临汾市尧都区南郊新农村集中供热工程一期污水源热泵供热项目可行性策划书.docx

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临汾市尧都区南郊新农村集中供热工程一期污水源热泵供热项目可行性策划书

临汾市尧都区南郊新农村集中供热工程（一期）污水源热泵供热项目

节能评估报告

前言

为贯彻落实《中华人民共和国节约能源法》、《国务院关于加强节能工作的决定》，凡新增年综合用能1000tce以上（或年用电量200万kWh或变压器增容315kVA以上，或新增锅炉容量4t/h以上，下同）的固定资产投资审批、核准项目（含新建、扩建、改建及实施技术改造项目），其可行性研究报告或项目核准申请报告应该包括独立的节能篇（章）；咨询评估机构的节能评估报告应当包括对节能篇（章）的评估意见；项目批复文件应当包括对节能评估报告的批复。

此备案项目，需进行节能评估和审查，节能评估和审查意见作为项目初步设计审批的前置条件的规定，应委托节能评估机构编写节能评估报告。

国家发展改革委员会前不久颁布执行的《固定资产投资项目节能评估和审查暂行办法》之核心是为加强固定资产项目的节能管理，促进科学合理利用能源，从源头上杜绝能源浪费，提高能源利用效率。

我们认真遵循暂行办法中规定的对节能评估报告的内容和深度要求缜密编制相关报告。

本项目是临汾市尧都区南郊新农村集中供热工程（一期）污水源热泵供热项目，为利用污水源热泵技术集中供热的项目，采用该技术可以取代以往的高能耗，高污染，低能效的小锅炉供暖方式，实现了技术先进，利用城镇排污残热，低能耗、无污染的循环经济集中供暖方式。

