【正文】 最大制熱量36MW，另外在過(guò)渡季節(jié)還可實(shí)現(xiàn)海水的直接冷卻。該項(xiàng)目包括在北歐Fortum公司大的能源站之中，該能源站可同時(shí)向城市輸出熱力、電力和冷量，所利用的能源有石油、海水、電力。其中海水熱泵機(jī)組承擔(dān)該區(qū)域基本的供熱負(fù)荷，和全部的供冷負(fù)荷，利用燃油來(lái)補(bǔ)充供熱負(fù)荷高峰部分，這樣熱泵機(jī)組幾乎全年都在運(yùn)行，負(fù)荷穩(wěn)定。圖2－4 瑞典斯德哥爾摩Nimrod 區(qū)域供熱供冷站項(xiàng)目2：瑞典斯德哥爾摩Vartan Ropsten――世界最大的海水熱泵站該項(xiàng)目安裝了6 臺(tái)世界上最大的海水熱泵機(jī)組，總制熱能力180MW，在1984年開(kāi)始實(shí)施，1986 年正式投入運(yùn)行。系統(tǒng)采用的海水作為冷熱源。夏季采用海面水，冬季采用海面下17m 深處水，冬季海水溫度大約保持在3℃。剛投入使用時(shí)機(jī)組采用了R22 作為制冷劑，現(xiàn)在已經(jīng)更換為R134a。斯德哥爾摩區(qū)域供熱的分布主要來(lái)自四個(gè)能源站：Vartan、Hasselby、Hammarby、Hogdalen。其中最大的Vartan 中央?yún)^(qū)大約60%的供熱量由Vartan Ropsten 區(qū)域供熱站提供。三河電廠循環(huán)水余熱－熱泵集中供熱工程27 熱泵在國(guó)內(nèi)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用我國(guó)最早在五十年代，就曾在上海、天津等地嘗試采用抽灌地下水的方式制冷。自八十年代以來(lái)，我國(guó)采用水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的建筑也逐年增多。截止目前，北京市已有近1000萬(wàn)平方米的居民小區(qū)建筑和公共建筑采用熱泵系統(tǒng)供熱，像國(guó)家大劇院、鳥巢、北京警察學(xué)院、菊兒小區(qū)、北苑家園等。山東、遼寧、吉林、黑龍江各省在城市建設(shè)中利用地下水或生活污水作為低位熱源，采用熱泵供熱的項(xiàng)目也多見(jiàn)諸報(bào)端，地方政府支持力度也逐漸加大，相繼出臺(tái)了多項(xiàng)政策，引導(dǎo)行業(yè)健康發(fā)展。沈陽(yáng)市委、市政府成立了目前世界上唯一的列入政府序列的地源熱泵技術(shù)推廣辦公室。制定了《關(guān)于全面推進(jìn)地源熱泵技術(shù)的實(shí)施意見(jiàn)》 ，并全面修訂了《沈陽(yáng)市城市供暖規(guī)劃》 ，規(guī)劃在建筑中大力推廣應(yīng)用淺層地能等清潔可再生能源，把地源熱泵技術(shù)供暖列為城市供暖的主要手段之一。提出2022年完成供熱面積1800萬(wàn)平方米的目標(biāo)，預(yù)計(jì)到2022年，實(shí)現(xiàn)全市推廣地源熱泵技術(shù)應(yīng)用面積6500萬(wàn)平方米。2022年9月27日，在北京人民大會(huì)堂舉行的第二屆中日節(jié)能環(huán)保綜合論壇上，沈陽(yáng)市作為與會(huì)的唯一一個(gè)地方政府代表介紹經(jīng)驗(yàn)。2022 年5 月19～22日，國(guó)際地源熱泵IEA會(huì)議在北京召開(kāi)。這是圖 25 沈陽(yáng)地源熱泵技術(shù)應(yīng)用展示三河電廠循環(huán)水余熱－熱泵集中供熱工程28IEA 熱泵會(huì)議第一次在發(fā)展中國(guó)家舉行，也是第一次在非成員國(guó)國(guó)家舉行。這充分表明在中國(guó)推廣熱泵產(chǎn)品的巨大潛力和光明前景。北京市地方政府已將熱泵技術(shù)作為實(shí)現(xiàn)其能源和環(huán)境目標(biāo)的四大支撐技術(shù)之一，中國(guó)已聲明加入IEA 組織，這意味著我國(guó)熱泵技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展開(kāi)始進(jìn)入縱深發(fā)展。