武漢市可再生能源資源可利用潛力(編輯修改稿)
2024-10-05 20:08 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 漢地區(qū)大部分地層顆粒較細(xì)，土石類別主要為松土 — 普通土— 硬土，土石等級(jí)為 I— II— III 級(jí)，地埋管鉆井施工難度小，成本低。武漢市陸地面積很大，一般來(lái)講，大部分地區(qū)都可以考慮采用巖土體作為地埋 管地源熱泵系統(tǒng)冷熱源，對(duì)于 II、 III 級(jí)階地，如水果湖地區(qū)，地下水資源相對(duì)不太豐富，地表水資源又不太適合作為熱泵系統(tǒng)的冷熱源，采用巖土體源作為地埋管地源熱泵系統(tǒng)的冷熱源將是較適宜的選擇。但是在巖溶地面塌陷潛在危險(xiǎn)區(qū)特別是砂層埋藏較淺的地區(qū)不宜采用地埋管地源熱泵系統(tǒng)；在淤泥層深厚區(qū)，由于鉆孔深度較大，在基巖裸露區(qū)或礫卵石深厚區(qū)，由于鉆孔難度大，都會(huì)增 加地埋管熱泵系統(tǒng)的成本，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮。 由于基巖的熱傳導(dǎo)性能最好，而地源熱泵系統(tǒng)的成孔工藝有別于傳統(tǒng)的工程勘察成孔工藝，若能研發(fā)專門用于地源熱泵系統(tǒng)的成孔設(shè)備 ，大大降低成孔成本，從而可以大大降低地源熱泵系統(tǒng)的初投入。 巖土體地能資源量 可利用程度分析法 對(duì)于如何評(píng)價(jià)淺層巖土體地能資源量，由于地埋管地源熱泵最主要的是利用地層進(jìn)行熱量的儲(chǔ)存和釋放，也就是作為一個(gè)調(diào)節(jié)作用，所以首先要評(píng)價(jià)地下一定深度范圍里地能的儲(chǔ)存量，同時(shí)要評(píng)價(jià)區(qū)域的地能的可開采量。采用合理的開采利用方案，經(jīng)過(guò)非取熱期地溫能夠恢復(fù)，包括自然的補(bǔ)給熱量的恢復(fù)和制冷期的存熱，能夠達(dá)到多年熱均衡的淺層地能的在取熱期可開采的熱量，區(qū)域評(píng)價(jià)是為宏觀管理服務(wù)，要算一個(gè)平均量。 淺層地能資源的評(píng)價(jià) 宜選擇采用熱儲(chǔ)法進(jìn)行淺層地能資源評(píng)價(jià) 。對(duì)于不同的巖土類型， 熱儲(chǔ)法計(jì)算地能儲(chǔ)存量 具有不同的表達(dá)式。 （ 1）無(wú)含水層巖土體 TMdcQ sss ?? ? （ 31） 式中， Qs— 巖土體地能儲(chǔ)存量， kJ； ρ s— 巖土體密度， kg/m3； cs— 巖土體比熱， kJ／ kg ℃ M— 計(jì)算面積， m2； d— 計(jì)算厚度， m； Δ T— 利用溫差， ℃ 。 （ 2）含水層巖土體 熱儲(chǔ)法在包氣帶和含水層中，計(jì)算公式如下： wsR Q ?? （ 32） ? ? TMdcQ sss ??? ?? 1 （ 33） 式中， Qs— 巖土體地能儲(chǔ)存量， kJ； ρ s— 巖土體密度， kg/m3； cs— 巖土體比熱， kJ／ kg ℃； φ — 巖土體的孔隙率（或裂隙率） ； M— 計(jì)算面積， m2； d— 計(jì)算厚度， m； Δ T— 利用溫差， ℃ 。 TMdcQ ?? ?? （ 34） 式中， Qw— 巖 土體地能儲(chǔ)存量， kJ； ρ w— 水體密度， kg/m3； cw— 水體比熱， kJ／ kg ℃； d— 水體 厚度，包括需要計(jì)算含水層和相對(duì)隔水層 ， m。 巖土體地能利用潛力分析 武漢 市土地面積 ，其中水域面積為 ，水域占土地總面積的 1/4。地形上是北高南低，屬殘丘性河湖沖積平原，北部為山地丘陵，其余均屬沃野千里的江漢平原，地勢(shì)平坦 。其中， 平坦平原 、 壟崗平原 、丘陵 、 低山 所占比例分別為 ％ 、 ％ 、 ％ 、 ％ 。 