淺談西山機關澡堂廢水熱源循環利用工程

高　翊

（山西焦煤西山煤電公用事業分公司）

淺談西山機關澡堂廢水熱源循環利用工程

高翊

（山西焦煤西山煤電公用事業分公司）

本方案采用熱泵技術代替現有供熱方式，以可再生能源——低品位熱能（洗浴廢水）為熱源的新型、節能環保型技術，為居民提供全年洗浴熱水所需的熱源，實現廢熱的循環利用。

熱泵技術；循環利用；經濟效益

1　立項背景

公用事業分公司下屬西山物業管理公司的機關澡堂擔負每日洗浴人數500人，淋浴熱水用量為100m3/d；事業公司機關澡堂日洗浴人數100人，淋浴熱水用量為20m3/d。機關澡堂有浴池2個，單池容積為14m3，一用一備，每天排水一次，排熱水14m3；事業公司機關澡堂有浴池1個，容積為5m3，每天排水一次，排熱水5m3；綜上計算，每天熱廢水量為：139m3。

據現場實地調研，現有供熱水方式為1t/h燃氣蒸汽鍋爐提供熱水，年耗氣量達24萬m3；鍋爐需每年內、外檢及維護；電費需1.5萬元；人工工資4萬元；各項費用合計約需150萬元/年。洗浴水采用單管系統，洗浴廢水直接排入市政下水管道，且洗浴廢水排水溫度為32～35℃，其中蘊藏著大量熱能，并且其質量穩定，水質、水溫、水量都變化不大，受氣候影響較小，如此大的熱能被白白地排走，沒有得到有效利用。

2　詳細技術內容

2.1本方案采用熱泵技術將溫度為32～35℃的廢水進行回收處理，提取熱量后再將自來水加熱，將大量的低品位熱能轉換為有用的高溫熱能。

優點如下：

（1）高效節能：理論計算能效比（COP值）可達到7，實際運行COP為4～6。

（2）屬可再生能源利用技術：通過熱泵機組回收洗浴廢水中蘊藏的低溫熱能，循環利用為居民提供全年洗浴熱水所需的熱源。

（3）節能省地。

（4）系統簡單可靠。

2.2熱負荷計算

2.2.1洗浴水加熱熱負荷計算

澡堂循環水量為139m3/d，冷水溫度按10℃，熱水溫度按42℃。

熱負荷公式：Q=C×M×△T

式中：C——水的比熱，4.2kJ/（kg·℃）；

M——日用水總量，kg；

△T——水溫差，℃。

日洗浴水加熱熱負荷：

2.2.2浴池恒溫熱負荷計算

（1）西山煤電機關澡堂有浴池2個，單池容積為14m3，一用一備，降溫按1℃/h計算。

恒溫所需的熱負荷：

澡堂浴池每天恒溫12h，所需熱負荷：Q2=58800×12= 705600kJ/d

（2）事業公司機關澡堂浴池不進行保溫設計。

2.3設備配置

（1）選型

①淋浴水加熱機組選型

根據上節計算，洗浴水加熱熱負荷為18681600kJ/d。

選用HL14-450kW型水源熱泵熱水機組，機組日工作14h，COP值為5.0，輸入功率分別是：90kW，輸出功率：450kW。

機組臺數：

②浴池恒溫機組選型

根據上節計算，西山煤電澡堂浴池恒溫熱負荷為705600kJ/d。

機組日工作12h，選用HL14-22kW型水源熱泵熱水機組，COP值為5.0，輸入功率：4.5kW，輸出功率：22kW。

機組臺數：

為了便于管理，同時考慮高峰期兩浴池同時使用，機組選用兩臺。

（2）熱泵機組能力校核

校核依據：利用廢水熱量與機組耗電量大于浴室用熱。

故機組選型合適。

2.4本工程需要達到的效果

（1）淋浴熱水蓄水箱水溫≥42℃。

（2）浴池熱水水溫恒溫≥42℃。

2.5經濟效益對比

（1）改造前燃氣鍋爐運行費用：據該澡堂提供現有燃氣鍋爐運行資料，年耗天然氣24萬m3，產水量為106t/日，天然氣單價4.0元/m3，年耗氣費用：24×4.0=96萬元，鍋爐年維護費用：9.4萬元，其中維修費用5.5萬元（包括日常維修2萬元，大修3.5萬元），鍋爐年檢費用3.9萬元，人員管理費用：1人×4萬元=4萬元，電費：1.5萬元，鍋爐折舊費：6.2萬元，合計每年總運行費用：96＋9.4＋4+1.5+6.2=117.1萬元。

當鍋爐產水量滿足現有要求的139t/日，其各項費用分別為：

年耗氣費用：96×139÷106=125.89萬元。

電費：1.5×139÷106=1.97萬元。

其他費用：2×134÷106=2.62萬元。

鍋爐年維護費用、人員管理費、鍋爐折舊費維持原費用不變。

則合計每年總運行費用：125.89+9.4+4+1.97+6.2+2.62= 150.08萬元。

（2）改造后水源熱泵運行費用

①運行基本參數

平均電價：0.63元/度。

洗浴熱水加熱時間：14h/d，365d/年。

澡堂恒溫時間：12h/d，365d/年。

②運行費用

運行費用=設備功率×運行時間×電價。

=[1×90（加熱泵組功率）×14+1×4.5（恒溫泵組功率）×12+25× 12（所有水泵功率）]×365×0.63×1.02=37.85萬元。

機組年折舊：232.34÷18=12.91萬元。

運行費每年：15.81萬元。

合計年運行費用：37.85＋15.81+12.91=66.57萬元。

（3）運行費用比較：

燃氣鍋爐年運行費用（含折舊）=150.08萬元。

水源熱泵項目年運行費用（含折舊）=66.57萬元。

年運行費用可節約=150.08-66.57=83.51萬元。

3　主要創新點

（1）從洗浴后的低品位熱源廢水中提取熱能，變廢為寶；

（2）將制冷技術運用到采暖技術中；

（3）實現節能、環保，為企業創造出可觀的經濟和社會效益。

4　社會、經濟效益

（1）環保效益：項目實施后將實現洗浴廢熱回收，變廢為寶。符合國家循環經濟、節能減排等產業政策和山西省委省政府轉型發展的總體要求。

（2）經濟效益：項目實施后年費用（含折舊）為66.57萬元，較現有燃氣鍋爐年節約費用（含折舊）83.51萬元。

（3）社會效益：項目實施后將實現污染物零排放的目標。為山西省碧水藍天的奮斗目標做出了自己的貢獻，既是德政工程，也是民心工程。

5　推廣前景

熱泵技術與直接用電能、燃氣、燃油及燃煤等一次能源的供熱方式相比較，能源熱效率要高，具有廣泛的節能與環保意義。本方案采用的是廢水水源，循環流動于共同管路中的水，推廣到可利用外部能源從低品位熱源向高品位熱源轉移熱量。

通過此項目的實施，達到企業降低能耗，減少成本為目的，這是一項環保效益、經濟效益可觀、社會效益顯著的民生節能工程。

TU822

A

1673-0038（2015）50-0118-02

2015-11-26