特別是2022年奧運(yùn)會(huì)將在北京舉行，為辦好本屆奧運(yùn)會(huì)，北京市主管部門和科研部門通力合作，利用得天獨(dú)厚的再生水源條件，充分發(fā)揮再生水源的清潔能源優(yōu)勢(shì)，通過(guò)先進(jìn)的熱泵技術(shù)，將再生水源熱泵應(yīng)用到集中供熱供冷系統(tǒng)上。項(xiàng)目一：奧運(yùn)村集中供冷供熱項(xiàng)目介紹奧運(yùn)村建筑面積約 萬(wàn)平方米，其中公寓、住宅 萬(wàn)平方米，公建 萬(wàn)平方米。奧運(yùn)村的建筑布局如圖 2－2－10 所示。供熱供冷負(fù)荷如表 2－1 所示。圖 2－6 奧運(yùn)村鳥瞰圖從清河污水處理廠的二級(jí)再生水清河排放口取水，修建一條DN800三河電廠循環(huán)水余熱－熱泵集中供熱工程29的再生水輸送專線，沿白廟村路輸送到奧運(yùn)村附近，管道總長(zhǎng)度約為3公里，輸送再生水量為10萬(wàn)噸/日（4167 m 3/h） 。在清河污水處理廠的排河口附近，建造再生水供水泵站和調(diào)蓄水池。將清河污水處理廠的再生水引入調(diào)蓄水池，通過(guò)再生水供水泵組按需供處。圖 2－7 奧運(yùn)村建筑效果圖以?shī)W運(yùn)水系的補(bǔ)充水源作為奧運(yùn)期間的安全備用和調(diào)節(jié)熱源/熱匯。方案是在奧運(yùn)水系補(bǔ)水口附近建造一個(gè)換熱站，來(lái)自清河污水處理廠的再生水與補(bǔ)充奧運(yùn)水系的中水分別與獨(dú)立、專用的換熱器換熱后，清河污水處理廠的再生水被回送到清河泵站，中水仍按照原來(lái)路徑補(bǔ)入奧運(yùn)水系。奧運(yùn)水系的補(bǔ)充水源在奧運(yùn)會(huì)后能夠穩(wěn)定補(bǔ)水的條件下，也可全部或部分替代來(lái)自清河污水處理廠的再生水，作為主力換熱水源，以降低輸水能耗，更加節(jié)約運(yùn)行成本。來(lái)自中心機(jī)房的換熱循環(huán)水（下稱再生水二次側(cè)循環(huán)水）在換熱站內(nèi)與來(lái)自清河污水處理廠的再生水或奧運(yùn)水系的補(bǔ)充水源實(shí)現(xiàn)熱交換，冬季取熱，夏季放熱。再生水二次側(cè)循環(huán)水為封閉的軟化水系統(tǒng)。再生水一次側(cè)，清河泵站的供水泵和位于換熱站的供水泵組，構(gòu)成三河電廠循環(huán)水余熱－熱泵集中供熱工程30二級(jí)供水泵系統(tǒng)。在換熱器前，設(shè)置兩級(jí)過(guò)濾裝置，用來(lái)清除再生水中懸浮的細(xì)微顆粒；再生水二次側(cè)循環(huán)系統(tǒng)同樣采用雙級(jí)泵系統(tǒng)。項(xiàng)目二：大連星海灣集中供冷供熱項(xiàng)目介紹大連星海灣集中供冷供熱項(xiàng)目規(guī)劃分三期建設(shè)，一、二期工程熱泵機(jī)組冬季制熱使用的水源是附近污水處理廠排放的中水，三期工程冬季制熱使用的水源是海水，整個(gè)工程熱泵機(jī)組夏季制冷使用的水源是海水。少量的熱網(wǎng)補(bǔ)水和輔機(jī)冷卻用水、生活消防用水是城市自來(lái)水。海水取水口設(shè)在馬欄河入海口處，排水就近排入馬欄河；中水取自污水處理廠經(jīng)過(guò)熱泵機(jī)組后排回污水處理廠回用。海水水源和中水水源充足可靠，是水源熱泵較為理想的水源。本工程將分三期實(shí)施，冬季，；二期工程總建筑面積為46萬(wàn)平方米，夏季冷負(fù)荷為46MW；三期工程總建筑面，；三期工程全部建成后，規(guī)劃實(shí)現(xiàn)的集中供暖、米。項(xiàng)目三：大慶讓湖路地區(qū)集中供熱項(xiàng)目介紹該項(xiàng)目位于大慶市西城區(qū)中部讓胡路地區(qū)，是回收利用大慶煉化公司的循環(huán)冷卻水中蘊(yùn)含的廢能為民用建筑集中供熱的典型項(xiàng)目。該項(xiàng)目規(guī)劃總供熱面積 320 萬(wàn) m2，總供熱負(fù)荷為 220MW，其中供暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷為 192 MW，生活熱水設(shè)計(jì)熱負(fù)荷為 28 MW。