(jiān)測理想的設(shè)備。數(shù)字總線式數(shù)據(jù)傳感器本身自帶12位高精度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和現(xiàn)場總線管理器,直接將溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成適合遠距離傳輸?shù)臄?shù)字信號,而每個傳感器本身都有唯的識別ID,所以很多傳感器可以直接掛接在總線上,從而實現(xiàn)一根電纜檢測很多溫度點的功能。

地源熱泵大數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺建設(shè)

一、系統(tǒng)介紹

1、建設(shè)自動監(jiān)測監(jiān)測平臺,可監(jiān)測大樓內(nèi)室內(nèi)溫度;熱泵機組空調(diào)側(cè)和地源側(cè)溫度、

壓力、流量;系統(tǒng)空調(diào)側(cè)和地源側(cè)溫度、壓力、流量;熱泵機組和水泵的電壓、電流、功率、

電量等參數(shù);地溫場的變化等,實現(xiàn)熱泵機組運行情況 24 小時實時監(jiān)測,異常情況預

警,做到真正的無人值守。可對熱泵系統(tǒng)的長期運行穩(wěn)定性、系統(tǒng)對地溫場的影響以及能效

比等進行綜合的科學評價,為進一步示范推廣與系統(tǒng)優(yōu)化的工作提供數(shù)據(jù)指導依據(jù)。

具體測量要求如下:

1)各熱泵機組實時運行情況;

2)室內(nèi)溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)及變化曲線;

3)室外環(huán)境溫度數(shù)據(jù)及變化曲線;

4)機房內(nèi)空調(diào)側(cè)出回水溫度、壓力、流量等監(jiān)測數(shù)據(jù)及變化曲線;

5)機房內(nèi)地埋管側(cè)出回水溫度、壓力、流量等監(jiān)測數(shù)據(jù)及變化曲線;

6)機房內(nèi)用電設(shè)備的電流、電壓、功率、電能等監(jiān)測數(shù)據(jù)及變化曲線;

7)地溫場內(nèi)不同深度的地溫監(jiān)測數(shù)據(jù)及變化曲線;

8)能耗綜合分析、系統(tǒng) COP 分析以及系統(tǒng)節(jié)能量的評價分析。

2、自動監(jiān)測平臺建成以后可以對已經(jīng)安裝自動監(jiān)測設(shè)備的地熱井實施自動監(jiān)測的數(shù)據(jù)分

析展示,可實現(xiàn)地熱井和回灌井的水位、水溫、流量實施傳輸分析,并可實現(xiàn)數(shù)據(jù)異常情況預

警,做到實時監(jiān)管,有地熱井運行的穩(wěn)定性。

1)開采水量及回水水量的流量監(jiān)測及變化曲線;

2)開采水溫及回水水溫的溫度監(jiān)測及變化曲線;

3)開采井井內(nèi)水位監(jiān)測及變化曲線;



推薦產(chǎn)品如下:

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地熱管理系統(tǒng)(geothermal management system)是為實現(xiàn)地熱資源的可持續(xù)開發(fā)而建立的管理系統(tǒng)。

我司深井地熱監(jiān)測產(chǎn)品系列介紹:

1.0-1000米單點溫度檢測(普通表和存儲表)/0-3000米單點溫度檢測(普通顯示,只能顯示溫度,沒有存儲分析軟件功能)

2.0-1000米淺層地溫能監(jiān)測/高精度遠程地溫監(jiān)測系統(tǒng)采集器采用低功耗、攜帶方便;物聯(lián)網(wǎng)NB無線傳輸至WEB端B/S架構(gòu)網(wǎng)絡(luò);單總線結(jié)構(gòu),可擴展256個點;進口18B20高精度傳感器,在10-85度范圍內(nèi),精度在0.1-0.2

3. 4.0-10000米分布式多點深層地溫監(jiān)測(采用分布式光纖測溫系統(tǒng)細分兩大類:1.井筒測試 2.井壁測試

4.0-2000NB型液位/溫度一體式自動監(jiān)測系統(tǒng)(同時監(jiān)測溫度和液位兩個參數(shù),MAX耐溫125攝氏度)

5.0-7000米全景型耐高溫測溫成像一體井下電視(同時監(jiān)測溫度和視頻圖片等)

6. 微功耗采集系統(tǒng)/遙控終端機——地熱資源監(jiān)測系統(tǒng)/地熱管理系統(tǒng)(可在換熱站同時監(jiān)測溫度/流量/水位/泵內(nèi)溫地熱遠程監(jiān)測系統(tǒng)地熱遠程監(jiān)測系統(tǒng)度/壓力/能耗等多參數(shù)內(nèi)容,可實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)遠程監(jiān)控,24小時無人值守)?

有此類深井地溫項目,歡迎新老客戶朋友垂詢!北京鴻鷗成運儀器設(shè)備有限公司

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