该项目技术先进可靠，经济合理，社会效益十分可观。

不仅降低了能耗，减少了排放，也为构建资源节约型和环境友好型的和谐社会走出了新路子，创出了新模式，为应对全球气候变化、坚持党的科学可持续发展观做出了新的诠释。

第一章评估依据

1.1评估依据

1.1.1法律法规及规章制度

1.《中华人民共和国节约能源法》

2.《中华人民共和国可再生能源法》

3.《中华人民共和国安全生产法》

4.《国务院关于加强节能工作的决定》（国发〔2006〕28号）

5.《生产过程安全卫生要求总则》GB/T12801-2008

6.《国务院关于加强防尘防毒工作的决定》

7.《山西省固定资产投资项目节能评估和审查暂行办法》

8.《山西省人民政府关于加强节能工作的决定》（晋政发〔2006〕38号）

9.《山西省节约能源条例》

1.1.2产业政策及准入条件

1.《国家鼓励发展的资源节约综合利用和环境保护技术》（国家发改委2005第65号）

2.《关于工业固定资产投资项目增加节能减排内容的通知》（内发改工字〔2007〕826号）

1.1.3技术标准和规范

1.《企业节约能源计量办法》GB/T13234-1991

2.《节电措施经济效益计算与评价》GB/T13471-1992

3.《评价企业合理用热技术导则》GB/T348-1993

4.《设备及管道保温保冷设计导则》GB/T15586-1995

5.《工业企业能源管理导则》GB/T15587-1995

6.《污水综合排放标准》GB/T8978-1996

7.《评价企业合理用电技术导则》GB/T3485－1998

8.《设备热效率计算通则》GB/T2588－2000

9.《建筑采光设计标准》GB/T50033－2001

10.《地面水环境质量标准》GB/T3838－2002

11.《环境空气质量标准》GB/T3095－96

12.《建筑照明设计标准》GB/T50034－2004

13.《建筑灭火器配置设计规范》GB/T50140－2005

14.《公共建筑节能设计标准》GB/T50189－2005

15.《建筑设计防火规范》GB/T50016－2006

16.《建筑物防雷设计规范》GB/T50057－94

17.《用能单位能源计量器具配备和管理导则》GB/T17167－2006

18.《三相配电变压器能效限定值及节能评价值》GB/T20052－2006

19.《工业企业设计卫生标准》GBZ1－2007

20.《综合能耗计算通则》GB/T2589－2008

21.《工业企业噪声控制设计规范》GBJ87－85

1.1.4公司资料

1.《临汾南郊集中供热可行性研究报告》

2.本工程节能评估报告合同

1.1.5项目基本资料

《临汾南郊集中供热可行性研究报告》

1.2项目背景

本项目是尧都区南郊区新农村发展建设和城市集中供热总规划的一个重要组成部分。

1.3评估范围和内容

根据《山西省固定资产投资项目节能评估和审查暂行办法》的文件精神，针对该项目主要评估以下内容：

1.项目是否符合有关法律、法规、规章和产业政策；

2.项目是否符合国家、地区和行业的节能设计及规范、标准，主要工艺流程是否采用节能新技术；

3.项目用能条件是否具备，用能总量及品种是否合理；

4.项目是否选用国家和省已公布淘汰的用能设备以及国家和省产业政策限制的产业序列和规模容量或行业已公布限制的工艺；

5.项目能耗指标是否超过国家和地区规定的最高能耗限额，是否达到国内同行业或国际先进水平；

6.单项用能工程项目能耗指标是否符合能耗限额标准；

7.用能计量仪器配置情况是否符合国家和地方的相关要求。

1.4评估原则与目的

1.评价过程严格贯彻“行业准入管理”、“清洁生产”、“节能降耗”等原则。

2.通过对类似集中供暖的生产和能耗情况的调查分析，确定拟建项目的能耗情况。

3.从节能降耗的角度出发，制定节能降耗的对策和能源管理措施，为项目合理布局、优化方案设计和能源管理提供科学依据，促进企业的社会效益和经济效益的协调发展。

4.通过上述分析，得出明确的结论和建议，为建设单位与能源管理部门决策提供科学依据。

1.5评估重点

对固定资产投资项目能耗进行评估分析，确定投产后的各种能耗指标，对能耗指标的科学性、合理性进行评价分析，对工艺设备节能降耗提出有效的、可行的技术方案。

第二章项目基本概况

2.1行业概况

2.1.1国外水源热泵发展及特点

热泵的概念最早出现在1912年瑞士的一份专利文现中。

20世纪50年代，欧洲和美国开始了研究热泵的第一次高潮。

但在当时能源价格低，这种系统并不经济，因而未得到推广。

直到上世纪70年代，石油危机和日益恶化的环境把人们的注意力集中到节能、高效益用能和环境保护上时，使热泵的研究进入了又一次高潮，最近20年在欧美等工业发达国家取得了迅速的发展，已成为一项成熟的应用技术。

在美国热泵空调系统占整个空调系统的40%，是美国政府极力推广的节能、环保技术。

为了表示支持这种技术，美国总统布什在他的得克萨斯州的别墅中也安装了热泵空调系统（见2001年5月28日参考消息）。

到目前为止美国已安装了600，000台，而且计划每年安装40万台的目标，能降低温室气体排放一百万吨，相当于减少50万辆汽车的污染排放或种植树一百万英亩，年节约能源费用4.2亿美元。

瑞典、瑞士、奥地利、德国等国家主要利用地源热泵，用于供暖及提供生活热水。

据1999年的统计，为家用的供热装置中，地源热泵所占比例：

瑞士为96%，奥地利为38%，丹麦为27%。

国外，水源热泵研究分属于两种热泵系统：

一种为源热泵，一种为海水热泵。

其中源热泵真正意义商业应用也近十几年历史，但发展相当迅速。

如美国，截止1985年全国共有14,000台源热泵，而1997年就安装了45,000台，到目前为止已安装了400,000台，每年以10％速度稳步增长。

1998年美国商业建筑中源热泵系统已占空调总保有量19％，其中新建筑中占30％。

美国源热泵工业已经成立了由美国能源环境研究中心（Energy&EnvironmentalResearchCenter）、美国下水资源联合会（NationalGroundWaterAssociation）、爱迪生电力研究所（EdisonElectricInstitute）及众多源热泵制造设计销售公司以及政府机构和建筑商等146家成员组成美国源热泵协会，该协会近年中将投入一亿美元从事开发、研究和推广工作。

美国计划到2001年达到每年安装40万台源热泵目标，其中，水源热泵占15％，届时将降低温室气体排放1百万吨，相当于减少50万辆汽车污染物排放或种植树1百万英亩，年节约能源费用达4.2亿美元，此后，每年节约能源费用再增加1.7亿美元。

