区域供热２０１５．３期 污水源热泵做为供热补充热源 在集中供热系统中的应用 吉林市热力集团有限公司 华泽杰王晓龙 【摘 要】污水源热泵是一种环保、可再生的新型能源，在现有城市供热中被越来 越广范地应用 吉林市热力集团有限公司通过自建污水源热泵项目，将污水源热泵系 统并入了公司集中供热管网系统中，作为集中供热管网的调峰和补充热源，在缓解主 热源供热量不足、增强供热管网调峰能力和增加管网运行安全性等方面发挥了重要 作用 通过建设污水源热泵项目．既有效地减少了城市供热中污染物的排放，同时也 使得低品位污水能源得到了二次利用．实现了显著的经济和社会效益。 １热源现状情况分析 ｆ２１现有集中供热系统调峰热源的总量 不足．其比例仅占总量１９％，需要增加调峰热 源比例，提高热源供热的保证能力。 （３）各热电厂因受电力行业整体发展规 模的．热源供热量的增长难以满足供热 需求量的增长．热源总量的增长趋势呈滞后 状态。 吉林市热力集团有限公司现有供热面积 为２１００万平方米．热源主要以热电联产方式 为主，由市区三家热电厂连网供给 截止到 ２０１３年．各热源厂现状供热能力合计为２２００ 万平方米．装机容量总计为９０５ＭＷ 公司自 备的调峰热源由燃煤和燃气锅炉组成。其中 燃煤锅炉两台．容量为２￣１１６ＭＷ．燃气锅炉 ｆ４）受上网总发电量季节性因素影响，各 热电厂因供热尖峰期上网发电量减少．热源 供热量也在尖峰时出现供量不足的问题 上述问题的存在已较大程度地影响到了 两台．容量为２￣４０ＭＷ．调峰能力总计为４００ 万平方米 除现有２１００万平方米的基础需求 量外．按照公司对所属供热区域内年度新增 入网供热面积的统计和预计．２０１５年至２０１６ 年公司每年将新增供热面积约为１５０～２００万 平方米．到２０１６年公司供热规模将达到２５００ 万平方米．对热源需求增量约为４００万平方 米．呈逐年增长的趋势。 公司供热规模的扩大及供热质量的保证．尽 快解决好热源不足的问题对公司供热发展和 质量保障至关重要，势在必行。同时，解决热 源不足的问题因涉及到供热主管部门．热电 厂及热力公司等各个方面，是一个综合性、系 统性工程．需要各方面通力合作，共同面对， 协调解决 就公司现有供热规模和未来发展趋势而 言．目前现状热源面临问题是： （１）主热源供热总量已趋于饱和状态，需 要进行热源的增容扩建 一为此．吉林市热力集团有限公司按照发 展集中供热热源要以热电联产为主、区域锅 ８６一 区域供热２０１５．３期 炉为辅、其它热源方式为补充的原则，立足自 给．积极组织开展补充热源的建设，力求通过 增强公司自我热源能力．来弥补主热源供量 不足和增容滞后的问题 ２补充热源方案的形成 源补充作用．在热源设计方案中．将新热源设 计成：按照污水排放总量．选择多台污水源热 泵集中安装．形成具有一定规模的新热源中 心．集中进行热量提取和输出 新热源中心与 市污水处理厂比邻建设．并在新热源厂内配 套新建热源补水定压系统．补水量为５００ ７００ｔ／ｈ．形成一个新的补水点．为现有的集中 供热系统提供部分补水量 同时把污水源热 泵的加热系统与现有集中供热系统主回水管 线及新补水管线接通 通过换热升高集中供 热系统部分回水和补水的温度．将新热源的 热量直接输送到集中供热大系统当中．即充 分地补充主热源的供热量的不足．同时也间 依据集中供热系统热源建设总体要求．结 合国家节能减排现行．