城市二级污水用于污水源热泵应用于住宅小区的经济技术分析.pdf

城市二级污水用于污水源热泵应用于住宅小区的经济技术分析 机械工业第六设计研究院有限公司 林彦川 李 科 孙志伟 摘 要 随着城市的发展，近些年我国城市污水厂处理量增长迅速。城市污水处理厂的二级出水具有巨大的低品质能源，污水源热泵空调系统能够集中有效地利用污水中宝贵的冷热资源。以项目排水量 12 万 m3的污水处理厂处理后的二级污水作为热泵低位热源建立能源站，为周围住宅集中供冷、供热。以项目为例针对污水处理厂排水的特点，探讨了污水源热泵系统设计中的相关问题，同时进行经济技术分析。结果表明，城市二级污水用于污水源热泵具有其可行性及发展潜力，能够产生巨大的经济和环境效益。关键词 住宅小区；污水源热泵系统；工程实例；经济技术分析 Economic and Technical Analysis of Using Urban Secondary Sewage as Sewage Source Heat Pump in Residential Communities Lin Yanchuan,Li Ke and Sun Zhiwei Abstract Economic and technical analysis of urban secondary aewage used for sewage source Heat pump application in residential communities with the development of city,the treatment capacity of urban sewage plants in China has grown rapidly in recent years.The secondary effluent of urban sewage treatment plants has a huge amount of low-quality energy,and the sewage source heat pump air conditioning system can effectively utilize the valuable cold and hot resources in the sewage.This article uses the secondary sewage treated by the sewage treatment plant with a drainage capacity of 120000 m3 as the low level heat source of the heat pump to establish an energy station for centralized cooling and heating of surrounding residential areas.Taking the project as an example,this paper explores the relevant issues in the design of sewage source heat pump systems based on the characteristics of sewage treatment plant drainage,and conducts economic and technical analysis.The results indicate that using urban secondary sewage as a sewage source heat pump has its feasibility and development potential,and can generate huge economic and environmental benefits.Keywords Residential district;Sewage source heat pump system;Project;Economic and technical analysis 0 引言 城市污水热能作为一种可再生能源比以往得到了更多的关注，相比起其他冷热源，城市污水具有明显优势，是一种理想的低位冷热源1。城市污水的最大特点是冬暖夏凉，冬季温度一般在 13左右，夏季温度稳定在 26左右，而且一年之中，一天之内的水温和水量相对稳定。采用污水源热泵系统，冬季可以将污水中的低品位热能提取出来，经过热泵做功，达到可以供用户供热的温度;夏季可以将制冷系统产生的冷凝热量排放到污水中。一机两用，可以同时满足用户的供冷、供热需求2。1 工程概况 本文引入项目位于湖南省某市高新区，污水源热泵智慧能源站直接建在污水处理厂中。项目供能区内的夏季总冷负荷为 29.2MW、冬季总热负荷为25.8MW。分为一期和二期，一期主要有约 18.5 万m2的住宅；二期主要有约 32.5 万 m2的住宅。项目利用污水作为冷热源，采用成熟的污水源热泵技术+直燃机技术（辅助热源）实现供冷、供热，满足所服务区域的供热、供冷的需求。为了最大化利用区域内的可再生能源，并考虑到供能末端区域的可拓展性和不确定性，以及保障供冷供热的稳定性，现根据负荷选取热泵机组，选择3台制冷量为4250kW、制热量为 4190kW 的污水源热泵主机（一期），选择 3 台制冷量为 5680kW、制热量为 5590kW 的污水源热泵主机（二期），选择 2 台制冷量为 5850kW、制热量为 4500kW 的直燃机主机（备用热源）。2023 年 9 月 洁净与空调技术CC&AC 第 3 期*林彦川，男，1986 年 8 月生，硕士研究生，高级工程师 450007 河南省郑州市中原西路 126 号中机六院 18530852476 E-mail: 修回日期：2023-05-18，收稿日期：2023-05-15 2已季温日热荷热荷项为3水经过于厂天放污进型化 .42 污水、中污水处理已经投产运行季二级污水的温；在夏季二日常气温低。