直進式污水源熱泵機組關(guān)鍵技術(shù)介紹

1、直進式污水熱泵機組關(guān)技術(shù)介紹城市污水中所賦存的熱能是一種可回收和利用的清潔能， 棄之為廢，用之為寶。因此，利用其中的熱能，是城市污水資 化利用的有效途徑。國內(nèi)外研究開發(fā)現(xiàn)狀與趨勢城市污水除具有“水的特性和用途外，還儲存有大量的 低位能量。對城市污水熱泵空調(diào)系統(tǒng)的研究，最早起于楊圖夫 斯基前蘇聯(lián)等人對河水、污水、海水利用的探討。1978 年楊圖夫斯基等人對熱泵站供熱與熱化電站、區(qū)域鍋爐房集中 供熱進行比較，得出熱泵站供熱可節(jié)省燃料20%-30%。瑞典是利用污水熱泵進行城市區(qū)域供熱最早的國家。1981 年6月世界第一個污水熱泵系統(tǒng)在斯德哥爾摩Sala鎮(zhèn)投入運 行，裝機容量3.3MW。1982年建成

2、了最大的污水熱泵站，使用 二級出水，供熱量為39000kw。目前，瑞典斯德哥爾摩有40% 的建筑物采納熱泵技術(shù)，其中10%是利用污水處理廠的出水。 從污水熱能提取利用方式看，該污水熱泵系統(tǒng)采納污水熱能直 接提取方式，即城市污水經(jīng)過凈化后噴淋在水平管束式熱泵機 組蒸發(fā)器上，熱泵工質(zhì)與城市污水直接換熱，沒有中介水系 統(tǒng)。該項目試驗后，10余套大型污水泵熱泵系統(tǒng)在瑞典投入運行，到1986年瑞典該類熱泵系統(tǒng)的總裝機容量已達到541.3MW。針對污水水質(zhì)問題，以挪威、瑞典為代表的一些國家開發(fā) 出淋水式污水換熱器污水熱泵系統(tǒng)，典型實例是挪威奧斯陸 1980年開始建設(shè)利用未處理城市污水作為熱的熱泵站，198

3、3 年投入使用。淋水式系統(tǒng)的污水由水泵輸送，經(jīng)粗孔噴嘴淋在 板式蒸發(fā)器上，使水成膜狀流動，被冷卻后的水返回下水道， 該方式不能很好的解決污水的堵塞問題，且換熱效率低。奧斯 陸利用未通過處理污水作為熱的熱泵站位于地下污水干渠旁，污 水干渠中的污水經(jīng)格柵流入污水泵的吸水池，然后通過縫寬 2mm的自動篩濾器，粗粒污水通過排污管流入下水管。水由水 泵輸送，經(jīng)粗空噴嘴均勻噴淋在板式蒸發(fā)器上，使水成膜流 動。被冷卻后的水返回下水道，每臺熱泵有一臺蒸發(fā)器，其淋 水量360t/h。每臺換熱器制定負荷為1500kw,有80個板組， 每個板組4血，這些板組分兩層疊置。水的流程為4m。蒸發(fā) 器每3-5天用高壓水沖洗

4、，每年1-2次化學(xué)清洗。日本也是利用城市污水低溫?zé)崮芎茉绲膰抑?，開發(fā)出 殼管式污水熱泵系統(tǒng)，東京政府從1987年開始啟動城市污水 熱能回收項目，現(xiàn)有12套熱泵系統(tǒng)在運行，四套設(shè)備使用污 水泵站的未處理污水作為熱，另外八套設(shè)備使用二級或三級出 水。俄羅斯莫斯科市烏赫托姆斯基小區(qū)也建有用處理后的城市 污水作為低溫?zé)嵯蛏钚^(qū)供熱的熱泵系統(tǒng)。綜上所述，污水熱泵技術(shù)是目前世界各國均大力發(fā)展的先 進技術(shù)，特別是在節(jié)能減排的大背景下，這一技術(shù)越來越受到 各國政府和企業(yè)的重視，并付諸施行。從施行狀況來看，其應(yīng) 用效果整體優(yōu)良。然而，目前關(guān)鍵環(huán)節(jié)的防堵塞、防腐蝕和防 污染技術(shù)的研究還有待完善，該示范工程重

5、點研究原生污水利 用過程中出現(xiàn)的此類問題，并且實現(xiàn)了高效節(jié)能和環(huán)境保護的 完美結(jié)合。目前我國國內(nèi)污水熱泵直進技術(shù)還處于探究階段，缺乏典 型的有用產(chǎn)品。近幾年，北京工業(yè)大學(xué)以高碑店為研究對象， 針對污水的水質(zhì)特點專門制定了污水換熱器，該污水換熱器屬 沉浸式，制冷劑與污水直接換熱。經(jīng)過實驗探討，分析F 了污水地位熱能開發(fā)利用的可行性及運行過程中的能效狀況。 在此基礎(chǔ)上，比較了污水與其他能的技術(shù)經(jīng)濟，論證了污水的 使用性和應(yīng)用前景。近年來，北京瑞寶利熱能科技有限公司，在污水防阻機+ 殼管式換熱器的基礎(chǔ)上研發(fā)了一種組合式的熱泵機組，目前有 實地項目應(yīng)用，但還必須進一步的提升和優(yōu)化。直進式污水熱泵機組關(guān)

