桥东污水厂污水(中水)源热泵系统设计

第21卷第12期中国给水排水Vol 21 No 122005年12月CHINA WATER WASTEWATERDec. 205桥东污水厂污水(中水)源热泵系统设计江雄志,赵会芳,刘炳虎,李超(石家庄市桥东污水治理工程筹建处,河北石家庄050031)摘要:阐述了石家庄市桥东污水处理厂工程中污水(中水)源热泵系统的实施方案。介绍了采用污水水源的防污措施及水系统的循环方式等设计要点,并在节能、投资及运行费用等方面与传统方式进行了比较。关键词:污水处理厂;污水(中水)水源;热泵技术中图分类号:X706文献标识码:C文章编号:1000-4602(2005)12-074-03Design for Wastewater( Reclaimed Water) Source Heat PumpSystem in Qiaodong Wastewater Treatment PlantJIANG Xiong-zhi, ZHAO Hui-fang, LIU Bing-hu, LI ChaoConstruction Preparatory Department of Shijiazhuang City Qiaodong Wastewater TreatmentProject, Shijiazhuang 050031, China)Abstract: The implementation plan was described for wastewater(reclaimed water)source heatpump in Qiaodong Wastewater Treatment Plant project. The measures for pollution prevention and themain design for recycling mode of the water system were introduced. Comparison was made with tradition-al method in the aspects of energy-saving, investment, and operating costKey words: wastewater treatment plant; wastewater (reclaimed water ) source: heat pumptechnolog石家庄市桥东污水处理厂为利用世界银行贷款1工程建设内容的河北省城市环境项目之一,该厂处理能力为50水源热泵空调工程主要由水源热泵制冷(热)10m3/d,中水回用量为30×10m/d。厂区行政站、污水(二级处理水)采集站连接污水采集站与及生产性建筑物总计约1×104m2。制冷(热)站、空调站和用户之间的管道系统组成。在建筑物能源设计上,原方案为分体空调+燃1.1水源热泵制冷(热)站油锅炉,这种能源采集方式能耗高、效益差、污染环包括水源热泵空调机组、室内管路连接系统、循境。经过技术咨询与实地考察,提出了污水(中水)水源热泵空调方案,该技术高效节能,可以满足污水环水泵、除污装置、水箱、水处理器等设备。工程冬季采暖、夏季制冷的需要,且具有明显的经济空调站冷负荷为1050kW,热负荷为1200效益和环境效益。在按照世行采购规定(《厂区设kW,另有300kW的常年使用的洗浴热负荷(均未备的供货与安装》,俗称“红皮书”)完成工程招标后计入热耗及适当富余量)与中标单位签订了施工合同,此合同附带性能保证空调站的建筑面积(包括变压器间)控制在400夏季制冷:回水温度≤14℃;冬季供热:回水温度m2之内。≥45℃;洗浴:供水温度≥52℃;功率制冷COP≥12空调水源水采集站4.5~5.0,供热COP≥4.0)。包括采集站内的管道、污水泵、格栅等。工程分第12期江雄志,等:桥东污水厂污水(中水)源热泵系统设计第2】卷步进行①综合楼使用后而污水处理工艺未运行前利用污水作空调热泵水源。在污水进厂总配水井建式中G——设计流量按4℃温降计算为200h设污水采集系统。p—水的密度②在桥东污水处理厂运行后,利用二级出水S—断面面积作空调热泵水源。建设二级出水采集系统。E—格栅过水面积修正系数③在中水厂建成运行后,利用中水作空调热格栅的网眼大小定为d=3mm,故可计算出E泵水源。建设中水采集系统0.25,l=0.32m/s。1.3变电所及空调站电气设备安装反冲洗通过两个电磁阀控制,依次打开两个出空调站按三类用电负荷供电,在污水厂总变电水口,可获得两倍的流速,能有效冲刷掉格栅上的污所的基础上增设一台高压开关柜作为新变电所的物保证格栅不被堵塞10kV供电电源3水循环系统的设计新变电所与空调站合建,采用一台630kVA变根据不同的防污方案及设备提出三套水循环方压器作为空调站的动力中心,供应站内全套设备用案。电,内设高低压配电室、值班室。