根据污水热负荷，则夏荷为：冬季（按根据污水热负荷，则夏荷为：冬季（按通过数据项目的需求，为热泵机组的3 水源水质城市污水水。所谓二级污经过处理后，过进一步深化于市政绿化用厂取回水非常天，一期处理放标准选择装污水的一般处进水泵房中生化池接型污水处理厂化池对进出污48.中水资源及理厂总规模 1行，二期为 6的温度在 12二级污水的温 水处理厂近期夏季（按 28按 12/4计水处理厂终期夏季（按 28按 12/4计据的对比，污现确定利用的冷热源，为供质可靠性分水有三种形式污水是指城市达到排入大化处理，成为用水、居民冲常方便。污水理水量在 6 万装机设备，以处理流程如下中格栅过滤接触池出水厂二级污水处污水处理厂的 及负荷计算 2 万吨/d，一万吨。初步调14之间温度在 242期日处理水量/35计算）计算）可提供期日处理水量/35计算）计算）可提供水处理厂提供污水处理厂内供能单位提供分析 式：污水原水市污水原水在海的标准，少为中水，作为城厕用水等。本处理厂设计能万吨/天，并按确保良好的水下：污水原水细格栅过滤水泵房排入处理过程中，初的水量起到了 一期为 6 万吨调查表明，在间，高出日常28之间，又量 6 万吨计算）可提供的冷供的热负荷为量 12 万吨计算）可提供的冷供的热负荷为供的冷热量满内的污水资源供所需的冷热、二级污水、在污水处理厂少量二级污水城市杂用水，本项目污水处能力为 12 万按照 1 级 A 类水质条件。二粗格栅过滤滤初级沉淀入城市渠道。在初级沉淀池、很好的调节 洁净与吨，在冬常气又比算冷冷负：算冷冷负：满足源作热水。、中厂内水经用处理万吨/类排二级滤淀池在大、生作 用，水4 4.1式经验腐蚀接式中应污求，较为粗效渠耗性、况等直燃其耗量一紧张本采用影响制冷无振一个河道综合的方内，污水污水排入供流时排厂排影响与空调技术CC，加上完善的的可控排放和 设计方案1 系统形式污水源热泵。本项目污水验在污水系统蚀型高效板换式污水源热泵间换热的设备污水水质，但，水侧切换机为简单，换热效过滤的缓冲比较近的地下。考虑到本项、设备的维护等，本系统同燃机溴化锂空耗电设备仅有一般为蒸汽压张有好处；但的主要部分；用水，溶液无响，有利于环冷量调节范围振动。根据现有污个处理工艺过道，该处排水合考虑确定采方案是将取水，通过水泵做水取水管径取水厂排水口，入河道。回水的资料所知，。能源站小时排水量来确定排水管上进行响不大。C&AC 的排水自控措和匀速排放，案 泵形式主要有水水质达到统前端加上综换机组，所以泵系统。本项备，热泵主机但对换热设备机组的蒸发器热效果容易获冲器，将污水下构筑物内项目功能的稳护换热检修清同时考虑选用空调系统技术有几台小型泵压缩式制冷剂但要消耗大量；2、不应用无毒，对臭氧环境保护；3围大，可无级污水厂资料，过滤消毒之后水靠重力流自采用压力流的水泵设在污水做功把污水输取 DN700。，利用完成后水管管径为，污水从排水时最大取水量定的，因此能行排水时，从 措施，完全可从而满足按有 2 种，即A 级标准，综合水处理器以经多方考量项目含有中介机的蒸汽器和备和水处理器器与冷凝器功获得保证。本水泵循环泵放，减少运输过稳定性、污水清洗工作、城用直燃机作为术特点：1、泵和直燃机的剂的3%4%量的燃气，是用氟利昂类制氧层无破坏作3、加工简单级调节，运行平处理过后的后，通过排水自然排出，排的方式进行水水渠道旁边输送至站房内污水回水管后的污水通过DN700。由水井排至河道量是按照污水能源站回水管从流量变化的 以实现二级污按需供水。直接式和间接根据以往项器及可清理耐本项目采用直水循环系统和冷凝器无需适提出更高的要功能单一，设计系统同时设置置在离污水沟过程和水泵能流量的不确定市燃气供应情为备用冷热源耗电非常小的燃烧器，耗，对接触电力该机组运行成冷剂，制冷剂作用，对环境无、操作简单平稳，无噪声污水经过最后管道直接排入排水口为常压水源取水。具体的地下构筑物内，经过计算线沿原路返排污管道直接污水处理厂提的管段为重力处理厂平均小接至污水处理的角度上考虑 第3期污接目耐直和适要计置沟能定情源。，电力成剂无，声，后入压。体物算，回接提力小理虑，期 4.2 能源站主要设备表（见表 1表 3）表 1 能源站主要工程设备表（一期）编号 名称 规格型号 单位 数量备注 L-1(1)污水泵循环泵 高效节能型卧式离心泵，流量：700m3/h，扬程：30m，接管直径：DN300，功率：110kW 台 3 L-2(1)污水换热器（板式换热器）单台传热量：Q=6650kW，A5级，深槽宽流道,板换一次侧、二次侧换热介质均为水，压降不高于50kPA，冬季：污水侧13/7，中介水侧 11/5；夏季：污水侧26/32，中介水侧 28/34 台 43用1备L-3(1)中介水循环泵 流量：700m3/h，扬程：17m，接管直径：DN300，功率：55kW 台 43用1备L-4(1)污水源 热泵机组 夏季制冷：4250 kW，蒸发器7/12，冷凝器进水温度28/34，冬季制热：4190 kW，冷凝器40/45，蒸发器进出水温度11/5，夏季输入功率：669.3kW，冬季输入功率：755.2kW 台 3 L-5(1)末端循环泵（空调）高效节能型卧式离心泵，流量：800m3/h，扬程：50m，接管直径：DN300，功率：200kW 台 32用1备L-6(1)中介水补水 定压装置 流量：20m3/h，扬程：40m，接管直径：DN100，压力罐总容量：10m3，有效容量：4m3，功率：15kW 台 1 L-7(1)末端循环水 补水定压装置 流量：20m3/h，扬程：40m，接管直径：DN100，压力罐总容量：10m3，有效容量：4m3，功率：15kW 台 1 L-8(1)全自动软水器 产水流量：60m3/h，接管直径：DN125，220V，功率：1kW 台 1 L-9(1)软化水箱 3500mm2000mm2000mm（长宽高）台