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1、 某污水处理厂再生水源热泵工程初步方案目 录一、项目概况4二、设计依据5三、设计条件63.1热负荷63.2系统设计参数83.3再生水水源的条件8四、再生水源热泵系统方案设计114.1设计原则114.2系统方案设计的主要技术路线124.3方案概述164.4 主要设备的设计选型174.5系统原理图254.6主要设备选型汇总26五、热泵机房自控系统设计275.1概述275.2设计依据275.3设计原则285.4功能要求及监控对象295.5系统结构315.6控制策略分析325.7节能系统分析32六、系统运行经济性分析336.1系统初投资估算336.2运行费用估算34附件一 *简介及部分工程业绩介绍35
2、附件二 *类似项目业绩介绍431、奥运村再生水热泵冷热源工程432、国家重点科技攻关课题奥运专项443、燕山办事处办公楼污水热泵供暖供冷工程介绍474、世博轴项目485、2007百千万人才资助项目直接式污水源热泵系统应用中关键技术的研究496、张家港购物公园污水源热泵项目527、安阳广厦新苑再生水源热泵项目53一、项目概况兰州市*安宁区污水厂位于兰州市安宁区北滨河路西段、是日处理能力20万吨的先进污水处理厂，服务面积42k，东临大片的住宅小区。污水处理厂终沉池共计8座，单座净尺寸4040m，池边水深4.3m。终沉池采用中心进水、周边出水形式幅流池。污泥回流泵房为矩形钢筋混凝土结构，屋层采用网架
3、结构屋面，平面尺寸18.410.4m，地面以下深度8m，分为污泥回流泵井和剩余污泥泵井两部分，两泵井设连通闸板，剩余污泥泵井可兼顾终沉池放空。每座回流污泥泵房6台潜水排污泵，电动闸板10个以及相应的起吊、配电等附属设施。目前，该水厂是甘肃省规模最大，工艺先进，污泥污水设施齐全，沼气发电、余热充分利用的城市污水处理厂。*污水处理厂目前实际日污水处理量约为16万吨/天，常年水温高于10，处理后的二级污水中含有大量的低位热能，经热泵系统提取后可用于该区域的集中供热。再生水源热泵系统是新型的可再生清洁能源利用技术，可以满足供暖、制冷、供应生活热水的多元需求，使用过程中不会产生任何污染，是实现节能降耗和
4、污染减排的重要措施和手段，符合构建资源节约型、环境友好型和谐社会的要求，对兰州市发展新型可再生能源可以起到良好的示范作用。以下将给出项目的初步技术方案和系统的经济性分析。二、设计依据1. 采暖通风与空气调节设计规范（GB50019-2003）；2. 地源热泵系统工程技术规范GB50366-2005；3. 住宅建筑规范（GB50368-2005）；4. 建筑给水排水设计规范（GB50015-2003）；5. 通风与空调工程施工质量验收规范（GB50243-2002）；6. 全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调动力（2003版）；7. 夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准（JGJ1342001）；8.
5、 全国民用建筑工程设计技术措施给水排水（2003版）；9. 兰州市城市总体规划(第三版)供热部分 (2001年-2010年)10. 兰州市城市总体规划(第四版) (2008年-2020年)征求意见稿11. 甲方提供的资料及相关要求12. 其他有关国家和地方的现行规程、规范和标准。三、设计条件3.1热负荷自然气候条件兰州市地处黄河上游，大陆性季风气候明显，属中温带大陆性气候，冬无严寒，夏无酷暑，四季分明。气候特点是降水少，日照多，光能潜力大，气候干燥，昼夜温差大，年日照时数为2600小时，无霜期为180天，年平均降水量在250350毫米，并集中分布在69月，年平均气温9.3。室外气象参数下表根据
6、中国建筑热环境分析专用气象数据集给出了兰州市的设计用室外气象参数，作为设计参考。表1 兰州市设计用室外气象参数设计用室外气象参数单位数值采暖室外计算温度-8.8 冬季通风室外计算温度-8.5 冬季空气调节室外计算温度-11.4 冬季空气调节室外计算相对湿度70 冬季室外平均风速m/s0.3 冬季室外最多风向的平均风速m/s2.2 冬季最多风向ENE冬季最多风向的频率5冬季室外大气压力Pa85283 冬季日照百分率40 设计计算用采暖期日数日130设计计算用采暖期初日11月7日设计计算用采暖期终日3月16日极端最低温度-19.7 最冷月干球温度变化图如下所示：热负荷指标估算根据国家部委关于“推动
7、新建住宅和公共建筑严格执行节能50%的设计标准，直辖市及有条件的地区要率先实施节能65%的设计标准”要求和甘肃省政府、兰州市政府关于“兰州等有条件的市州要率先实施65%的标准”要求。2007年之前（含2007年）兰州市居住建筑执行50%节能率的节能标准（二步节能标准），从2008年开始兰州市在全省率先强制推行65%节能率的节能标准（三步节能标准）。表2 兰州市2008-2015年规划新建建筑面积热指标表 名称居住建筑热指标W/公共建筑热指标W/综合热指标W/规划新建建筑36.35244.2结合兰州市实际情况，本方案设计用户均为规划新建建筑，故综合建筑面积热指标取值45 W/（包括5%的管网损失
