热泵技术可以在工业余热利用中发挥作用

目 录 工业余热相关问题 同方余热源热泵工程实例

1 工业余热相关问题 1.1 工业余热 以环境温度为基准，被考察体系排出的热载体可释放的热称为余热（GB 1028-2000） 1 工业余热相关问题 1.1 工业余热 以环境温度为基准，被考察体系排出的热载体可释放的热称为余热（GB 1028-2000） 生产过程中由各种热能转换设备、用能设备、化学反应设备及生产工艺中产生而未被利用的热能。

1.2 工业余热分类 固态载体余热：包括固态产品和固态中间产品的余热资源、排渣的余热资源及可燃性固态废料，100~500℃ 液态载体余热：包括液态产品和液态中间产品的余热资源、冷凝水和冷却水的余热资源、可燃性废液，环境温度~80℃ 气态载体余热：包括烟气的余热资源、放散蒸汽的余热资源及可燃性废气，100~180℃

1.3 工业余热来源 锅炉高温烟气 80～120 ℃ 矿山坑道排风 20~35 ℃， 热电厂冷却水 25～40 ℃ 油田采油废水 40 ℃ 煤矿坑道排水 14～25 ℃ 冶炼厂冷却水30~80℃ 化工化肥厂冷却水40 ℃ 纺织印染厂循环水50℃ 食品厂空调冷却水40℃

1.4 工业余热利用的意义 多数耗能设备都只利用了热能中的一小部 分。对废弃的工业余热回收利用，能节约 一次能源，提高经济效益，减少污染，是 节能减排的重要领域和课题，有很高的经 济效益和社会效益。

1.5 工业余热回收常用设备 换热器 汽化冷却装置 余热锅炉 热泵 1.6 热泵技术可以在余热利用中发挥作用

2 同方余热源热泵 工程实例

2.1 电厂余热源热泵工程 4) 设备选型 1) 原设计集中供热250万㎡ ，取替63台锅炉和27座烟囱； 1) 原设计集中供热250万㎡ ，取替63台锅炉和27座烟囱； 2) 冷却塔2个，循环水量 5800m3/h，冬季水温16-30℃，排水蒸汽10万t/y，冬季排放热量约40MW 3) 新增供暖面积54万㎡，热负荷26.46MW，供水温度60℃ 4) 设备选型 机组型号 数量 总制热量 kW 总输入 功率kW 蒸发器进出 水温度℃ 冷凝器进出水温度℃ SGHP3000HMG 10 24800 6890 16～9 50—60

3) 水源热泵利用冷却余热的供热能力计算 热电厂冷却水循环流量5800m3/h，按7℃温差计算（16/9℃）， 可提供热量为： Qs=cm△t=5800×7×1.163=47.22MW 按热泵机组COP=3.5计算，水源热泵机组制热量为 Qr=Qs×COP /(COP-1）= 66.11MW 需要输入功率N为： N= Qs /(COP-1）=18.88MW

考虑不利影响因素，取理论值的85%作为可供采暖热量的有效值为： ∑Qr=66105×85%=56.19MW>51.6MW 实际需要水源水流量为 G=0.86(Qr－N)/△t=4528 m3/h＜5800m3/h ，利用率78%, 结论：采用水源热泵技术，利用热电厂16℃低温冷却循环水4528m3/h换热后，满足建筑面积104万m2住宅小区冬季供暖需求是完全可行的。

供水/回水温度℃ 温差℃ 供热量kW 输入功率kW COP 56.3 / 46.1 10.2 21786.54 5400 4.03

2.2 煤矿余热源热泵工程 2.2.1 同方煤矿余热源热泵工程项目表 序号 项目名称 井口供热 建筑供暖 建筑供冷 浴室热水 现状 1 2.2 煤矿余热源热泵工程 2.2.1 同方煤矿余热源热泵工程项目表 序号 项目名称 井口供热 建筑供暖 建筑供冷 浴室热水 现状 1 山东新汶矿业集团协庄煤矿 √ 2006运行 2 山东新汶矿业集团孙村煤矿 2007运行 3 徐州矿业集团张双楼煤矿 2008运行 4 开滦矿业集团范各庄煤矿 5 开滦矿业集团吕家坨煤矿

