熱泵供熱工程節能效果分析

王海濤 趙燊（大慶油田裝備制造集團）

由于近年燃油價格大幅提高，造成供熱成本居高不下，加大了以燃油鍋爐房為主供熱企業的經營負擔，大慶油田通過建設一批以熱電聯產集中供熱及區域性大型燃煤鍋爐房集中供熱工程替代已建燃油鍋爐房供熱，供熱成本已大幅降低，但仍有部分分散燃油鍋爐房無法通過燃油改燃煤集中供熱方式來降低供熱成本。利用熱泵供熱技術可以充分利用油田含油污水低位熱源來滿足冬季采暖用熱需求，能夠大幅度節約能源。

分散供熱既浪費能源又污染環境的缺點已逐漸被人們所認識，利用熱泵技術供熱可以有效地提高能源利用效率，減少污染物排放，改善采暖季大氣環境，保護環境，是建設環境友好城市，提高城市化水平的需要。大慶地區屬亞寒帶大陸性氣候，冬季漫長，采暖期183 d，利用熱泵技術采用含油污水低溫位熱源供熱，可降低企業供熱成本，有效保護周圍環境，節約能源，替代油田油氣的消耗量，是確保油田持續穩產的有效舉措之一，項目的實施是十分必要的。

1 項目簡介

根據《大慶油田地熱資源綜合利用專項規劃》，將大慶油田裝備制造集團力神泵業有限公司現有燃油鍋爐房供熱改為利用注水站的油田回注水采用熱泵技術供熱。根據原鍋爐房供熱負荷及運行參數，選用4臺2765 kW高溫熱泵機組，供水溫度確定為75℃，冬季最冷季節4臺熱泵機組全部運行。新建熱泵房供熱站沒有新增廢水排放，注水站來的含油污水經熱泵機組提取熱量后仍返回注水站，減少煙氣排放量3800×104m3/a。

本項目實施范圍包括熱泵供熱站、熱源與熱泵房間的污水管網、污水增壓泵房站。制定新建熱泵站供熱方案；落實新建熱泵站的熱源、供電等各項建站條件；確定熱泵機組型號；提出其它輔助配套系統的技術方案；進行供熱系統的投資估算和經濟評價。

2 熱泵房平面布置

熱泵房布置在力神泵業有限公司現有燃油鍋爐房內，拆除原鍋爐房內4臺熱水鍋爐及配套的鼓風機、煙風道和鍋爐房煙囪，熱泵機組布置在鍋爐間內，風機間作為熱泵機組的低壓配電室，外附式變電站布置在拆除煙囪處。熱泵供熱系統的循環水泵及水處理設施等仍布置在水泵間內，配電仍為已建配電室提供。經現場勘察，原鍋爐房循環水泵、水處理設備需更換，水罐、生水泵補水泵等設備利舊。由于熱泵機組運行噪音較大，鍋爐房控制室需擴建，加隔音門窗。

3 工藝流程

熱泵供熱系統低位熱源為注水站內的含油污水，引自污水站內35℃左右的含油污水經污水泵升壓后，分別進入熱泵機組蒸發器，釋放熱能后，溫度降至20℃左右再返回到注水站回注。

采暖循環水系統為密閉機械循環系統，系統采暖回水回至回水缸，經除污器后進入循環水泵加壓進入熱泵機組加熱至75℃，由分水缸分配至各用戶。系統失水由補水泵補充，補水泵設調頻控制，回水壓力控制在0.2MPa。

外來生水計量后進入生水箱儲存，經生水泵加壓后進入全自動軟化水裝置（20 t/h），軟化水出水硬度≤0.6mmol/L，生產的軟化水進入軟水箱儲存，由補水泵補入循環水系統。利用含油污水熱泵供熱采暖原理流程圖見圖1。

4 節能效果對比分析

項目實施過程中采取的節能措施主要包括：合理利用能源，采用熱泵技術充分利用低溫回注水資源供熱；選用工質參數較高、容量較大的高溫熱泵機組，提高熱泵機組供熱COP值；所有變壓器均選用低損耗節能型電力變壓器；增壓泵房建筑時選用經濟合理、保溫性能好的圍護材料如加氣混凝土砌塊，建筑外窗采用中空玻璃塑鋼窗，以降低能耗指標；從污水站來的含油污水管道采用保溫性能好的聚氨脂泡沫保溫管道。

熱泵供熱站與鍋爐房供熱一個采暖期的水、電等各項消耗指標對比見表1。

表1 熱泵供熱站與鍋爐房供熱一個采暖期的消耗指標對比

從表1的對比可知，熱泵供熱站供熱每年可節約2360 t標煤。

表2給出了采暖期內鍋爐供熱和熱泵供熱詳細項目的消耗數量以及發生費用的對比，數據來自2008—2009年采暖期實際鍋爐供熱發生費用和2009—2010年采暖期預計鍋爐供熱發生費用，以及2009—2010年采暖期熱泵供熱發生的費用。

熱泵機組供熱從2009年10月17日開始，4月20日結束本采暖期的運行。在6個月的運行期間，總耗電量757.59×104kWh，總消耗費用463.44萬元，比上一采暖期鍋爐消耗渣油供熱節約費用約550萬元，若按照2009—2010年采暖期鍋爐消耗渣油供熱，可節約費用約800萬元。

表2 采暖期熱泵供熱與鍋爐供熱詳細項目費用對比分析

5 結論

采用熱泵技術可以充分利用低溫回注水資源，機組運行操作簡單，沒有煙塵污染物排放，環保效果明顯，符合國家節能減排政策，節能效果明顯優于已建燃油鍋爐。項目實施后可減少煙氣排放量3800×104m3/a，項目的社會效益和經濟效益都十分明顯。

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