城市污水源热泵的开发和应用.pdf

76FLUIDMACHINERYV01．33，No．6，2005城市污水源热泵的开发和应用黄国琦(北京华清集团公司，北京1f2218)摘要：介绍了国内外城市污水源热泵发展情况，阐述了城市污水源热泵的技术开发重点，分析了城市污水源热泵与各种常规供暖、制冷方式的经济指标、环境影响。最后结合北京市的城市污水数据，进行了市场应用前景分析。关键词：热泵；城市污水；技术；能源利用；发展中图分类号：a~os1．5文献标识码：ADevelopmentandUsageofUrbnWastewalerHeatPumpHUANG~o-qi(BeijingHuaqingGroupCo．，Ltd．，Seijing102218，China)Al~raet：Thedevelopmentofheatpumpsusageofenergyfromurbnwastewaterwasintroducedintheworld．TheresearchonheatpumpWaSdescribed．Systemsofair-conditioningintheeconomyandenviromnentwaScompared．Finaly，themarketofBeijinga(幻tothenumberofBeijingurbnwastewaterwassketched，andtheheat—Pumpsstrenthlyforsavingenergy，protectingenvironmentandsavingwaterwasanalysed．Keywords：heatpump；urbnwastewater；technology；energyreuse；development1国内外技术发展现状热交换，城市污水源热泵可分为间接利用系统和直接利用系统，如图1所示。20世纪80年代以来，美国、日本等国家相继建立了一批大型城市污水源热泵系统。从开始时单机容量仅几兆瓦已发展至今单机容量达30MW，单个项目总装机容量达160MW。以瑞典为例，到1987年已有约100座热泵站投入运行，总供热能力达到1200MW，已成为世界上应用大型污水源热泵的代表国家之一。贮水池蓄热池大型城市污水源热泵系统在国外已有十几年(a)污水间接利用空调系统的运行历程，已形成一套较完备的技术和经验。我国目前尚未实施较大项目的城市污水源热泵；但在北京高碑店污水处理厂、北小河污水处理厂、卢沟桥污水处理厂内利用污水二级出水实施了几个小型实验性项目，均取得了较好的效果。2技术开发重点(b)污水直接利用空调系统根据污水与热泵的热交换部分是否直接进行图1城市污水源热泵系统示意收稿日期：2o05—o4—182005年第33卷第6期流体机械77间接利用污水系统由于增加了中间换热器，阀门，必要时打开反冲洗阀门用清水进行反冲洗因而能源利用效率不是最佳。直接利用污水系统以清除残留在过滤器内的污水杂物。具有更高的能源利用效率，可以充分提取污水中2．2高效防腐污水源热泵换热器的热能，其为城市污水热能利用的发展方向。研制高效防腐换热器是污水源热泵开发的另城市污水源热泵研制需解决的问题：(1)污水一重点。其换热管的选择要兼顾防腐和一次性投进入热泵机组换热器前的过滤处理；(2)高效防腐资费用等问题。目前大型离心式热泵机组均采用污水源热泵换热器；(3)污水直接利用的污水源热壳管式换热器，管材选择有镍铜管、钛合金管泵机组的优化设计。等llJ。图4所示为带海绵球清洗装置的管式换热2．1常用过滤器器为防止污水中的有害杂质堵塞热泵的热交换器，需研制进入热泵机组换热器前的过滤器。目前常用的过滤器有两种：开放型和密闭型。(1)开放型过滤器结构如图2所示。当污水海分流进过滤器时，其表面的筛网就将杂质截流，故筛网孔径等相关结构参数的设计选择是关键。此种收集器图4带海绵球清洗装置的管式换热器污水过滤器适用于污水量较大的场合。3运行成本分析比较污现以某工程实例来分析城市污水热泵的技术经济效益情况。某广场可能获得的能源形式包质括：(1)溴化锂直燃机供暖方式；(2)电热辐射供暖；(3)电热锅炉方式；(4)污水源热泵系统方式；图2开放型过滤器结构示意(5)空气源热泵系统方式；(6)燃气壁挂采暖炉。北京某项目总建筑面积150000m2。污水源热泵机组制热时COP值取4。此外，根据国家有关政策标准，供暖季为从11月1513到次年的3月1513(共计120天)。使用城市污水源热泵时该项目单位面积供暖运行成本为：(单位面积热指标X负荷系数X天数图3密闭型过滤器结构示意X24÷效率)X单位能源价格=(65X10一X0．66(2)密闭型过滤器结构如图3所示。当污水X120X24÷4)X0．56=17．0元／m2。利用供热方流进过滤器时，杂质被截流在转筒表面而被去除式运行费用对比如表1所