【文章內容簡介】 0m3的 再生 水蓄水池， 按照污水處理廠平均水量 6700 m3/h 計算該項目供熱能力。 **污水處理廠再生水源熱泵工程初步方案 16 北京市 **地熱開發(fā)有限責任公司 再生水由 10℃利用到 4℃，可提供熱量： Q= 6700（ 104） = 熱泵機組制熱效率 (COP)取為 ， 結合熱泵機組可為末端提供的熱量為： Q 供 =Q COP/(COP1)= 結合 上文熱負荷估算分析， 綜合建筑面積熱指標取值 45 W/㎡ （包括 5%的管網(wǎng)損失） ， 將 **污水處理廠污水熱能 結合熱泵系統(tǒng)全部利用起來可解決 140 萬平米規(guī)劃新建建筑供暖需求。 主要設備的設計選型 過濾器的設計 選型 本項目水源為污水處理廠二級排水，過濾器在設計選型時須遵循滿足水質、水處理量和水處理精度的要求，確保運行安全可靠的原則。按照以下技術要求進行設備選型： 表 5 過濾器設計要求 序號 技術要求 1 工況參數(shù) 冬季 總處理水量： 6700m3/h 水溫： 10℃ 2 過濾器性能指標 單臺設計處理水量： ≥ 1200m3/h 過濾精度： 500 181。m 過濾器承壓 ： ≥ 過濾器工作壓力： MPa～ **污水處理廠再生水源熱泵工程初步方案 17 北京市 **地熱開發(fā)有限責任公司 序號 技術要求 過濾器反清洗時壓力損失：≤ 過濾器清洗方式： 電動吸式清洗。 過濾器使用壽命：≦ 20 年 持續(xù)供水，過濾器自清洗時不斷流。 3 過濾器材質、工藝要求 濾筒整體（包括濾網(wǎng)、加強筋、支架等）材料：整體不銹鋼 316L。 過濾器殼體材料：優(yōu)質碳素鋼，內外表面加防腐涂層。 設備進、出水口配帶配對法蘭、螺栓、螺母及墊片，過濾器并聯(lián)運行。 排污導管材料：不 銹鋼 316。 清洗機構材料：不銹鋼 316L 。 本項目最大小時用水量 6700m3/h，設計選擇 六 臺 CBRCWY4S 全自動自清洗過濾器，單臺處理量 1200 m3/h，設計為 六 用一備，增加了系統(tǒng)的安全可靠性。 過濾器主要零部件材質 如表 6 所示。 表 6 過濾器 主要零部件材質 本體 涂襯環(huán)氧樹脂的碳鋼 372 濾網(wǎng) 不銹鋼 316L（編織） 濾網(wǎng)支架結構 PVC 密封圈 橡膠， EPDM 控制單元 黃銅，不銹鋼，鋁 排污閥 鑄鐵、天然橡膠、環(huán)氧樹脂涂布 過濾器機械部分 滿足以下要求： 1) 過濾器滿 足長期連續(xù)工作，濾網(wǎng)可進行自動清洗，排污。 2) 自動過濾器由筒體、過濾網(wǎng)、過濾網(wǎng)支撐結構、過濾器清洗裝置、控制系統(tǒng)、壓差開關、排污閥、清洗計數(shù)器等組成。 **污水處理廠再生水源熱泵工程初步方案 18 北京市 **地熱開發(fā)有限責任公司 3) 產(chǎn)品制造符合設計要求，出廠前進行組裝、調試及性能試驗。 4) 筒體材料采用優(yōu)質碳素鋼結構的焊接鋼管，防銹處理，環(huán)氧樹脂涂料涂層厚度 200— 220 微米，符合 ISO9001 各項規(guī)定的要求。 5) 濾網(wǎng)、排污內部導管等采用不銹鋼 316L 材料制造。 過濾器電氣部分 設計如下 : 1) 自動過濾器進、出水管上裝有 PDS 靈敏的壓差傳感器，壓差檢測準確、可靠。并且裝有相應的進、出口壓力表。 2) 電 動機滿足 IEC 標準，采用鼠籠式感應電動機，防護等級為IP54。 3) 自動過濾器的沖洗電機設過熱保護機構，當電機過熱保護機構動作時，自動控制柜接受過熱信號，并自動切斷沖洗電機電源，使故障指示燈亮。 4) 當過濾器產(chǎn)生故障時，控制柜輸出報警信號，以便操作人員及時進行檢修。 5) 過濾器控制系統(tǒng)不僅設差壓清洗，還設有定時清洗功能（沖洗間隔時間最大約 24 小時并可調）及連續(xù)清洗功能，確保清洗效果。 表 7 控制盤上的主要部件列表 序號 主要部件名稱 品牌或型號 單位 數(shù)量 備注 1 可編程程序控制器 SIEMENS 臺 1 德國 2 電源轉換器 3 電機保護器 Telemecanigue 套 1 法國 4 電路保護裝置 ABB 套 4 德國 **污水處理廠再生水源熱泵工程初步方案 19 北京市 **地熱開發(fā)有限責任公司 5 電路狀態(tài)指示器 Telemecanigue 套 2 法國 6 電機啟動器 Telemecanigue 套 2 法國 7 時間設定器 OMRON H3CR 套 1 日本 8 差壓傳感器 604DZI 套 1 美國 9 電磁閥 GEMSOL 套 1 德國 板式換熱器設計選型 板換材質的選擇 本項目水源為污水處理廠二 級排水， 污水水質對板換的影響主要有三種：腐蝕、結垢及堵塞、微生物沉積生長， 板換材質須滿足水質要求，以確保系統(tǒng)運行安全可靠。 根據(jù) 甲方提供已有 水質 參數(shù) ，本項目二級排放水中氯根和硫酸根含量較少，對于不銹鋼材料不構成腐蝕威脅；腐蝕另有其它原因；初步判斷引起腐蝕的污垢種類為：生物、顆粒、析晶和腐蝕污垢。 ****新源科技有限公司和清華大學熱能系共同完成的國家科技部重點科技攻關課題――《再生水熱能綜合利用系統(tǒng)關鍵技術的研究》，采用實驗室電化學法進行了金屬 材質的腐蝕性實驗。根據(jù)得到的不同不銹鋼材質在不同的污水環(huán)境中的 電化學腐蝕試驗結果， 結合 本項目的水質情況， 初步 選擇適合該項目的性價比好的板換板材為不銹鋼316。 板換換熱溫差的確定 板式換熱器的換熱溫差直接影響板換的面積和造價，為降低系統(tǒng)初投資，設計板換對數(shù)換熱溫差為 3℃。 按照以下技術要求進行設備選型： **污水處理廠再生水源熱泵工程初步方案 20 北京市 **地熱開發(fā)有限責任公司 表 8 板式換熱器選型技術要求 序號 技術要求 1 形式： 水 /水 板式換熱器 換熱介質 一次側 再生水 (三級出水 ) 二次側 20%乙二醇溶液 換熱器沖洗方式：反沖洗 2 工況參數(shù) 冬季運行工況 一次側進 /出口溫度： 10/4℃ 一次側壓力降： 80 KPa 二次側進 /出口溫度： 7/1℃ 二次側壓力降： 80 KPa 對數(shù)平均溫差： ≤ 3℃ 一次側設計壓力： ；二次側設計壓力： MPa。 3 換熱器性能指標 使用壽命：≦ 30 年 換熱器傳熱效率： ≥ 99% 換熱器應在環(huán)境溫度不低于 5℃不超過 45℃，相對濕度不超過 90%的條件下正常運行。 4 換熱器材料、工藝要求 板片的材料：優(yōu)質 AISI316 不銹鋼，原裝進口。 換熱器內流道形 式：自由流 板片厚度：≦ 板片兩端應有對稱的懸掛定位結構。 墊片材料： NBR 橡膠。 墊片固定方式：免粘接 接口管道形式：法蘭連接。 法蘭、接管材料： AISI316 不銹鋼。 導桿、支柱材料：優(yōu)質碳素鋼，進行表面防銹處理。 夾緊螺柱材料： 45優(yōu)質碳素鋼，進行表面防銹處理，符合 ISO630 標準。 **污水處理廠再生水源熱泵工程初步方案 21 北京市 **地熱開發(fā)有限責任公司 序號 技術要求 框架板、壓板材料： Q235B 普通碳素鋼，經(jīng)噴丸除銹、噴漆、烘干等工藝處理。 焊接材料應符合 GB/T983 的規(guī)定。 換熱器框架應留有不小于 15%的板片增容能力。 換熱器采用單流程、平行流設計。 一、二次側進出口在同一方向。 板換防堵塞、防結垢設計 二級水中的污雜物、懸浮物會對污水熱泵系統(tǒng)產(chǎn)生沉積、附著、結垢、堵塞等不利影響 ，導致?lián)Q熱量下降。 本方案針對這一不利影響，對板換換熱系統(tǒng)進行了專門的設計： 板式換熱器選擇自由流板式換熱器，增大板間距；設有反沖洗管路，定時切換水流進入板換的方向，進行板換的自動反沖洗；采用 我 公司專利產(chǎn)品 —— 板式換熱器 CIP 在線清洗系統(tǒng)，定期對板換進 行在線自清洗，經(jīng)實驗驗證，該系統(tǒng)短時間內可恢復板換換熱效率 90%，可保證換熱器持續(xù)的高換熱效果。 板換的選型計算書 本方案選擇 7 組 丹麥 SONDEX 的 自由流 板式換熱器（ 6 用 1 備 ）， 每組由兩臺板換串聯(lián)組成， 材質為不銹鋼 316，滿足本項目 再生 水利用的防腐蝕要求。 板換設計計算書如下： 表 9 再生水 板式換熱器型號參數(shù)表 Sondex A/S PHE Design amp。 Datalist PHEType SF160IS10284TLALIQUID Hot side Cold side Flowrate (m3/h) Inlet temperature (176。C) Outlet temperature (176。C) Pressure drop (bar) **污水處理廠再生水源熱泵工程初步方案 22 北京市 **地熱開發(fā)有限責任公司 Heat exchanged (kW) 4231 Thermodynamic properties: Water 20 EtGlycol Density (kg/m179。) 1, Specific heat (kJ/kg*K) Thermal conductivity (W/m*K) Mean viscosity (mPa*s) Wall viscosity (mPa*s) Fouling factors (m178。*K/kW) Dimensioning factor % Inlet branch F1 F3 Outlet branch F4 F2 Design of Frame / Plate: Plate arrangement (passes*channel) 1 x 141 + 0 x 0 Plate arrangement (passes*channel) 1 x 142 + 0 x 0 Number of plates 284 Effective heat surface (m178。) Overall Kvalue Duty/Clean (W/m178。*K) 2, 2, Plate material mm AISI 316 Gasket material /