地学前缘 ›› 2020, Vol. 27 ›› Issue (1): 185-193.DOI: 10.13745/j.esf.2020.1.20
收稿日期:
2019-06-01
修回日期:
2019-10-12
出版日期:
2020-01-20
发布日期:
2020-01-20
通讯作者:
唐春安
作者简介:
亢方超(1984—),男,博士研究生,工程师,岩土工程专业。E-mail: fangchaokang@126.com
基金资助:
KANG Fangchao(), TANG Chun’an*()
Received:
2019-06-01
Revised:
2019-10-12
Online:
2020-01-20
Published:
2020-01-20
Contact:
TANG Chun’an
摘要:
地热能赋存于地球内部岩土体、流体和岩浆体中,是一种永久的、可再生的、储量丰富的清洁能源。地热能的开发,尤其是干热岩的开发利用,有可能成为解决人类未来能源危机的重要途径。目前采用的干热岩开采方法被称为增强型地热系统(EGS)。热储地质环境的复杂性和水力化措施对天然裂隙的依赖性,造成多数的EGS项目存在热储体积和换热面积不足、工质流量小、终端温度低,以及诱发地震风险等局限性,致使干热岩开发始终未能大规模商业化。基于开挖的增强型地热系统(EGS-E)的提出为突破传统EGS的技术弊端和规模局限提供了新思路。文章在其概念模型的基础上,从系统原理、工程构想、技术优势等方面对EGS-E进行了更详尽的阐述。EGS-E采用开挖、爆破、崩落等采矿技术,形成了独特的热储致裂系统和热能交换系统,能够大幅度降低地质环境对热储质量的限制,具备构建定制的热储空间、形成充足的换热面积,维持稳定的工质流量与温度及减少诱发地震风险等优势,为干热岩开发的商业化提供了新的解决方案。
中图分类号:
亢方超, 唐春安. 基于开挖的增强型地热系统概述[J]. 地学前缘, 2020, 27(1): 185-193.
KANG Fangchao, TANG Chun’an. Overview of enhanced geothermal system (EGS) based on excavation in China[J]. Earth Science Frontiers, 2020, 27(1): 185-193.
影响因素 | 限定值 |
---|---|
流体生产率 | 50~100 L/s |
井口流体温度 | 150~200 ℃ |
有效热交换面积 | >2×106 m2 |
热储体积 | >2×108 m3 |
流体阻力 | <0.1 MPa/(kg·s-1) |
水量损失 | <10% |
表1 满足发电能力的EGS相关因素限定值表[3]
Table 1 Limiting values of EGS related factors satisfying power generation capacity[3]
影响因素 | 限定值 |
---|---|
流体生产率 | 50~100 L/s |
井口流体温度 | 150~200 ℃ |
有效热交换面积 | >2×106 m2 |
热储体积 | >2×108 m3 |
流体阻力 | <0.1 MPa/(kg·s-1) |
水量损失 | <10% |
图3 EGS-E工程模型示意图 ①—竖井;②—换热管道(其内部工质为管道工质);③—主(换热)巷;④—爆破钻孔;⑤—换热池; ⑥—岩体裂隙区(其内部工质为裂隙工质);⑦—爆破巷道;⑧—管道换热区;⑨—裂隙换热区。
Fig.3 A schematic diagram of EGS-E engineering model
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