美国水源热泵制造厂商有著名公司有AddisonProductsCompany、AdvancedGeothermalTechnology、CarrierCorporation、ClimateMasterInc.、EconarEnergySystemsCorporation、FHPManufacturing、MammothInc.、TheTraneCompany、WaterFurnaceInternational等公司。

美国水源热泵研究和应用更偏重用于住宅和商业小型系统（20RT以下），多采用水-空气系统，如大家熟知TRANE等推出产品。

大型建筑方面，美国推行WLHP系统，即水环热泵系统。

与美国源热泵发展有所不同，中、北欧如瑞典、瑞士、奥利、德国等国家主要利用浅层热资源，下土壤埋盘管（埋深<400米深）源热泵，用于室内板辐射供暖及提供生活热水。

据1999年统计，为家用供热装置中，源热泵所占比例，瑞士为96％，奥利为38％，丹麦为27％。

同时，中、北欧海水源热泵研究和应用也比较多。

2.1.2国内水源热泵发展及特点

中国最早50年代，就曾上海、天津等尝试夏取冬灌方式抽取下水制冷，天津大学热能研究所吕灿仁教授就开展了我国热泵最早研究，1965年研制成功国内第一台水冷式热泵空调机。

目前，国内清华大学、天津大学、重庆建筑大学、天津商学院、中国科学院广州能源研究所等多家大学和研究机构都对水源热泵进行研究。

其中清华大学多工况水源热泵多年研究已形成产业化成果，已建成数个示范工程。

国内水源热泵制造厂商中清华同方人工环境设备公司、山东海阳富尔达是比较早水源热泵制造厂家，但目前也有相当多制冷空调厂家将其普通水冷机组改造为水源热泵。

中国水源热泵研究和应用才刚刚起步，与国外相比，热泵机组优化设计和工程应用上还存较大差距。

    目前，世界特别看好中国市场。

美国能源部和中国科技部于1997年11月签署了中美能源效率及可再生能源合作议定书，其中主要内容之一是“源热泵”，该项目拟中国北京、杭州和广州3个城市各建一座采用源热泵供暖空调商业建筑，以推广运用这种“绿色技术”，缓解中国对煤炭和石油依赖程度，达到能源资源多元化目。

据称“华亭嘉园”即是此项目应用。

2000年6月19至23日北京由国家科学技术部高新技术开发与产业化司召开了中美热泵技术交流会，会议主题就是“提供运用热泵技术为住宅小区或公用楼宇采暖制冷，大幅降低运行费用节能解决方案”主题。

未来几年中，中国面临着巨大能源压力。

，中国经济要保持较高速度增长，另，又必须考虑环保和可持续发展问题。

要求提高能源利用效率，要求能源结构调整。

能源利用效率提高，会鼓励各种节能设备和技术推广，能源结构调整方向就是从以煤为主转为以燃气，直至以电为主。

中国能源消耗中，建筑耗能比例相当高。

适应市场要求和参加国际竞争，我们必须加快中国品牌水源热泵产业化研究开发。

2.1.3项目在本领域的先进性

日本是较早利用污水中热能的国家之一，不仅利用未处理过的污水作为热源，而且利用二级出水或中水作为热源。

瑞典斯德哥尔摩的城市建筑有40%采用热泵技术供热，其中10%是利用污水处理厂的出水作为热源。

在我国随着人民生活水平的提高，在供热方面所消耗的能源显著增加，节约能源已经成为目前研究的热点。

污水源热泵具有热量输出稳定、COP值高、换热效果好、机组结构紧凑等优点，是实现污水资源优化循环利用的有效途径。

2.2产业政策与行业准入

节能环保是朝阳行业，经验表明，节能环保投入除了可以降低污染、节约能源，更重要的是高科技节能环保技术设备的应用可以提高企业的生产效率，增加生活舒适性，带来更多的利润。