6、鍵技術(shù)2.1原生污水熱泵機組制冷劑側(cè)冷熱切換技術(shù)污水熱泵通過制冷劑側(cè)閥門開關(guān)切換操作實現(xiàn)機組制冷、 制熱運行模式的切換，無四通閥卡死、泄漏等問題，污水和使 用側(cè)的空調(diào)水始終都在固定的換熱器內(nèi)流動，避免了一般水路 切換水熱泵機組因制冷、制熱水路切換而帶來的二次污染。2.2蒸發(fā)冷凝兩用換熱器的研制機側(cè)切換直接式污水熱泵機組的換熱器要求整合后即確保 蒸發(fā)效果，又確保冷凝效果，主要從換熱管表面的形狀和氣、 液組織兩個方面來解決。在換熱管表面形狀方面，傳統(tǒng)的蒸 發(fā)、冷凝管由于功能單一，無法顧及蒸發(fā)、冷凝兩個必須要。根 據(jù)目前開發(fā)出的一種蒸發(fā)、冷凝兩用管，該換熱管管外利用翅 根腔體強化蒸發(fā)性能，利用翅側(cè)和

7、翅頂部腔體強化冷凝性能， 這樣可充分兼顧蒸發(fā)冷凝兩種效果。在氣、液流組織方面，在 蒸發(fā)時候，通過滿液式蒸發(fā)器制定、特別的內(nèi)部氣流通道等技 術(shù)，確保蒸發(fā)時候液體冷媒從底部進入蒸發(fā)器后可和換熱管充 分換熱；冷凝時候，通過冷媒氣體均流板、防沖擋板等技術(shù)， 確保從上部進入的冷媒氣體均勻地掠過各冷凝管，確保冷凝時 候換熱面積利用充分。從而杜絕了蒸發(fā)時內(nèi)部沸騰泡沫引起機 組液壓縮、冷凝時候氣流分配不均勻的風(fēng)險，確保了回油、換 熱的效果，確保了蒸發(fā)、冷凝均有較好的效果。2.3污水側(cè)換熱器的防腐技術(shù)城市污水水質(zhì)有一定的腐蝕性，因此換熱器和傳熱管的選 材非常重要。在污水直進系統(tǒng)中，污水熱泵機組污水側(cè)換熱器 換熱

8、管材質(zhì)采納海軍銅管，海軍銅是一種鋅錫銅的合金。通常 含有70%Cu、29%Zn、1%Sn,添加較活性的金屬，其防蝕原理 就是犧牲陰極的陽極保護，就是說，在海水中，較為活潑的鋅 或鐵先于銅失電子，從而慢慢溶解于海水中，而銅做為陽極， 得電子，不溶于海水，從而得到保護。2.4污水熱泵機組油路供應(yīng)系統(tǒng)的研究專用噴射泵在無能耗的狀態(tài)下完成系統(tǒng)的連續(xù)回油：噴射 泵工作原理是引高壓氣體或液體，通過降壓噴管或局部節(jié) 流，在噴射泵的混合室形成低壓帶比蒸發(fā)壓力低，從而將 蒸發(fā)器內(nèi)部的富油液體吸過來，兩者混合后進入擴壓噴管，壓 力升高至高于吸氣壓力，從而使含油制冷劑順利回到壓縮機吸 氣口。2.5機組全程運行高效節(jié)

9、能的研究獨特的油分開器及閃變式節(jié)能器的合理配置：系統(tǒng)運行產(chǎn) 生的“中壓閃氣和“中壓飽和液態(tài)冷媒在經(jīng)濟器中有效的 分開，“閃氣導(dǎo)入壓縮機完成二級壓縮。分開后的“中壓飽 和液態(tài)冷媒在回?zé)崞髦信c從蒸發(fā)器底部被連續(xù)抽出的“富油 態(tài)冷媒進行熱量交換，“中壓飽和液態(tài)冷媒經(jīng)回?zé)崞魍耆?分開達到過冷狀態(tài)，再進行降壓節(jié)流，兩項并用，有效提升了 機組的效率。2.6污水直進熱泵機組換熱系統(tǒng)的研究污水直接進熱泵機組，必須要完善原生污水防堵塞連續(xù)過濾 技術(shù)研究，以提升進入機組的污水的水質(zhì)狀況；提升污水側(cè)換 熱器的防腐蝕、防結(jié)垢能力，以提升污水直進機組的使用壽 命；完成制冷機組的冷媒切換功能，實現(xiàn)機組夏季供冷、冬季 供熱切換時，不用水側(cè)切換，防止污水對系統(tǒng)的污染原文來 自：wWW.bDFqy.千葉 帆文摘：直進式污水熱泵機組關(guān)鍵技術(shù) 介紹