2022 年 11 月供熱面積 萬(wàn)平方米的一期供熱系統(tǒng)建設(shè)完成并進(jìn)三河電廠循環(huán)水余熱－熱泵集中供熱工程31行了兩個(gè)供暖季運(yùn)行，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，供熱效果、節(jié)能減排效果十分顯著。 循環(huán)水源熱泵技術(shù)特點(diǎn)地源熱泵系統(tǒng)的低位熱源有很多，如巖土體、地下水、地表水等。其中，地表水包括河流、湖泊、海水、污水、中水或達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)的廢水等。污水、中水或達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)的廢水又屬于再生水的范疇。本文所利用的低位熱源即為三河電廠冷卻用的循環(huán)水。由于三河電廠循環(huán)冷卻水在冬季的溫度較高，一般為 25℃，所以熱泵系統(tǒng)的效率較高，僅需少量的電量輸入即能獲得較多的熱量，通常的比例能達(dá)到 1：4 以上。該系統(tǒng)的主要特點(diǎn)有：（1）綠色環(huán)保電廠循環(huán)冷卻水中蘊(yùn)含著巨大的低品位熱能，屬于綠色、可再生能源。本系統(tǒng)沒(méi)有鍋爐，機(jī)房面積小，不用消耗煤炭、石油、天然氣等寶貴的一次性不可再生的能源，不排放二氧化碳及二氧化硫等氣體，除使用少量的電能以外，其運(yùn)行沒(méi)有任何污染，具有顯著的環(huán)境效益。利用電廠循環(huán)冷卻水作為熱泵系統(tǒng)供熱低位熱源的突出優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在既可減少三河電廠循環(huán)水冷卻時(shí)的蒸發(fā)量，降低大氣的溫度，又為熱泵系統(tǒng)提供了低位熱源，起到了雙向節(jié)能的作用。因此，電廠循環(huán)冷卻水源熱泵是一種利用清潔的可再生能源的技術(shù)，具有深遠(yuǎn)的節(jié)能效益、環(huán)境效益。（2）高效節(jié)能三河電廠循環(huán)水余熱－熱泵集中供熱工程32電廠循環(huán)冷卻水冬季的溫度約 25℃，所以熱泵的效率較高，其 COP值與傳統(tǒng)的空氣源熱泵（如家用空調(diào)機(jī)）相比，要高出 60％左右，運(yùn)行費(fèi)用為普通中央空調(diào)的 50～60％。與傳統(tǒng)供暖方式相比，電廠循環(huán)冷卻水源熱泵供暖要比電鍋爐供暖節(jié)省四分之三以上的電能，比燃煤鍋爐節(jié)省二分之一以上的一次性能源。（3）供暖規(guī)模大電廠循環(huán)冷卻水源熱泵系統(tǒng)可供暖、生活熱水，一機(jī)多用，機(jī)組緊湊，可集中布置，節(jié)省建筑空間。電廠循環(huán)冷卻水量大，蘊(yùn)含的低位熱量多，與其它熱泵系統(tǒng)（地源熱泵、地下水源熱泵）相比較，供熱規(guī)模大。（4）熱泵機(jī)組運(yùn)行可靠熱泵機(jī)組的運(yùn)行情況穩(wěn)定，不受天氣及環(huán)境、溫度變化的影響，即使在寒冷的冬季制熱量也不會(huì)衰減，更無(wú)結(jié)霜、除霜之慮；自動(dòng)化程度高，系統(tǒng)由電腦控制，能夠根據(jù)室外氣溫和室內(nèi)氣溫自動(dòng)調(diào)節(jié)，運(yùn)行管理可靠性高；無(wú)儲(chǔ)煤、儲(chǔ)油罐等衛(wèi)生及火災(zāi)安全隱患；機(jī)組使用壽命長(zhǎng)，主要零部件少，維護(hù)費(fèi)用低，主機(jī)運(yùn)行壽命可達(dá)到 15 年以上；機(jī)組自動(dòng)控制程度高，可無(wú)人值守。熱泵技術(shù)在國(guó)內(nèi)外已相當(dāng)成熟，但利用電廠循環(huán)冷卻水中蘊(yùn)含的廢熱進(jìn)行大面積集中供熱還是首例。