这意味着节能环保不再是单纯的投入，而是形成了可观的环保效益。

污水源热泵技术属于可再生能源利用是国家政策鼓励支持的行业。

2.3投资单位基本概况

本项目热源污水源热泵机房选址位于乔村新区北侧，紧邻污水处理厂，总占地44.45亩。

该机房选址距离供热区域较近，便于供热管网的敷设，减少输送过程中的热损失。

同时机房与污水处理厂较近，便于原生污水的接管引入。

机房厂区内地势平坦，东依滨河南路，交通便利。

配套设施能够满足热源的要求，选址较合理。

项目主管单位：

临汾市尧都区建设局

2.4耗能品种及数量

主要耗能品种为电力和新水，其具体消耗量为：

电力：

1136.6万kWh，折标煤当量值1396.88tce,等价值3966.7tce。

新水：

89000m3，折标煤7.6tce（折标系数0.0857）。

综合能耗：

当量1404.5标吨；等价：

3974.3标吨。

第三章能源状况

3.1项目所在地的能源供应条件

项目所在地为临汾市尧都区。

临汾市位于山西省西南部，东倚太岳，与长治、晋城为邻；西邻黄河与三秦大地隔河相望；北起韩信岭，与晋中吕梁地区毗连；南与运城市接壤。

地理坐标为北纬35°23＇～36°57＇；东经110°22＇～112°34＇之间，南北最大纵距170km;东西最大横距约200km；总面积20275（km）2占全省面积的13%。

有同蒲线铁路贯通市辖区南北，公路铁路交通非常便畅，临汾市乃是山西省经济社会比较发达城市之一。

临汾市矿产资源十分丰富，能源工业发展潜力巨大。

首屈一指的煤炭资源，储藏面积1.54万（km）2，总储量达860亿吨，主要煤种有焦煤、气肥煤、贫煤、瘦煤、无烟煤等。

其中乡宁县主焦煤为全国三大主要煤碳基地之一。

全市原煤产量占全省的8.3%；洗精煤占全省的22.1%；机焦产量占全省的32.5%；同时临汾市还是山西省能源重化工基地的重要组成部分。

临汾市是山西省的经济大市，主要产业为煤炭、焦化、冶金、电力、装备制造业、煤化工、旅游等产业。

地区经济总产值达658.5亿元，财政收入达到123.5亿元。

临汾市因地处汾水之滨而得名，其历史悠久、文化灿烂，是华夏民族的重要发祥地之一和黄河文明的摇篮。

又因上古帝尧曾建都于此地，有华夏第一都之称。

项目所在地区尧都区亦是临汾市的旅游重点景观区，以其陶寺遗址，尧庙、尧陵为代表的文明之源。

正是囿于临汾市能源煤炭蕴藏量大、产量高、价格便宜，运距近便。

改革开放30余年来，其科技、经济社会都有了巨大的发展和变化，但是也付出了巨大的环境代价。

尤其是在采暖供暖行业，多数是分散的小锅炉供暖，不仅能耗高、浪费大、热效率低、污染十分严重，极大的影响了人民的生活质量和条件，影响尧都区的旅游的品牌质量。

在“十一五”国家约束性节能降耗、减排目标的推动下。

临汾市政府极为重视节能降耗减排的战略目标的实现，提出了打造“蓝天碧水绿地”的工程。

为满足“蓝天碧水绿地”工程的需要，尧都区人民政府特投资污水源热泵集中供暖项目，彻底改变过去采暖烧原煤，分散或单户供暖既浪费能源、污染环境、又低热效的旧模式。

拟采用新水源热泵技术集中供热，从而形成低耗、高效又无污染和排放的全新方式。

采用全新循环经济清洁能源污水源热泵技术集中供暖具有大量节约能源减少排放CO2、SO2及氮氧化合物的优良，仅耗用少于常规锅炉供暖的耗电量。

如果按照本项目的供热面积100万m2测算，比常规的热媒介热水供暖相比较，可节约5000kcal原煤22000吨，折1.57万tce可减排CO24.048万吨；减排SO2608吨，减排飞灰约716吨（参照电力行业排放标准计算）。

因此上说，采用污水源热泵技术供热，无论从技术的先进性，经济的合理性，还是社会效益的优越性来说都是十分明显的，尤其是尧都区乃临汾市的政治、经济、文化和旅游的核心区，人口约有70多万。

