浅谈西山机关澡堂废水热源循环利用工程

高　翊

（山西焦煤西山煤电公用事业分公司）

浅谈西山机关澡堂废水热源循环利用工程

高翊

（山西焦煤西山煤电公用事业分公司）

本方案采用热泵技术代替现有供热方式，以可再生能源——低品位热能（洗浴废水）为热源的新型、节能环保型技术，为居民提供全年洗浴热水所需的热源，实现废热的循环利用。

热泵技术；循环利用；经济效益

1　立项背景

公用事业分公司下属西山物业管理公司的机关澡堂担负每日洗浴人数500人，淋浴热水用量为100m3/d；事业公司机关澡堂日洗浴人数100人，淋浴热水用量为20m3/d。机关澡堂有浴池2个，单池容积为14m3，一用一备，每天排水一次，排热水14m3；事业公司机关澡堂有浴池1个，容积为5m3，每天排水一次，排热水5m3；综上计算，每天热废水量为：139m3。

据现场实地调研，现有供热水方式为1t/h燃气蒸汽锅炉提供热水，年耗气量达24万m3；锅炉需每年内、外检及维护；电费需1.5万元；人工工资4万元；各项费用合计约需150万元/年。洗浴水采用单管系统，洗浴废水直接排入市政下水管道，且洗浴废水排水温度为32～35℃，其中蕴藏着大量热能，并且其质量稳定，水质、水温、水量都变化不大，受气候影响较小，如此大的热能被白白地排走，没有得到有效利用。

2　详细技术内容

2.1本方案采用热泵技术将温度为32～35℃的废水进行回收处理，提取热量后再将自来水加热，将大量的低品位热能转换为有用的高温热能。

优点如下：

（1）高效节能：理论计算能效比（COP值）可达到7，实际运行COP为4～6。

（2）属可再生能源利用技术：通过热泵机组回收洗浴废水中蕴藏的低温热能，循环利用为居民提供全年洗浴热水所需的热源。

（3）节能省地。

（4）系统简单可靠。

2.2热负荷计算

2.2.1洗浴水加热热负荷计算

澡堂循环水量为139m3/d，冷水温度按10℃，热水温度按42℃。

热负荷公式：Q=C×M×△T

式中：C——水的比热，4.2kJ/（kg·℃）；

M——日用水总量，kg；

△T——水温差，℃。

日洗浴水加热热负荷：

2.2.2浴池恒温热负荷计算

（1）西山煤电机关澡堂有浴池2个，单池容积为14m3，一用一备，降温按1℃/h计算。

恒温所需的热负荷：

澡堂浴池每天恒温12h，所需热负荷：Q2=58800×12= 705600kJ/d

（2）事业公司机关澡堂浴池不进行保温设计。

2.3设备配置

（1）选型

①淋浴水加热机组选型

根据上节计算，洗浴水加热热负荷为18681600kJ/d。

选用HL14-450kW型水源热泵热水机组，机组日工作14h，COP值为5.0，输入功率分别是：90kW，输出功率：450kW。

机组台数：

②浴池恒温机组选型

根据上节计算，西山煤电澡堂浴池恒温热负荷为705600kJ/d。

机组日工作12h，选用HL14-22kW型水源热泵热水机组，COP值为5.0，输入功率：4.5kW，输出功率：22kW。

机组台数：

为了便于管理，同时考虑高峰期两浴池同时使用，机组选用两台。

（2）热泵机组能力校核

校核依据：利用废水热量与机组耗电量大于浴室用热。

故机组选型合适。

2.4本工程需要达到的效果

（1）淋浴热水蓄水箱水温≥42℃。

（2）浴池热水水温恒温≥42℃。

2.5经济效益对比

（1）改造前燃气锅炉运行费用：据该澡堂提供现有燃气锅炉运行资料，年耗天然气24万m3，产水量为106t/日，天然气单价4.0元/m3，年耗气费用：24×4.0=96万元，锅炉年维护费用：9.4万元，其中维修费用5.5万元（包括日常维修2万元，大修3.5万元），锅炉年检费用3.9万元，人员管理费用：1人×4万元=4万元，电费：1.5万元，锅炉折旧费：6.2万元，合计每年总运行费用：96＋9.4＋4+1.5+6.2=117.1万元。

当锅炉产水量满足现有要求的139t/日，其各项费用分别为：

年耗气费用：96×139÷106=125.89万元。

电费：1.5×139÷106=1.97万元。

其他费用：2×134÷106=2.62万元。

锅炉年维护费用、人员管理费、锅炉折旧费维持原费用不变。

则合计每年总运行费用：125.89+9.4+4+1.97+6.2+2.62= 150.08万元。

（2）改造后水源热泵运行费用

①运行基本参数

平均电价：0.63元/度。

洗浴热水加热时间：14h/d，365d/年。

澡堂恒温时间：12h/d，365d/年。

②运行费用

运行费用=设备功率×运行时间×电价。

=[1×90（加热泵组功率）×14+1×4.5（恒温泵组功率）×12+25× 12（所有水泵功率）]×365×0.63×1.02=37.85万元。

机组年折旧：232.34÷18=12.91万元。

运行费每年：15.81万元。

合计年运行费用：37.85＋15.81+12.91=66.57万元。

（3）运行费用比较：

燃气锅炉年运行费用（含折旧）=150.08万元。

水源热泵项目年运行费用（含折旧）=66.57万元。

年运行费用可节约=150.08-66.57=83.51万元。

3　主要创新点

（1）从洗浴后的低品位热源废水中提取热能，变废为宝；

（2）将制冷技术运用到采暖技术中；

（3）实现节能、环保，为企业创造出可观的经济和社会效益。

4　社会、经济效益

（1）环保效益：项目实施后将实现洗浴废热回收，变废为宝。符合国家循环经济、节能减排等产业政策和山西省委省政府转型发展的总体要求。

（2）经济效益：项目实施后年费用（含折旧）为66.57万元，较现有燃气锅炉年节约费用（含折旧）83.51万元。

（3）社会效益：项目实施后将实现污染物零排放的目标。为山西省碧水蓝天的奋斗目标做出了自己的贡献，既是德政工程，也是民心工程。

5　推广前景

热泵技术与直接用电能、燃气、燃油及燃煤等一次能源的供热方式相比较，能源热效率要高，具有广泛的节能与环保意义。本方案采用的是废水水源，循环流动于共同管路中的水，推广到可利用外部能源从低品位热源向高品位热源转移热量。

通过此项目的实施，达到企业降低能耗，减少成本为目的，这是一项环保效益、经济效益可观、社会效益显著的民生节能工程。

TU822

A

1673-0038（2015）50-0118-02

2015-11-26