原矿区竖井井口和地面建筑冬季供暖燃煤锅炉10t*2，年耗煤10970t;职工浴室每日2900人洗浴 2.2.2 徐州张双楼煤矿 余热源热泵工程 1) 工程概况 矿区储量2.7亿t，年产煤120万t 原矿区竖井井口和地面建筑冬季供暖燃煤锅炉10t*2，年耗煤10970t;职工浴室每日2900人洗浴 矿井涌水量1250m3/h ，处理达标后排至地表水体 技术方案 矿井涌水+水源热泵→替代燃煤锅炉系统

3) 技术方案流程示意图 及 15

4) 负荷计算 风井区 21917 负荷 项目 热负荷kW 冷负荷kW 地面建筑 工业广场 6472 3851 工人新村 9384 1394 ∑ 17250 主井、副井 3351 卫生热水 1316 21917 及 16

5) 主机设备选型 2008年一期工程— 工业广场 热负荷 11139kW SGHP2200MHG*6 二期工程 工人新村、风井小区

6) 机房系统图 及 18

7) 节能减排效果 供热系统 型号 数量 运行费（万元） 能耗（tbm） CO2排放（t） 燃煤锅炉 10t*2 1364.12 8590.7 22507.6 水源热泵 2200HMG*12 812.6 3850.1 10087.3 节资降耗减排数额 551.52 40.43% 4740.6 55.18% 12420.3 电价0.66元/ kWh, 煤价1008元/t

2.2.3 山东新汶协庄煤矿热泵工程 1)工程概况 年产煤200万t,副井深400m 冬季气温 -12～－15℃； 坑道水温9～12℃ 燃煤1700t/y 矿井排水7500～8000m3/d, 水处理沉淀池2座，1000m3*2

水源热泵～燃煤锅炉; 风机盘管～翅片散热器 3) 水源热泵系统示意图 2) 供热系统技术改造方案 水源热泵～燃煤锅炉; 风机盘管～翅片散热器 3) 水源热泵系统示意图 45℃ >4.5℃ 循 环 泵 坑道水 9～12℃ 蓄水池 机组排水 4～7℃ 生活热水 机组 供暖热泵 井口 ZK

4） 设计要求 井口温度≥4℃ 井口风量60万m3/h 井口风速6m/s 5） 负荷计算 Q=cm△t， m=ρv Q=4343kW （气温-15 ℃， 井口5℃ ） 6) 设备选型 序号 设备名称 型号 数量 1 水源热泵主机 SGHP1800A 3 2 组合式空调器 ZKW120 ZKL30 13 4 风机盘管 FP-20

7)水源热泵机房 （原锅炉房改建）SGHP1800A*3 8) 热泵工程平面位置图

井口 巷道 室外冷风 9) 井口组合空调器 和风盘分布示意图 10) 供热运行效果

11) 节能减排效果 型号 数量 运行费（万元） 能耗（tbm） CO2排放（t） 燃煤锅炉 4t*2 183.6 1279.71 3352.84 水源热泵 SGHP1800*3 96.49 343.28 899.39 节资降耗减排数额 87.11 47.45% 936.43 73.13% 2453.45 73.18% 本项目获得“2006年山东省百项节能项目科技成果奖”

2.4 油田余热源热泵工程 1) 工程概况 油田住宅区建筑面积52万m2 2) 负荷计算 28.6MW 3) 末端形式：地板辐射采暖 采油污水流量4000m3/d（166m3/h), 水温40℃ 2) 负荷计算 28.6MW 3) 末端形式：地板辐射采暖 4) 设备选型： 　水源热泵机组SGHP3100MG *10

谢谢各位！ 于 卫 平 2009.10 (010) 82378866 13601243336 ywp@thrh.com.cn