对于实现节能减排约束性目标；提升旅游品牌的质量，提高市人民的生活品质和舒适度，促进临汾市提出的“蓝天碧水绿地”工程建设工程极具代表性和示范性。

3.2项目能源需求对当地能源供应

该项目仅耗用二次清洁能源电力，尧都区电力供应充足，项目单位距开闭站不大于3km，开闭站一次侧电压110kV，二次侧35kV,经协商有供电冗余量20000多kVA，项目单位供电容量仅要10800kVA。

完全能满足项目的需要。

项目的耗电量不少于1100万kWh，对于尧都区及市区供电量不及其总量的1%，对能源市场的影响来说微乎其微，项目上马，不会对能源市场现状构成影响和波动。

其耗电量1136.6万kWh，按当量折标相当于1396.88tce，按等价值折标3966.7tce。

且该项目还属于污水再利用循环经济和清洁生产的好项目。

第四章

项目生产工艺与技术装备

一、污水源热泵工艺

污水源热泵系统是地源热泵系统的一种类型。

众所周知，污水水温的变化较室外空气温度变化小，因而污水源热泵的运行工况比空气源热泵的运行工况要稳定。

城市处理后的污水是一种优良的引人注目的低温余热源，是水/水热泵或水/空气热泵的理想热源。

污水源热泵系统形式较多，按照是否直接从污水中提取冷热能，可分为直接式和间接式污水源热泵系统；按照热泵机组机房的布置情况可分为集中、半集式和分散式的污水源热泵系统；按照其使用污水的处理状态可分为以原生污水源热泵系统和以二级出水和中水作为热源/热汇的污水源热泵系统。

污水换热器结构形式，针对污水水质的特定，设计和优化与污水接触的换热器的构造，使换热器具有一定的防堵塞、防腐蚀、防结垢等功能，污水换热器种类较多，通常采用的有壳管式换热器、浸没式换热器、淋激式换热器、污水干管组合式换热器。

除此之外，还有人提出板式换热器，以及液固流化床换热器。

污水源热泵系统工作原理和地源热泵相似，区别在于热源水取用工艺上不同。

污水源热泵系统是利用城市污水作为冷热源，对建筑物进行供暖。

简单来说，是输入少量的高品位能源，把低品味能源提升至所需的温度，优点在于节能、舒适怡然、对环境无污染。

整个污水源热泵系统，可分为三个循环系统：

原生污水源取水与换热系统、中介水与原生污水换热及中介水与工质换热系统、工质与末端水换热及末端水供暖系统。

本项目的工艺流程如图4-1

4-1污水源工艺流程图

1、污水取水与换热系统：

经检测不低于16℃污水由污水渠经一级污水泵进入污水防阻机，经过污水防阻机内网过滤后，进入污水专用换热器与中介水换热，换热后污水回到污水防阻机进行反冲洗，将所有污杂物冲入污水干渠下游，完成整个污水换热器过程。

取16℃污水是合理的,下图为热泵COP与水源温度变化图。

4-2热泵C0P随水源温度的变化

2、中介水与污水换热及中介水与工质换热系统：

中介水进入污水专用换热器与污水进行热交换，换热后由中介水循环泵加压进入热泵机组内与工质进行热交换，热交换后再进入污水专用换热器与污水进行热交换，反复循环，当水量减少，不满足系统要求时，使用自来水进行补充。

3、工质末端水换热及末端水供暖、空调系统：

末端水经过散热设备对建筑物进行供暖后，进入热泵机组与工质进行热交换加热，升温后进入末端系统对建筑物进行供暖，反复循环，当水量减少，不满足系统要求时，使用自来水进行补充。

二、污水源热泵技术装备

如何实现无堵塞连续换热是污水热泵冷热源的技术关键。

利用城市原生污水做热泵冷热源的最大技术难题是防止污水对管路、换热设备的污染、腐蚀与堵塞，主要包括较大杂物对系统的堵塞、易粘附在流道表面的物体对流动阻力与换热效率的影响和污水中腐蚀性成分对换热器材质的影响等方面。

城市中水杂质较少，对系统的破坏性较小，是较好的余热资源，但其资源量有限。

城市原生污水资源丰富，但是其水质很差，处理成本约为0.9元／t，为采用水源热泵而进行污水处理将使系统的初投资和运行费用大幅度增加，显然不经济。

因此应重点从污水换热工艺方面考虑如何避免污水中的杂物对于系统的影响，污水换热工艺和设备的选择是污水源热泵系统成功与否的关键，污水预处理和换热器的清洗更是其中的关键工艺。