8、）。3.2系统设计参数冬季采暖设计热水供/回水温度70/57。3.3再生水水源的条件城市污水除具有“水”的特性和用途外，还储存有大量的低位能量，具有“能量”特性。冬季城市污水的水温高于大气环境温度，是污水源热泵系统较好的低温热源，夏季城市污水的水温低于大气环境温度，是污水源热泵空调系统较好的散热体。污水源热泵系统以其绿色环保、高效节能越来越受到重视。*污水处理厂污水日处理量16万吨，处理标准为二级排放水。利用排放的二级水结合热泵系统为污水处理厂东侧规划新建小区提供区域供暖热源。再生水源热泵项目成败的关键即为对水源条件的水质、水温、水量等进行认真的调研、分析，制订具有针对性的技术方案，解决好水源
9、水量、水温、水质的关键问题，充分利用水源有利条件。再生水水源水量实施再生水源热泵工程，须获得再生水水水源水量逐时变化规律，尤其关注再生水最小小时流量。目前该项监测工作我公司正在进行。根据甲方提供的现有资料初步按照再生水最大小时流量7000m3/h，最小小时流量6400m3/h计算。再生水水源水温再生水水源水温是再生水源热泵系统的重要设计参数，再生水源热泵系统水源设计温度应以多年冬季最低温度作为设计温度。该部分资料需污水处理厂提供，目前我公司正在排水口进行排水温度的逐时监测，本方案根据甲方提供的现有资料按照再生水冬季最低温度10，最高温度17进行设计计算。再生水水源水质以下给出的是城市污水的水质
10、标准，本项目采用该污水厂排出的二级标准水作为热泵系统的冷热源。表3 污水水质标准 （单位mg/L）序号基本控制项目一级标准二级标准三级标准1COD5万m3/d50801001-5万m3/d50801005万m3/d1020301-5万m3/d1020301万m3/d1520303SS1520304动植物油1355石油类1356LAS0.5127总氮1520-8NH3-N55259总P(以P计)0.50.5310色度(稀释倍数)30303011PH69696912粪大肠菌群数*(个/L)103104104根据我公司实施奥运村再生水热泵冷热源项目的经验，及对项目应用水源的三年的在线仪器及人工检测结
11、果表明，污水处理厂的二级排放水的水质大约85以上的时间内是达标排放的，其它时间内水质均相对较差，低于三级水标准。水中主要有：1)污杂物：树叶、塑料、纸片、菜叶、鱼鳞、毛发、短纤维等；2）悬浮物：1微米数十毫米；3）绿苔、藻类、微生物及衍生物4）无机化合物：钙、镁、钾、钠、氯化物、硫酸盐、磷酸盐；根据我公司和清华大学热能系共同完成的国家科技部重点科技攻关课题再生水热能综合利用系统关键技术的研究结果表明，水质对污水源热泵系统主要会产生以下三种影响：1)腐蚀再生水中氯根和硫酸根含量较少，腐蚀主要是生物、颗粒、析晶和污垢腐蚀。根据实验室加速腐蚀实验及现场挂片实验研究得到了二级水对不同金属的腐蚀速率。实
12、验结果可直接指导热泵系统的过滤器、换热器等关键设备、部件的选材的耐腐蚀设计。2）悬浮物的沉积、附着、结垢、堵塞二级水中的污杂物、悬浮物会对污水热泵系统产生沉积、附着、结垢、堵塞等不利影响；需要设计具有针对性的自清洗过滤系统以解决污杂物对热泵系统造成的堵塞，有效缓解悬浮物沉积、附着、结垢对换热器效率的影响。3）微生物的沉积、生长二级水中的微生物较多，水温及水中的化学成分均有利与微生物的生长，微生物在换热器内沉积、生长会影响换热、降低效率乃至于使系统不能运转。需要设计具有针对性的换热器自清洗系统，以有效解决悬浮物、微生物在热泵系统换热器内沉积、附着、结垢对换热的不利影响。本系统方案按三级排放水标准
13、进行系统设计。水源条件分析小结：1）水量：最大小时流量6700 m3/h，最小小时流量6400 m3/h；2）水温：冬季最低为10，最高17；3）水质：按三级排放水标准进行系统设计。水源具有腐蚀性，系统的关键设备、部件须进行耐腐蚀设计，须设计自清洗过滤系统，须设计换热器自清洗系统。四、再生水源热泵系统方案设计4.1设计原则1）系统方案设计需在不同工况下很好的满足系统供暖需求；系统具备安全性、稳定性、可靠性；2）系统方案设计是全面、科学、合理、高效的，并可实现高效、节能运行；3）系统方案设计遵守投资较少、机房占地面积节省的原则； 4）选择最佳的设备、系统配置方案，提高设备利用率及效率，实现系统低成本运行；5）系统方案设计遵守有利于系统维护、运行、控制、管理的原则；6）主要设备选型先进合理、使用寿命长、噪声低、效率高、维护简单。7）主要设备选型均满足再生水水源的特性要求，保证设备安全高效稳定运行。4.2系统方案设计的主要技术路线再生水源热泵系统可分为两种类型，即直接式和间接式。直接式是再生水经过处理后直接进入热泵机组的换热器作为其冷热源实现供热制冷，而间接式系统的再生水需经过换热器进行换热，再生水与热泵机组没有直接连通，形成两个独立环路。两种方式各有利弊，应根据具体项目情况来选择比较合适的系统。 系统方案设计的主要技术路线即为直接式与间接式再生水源热泵系统比较、选择
