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地球物理学报 2023年第1期66卷 314-331页

作者：张连平王世民中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院计算地球动力学重点实验室北京100049

地热能是储量巨大、分布广泛且供给稳定的清洁能源.地热发电对经济发展和环境保护都具有重要意义.然而,现有地热电站广泛采用的开放性采热模式易导致发电设备结垢与腐蚀、循环水流量不足与波动、自耗功率高等问题.采用传热工质与地热储... 详细信息

地热能是储量巨大、分布广泛且供给稳定的清洁能源.地热发电对经济发展和环境保护都具有重要意义.然而,现有地热电站广泛采用的开放性采热模式易导致发电设备结垢与腐蚀、循环水流量不足与波动、自耗功率高等问题.采用传热工质与地热储层分离的封闭性采热模式,不但能根治上述问题,而且提升了选择传热工质和设计传热循环的灵活性.本研究采用有限元方法数值模拟水平井采热的封闭地热系统中自然对流强化储层内渗流与传热的动力学过程,系统分析了水平井温度、水平井位置、储层渗透率、水平井周围渗透率强化改造范围及储层厚度-宽度比等关键因素对采热热流和采热年限的影响,从而为适用于地热发电的大型封闭地热系统设计和工程实践提供理论指导和基础数据.模拟结果表明,在水平井周围半径10 m区域内进行渗透率强化改造就能够启动和强化自然对流,大幅提高未强化改造区域的地热开采;水平井从储层采热的先后次序由自然对流区域逐渐拓展控制,开发厚地热储层并将水平井设置在储层高处能够提高采热效率并延长采热年限;驱动自然对流的水平井-储层温差与采热热流不成正比但正相关;地热储层内存在的稳态背景自然对流对水平井采热有显著贡献.

关键词：封闭地热系统水平井采热自然对流有限元模拟

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超前工作面煤层循环水降温与采热技术研究

超前工作面煤层循环水降温与采热技术研究

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作者：童政中国矿业大学

学位级别：硕士

随着矿井开采深度的增加,回采工作面热害问题日益严重,给井下工作人员的健康与安全带来了威胁,降低了煤炭资源的开采效率,其中高温煤层的散热是造成工作面热害的主要原因;同时煤层内部存储的热能资源具有一定的利用价值,因此研究将回采... 详细信息

随着矿井开采深度的增加,回采工作面热害问题日益严重,给井下工作人员的健康与安全带来了威胁,降低了煤炭资源的开采效率,其中高温煤层的散热是造成工作面热害的主要原因;同时煤层内部存储的热能资源具有一定的利用价值,因此研究将回采工作面的热害治理与热能利用相结合具有重要意义。平顶山煤矿因其特殊的地质条件,井下热害问题严重,煤层温度较高。本文以平煤矿区回采工作面为研究背景,综合采用现场调研、理论分析、实验室试验以及数值模拟的方法,对高温煤层的降温与采热技术进行探索与研究。主要研究成果如下:(1)收集整理平煤矿区的地质资料,分析了矿区地温梯度异常的原因;对工作面的通风参数、煤层温度进行现场测定;对工作面煤层传热进行分析及散热量的计算,证实了高温煤层散热是造成工作面热害的主要原因,并且高温煤层的储热具有利用价值。(2)基于单井循环水源热泵技术,进行超前工作面煤层循环水换热机理的研究,分析煤层内部渗流与温度场的关系,确定煤的导热系数是影响热量传递的主要参数;对工作面煤样进行含水率的测定,采用稳态平板法开展不同含水率的煤导热系数测定试验,得出了煤的导热系数随含水率的增加而增加的规律。(3)根据工作面煤层参数以及煤的热学特征参数,使用COMSOL数值模拟软件建立煤层循环水换热的物理模型,提出了计算模型的控制方程和边界条件,进行煤层循环水降温与采热效果的模拟研究,得出煤层温度场随时间的变化情况以及抽采水流温度的变化特征;模拟分析了不同水流流速以及钻孔间距的情况下,煤层温度场及抽采水温变化规律。(4)根据回采工作面地质及生产技术条件,结合数值模拟不同方案结果以及工作面降温需求,确定了最佳钻孔及注水参数;制定了超前工作面煤层循环水降温与采热的工艺方案;模拟分析得出开采低温煤层可使工作面环境温度下降约2-3℃;采用热储法计算出矿区煤层热能储量为4.92×10J,确定煤层具有丰富的地热资源;提出了工作面煤层的热能利用方案,对高温煤层的降温与采热技术进行经济及社会影响的综合评价。该论文有图47幅,表15个,参考文献69篇。

关键词：工作面热害循环水煤层降温采热综合利用

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低温核供热堆与火电厂联合运行方式的探讨

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区域供热 1990年第1期59卷 9-12页

作者：张敏丁乐群谢常军

一、引言由于常规能源(煤、石油、天然气)日趋短缺,因此发展核能成了能源供应的大趋势。我国的长期能源发展战略也是要以核能逐步取代日渐枯竭的常规能源。因此,从现在起加紧对核能利用的实验与实用研制,对于解决我国远期能源问题具有... 详细信息

一、引言由于常规能源(煤、石油、天然气)日趋短缺,因此发展核能成了能源供应的大趋势。我国的长期能源发展战略也是要以核能逐步取代日渐枯竭的常规能源。因此,从现在起加紧对核能利用的实验与实用研制,对于解决我国远期能源问题具有重要意义。按我国目前的实际情况,首先发展实用的低温核供热堆。并逐步过渡到大规模核发电具有现实意义。我国东北地区冬季取暖需要大量低温热能,低温核供热堆恰好可以满足这种低温热能的要求。

关键词：核能供热堆火电厂低温采热

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