吉林市热力集团有 限公司在制定补充热源建设方案时．坚持贯彻 环保节能的设计原则，积极选用清洁可再生、 适用性强的新能源做为补充热源备选 污水源热泵是一种通过提取城市污水中 低品位热能进行冬季供热的新型热源系统． 在城市区域性供热中做为热源被广泛应 用 鉴于吉林市污水资源比较丰富且流量稳 定．市污水处理厂污水排放量约为２０～３０万 接发挥调峰热源作用 污水源热泵热源厂的 系统连接方式详见热源工艺系统（图１） 依据设计方案．新建补充热源设计规模 和供热能力为： ２．１热源规模 新装ＳＬ－－４ＯＯＯＭ螺杆式污水源热泵１１ 吨／日．污水源热泵的应用空间较大。为此。吉 林市热力集团有限公司经过技术论证，初步 选定了污水源热泵做为集中供热管网补充热 源。 为了使污水源热泵热源能够和现有集中 供热系统有机结合．充分发挥新热源对主热 台，运行１Ｏ台．备用１台，产热量按每台 ４１２０ｋＷ计算．新热源总产热量为４１．２ＭＷ 污 来旦污水厂 井 补水加压泵 图１ 一８７— 区域供热２０１５．３期 表１ 机组型号 ＳＬ一４ｏｏＯＭ 制热量（ｋＷ） ４１２０ 输入功率（ｋＷ） 型式 ７１３ 进口半封闭螺杆式压缩机 转子齿型 压缩机 第三代５：６齿轮啮合设计 ２５—５Ｏ一７５—１Ｏ０％ Ｒ２２ 三相四线３８０Ｖ／５０ＨＺ／３Ｐ 容量调节 制冷剂 电源 安全保护 高低压、安全阀、过载、缺相、逆相、过欠电压、水流开关、防冻保护、油温加热器 型式 高效卧式壳管式 压力降（ｋＰａ） 蒸发器 水管尺寸（ｍｍ） 流量（ｍ３，ｈ） ８０ ２ｘＤＮ３ｏ０ ７３３ 进，出水温度（℃） 型式 压力降（ｋＰａ） 冷凝器 水管尺寸（ｍｍ） 流量（ｍ３／ｈ） 进，出水温度（℃） １２．５１８．５ 高效卧式壳管式 ８０ ２ｘＤＮ２００ ３４０ ３２．５，４２．９ 外形尺寸（ｉｎｌｎ） 重 ｍ（ｋｇ） ５５００ｘ２３５０ｘ３２００ ｌ１５ｏｏ 水源热泵参数详见泵参数（表１）。 ２．２新热源供热能力 按每台污水源热泵制热量计算．单台供 热能力为１０万平方米．合计新热源总供热能 力为１００万平方米．整个采暖期满负荷运行 可产总热量为５９．１０万ＧＪ。 ３效益分析 系统联网的方式．还有效地解决了因新热源 距市区供热负荷中心远．直接供热需要敷设 供热干线距离长、投资大、供热效果不好问 题．及因热源附近没有相应热负荷面积无法 就近直接供热的问题．为污水源热泵的应用 提供更广泛的空间 ３．２节能效果显著 新热源一个采暖期可节约标准煤按发热 新热源通过引资方式于２０１４年建成投 用。建成后的热源供热能力为１００万平方米． 供热期满负荷运行可产生的总供热量为 ５９．１Ｏ万ＧＪ。取得了较好的技术经济效益。 ３．１新热源取得技术创新的成果 新热源的建设和投用．初步实现了污水 源热泵作为供热新型热源在集中供热系统的 直接应用．发挥了补充热源作用。同时。由于 新热源供热量的输出采用了与现有集中供热 一Ｉ 一 值７０００ｋｃａｌ／ｋｇ计算约为３２６６７吨．可节省燃 料费用约为３２６７万元 减少粉尘排放量为 １７．９７吨．减少ＳＯ 排放量约为５９．８９吨。环保 效益显著 ３－３项目投资经济性较好 本项目总投资１００６７．２７万元 项目收益：计算期内每年平均营业收 入估算４０７８万元 其中包含采暖供热费 区域供热２０１５．３期 （２７．５元／ｍＥ）、减少补水费用、供热入网费 济性较好 （５０元／ｍ２）等收入。