橋東污水廠(chǎng)污水(中水)源熱泵系統設計

第21卷第12期中國給水排水Vol.21 No. 122005年12月CHINA WATER & WASTEW ATERDec.2005橋東污水廠(chǎng)污水(中水)源熱泵系統設計江雄志，趙會(huì )芳，劉炳虎，李超(石家莊市橋東污水治理工程籌建處，河北石家莊050031)摘要:闡述了石家莊市橋東污水處理廠(chǎng)工程中污水(中水)源熱系系統的實(shí)施方案。介紹了采用污水水源的防污措施及水系統的循環(huán)方式等設計要點(diǎn),并在節能、投資及運行費用等方面與傳統方式進(jìn)行了比較。關(guān)鍵詞:污水處理廠(chǎng); 污水(中水)水源; 熱泵技術(shù)中圖分類(lèi)號: X706文獻標識碼: C文章編號: 1000 -4602(2005)12 -0074 -03Design for Wastewater ( Reclaimed Water) Source Heat PumpSystem in Qiaodong Wastewater Treatment PlantJIANG Xiong-zhi，ZHAO Hui-fang，LIU Bing-hu，LI Chao( Construction Preparatory Department of Shiyjazhuang City Qiodong Wastevater TreatmentProject , Shijiazhuang 050031 , China)Abstract: The implementation plan was described for wastewater ( reclaimed water) source heatpump in Qiaodong Wastewater Trealment 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 cost.Key words: wastewater treatment plant; wastewater ( reclaimed water) source; heat pumptechnology石家莊市橋東污水處理廠(chǎng)為利用世界銀行貸款1工程建設內容的河北省城市環(huán)境項目之一,該廠(chǎng)處理能力為50 x水源熱泵空調工程主要由水源熱泵制冷(熱)10* m'/d,中水回用量為30x10* m'/d。廠(chǎng)區行政站、污水(二級處理水)采集站、連接污水采集站與及生產(chǎn)性建筑物總計約1 x10* m2。制冷(熱)站、空調站和用戶(hù)之間的管道系統組成。在建筑物能源設計上,原方案為分體空調+燃1.1 水源熱泵制冷(熱)站油鍋爐，這種能源采集方式能耗高、效益差、污染環(huán)包括水源熱泵空調機組、室內管路連接系統循境。經(jīng)過(guò)技術(shù)咨詢(xún)與實(shí)地考察,提出了污水(中水)環(huán)水泵、除污裝置、水箱、水處理器等設備。水源熱泵空調方案,該技術(shù)高效節能,可以滿(mǎn)足污水空調站冷負荷為1 050 kW,熱負荷為1 200工程冬季采暖、夏季制冷的需要,且具有明顯的經(jīng)濟kW ,另有300 kW的常年使用的洗浴熱負荷(均未效益和環(huán)境效益。在按照世行采購規定(《廠(chǎng)區設計人熱耗及適當富余量)。備的供貨與安裝》，俗稱(chēng)“紅皮書(shū)”)完成工程招標后與中標單位簽訂了施工合同,此合同附帶性能保證中國煤化工壓器間)控制在400(夏季制冷:回水溫度≤14C;冬季供熱:回水溫度m2CHCNMHG≥45 C ;洗浴:供水溫度≥52 C ;功率:制冷COP≥1.2 空調水源水采集站4.5 ~5.0,供熱C0P≥4.0)。包括采集站內的管道、污水泵、格柵等。