污水预处理一般采取一级或二级过滤，换热器清洗广泛采取了反冲洗工艺，反冲洗流程如图4-3所示。

4-3反冲洗工艺流程

反冲洗工艺是一种将污杂物隔离在污水干渠中，即污杂物不进入管路系统的取排水工艺，有效提高了污水换热系统的效率。

其主要结构是将进出口格栅分成若干子格栅，并设有自行研制的反冲洗装置。

反冲洗时，反冲洗装置控制子格栅，为增大出水流速，某一子格栅冲洗时，其它子格栅被关闭，直到该子格栅上的污物被冲洗掉，再转换到下一子格栅。

污水源热泵系统的流程如图4-4

4-4污水源热泵流程图

污水源热泵机组的选型计算分为两部分，一部分是根据污水源的热工参数确定污水换热器的选型，另一部分是在此基础上根据冷热负荷的大小确定热泵机组的选型。

换热器选型计算还应分析污水中的有害成分对换热面的腐蚀或污染，并考虑所造成的使用寿命减少及换热能力下降等问题。

换热器的材质选择应结合具体的污水水质检测报告确定。

换热器选型时应考虑换热面清洗的便利。

本项目污水源提供的热量计算：

污水源平均流量2900t/h，进入换热器时的温度是16℃，回水温度是11℃；经污水处理厂处理后排放的中级出水通过二次利用再并列进入污水换热设备提取5℃的热量作为热源进入整个污水热泵系统。

其热量为Qr

Qr=

其中C为水的比热容，为4.2*103焦/千克·摄氏度

V为水的平均流量，为2900t/h，二次利用，即通过换热器的流量为5800t/h,即5800x103kg/h=

（千克/秒）

△T为温度差

则Qr=

＝4.2*103J/kg.℃

5℃

＝

（J/s=w）

＝33833

103（w）

＝33833kW

而热泵压缩机做功释放的热量Qy，热泵机组的需要系数按0.5计算，功率因数为0.9，则压缩机每秒做功为

Qy＝

＝933kW

0.5

0.9

10

＝4198.5kW

则每小时提供的热量Qh

Qh＝（Qr＋Qy）

3600s＝38031.5kW

3600s＝136.9GJ/h

一个采暖季可提供的热量为：

Q＝Qh

24x120＝394272GJ

按当地采暖标准，所需最大热负荷为50kW，则整个采暖期所需最大热量计算为：

50W/s·m2×3600s/h×12h/d×120d×100万m2

=259200GJ

可见，污水源热泵机组产热量大于100万m2建筑所需热量，尚有1/4供热余量，完全满足供热需求，配置合理经济，即使遇到异常寒冷天气也能满足采暖需求。

第五章

能（资）源利用状况

5.1能源供应状况

5.1.1能源品种及选用原则

该项目运营期能耗品种分别为：

电力、水

根据生产工艺和生产规模以及现有设备的情况，本项目主要装置为污水换热器、热泵机组、污水泵、循环水泵、补水泵、反冲式水处理器等设备。

地区有充足的能源供应，可以保证本项目的能源需求。

本项目在使用能源品种的选择上，认真贯彻《中华人民共和国节约能源法》、《节能中长期专项规划》等政策、法规，坚持节约能源和综合利用，尽量减少能源消耗。

主要坚持如下原则：

1、效率原则。

以提高能源利用效率为目标，选择适宜提高能源利用效率的能源品种。

2、适用原则。

从保证生产和生活出发，选择适宜项目适用的能源品种。

3、替代原则。

在可能条件下，最大限度的实现能源替代。

4、廉价原则。

在保证项目正常运行情况下，尽量采用廉价能源。

根据生产工艺的要求，本项目能源消耗品种主要是电力。

5.1.2项目所在地能源供应条件与能源系统配备情况

1、供电

（1）供电电源

公司用电由泊庄110kV变电站和王庄110kV变电站分别引入，区域内线路采用2（YJV22-10kV3x150mm2）电力电缆直埋方式敷设。

供电线路由当地供电部门送至本厂总变电所，交接点为工程总变电所进线端