岩土热物性参数是浅层地热能开发利用的重要基础参考,测试装备的性能直接决定开发方案的科学性、项目运行的稳定性和节能的实效性。在山东省煤田地质局第四勘探队,低碳能源技术开发部负责人杨传世介绍了该队自主研发的恒功率岩土热物性测试仪。
长期以来,浅层地热野外测试现场存在电压波动、地层条件复杂、测试精度不足等干扰因素,传统检测设备极易出现加热功率不稳、测温误差偏大等问题,造成岩土导热系数等关键参数失真,进而导致地埋管设计方案偏离实际。杨传世表示,部分现场实测中,额定功率3kW的加热设备在用电高峰时段实际功率仅1.8kW,最终导致岩土导热系数计算偏差。此外,传统测试数据缺少统一归集手段,难以形成数据库,数据复用价值难以发挥。
针对上述行业痛点,第四勘探队组织专业技术力量开展集中攻关。在硬件层面,团队首创恒功率加热技术,实现2.5kW至4kW功率无级可调,支持180V至250V宽电压恒功率加热,有效化解野外施工现场供电电压波动带来的测试干扰;设备测温分辨率从过去的0.1℃提升至0.01℃。同时,设备配套自主研发的双参数智能解析软件,可自动生成岩层柱状图、构建岩土数据库,形成“现场硬件采集+软件全自动解析”一体化工艺。
杨传世介绍,设备只有行李箱大小,能够随拿随走。经过多轮迭代优化,目前第五代恒功率高精度智能热物性检测技术设备整体技术已达国内领先水平,填补了国内野外高精度岩土热物性测试装备领域的空白,并已获得发明专利、计算机软件著作权,拥有完整的自主知识产权。
目前,上述技术成果已在北京、山东、河南、河北等10余个省市推广,服务国内50余家地质勘察、新能源工程单位,应用于70余个地源热泵勘察与岩土热物性实验测试项目,设备还出口海外。设备销售及技术服务累计签订合同额近千万元,带动浅层地热能相关产业实现经济效益数亿元,每年碳减排量达10万吨。第四勘探队党委书记、队长李海波表示,该队将持续深化核心技术迭代升级,以地质科技装备创新赋能浅层地热能高质量发展。
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