工程分，74●第12期江雄志,等:橋東污水廠(chǎng)污水(中水)源熱泵系統設計第21卷三步進(jìn)行:Gu①綜合樓使用后而污水處理工藝未運行前,epS利用污水作空調熱泵水源。在污水進(jìn)廠(chǎng)總配水井建式中G一- -設計流量,按4 C溫降計算為200 Vh設污水采集系統。ρ一水的密度②在橋東污水處理廠(chǎng) 運行后,利用二級出水斷面面積作空調熱泵水源。建設二級出水采集系統。-格柵過(guò)水面積修正系數③在中水廠(chǎng)建成運行后,利用中水作空調熱格柵的網(wǎng)眼大小定為d=3 mm ,故可計算出ε泵水源。建設中水采集系統。=0.25 ,u=0.32 m/s。1.3變電所及 空調站電氣設備安裝反沖洗通過(guò)兩個(gè)電磁閥控制，依次打開(kāi)兩個(gè)出空調站按三類(lèi)用電負荷供電,在污水廠(chǎng)總變電水口,可獲得兩倍的流速,能有效沖刷掉格柵上的污所的基礎上.增設-臺高壓開(kāi)關(guān)柜作為新變電所的物,保證格柵不被堵塞。10 kV供電電源。3水循環(huán)系統的設計新變電所與空調站合建,采用一臺630 kVA變根據不同的防污方案及設備提出三套水循環(huán)方壓器作為空調站的動(dòng)力中心,供應站內全套設備用案。電，內設高低壓配電室、值班室。方案一:防污措施為設置污水換熱器與中介水空調站內采用380/220 V配電,低壓380 V采系統,生活熱水設 專(zhuān)用機組。用三相四線(xiàn)制,中性點(diǎn)直接接地系統,放射式配電。熱泵水系統工作原理見(jiàn)圖1。2防污措施通過(guò)技術(shù)咨詢(xún)及項目考察,發(fā)現以污水(中水)高位水籍為水源的熱泵空調系統需要解決的主要技術(shù)難題為高含量懸浮物的堵塞和污水對機組的腐蝕、結垢及,浮球閥補水.鐵細菌的繁殖。為解決以上問(wèn)題,選擇了設置污水中55T熱水箱換熱站與中介水系統的方案:污水僅僅通過(guò)換熱器,接高位格供應面的水箱熱件讓中介水通過(guò)機組可以有效防止污水中的懸浮物及霉菌對機組(結垢)的影響，同時(shí)通過(guò)選擇換熱器材上10污水菜9凸污水換熱器質(zhì)解決污水腐蝕和鐵細菌的繁殖問(wèn)題。鑒于冬季污水溫度較低,要求換熱器的工作特點(diǎn)為小溫差大流C1.E1-一大機組,適于冬季工C.E-一小機組 ,適于過(guò)渡工況量、傳熱系數≥900 W/m'。為提高兩側水速以提高換熱系數,采用多管程全逆流殼管換熱器。圖1水 系統原理示意圖為解決污水對換熱器造成的結垢問(wèn)題,設置了Fig.1 Schematic diagram of principle on water Bystem格柵和反沖洗系統。夏季時(shí)小機組的蒸發(fā)器、冷凝器管路靠閥門(mén)切①格柵換。具體的局部管路如圖2所示。污水干渠內水深為2.8~3.0 m,底部有0.2~0.3 m的停滯態(tài)污泥。在污水干渠側壁開(kāi)兩個(gè)口，每個(gè)口上安裝-一個(gè)格柵，格柵設計高度為0.4 m,長(cháng)度為2 m,距干渠底部為0.3 m。格柵采用耐腐蝕的堅固材料(不銹鋼) ,格柵條粗為3 mm,網(wǎng)眼尺寸為3 mmx3 mm,過(guò)水面積系數為0.25。每個(gè)格柵被中國煤化工分為兩個(gè)子格柵。每個(gè)格柵的具體尺寸為1 000mm X 400 mm。YHCNMHG②反沖洗 系統圖2管線(xiàn)切換示意圖吸水時(shí)兩個(gè)子格柵同時(shí)工作,流速:Fig.2 Schematic diagram of pipes shift●75.第12期中國給水排水第21卷黑色閥門(mén)全關(guān)、白色閥門(mén)全開(kāi)時(shí),上方管路與②污水源熱泵空調機組冷凝器相連,下方管路與蒸發(fā)器相連。