同时．按国家节能减排政 ４结束语 策，本项目可享受节省标准煤补贴（３００元／ 吉林市热力集团有限公司在解决集中供 吨）、污水源热泵示范项目补贴（６０元／ｍ２）等 热系统热源供热量不足问题的过程中．立足 收入（项目一次性补贴收入及项目投资均按 于自我发展自备热源能力．选用污水源热泵 计算期ｌ５年平均分摊计入财务收入）。 做为集中供热补充热源 污水源热泵多台集 运行期内每年平均总成本估算２７３４万 中安装．形成规模．同时把新热源与现有集中 元，其中包含动力费、工资及福利费、修理费、 供热管网回水主干线和新补水管连通．将新 其他制造费、营业费用、折旧费、其他费摊销、 热源产生的热量通过采用加热系统回水和补 企业管理费用、长期借款利息。 水的技术措施输送到供热系统中．发挥了新 每年纯利润为４０７８—２７３４＝１３４４（万元） 热源的补充作用．实现了污水源热泵做为供 项目的投资回收期为１００６７．２７＋１３４４＝ 热补充热源在集中供热系统中的应用．并取 ７．４９（年） 得较好的经济和社会效益．为新能源开发利 项目的投资回收期为８年．项目投资经 用提供可借鉴的经验 ． ． ． ．址，址．址 ‘ｌ上 ．；ＩＬ．耻“ ．Ｓ Ｊ 儿．址““ “ （上接第８５页）荷率只有在平均气温５℃～ 运行流量在２１００ｍ３／ｈ左右．流量系数约为 一２℃区间时低于７０％．其它气温条件下．锅炉 １．５８．也就是说．此锅炉房按６Ｏ℃温差设计的 负荷率都控制在７Ｏ％～１００％之间．锅炉运行 系统．可以按３８℃温差运行。在这里．按３５℃ 处在经济负荷区，能有效提高锅炉运行效率、 温差（９５￣Ｃ／６０￣）设计供水温度控制数学模 降低运行能耗 型 锅炉房最高出水温度取９５℃（对应气温一 ３．２合理控制锅炉房输出热量 ２４℃），最低出水温度按５５℃（对应气温ＣＣ） 对于合理控制锅炉房输出热量．则需从 考虑．则锅炉房出口供水温度可简化为：ｔ＝ 两个方面考虑： ６３—４／３￣ｔａ。在使用时．根据计算结果可以上下 一是输出热量控制。锅炉房输出热量要 浮动．浮动区间一２～２℃ 满足用户采暖需求。通过系统的平衡调节。确 ４结束语 保绝大部分用户室内采暖温度在１８℃以上． 对于一个既有供热系统．能耗的高低除 不能为迎合少数用户超标准的要求而随意增 与系统配置有关外．笔者认为．最关键的是如 大输出热量。按公式（５）计算的锅炉房输出热 何做到运行管理人员与系统的有机结合。根 量．是需求热量的上限．可以在此基础上下浮 据系统既有特点．制定切合实际的运行控制 １Ｏ％ 控制此输出热量的前提条件是最低流 策略．优化运行方案．是人与系统紧密结合的 量必须满足系统水力平衡的需要 按２０１３— 有效手段。西南锅炉房能耗过高．与有效管控 ２０１４采暖季供热负荷９３．Ｏ１ＭＷ、一次水温差 策略的缺失是密不可分的．其它锅炉房也存 ６０℃计算．一次水流量为１３３０ｍ３／ｈ。实际运行 在类似问题 流量大于计算流量时．通过调低供水温度来 实现输出热量不超出计算值。 参考文献 二是供水温度控制。西南锅炉房长期遵 循定流量、质调节运行模式，习惯于通过调节 ［１］城镇供热管网设计规范（ＣＪＪ３４—２０１０） 出口温度来实现运行管理 根据锅炉房循环 ［２］方修睦．锅炉房经济运行工况区的确定方法．哈尔 泵的运行模式及实际测量数据．锅炉房实际 滨工学院报．１９９０年６月 一８９—