電力工業(yè)生產(chǎn)中，接近 50%的電廠能源都被冷卻水帶走并白白排放到了大氣或河流中，這不僅僅造成能源的巨大浪費(fèi)、還引起熱污染。如果這部分能源可以得到充分利用的話，熱電廠就可以在不擴(kuò)容的條件下，使供熱能力增加或者在供熱能力不變的三河電廠循環(huán)水余熱－熱泵集中供熱工程33基礎(chǔ)上減少抽氣量、提高發(fā)電量。同時(shí)也能通過(guò)額外經(jīng)濟(jì)收益，增強(qiáng)電廠的企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力；推動(dòng)熱電廠對(duì)循環(huán)冷卻水廢熱的回收與開(kāi)發(fā)利用，挖掘熱電廠供熱潛力，帶動(dòng)工業(yè)系統(tǒng)節(jié)能，從而保護(hù)生態(tài)環(huán)境和資源綜合利用，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。若建成熱電廠循環(huán)水廢熱高效利用的示范工程，對(duì)于電廠發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、提升自己在行業(yè)中的地位，打造新時(shí)期熱電廠節(jié)約、環(huán)保型品牌，擴(kuò)大市場(chǎng)份額，提高市場(chǎng)占有率具有重要的意義。該項(xiàng)目對(duì)北京市建設(shè)綠色奧運(yùn)，積極調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變?cè)鲩L(zhǎng)方式，大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)具有十分重要的意義。 循環(huán)冷卻水源必備的條件采用電廠循環(huán)冷卻水水源熱泵技術(shù)的前提是要有穩(wěn)定的循環(huán)冷卻水源，電廠循環(huán)冷卻水源必備的條件是：（1）水源流量應(yīng)有比較穩(wěn)定可靠的保證，不能時(shí)有時(shí)無(wú)，時(shí)多時(shí)少；（2）應(yīng)有比較合適的溫度，要保證熱泵制熱系數(shù)比較高，熱泵運(yùn)行成本比較低；（3）應(yīng)有足夠的水量，能滿足供暖的總供暖需求；（4）PH 值、濁度、懸浮物等水質(zhì)指標(biāo)的參數(shù)要符合要求。 循環(huán)冷卻水熱泵原理介紹該系統(tǒng)主要是通過(guò)四個(gè)獨(dú)立循環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)熱量由低溫冷卻水向用戶側(cè)三河電廠循環(huán)水余熱－熱泵集中供熱工程34轉(zhuǎn)移并升溫。圖 2－8 系統(tǒng)原理示意圖一次循環(huán)：循環(huán)冷卻水經(jīng)過(guò)一次循環(huán)泵進(jìn)入熱泵系統(tǒng)的換熱器，放出部分熱量后溫度降低，再經(jīng)循環(huán)水泵重新返回冷凝器；二次循環(huán)：通過(guò)換熱器獲得熱量的二次循環(huán)水經(jīng)過(guò)二次循環(huán)泵進(jìn)入熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器，放出熱量后重新返回?fù)Q熱器，完成二次循環(huán)；工質(zhì)循環(huán)：熱泵機(jī)組中的循環(huán)工質(zhì)在蒸發(fā)器中吸收熱量后部分汽化，然后經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)升壓的同時(shí)溫度也得到提升，工質(zhì)也由汽態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)進(jìn)入冷凝器，釋放熱量后溫度降低，然后經(jīng)過(guò)膨脹閥節(jié)流降壓降溫，重新回到蒸發(fā)器中吸熱，完成工質(zhì)循環(huán)；采暖循環(huán)：在用戶端釋放熱量后的采暖回水經(jīng)過(guò)冷凝器后獲得工質(zhì)釋放的熱量后溫度升高到額定供暖溫度，然后通過(guò)采暖循環(huán)泵供出供用戶采暖。