污水源熱泵技術在某鋼廠的應用研究_secret

1、污水源熱泵技術在某鋼廠的應用研究摘 要：闡述了污水源熱泵系統(tǒng)的特點，分析了污水源熱泵采暖與生活熱水系統(tǒng)在某鋼廠的應用，包括方案設計、技術參數(shù)分析、經(jīng)濟性分析。結果表明，污水源熱泵系統(tǒng)投資略高，但運行費用低，回收期短。關鍵詞：污水源熱泵 采暖系統(tǒng) 生活熱水系統(tǒng) 應用研究1 前言污染，不僅嚴重地危害著市民的身體健康及城市形象，也給地球生態(tài)帶來影響。為了實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標，對資源并不富裕，環(huán)境尚差的中國來說，考慮到自然資源的有限性，污水源熱泵技術是一個不錯的選擇。污水源熱泵技術有機地將污水排放與城市能源結合起來，實現(xiàn)了“變廢為寶”。通過熱泵技術可以為適宜的區(qū)域提供供暖、制冷和生活熱水。水源熱泵

2、系統(tǒng)是集成供暖、制冷和生活熱水功能的高效率空調(diào)系統(tǒng)，它的水源來源主要有：地下水、埋管換熱循環(huán)水、河水、湖水、海水、城市污水、再生水等水源。建設水源熱泵系統(tǒng)，開發(fā)水中的能源，能夠有效地改善我國能源的結構和發(fā)展可再生的清潔能源1。污水源熱泵技術在美國、北歐及日本等國家已經(jīng)有了廣泛的應用，2004 年初，中國內(nèi)地首例利用污水作為能源供熱制冷的項目在北京市密云污水處理廠開始試運行2。2 污水源熱泵的特點3,4污水源熱泵技術的特點包括：1) 污水處理量大，水源穩(wěn)定，主要來源為生活污水，集中排放。2) 污水冬暖夏涼。長期測量的數(shù)據(jù)表明，城市污水中具有較大的熱量。北京地區(qū)冬天溫度在13至17，高出日常氣溫2

3、0；夏天，污水水溫為22至25，又比日常氣溫低了10。3) 全年的水溫變化幅度較小。對北京地區(qū)而言，1月份和8月份的大氣溫差在40，河水的溫差均在25，而城市污水的溫差只有12，溫度變換幅度較小，因而可在全年獲得比較穩(wěn)定的水溫，可作為穩(wěn)定的冷熱源。4) 受氣候影響小。比如對于太陽能的利用，在夜間不能加以利用，而且還受陰天下雨等氣候因素的影響，可以說是一種不穩(wěn)定的熱源。對于空氣源熱泵系統(tǒng)，因為室外氣溫在一天當中波動較大，所以也是一種不穩(wěn)定的冷熱源。城市污水受氣候影響非常小，在設備配置和系統(tǒng)運行上都非常安全可靠。5) 節(jié)約能源。污水源熱泵系統(tǒng)70%以上的能量是來自于大自然或廢棄物，是無須“付費”的

4、，只有30%以下的能量，由電能驅動轉化而來，產(chǎn)出能量與輸入電量的比值（COP）在4-5 之間，與以電、油和氣為熱源的供熱系統(tǒng)相比，污水水源熱泵具有明顯的優(yōu)勢。3 應用研究3.1 背景介紹北京某鋼廠在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量工業(yè)污水，污水溫度35，水量3200噸/天。因工藝要求，需用冷卻塔將污水降溫后循環(huán)使用，造成大量能量浪費。鑒于此，采用污水源熱泵系統(tǒng)回收污水中的熱量，用于采暖和生活熱水供應。3.2 方案設計 泵具有水溫波動小、熱量輸出穩(wěn)定、COP 值高、換熱效果好、與空氣、地下水、土壤等低品位熱源相比，本系統(tǒng)的生產(chǎn)污水是很好的中品位熱源，且流量大，有著非常大的熱能利用潛力。因采暖系統(tǒng)和生活熱水系統(tǒng)

5、功能的差異及對水質(zhì)要求不同，本方案把采暖系統(tǒng)和生活熱水系統(tǒng)分開，采用兩套污水源熱泵機組。95（3040噸/天）的生產(chǎn)污水用于采暖，5（160噸/天）的生產(chǎn)污水用于生活熱水，生產(chǎn)污水的出水溫度控制在20（滿足循環(huán)使用要求）。生活熱水系統(tǒng)的供水溫度為65，自來水溫度10。為穩(wěn)定水壓和調(diào)節(jié)供水量，特設置貯熱水罐。另外，通過循環(huán)水泵保證20的循環(huán)水量，以維持管中一定的熱水溫度。用水泵進行補水或給水，補水箱可和采暖系統(tǒng)共用。采暖系統(tǒng)的供水溫度65，回水溫度50。用補水泵進行補水，補水需經(jīng)過軟化和除氧處理后方可進入系統(tǒng)。圖1 污水源熱泵采暖、生活熱水供應系統(tǒng)圖3.3 技術參數(shù)和指標由表1可以看出，該污水源

6、熱泵采暖系統(tǒng)可以滿足約3.3萬平米面積的冬季采暖，以每戶100平米計算，可以供應330戶家庭的采暖。表2 生活熱水系統(tǒng)技術參數(shù)與指標由表2可知，污水源熱泵生活熱水系統(tǒng)每天產(chǎn)生約40噸生活熱水，每天每戶生活熱水用量以80公斤計算，該系統(tǒng)可供應500個用戶的生活熱水。 3.4 經(jīng)濟性分析 3.4.1 計算基本條件表3 燃料價格表4 鍋爐房效率3.4.2 經(jīng)濟參數(shù)和指標 1）污水源熱泵采暖系統(tǒng)表5 不同熱源采暖系統(tǒng)初投資與運行費用比較表5為不同熱源型式的采暖系統(tǒng)初投資與運行費用對比表。由表中可知，燃煤鍋爐采暖系統(tǒng)的初投資最低，燃油鍋爐采暖系統(tǒng)的初投資最高，污水源熱泵系統(tǒng)的初投資比燃煤鍋爐高，是它的2.35倍，和電鍋爐相當，比燃氣和燃油鍋爐低。一般情況下，地下水源熱泵系統(tǒng)的初投資是燃煤鍋爐系統(tǒng)的4倍，因本系統(tǒng)的污水源可直