根據(jù)熱儲(chǔ)法計(jì)算可得： 可利用面積按 （ － ） （ 1－ ％ －％） =（去除低山、丘陵），地下 200m以內(nèi)深度，由于地下巖石量較多，比熱取 1400J/kg ℃ ， 武漢市 地下常年平均溫度為 ℃ ，可利用溫差 2℃ ；淺層地能容量為 10 15kJ ，其熱量可折合 18973萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤， 相當(dāng)于 武漢市每年 每平方公里有 。 依據(jù)武漢市水文地質(zhì)條件，地埋管埋設(shè)所需地表面積約為建筑空調(diào)面積的 1/3~1/5，可利用潛力較大。 地埋管地源熱泵開發(fā)利用原則 地埋管地 源熱泵技術(shù)總體來(lái)說(shuō)適用性較強(qiáng)，但不同地域不同地質(zhì)條件下的應(yīng)用具備不同的特點(diǎn)，有其自身的技術(shù)原則。為避免地埋管地源熱泵運(yùn)行過(guò)程中地埋管換熱器出力不足，應(yīng)執(zhí)行“因地制宜，合理配置，兼顧平衡，積極發(fā)展”的開發(fā)利用原則，消除地埋管地源熱泵技術(shù)應(yīng)用所產(chǎn)生的熱失衡問(wèn)題。 4 污水資源量 水文地質(zhì)勘察 污水源熱泵 系統(tǒng)勘察應(yīng)包括下列內(nèi)容： ① 原生污水、污水處理廠水量，年水量變化； ② 水溫、水質(zhì)； ③ 周圍建筑規(guī)劃。 污水資源量 截至 2020 年，武漢市主城區(qū)已建成并投入運(yùn)行的有 13 個(gè)集中污水處理廠，總設(shè)計(jì) 處理污水能力達(dá)到 萬(wàn)噸 /日，另設(shè)置 17 處小型生活污水處理設(shè)施，設(shè)計(jì)處理能力 萬(wàn)噸 /日。武漢市共有 180 家工業(yè)企業(yè)建有廢水處理設(shè)施，總處理能力達(dá)到 萬(wàn)噸 /日。其中，日處理能力 1000 噸 /日以上的有 53 家，處理能力共 萬(wàn)噸 /日，占 %，日處理能力 2020 噸 /日以上的有 25 家，處理能力共 萬(wàn)噸 /日，占 %，武漢鋼鐵集團(tuán)公司廢水處理能力達(dá)到 萬(wàn)噸 /日，占全市工業(yè)廢水處理能力的 %。遠(yuǎn)城區(qū)污水處理廠設(shè)計(jì)污水處理量能力 萬(wàn)噸 /日。 主城區(qū)遠(yuǎn)期 2020 年規(guī)劃污水處理處理能力為 285 噸 /日。 污水熱能可利用程度 可利用程度分析方法 污水中賦存的大量熱能，根據(jù)能量守恒原理，其可利用程度采取下面公式進(jìn)行計(jì)算。 TcGQ p ???? （ 41） 式中， Q— 污水中賦存的熱（冷）量， kJ/a； G— 污水流量， kg/a； △ T— 污水進(jìn)出口溫差，℃。 ? ?1??? ccc C O PC O P （ 42） 式中， Qc— 污水中賦存的可利用冷量， kJ/a； COPc— 制冷系數(shù)。 ? ?1??? hhh C O PC O P （ 43） 式中， Qh— 污水中賦存的可利用熱量， kJ/a； COPh— 制熱系數(shù)。 污水熱能利用潛力分析 武漢市主城區(qū)設(shè)計(jì)污水處理能力 萬(wàn)噸 /日，按照溫度升高或降低 5℃計(jì)算，若全部應(yīng)用污水源熱泵可提供冷熱量 187MJ，這部分冷熱量可供 3650 萬(wàn)平方米 建筑供熱制冷，可節(jié)省供暖用煤 萬(wàn)噸左右，同時(shí)每年可減少 CO2排放量 萬(wàn)噸。如果加 上小型污水處理量，則可提供冷熱量 ，這部分冷熱量可供 3720 萬(wàn) 平方米 建筑供熱制冷，可節(jié)省供暖用煤 萬(wàn)噸左右，同時(shí)每年可減少 CO2排放量 萬(wàn)噸。工業(yè)廢
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