方案一:防污措施为设置污水换热器与中介水空调站内采用38020V配电,低压380V采系统,生活热水设专用机组。用三相四线制,中性点直接接地系统放射式配电。热泵水系统工作原理见图1。2防污措施上高位水箱通过技术咨询及项目考察,发现以污水(中水)为水源的热泵空调系统需要解决的主要技术难题为高含量悬浮物的堵塞和污水对机组的腐蚀、结垢及浮球阀补水铁细菌的繁殖。为解决以上问题,选择了设置污水热水箱换热站与中介水系统的方案:污水仅仅通过换热器水箱让中介水通过机组可以有效防止污水中的悬浮物及霉菌对机组(结垢)的影响,同时通过选择换热器材质解决污水腐蚀和铁细菌的繁殖问题。鉴于冬季污水换热器水温度较低,要求换热器的工作特点为小温差、大流机组,适于冬季工况量、传热系数≥900W/m2。为提高两侧水速以提高C、E—小机组,适于过渡工况换热系数,采用多管程全逆流壳管换热器。图1水系统原理示意图为解决污水对换热器造成的结垢问题,设置了Fig 1 Schematic diagram of principle on water system格栅和反冲洗系统。夏季时小机组的蒸发器、冷凝器管路靠阀门切①格橱换。具体的局部管路如图2所示污水干渠内水深为28~3.0m,底部有0.20.3m的停滞态污泥。在污水干渠侧壁开两个口,每个口上安装一个格栅,格栅设计高度为0.4m,长度为2m,距干渠底部为0.3m。格栅采用耐腐蚀的坚固材料(不锈钢),格栅条粗为3mm,网眼尺寸为3mm×3mm,过水面积系数为0.25。每个格栅被分为两个子格栅。每个格栅的具体尺寸为1000mm×400mm。②反冲洗系统图2管线切换示意图吸水时两个子格栅同时工作,流速Fig 2 Schematic diagram of pipes shift第12期中国给水排水第21卷黑色阀门全关、白色阀门全开时,上方管路与污水源热泵空调机组冷凝器相连,下方管路与蒸发器相连。釆用两台冷600kW、热700kW空调机组。该黑色阀门全开、白色阀门全关时,下方管路与冷方案解决了冬季采暖、冬夏季的卫浴热水及夏季凝器相连,上方管路与蒸发器相连。7000m2左右建筑物的制冷问题。工程总投资约方案二:多重处理污水悬浮物的热泵系统,不单328.65万元。设生活热水机组。可见方案①比方案②节约投资80.77万元。通过对阀门的控制实现制冷与供热。计划选用经计算,分体空调+燃油锅炉在6400m2左两台大机组,每台机组的能量提供方式均可在右、夏季供冷情况下的运行成本(1133元/a)比25%、50%、75%、100%的机组负荷内调节。这样可污水源热泵机组(74.46万元/a)多36.87万元/a,在减少一台机组的初投资的同时达到满意的运行效用污水源热泵机组多支出的80.7万元投资在两果。与方案一相比,该方案利用机组能量提供方式年多时间内即可收回。在不计固定资产折旧的情况的可调性在过渡季用制冷工况取得卫浴热水,不额下,方案②的经营成本是方案①的59%,体现了污外浪费能源。水源热泵机组运行的经济性。方案三:将冷却水循环水管直接置入污水中以工程投资与10年运行成本之和为基准进行(潜水换热式)。两方案的比较,如以静态投资计算则集中供热油炉水系统工作原理基本与方案二相同,不同之处设计方案费用总额为122.15万元,水源空调设计在于将方案二中的污水换热器及污水泵改为放入污方案费用总额为9153万元,水源空调设计方案节水中的循环排水管,起换热器的作用。该方案不把省总额为32662万元;如以动态投资计算(即按行水源水纳入系统运行,省却了繁杂的除污过滤设备,业评估折现率4%计算现价总额)则集中供热油炉但难以避免污水中循环管外壁的积垢同时长达数设计方案费用总额为1294.15万元水源空调设计千米换热排管的敷设也存在不少困难。方案费用总额为967.76万元,水源空调设计方案节经过多次技术论证并结合现场实际情况,考虑省总额为25292万元。到在制冷工况下冷凝器侧的出水温度不易保证而排从以上计算结果来看,采用水源空调方案,虽除了方案二,考虑到现场沉淀池不宜安置盘管而放次性投资较大,但运行费用较集中供热油炉方案节弃了方案三最终选择了技术相对成熟的方案一。省综合效益明显。4经济分析5结语对分体空调+燃油锅炉的形式与污水(中水)综合分析表明,污水(中水)水源热泵空调系统源热泵空调机组的形式进行经济比较技术可靠、经济效益明显、环保效果突出,应当在污①分体空调+燃油锅炉水处理行业大力推广。在初步设计中设4kW分体空调20台,12kW分体空调6台,1.4MW燃油锅炉1台。该方案解电话:(0311)85675965决了冬季采暖、冬夏季的卫浴热水及夏季1000m2E-mail:swwe-svd@163.com左右建筑面积的制冷问题。工程总投资约247.88freechatguy@yahoo.com万元。收稿日期:2005-07-26保护然你扩水源人奕同的灵注