熱泵供熱工程節(jié)能效果分析

王海濤 趙燊（大慶油田裝備制造集團(tuán)）

由于近年燃油價(jià)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(yè)的經(jīng)營負(fù)擔(dān)，大慶油田通過建設(shè)一批以熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱及區(qū)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(shù)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(jié)約能源。

分散供熱既浪費(fèi)能源又污染環(huán)境的缺點(diǎn)已逐漸被人們所認(rèn)識(shí)，利用熱泵技術(shù)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(huán)境，保護(hù)環(huán)境，是建設(shè)環(huán)境友好城市，提高城市化水平的需要。大慶地區(qū)屬亞寒帶大陸性氣候，冬季漫長，采暖期183 d，利用熱泵技術(shù)采用含油污水低溫位熱源供熱，可降低企業(yè)供熱成本，有效保護(hù)周圍環(huán)境，節(jié)約能源，替代油田油氣的消耗量，是確保油田持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)的有效舉措之一，項(xiàng)目的實(shí)施是十分必要的。

1 項(xiàng)目簡介

根據(jù)《大慶油田地?zé)豳Y源綜合利用專項(xiàng)規(guī)劃》，將大慶油田裝備制造集團(tuán)力神泵業(yè)有限公司現(xiàn)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(shù)供熱。根據(jù)原鍋爐房供熱負(fù)荷及運(yùn)行參數(shù)，選用4臺(tái)2765 kW高溫?zé)岜脵C(jī)組，供水溫度確定為75℃，冬季最冷季節(jié)4臺(tái)熱泵機(jī)組全部運(yùn)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(jīng)熱泵機(jī)組提取熱量后仍返回注水站，減少煙氣排放量3800×104m3/a。

本項(xiàng)目實(shí)施范圍包括熱泵供熱站、熱源與熱泵房間的污水管網(wǎng)、污水增壓泵房站。制定新建熱泵站供熱方案；落實(shí)新建熱泵站的熱源、供電等各項(xiàng)建站條件；確定熱泵機(jī)組型號(hào)；提出其它輔助配套系統(tǒng)的技術(shù)方案；進(jìn)行供熱系統(tǒng)的投資估算和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。

2 熱泵房平面布置

熱泵房布置在力神泵業(yè)有限公司現(xiàn)有燃油鍋爐房內(nèi)，拆除原鍋爐房內(nèi)4臺(tái)熱水鍋爐及配套的鼓風(fēng)機(jī)、煙風(fēng)道和鍋爐房煙囪，熱泵機(jī)組布置在鍋爐間內(nèi)，風(fēng)機(jī)間作為熱泵機(jī)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(tǒng)的循環(huán)水泵及水處理設(shè)施等仍布置在水泵間內(nèi)，配電仍為已建配電室提供。經(jīng)現(xiàn)場勘察，原鍋爐房循環(huán)水泵、水處理設(shè)備需更換，水罐、生水泵補(bǔ)水泵等設(shè)備利舊。由于熱泵機(jī)組運(yùn)行噪音較大，鍋爐房控制室需擴(kuò)建，加隔音門窗。

3 工藝流程

熱泵供熱系統(tǒng)低位熱源為注水站內(nèi)的含油污水，引自污水站內(nèi)35℃左右的含油污水經(jīng)污水泵升壓后，分別進(jìn)入熱泵機(jī)組蒸發(fā)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(huán)水系統(tǒng)為密閉機(jī)械循環(huán)系統(tǒng)，系統(tǒng)采暖回水回至回水缸，經(jīng)除污器后進(jìn)入循環(huán)水泵加壓進(jìn)入熱泵機(jī)組加熱至75℃，由分水缸分配至各用戶。系統(tǒng)失水由補(bǔ)水泵補(bǔ)充，補(bǔ)水泵設(shè)調(diào)頻控制，回水壓力控制在0.2MPa。

外來生水計(jì)量后進(jìn)入生水箱儲(chǔ)存，經(jīng)生水泵加壓后進(jìn)入全自動(dòng)軟化水裝置（20 t/h），軟化水出水硬度≤0.6mmol/L，生產(chǎn)的軟化水進(jìn)入軟水箱儲(chǔ)存，由補(bǔ)水泵補(bǔ)入循環(huán)水系統(tǒng)。利用含油污水熱泵供熱采暖原理流程圖見圖1。

4 節(jié)能效果對(duì)比分析

項(xiàng)目實(shí)施過程中采取的節(jié)能措施主要包括：合理利用能源，采用熱泵技術(shù)充分利用低溫回注水資源供熱；選用工質(zhì)參數(shù)較高、容量較大的高溫?zé)岜脵C(jī)組，提高熱泵機(jī)組供熱COP值；所有變壓器均選用低損耗節(jié)能型電力變壓器；增壓泵房建筑時(shí)選用經(jīng)濟(jì)合理、保溫性能好的圍護(hù)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(biāo)；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(gè)采暖期的水、電等各項(xiàng)消耗指標(biāo)對(duì)比見表1。

表1 熱泵供熱站與鍋爐房供熱一個(gè)采暖期的消耗指標(biāo)對(duì)比

從表1的對(duì)比可知，熱泵供熱站供熱每年可節(jié)約2360 t標(biāo)煤。

表2給出了采暖期內(nèi)鍋爐供熱和熱泵供熱詳細(xì)項(xiàng)目的消耗數(shù)量以及發(fā)生費(fèi)用的對(duì)比，數(shù)據(jù)來自2008—2009年采暖期實(shí)際鍋爐供熱發(fā)生費(fèi)用和2009—2010年采暖期預(yù)計(jì)鍋爐供熱發(fā)生費(fèi)用，以及2009—2010年采暖期熱泵供熱發(fā)生的費(fèi)用。

熱泵機(jī)組供熱從2009年10月17日開始，4月20日結(jié)束本采暖期的運(yùn)行。在6個(gè)月的運(yùn)行期間，總耗電量757.59×104kWh，總消耗費(fèi)用463.44萬元，比上一采暖期鍋爐消耗渣油供熱節(jié)約費(fèi)用約550萬元，若按照2009—2010年采暖期鍋爐消耗渣油供熱，可節(jié)約費(fèi)用約800萬元。

表2 采暖期熱泵供熱與鍋爐供熱詳細(xì)項(xiàng)目費(fèi)用對(duì)比分析

5 結(jié)論

采用熱泵技術(shù)可以充分利用低溫回注水資源，機(jī)組運(yùn)行操作簡單，沒有煙塵污染物排放，環(huán)保效果明顯，符合國家節(jié)能減排政策，節(jié)能效果明顯優(yōu)于已建燃油鍋爐。項(xiàng)目實(shí)施后可減少煙氣排放量3800×104m3/a，項(xiàng)目的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益都十分明顯。

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