石家庄缔景城污水源热泵工程应用.pdf

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污水源热泵是采用城市污水或污水厂二级出水作为直接或间接冷热源的水源热泵型空调装置,以实现建筑物的冬季供暖,夏季空调.该文结合石家庄缔景城污水源热泵项目介绍了污水源热泵的技术原理、污水热能提取的关键技术问题及其系统工艺流程,其中着重介绍了污水取、排水方案、污水的前置处理技术和污水换热技术;结合本实例工程,给出了系统各环路的设计计算参数及其设备选型;并指出该系统具有较好的经济节能性、环保性和社会效益.
第1期 庄兆意,等:石家庄缔景城污水源热泵工程应用 61 同.本项目对污水换热器的结构尺寸参数的设计都 表2冬季污水、中介水和末端循环水的设计参数 进行了特殊的处理例如,为保证一定的传热系数, 污水系统中介水系统木端循环水系统 采用多管程的办法来提高管内流速;在壳程侧设置进水温度/℃16.5 4.5 40 纵、横挡板,以増加水的扰动;对封头处的结构进行出水温度^℃9.5 11.5 50 特殊的处理,以方便人工清洗污水换热器的设计计循环水量"2100(m/h)2100m3 1470m3 算见文献[7].本项目工程的换热器参数见表1. 注:污水系统和中介水系统进出口温度是指进出污水换热器的温度 表1污水换热器的设计参数 末端循环水进出口温度是指进出热泵机组冷凝器的温度 壳体直度管内外单管长 表3复季污水、中介水和末端循环水的设计参数 管程数壳程数台数 径 A mm nIan 径/mm/m 污水系统中介水系统末端循环水系统 1050700021/256 14 进水温度\22 出水温度 34设计参数 循环水量/(m3/h)580 580 750 该工程冬季热负荷较大,设计以供暖为主冬季 设计热负荷为18968kW,夏季设计泠负荷为 注:污水系统和中介水系统进出冂温度是指进出污水换热器的温度 末端循环水进出口温度是指进出热泵机组蒸发器的温度 7316kW冬、夏季各环路设计参数见表2 表4污水源热泵系统设备选型表 设备名称 数量 备注 级污水泵(高区) 3台 流量280m3/h,扬程16m,功率22kW 级污水泵(低区 4台 流量300m3/h,扬程16m,功率22kW 污水防阻机 流量300m3/h,功率22kW 二级污水泵(高区) 3台 流量280m3/h,扬程16m,功率185kW 二级污水泵(低区) 流量300m3/h,扬程16m,功率22kW 污水-中介水换热器(高区)3组单组换热面积620m2,冬季换热量2576kW,夏季换热量1912kW 污水一中介水换热器(低区)4组单组换热面积620m2,冬季换热量2893kW,夏季换热量2173kW 中介水循环泵(高区) 台 流量280m3/h,扬程25m,功率37kW 巾介水循环泵(低区 台 流量300m3/h,扬程25m,功率37kW 热泵机组(高区) 3台 只供热单台制热量2532kW,输入功率60kW 3台供热兼空调,1台只供热;单台制热量2843kW, 热泵机组(低区) 4台 输人功率670kW;单台制冷量2438kW,输入功率455kW 采暖空调循环水泵(高区)1台 流量460m3/h,扬程34m,功率75kW 采暖空调循环水泵(高区)1台 流量230m3h扬程34m,功率37kW 采暖空调循环水(低区) 台 流量500m3/h,扬程38m,功率90kW 采暖空调循环水泵(低区) 台 流量250m3/h,扬程38m,功率45kW 高低直连机组 1台 流量164m3/h,扬程50m,功率37kW 补水定压装置(高区) 流量7.5m3/h,扬程125m,功率2kW 补水定压装置(低区)1台 流量10m3/h,扬程75m,功率12kW 3.5设备选型 4经济环保性 系统设备选型如表4所示 城市污水水温适宜,与大气气温相比,其有冬暖 夏凉的热能特征,是良好的低位可再小清洁能源;城 应 用科 技 第38卷 市污水作为热泵冷热源为建筑物供暧空週是缓解能 2)52万m2的污水源热泵项目在国内是最大 源消耗与环境污染的有效途径之一,具有巨大的社的,在国外也是罕见的,作为示范工程,将进一步促 会与环境效益 进我国热泉的大力推广应用同时为缓解暖通空调 1)直接的社会环境效益,包括节省的一次能源的能源消耗与环境污染问题,实现多元化的供暖空 消耗量(主要指煤)和少排放的污染物数量(CO2、调模式,将暖通空调和谐地纳入生态循环之中做出 NO2、SOx、粉尘) 积极的贡献 冬季供暖年未端用热量、污水热泵一次能源消 耗量(按火力发电考虑)利用城市热网集中供热时5结束语 一次能源消耗量(一次能源指煤、油和天然气),本 污水源热泵系统相对于其他供热空调方式均具 项目节省的一次能源量、节省的用煤量见表5 有突出的优点,城市污水中蕴含有巨大的能量,在大 表5冬季污水热泵与城市热网集中供热的比较 城市中以及污水处理厂发展和应用污水源热泵系统 污水热泵 城市热网 是改变和发展现有以石化能源消耗为主的结构现状 设计总热负付/MW 18.9 18.97 的有效途径,拓宽了可再生能源应用发展的新空间 平均热鱼荷系数 0.67 0.67 石家庄缔景城污水源热泵项目不仅在石家庄,在全 供暖天数/天 150 150 国乃至全世界都具有重要的示范效益,为加快污水 木端全年耗热量/CJ165×105 1.65x105 源热泵系统的推广速度和污水热能资源化的步伐起 平均供热效率4x0.3×0%=1.250万×09=0.6 到了里程碑式的作用 全年耗次能源/CJ1.32×105 2.43×105 全年节省一次能源/GJ 1.11×105 参考文献: 煤的热值/ Kcal/ky 4800 4800 [1]吴学慧,孙德兴.于遗传算法的原生污水源热泵优化 年耗煤量/万吨 设计[J.节能技术,2007,142(2):99-101 年节省媒量/万吨 [2]龙惟定,白玮,张蓓红.中国住宅空调的未来发展[J 年节煤率% 暖通空调,2002,32(4):4347 [3]国家统计局.中国统计年鉴[M].北京:中国统计出版 根据我国的污染物排放定额:CO2O.482 社,006 kg/ Mcal no,1.8g/Mal、SO34g/Ml粉尘2.2g′[4尹军,王宏暂,韦新东城市污水热能利用技术及展望 Mcl,本项日每午减少的排放量见表6 [J].青林建筑L程学院学报,2001,(2):2932 表6本项目每年减少的污染物排放量 [5]孙德兴,吴菜华.设置有滚筒格栅的城市污水水力自清 方法及其装置[P].中国:ZL200410043654.9,2006 午节省1.11×105CJ一次能源减少的污染物数量 [6]刘志斌。污水源热泵系统防阻塞装置⊥作特性的实验研 CO 12800 究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2006:3435 90t [刀孙德兴,肖红侠,张虎,等.污水换热器的设计计算 NO 48t [J].暖通空调,200,39(5):l01103 粉尘 59t

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