采用兩臺冷600 kW、熱700 kW空調機組。該黑色閥門(mén)全開(kāi)、白色閥門(mén)全關(guān)時(shí),下方管路與冷方案解決了 冬季采暖、冬夏季的衛浴熱水及夏季凝器相連,上方管路與蒸發(fā)器相連。7000m2左右建筑物的制冷問(wèn)題。工程總投資約方案二:多重處理污水懸浮物的熱泵系統,不單328.65萬(wàn)元。設生活熱水機組?？梢?jiàn)方案①比方案②節約投資80.77萬(wàn)元。通過(guò)對閥門(mén)的控制實(shí)現制冷與供熱。計劃選用經(jīng)計算,分體空調+燃油鍋爐在6400 m2左兩臺大機組,每臺機組的能量提供方式均可在右、夏季供冷情況下的運行成本(111.33萬(wàn)元/a)比25% .50% .75% .100%的機組負荷內調節。這樣可污水源熱泵機組(74.46萬(wàn)元/a)多36. 87萬(wàn)元/a,在減少一臺機組的初投資的同時(shí)達到滿(mǎn)意的運行效采用污水源熱泵機組多支出的80.77萬(wàn)元投資在兩果。與方案一相比,該方案利用機組能量提供方式年多時(shí)間內即可收回。在不計固定資產(chǎn)折舊的情況的可調性在過(guò)渡季用制冷工況取得衛浴熱水,不額下,方案②的經(jīng)營(yíng)成本是方案①的59% ,體現了污外浪費能源。水源熱泵機組運行的經(jīng)濟性。方案三:將冷卻水循環(huán)水管直接置人污水中以工程投資與10年運行成本之和為基準進(jìn)行(潛水換熱式)。兩方案的比較,如以靜態(tài)投資計算則集中供熱油爐水系統工作原理基本與方案二相同,不同之處設計方案費用總額為1 242. 15萬(wàn)元，水源空調設計在于將方案二中的污水換熱器及污水泵改為放入污方案費用總額為915.53萬(wàn)元,水源空調設計方案節水中的循環(huán)排水管，起換熱器的作用。該方案不把省總額為326. 62萬(wàn)元;如以動(dòng)態(tài)投資計算(即按行水源水納人系統運行,省卻了繁雜的除污過(guò)濾設備,業(yè)評估折現率4%計算現價(jià)總額)則集中供熱油爐但難以避免污水中循環(huán)管外壁的積垢,同時(shí)長(cháng)達數設計方案費用總額為1294.15萬(wàn)元,水源空調設計方案費用總額為967. 76萬(wàn)元,水源空調設計方案節千米換熱排管的敷設也存在不少困難。經(jīng)過(guò)多次技術(shù)論證并結合現場(chǎng)實(shí)際情況,考慮省總額為252. 92萬(wàn)元。到在制冷工況下冷凝器側的出水溫度不易保證而排從以上計算結果來(lái)看，采用水源空調方案,雖-一除了方案二,考慮到現場(chǎng)沉淀池不宜安置盤(pán)管而放次性投資較大,但運行費用較集中供熱油爐方案節棄了方案三,最終選擇了技術(shù)相對成熟的方案一。省,綜合效益明顯。4經(jīng)濟分析5結語(yǔ)對分體空調+燃油鍋爐的形式與污水(中水)綜合分析表明,污水(中水)水源熱泵空調系統源熱泵空調機組的形式進(jìn)行經(jīng)濟比較。技術(shù)可靠、經(jīng)濟效益明顯、環(huán)保效果突出,應當在污①分體空調+燃油鍋爐水處理行業(yè)大力推廣。.在初步設計中設4 kW分體空調20臺,12 kW分體空調6臺,1.4 MW燃油鍋爐1臺。該方案解電話(huà):(0311 )85675965決了冬季采暖、冬夏季的衛浴熱水及夏季1 000 m2E - mail:swwe - svd@ 163. com左右建筑面積的制冷問(wèn)題。工程總投資約247. 88freechatguy@ yahoo. com萬(wàn)元。.收稿日期:2005 -07 -26保護自然保護水源中國煤化責任YHCNMHG●76.