張承虎、孫德興、劉京
哈爾濱工業(yè)大學(xué)
關(guān)鍵詞：污水源熱泵、間接式、半集中、案例
1、設(shè)計(jì)條件與要求
1.1負(fù)荷要求
項(xiàng)目總面積：50萬m2，平均單位面積熱負(fù)荷指標(biāo)45W/m2，總熱負(fù)荷22.5MW，制冷負(fù)荷為19.2MW，均為新建建筑，滿足國家、自治區(qū)建筑節(jié)能65%的標(biāo)準(zhǔn)。建筑層高76米（26層），13層以下為低區(qū)，14層以上為高區(qū)。
1.2 水源條件
1.2.1 尺寸條件
依據(jù)當(dāng)?shù)厮畡?wù)集團(tuán)排水公司相關(guān)資料和測(cè)量數(shù)據(jù)，所選水源污水管線為城市主干地下排水箱涵管道，埋深4m，監(jiān)測(cè)點(diǎn)檢查井井深5.2m，全長9.8km，其截面為1.8m×1.8m。監(jiān)測(cè)最小水深0.13m（2009-12-19 4:00），最大水深0.25m（2010-1-28 22:00），平均水深0.2m，平均流速3.5m/s。在設(shè)計(jì)換熱站的選址下游約150m處，另有一條DN1200的圓形主干污水管道。
1.2.2 流量條件
?。?）1.8m×1.8m箱涵污水主管線：平均每小時(shí)水量4442-4837m3/h。污水水量日變化過程明顯，變幅較大，最大流量高達(dá)1.744～1.760 m3/s，折合小時(shí)水量為6278.4～6336.0 m3/h，出現(xiàn)時(shí)間均為北京時(shí)間20：00左右。最低谷時(shí)段流量僅為0.836～0.877 m3/s，折合小時(shí)水量為3009.6～3157.2 m3/h，出現(xiàn)時(shí)間為北京時(shí)間6：00左右。最大流量為最小流量的2倍左右。冬季最小流量為0.782m3/s，折算小時(shí)水量為2815m3/h，每日水量為6.756×104m3/d。
?。?）DN1200圓形污水主管線：水文局對(duì)DN1200管道最小流量的檢測(cè)（凌晨6：00點(diǎn)）污水流量為0.56m³/s ，轉(zhuǎn)換小時(shí)流量為0.56×3600=2016（m³/h）。
?。?）合流之后可供取水量：合流之后的最小取水量為：2016+2815=4831（m³/h）。滿足全部50萬m2工程要求。
1.2.3 水溫條件
污水平均水溫在14.2℃左右，最高水溫為14.8℃，最低水溫為13.5℃，水溫變化平穩(wěn)。通過實(shí)測(cè)水溫資料分析最低水溫為13.2℃。冬季水溫變化范圍在14.8-13.2℃之間，夏季水溫變化范圍在17.9-14.6℃之間。
1.2.4 水質(zhì)條件
表1污水水質(zhì)監(jiān)測(cè)
|
項(xiàng)目 |
pH |
懸浮物 |
溶解氧 |
高錳酸鹽指數(shù) |
生化需氧量 |
氨氮 |
亞硝 |
硝酸鹽氮 |
氰化物 |
|
含量mg/L |
7.4 |
1109 |
2.1 |
43.4 |
84.8 |
9.16 |
0.104 |
5.98 |
<0.064 |
|
項(xiàng)目 |
砷化物 |
揮發(fā)酚 |
六價(jià)鉻 |
汞 |
鎘 |
鉛 |
銅 |
鋅 |
氟化物 |
|
含量mg/L |
<0.07 |
0.056 |
<0.004 |
<0.0002 |
未 |
<0.194 |
<0.518 |
0.329 |
0.44 |
從以上表分析，懸浮物超過三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，生化需氧量達(dá)到三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其它達(dá)到一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
1.3 地理?xiàng)l件
項(xiàng)目取水地點(diǎn)位于1.8m×1.8m箱涵污水主管線與DN1200圓形污水主管線匯合處下游20m范圍內(nèi)。中介水管網(wǎng)單向總長約2公里，管頂埋深≥1.4米。換熱站選址距離取水點(diǎn)約170m。地勢(shì)平坦，無需穿越大型干道。熱用戶距離換熱站大于1800m至2200m。采用遠(yuǎn)距離輸送中介水方案，在用戶側(cè)建立分散的熱泵站。
2．參數(shù)設(shè)計(jì)及設(shè)備選型
2.1 溫度設(shè)計(jì)
表2 循環(huán)系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)溫度設(shè)計(jì)
|
介質(zhì) |
進(jìn)口 |
出口 |
平均溫度 |
溫度變化 |
平均傳熱溫差 |
||
|
冬 季 |
污水 |
12.7 |
8.7 |
10.7 |
4.0 |
3.33 |
—— |
|
中介水 |
5.0 |
9.0 |
7.0 |
4.0 |
4.0 |
||
|
制冷劑 |
3.0 |
3.0 |
3.0 |
0.0 |
—— |
||
|
末端水 |
40.0 |
45.0 |
42.5 |
5.0 |
—— |
||
|
夏 季 |
污水 |
18 |
24 |
21 |
6 |
6.3 |
—— |
|
中介水 |
31 |
25 |
28 |
6 |
6.0 |
||
|
制冷劑 |
34 |
34 |
34 |
0 |
—— |
||
|
末端水 |
12 |
7 |
9.5 |
5.0 |
—— |
||
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