三河電廠循環(huán)水余熱－熱泵集中供熱工程353 電廠循環(huán)冷卻水源 三河電廠循環(huán)水源概述三河電廠一期循環(huán)水補(bǔ)水原設(shè)計(jì)是采用地下水，水源地在齊心莊。近年來(lái)，由于開(kāi)采過(guò)度，北方地區(qū)地下水水位逐年下降，水資源短缺。在這種形勢(shì)下，作為用水大戶之一的電廠，要首先提倡科學(xué)用水，因此電廠進(jìn)行了循環(huán)水補(bǔ)水工程技改項(xiàng)目，以河北燕郊地區(qū)污水處理廠中水為補(bǔ)水水源，取代原設(shè)計(jì)中以地下水為補(bǔ)水水源。目前燕郊有兩個(gè)污水處理廠，一個(gè)是日產(chǎn) 5 萬(wàn)噸的污水處理廠和一個(gè)日產(chǎn) 萬(wàn)噸的小型污水處理廠，小型污水處理廠已投入運(yùn)行，日產(chǎn)5 萬(wàn)噸的污水處理廠已基本建成，但未投入運(yùn)行。燕郊小型污水處理廠主要工藝流程如下：來(lái)水→機(jī)械格柵井→曝氣沉砂池→集水井→生物反應(yīng)池→接觸池→深度過(guò)濾池→納米光觸媒深度處理裝置→出水。燕郊大型污水處理廠主要工藝流程如下：來(lái)水→機(jī)械格柵井→曝氣沉砂池→集水井→生物反應(yīng)池→接觸池→深度過(guò)濾池→出水。 來(lái)自污水廠的水接入電廠內(nèi)污水深度處理站，進(jìn)行深度處理，使水質(zhì)符合使用要求。污水深度處理站設(shè)計(jì)出力 1800t/h，主要工藝流程如下：二級(jí)污水→調(diào)節(jié)池→曝氣生物濾池→石灰凝聚澄清處理系統(tǒng)。深度處理站設(shè)計(jì)出水品質(zhì)主要控制指標(biāo)見(jiàn)表 3－1。三河電廠循環(huán)水余熱－熱泵集中供熱工程36表 3－1 深度處理站設(shè)計(jì)出水控制指標(biāo)序號(hào) 基本控制項(xiàng)目 單位 數(shù)量 備注1 外觀 透明2 PH ～93 懸浮物(SS) mg/l ?54 化學(xué)需氧量(COD cr) mg/l ?305 生化需氧量(BOD 5) mg/l ?56 NH3N mg/l ?3 利用電廠循環(huán)水源熱泵集中供熱對(duì)電廠正常運(yùn)轉(zhuǎn)的影響電廠運(yùn)行中循環(huán)水的作用提供汽輪機(jī)凝汽器、汽輪機(jī)潤(rùn)滑油閉式冷卻器等冷卻設(shè)備所需的冷卻水，保證電廠的正常運(yùn)行。循環(huán)水進(jìn)入凝汽器的溫度有著限制，以保證凝汽器在合理的真空運(yùn)行及防止凝結(jié)水過(guò)冷卻。循環(huán)水進(jìn)入凝汽器溫度過(guò)高，將使機(jī)組排氣真空壓力值降低，汽輪機(jī)汽耗量增加或出力下降，增加電廠運(yùn)行成本。循環(huán)水進(jìn)入凝汽器溫度過(guò)低，產(chǎn)生凝結(jié)水過(guò)冷卻現(xiàn)象，一方面降低了電廠的熱經(jīng)濟(jì)性，增大了煤耗，另外一方面使凝結(jié)水含氧量增加，加快了設(shè)備管道系統(tǒng)的腐蝕，降低了設(shè)備的安全性和可靠性。由于電廠循環(huán)水余熱熱泵集中供熱系統(tǒng)是根據(jù)供熱面積大小分期建設(shè)運(yùn)行的，因此需要冷卻塔與熱網(wǎng)站共同作用來(lái)冷卻帶熱循環(huán)水。需要重新制定冷卻塔冬季運(yùn)行方案。三河電廠循環(huán)水余熱－熱泵集中供熱工程37至少需要對(duì)一座冷卻塔內(nèi)部設(shè)施進(jìn)行改造，包括重新分配內(nèi)外圈的冷卻面積及改造配水設(shè)施。供熱系統(tǒng)運(yùn)行后，循環(huán)水蒸發(fā)量將減小，同時(shí)循環(huán)水排污及循環(huán)水補(bǔ)水量也將減小。 循環(huán)冷卻水的水量、水頭、水溫三河電廠一期工程采用每臺(tái)機(jī)組配備 2 臺(tái)循環(huán)水泵和一座自然通風(fēng)冷卻塔的單元制二次循環(huán)系統(tǒng)。循環(huán)水泵為三菱公司提供的