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项目案例

超临界二氧化碳同轴套管中深层地热项目换热撬块

该换热撬块应用于中国华能在河南郑州投运的全球首个地热能超临界二氧化碳取热应用项目。锐鹰机械为该项目提供完整换热撬块。系统以超临界二氧化碳替代水作为传热介质,进入约2500米深的地热井吸收地下热量,返回地面后再通过换热撬块把热量传递给居民供暖用水。

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Workshop photo of a supercritical carbon dioxide closed-loop geothermal heat exchange skid

三维模型图

Front view of the supercritical carbon dioxide geothermal heat exchange skid 3D model
Side view of the supercritical carbon dioxide geothermal heat exchange skid 3D model

约10.2m x 4.0m x 4.4m

项目背景

全球首个应用项目的工程化支撑

在清洁供暖和地热能高效利用需求下,该项目把中深层地热从资源开发推进到工程化应用。相比传统取水换热路线,超临界二氧化碳闭式循环对地面换热、承压设备、管路集成和长期运行稳定性都提出了更高要求。

以二氧化碳替代水取热

项目采用超临界二氧化碳作为传热介质,进入深层地热井吸收热量后返回地面,再把热量传递给供暖用水。相比传统以水为介质的取热方式,二氧化碳流动阻力更小,取热效率更高。

提升效率,降低供暖能耗

超临界二氧化碳的物性更适合深层取热,可帮助提升约20%的取热能力,并使单位供暖能耗降低约10%。项目投运后,可满足超1.8万平方米居民住宅冬季集中供暖需求。

不取地下水,清洁安全

闭式循环取热全过程不抽取地下水,也不污染地层、不扰动地质环境。按项目运行测算,每年可替代标准煤约288吨,并减少二氧化碳排放约750吨。

技术难点

难点不只是换热,而是高压超临界系统的整体工程化

超临界二氧化碳需要在特定温度和压力条件下运行。对换热器、压力容器、厚壁管道、焊接质量、仪表控制和整体撬装布置都有很高要求。

超临界状态控制难

二氧化碳要保持超临界状态,需要同时关注压力、温度、流量和换热效率。任何一个环节不稳定,都可能影响取热效率和系统运行安全。

系统压力等级高

项目按20MPa级高压工况考虑,换热器、压力容器、管道、阀门和仪表选型都要适配高压运行环境,设计和制造余量不能只按普通工况处理。

模块边界受限

约10200 x 4000 x 4400 mm的模块边界内,需要同时处理设备布置、管道走向、检修通道、吊装运输、现场接口和后期维护,不能只追求紧凑。

锐鹰方案

全专业协同,把高压换热系统做成可交付的撬装模块

锐鹰围绕高压换热器和超临界二氧化碳工况做工程深化,把钢结构、管道工艺、设备、电气仪表和制造检验要求统一到一套可制造、可检测、可运输、可接入现场的方案里。

1

全专业联合设计

钢结构、管道工艺、设备、电气仪表等专业同步参与,把设备尺寸、管道应力、操作空间、仪表接口和控制需求一起考虑,避免各专业后期互相返工。

2

围绕核心换热器深化

核心设备是高压换热器。方案重点处理换热器布置、二氧化碳侧高压管路、供暖水侧接口、阀门仪表布置和检修空间,让系统既满足工艺要求,也便于制造和运行。

3

把现场风险前置到工厂

通过模块化撬装,把焊接、组装、尺寸复核、电仪接线、压力试验和FAT工厂测试尽量前置完成,现场主要做定位、连接和调试准备,减少现场交叉施工风险。

制造与质量保证

围绕高压换热系统做制造验证

该项目压力等级高、管道和容器壁厚较大,重点控制焊接质量、无损检测和耐压验证。

厚壁焊接控制

针对高压管道和压力容器,管控坡口、组对、焊接参数和焊后质量。

100%无损检测

关键焊缝按要求进行射线或相控阵检测,把隐患尽量留在工厂阶段处理。

耐压试验验证

出厂前完成耐压、密封和功能检查,确认撬块满足交付验收要求。

资质与文件闭环

材料、焊接、检测、试验和FAT记录留档,便于客户验收和后续追溯。

有类似高压换热撬块或清洁能源撬装项目?

可以把P&ID、工况参数、压力温度、换热需求、尺寸边界、现场接口和验收标准发给我们。锐鹰会结合工艺、设备、管道、钢结构和电气仪表要求,为项目评估合适的撬装方案。

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