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《全國可再生能源供暖典型案例匯編》第三部分
來源:國家能源局 | 作者:綜合節電科技服務網 | 發布時間: 2021-12-13 | 691 次瀏覽 | 分享到:
可再生能源供暖技術是指利用地熱能、太陽能、生物質能等可再生能源進行供暖的技術。2021 年國家能源局印發《關于因地制宜做好可再生能源供暖工作的通知》(國能發新能〔2021〕3 號,以下簡稱《通知》),提出因地制宜推廣各類可再生能源供暖技術,積極推廣地熱能開發利用、合理發展生物質能供暖、繼續推進太陽能和風電供暖。



安徽德博永鋒生物質氣化供 10t/h 鍋爐聯產炭項目

一、項目基本情況

安徽德博永鋒生物質氣化供 10t/h 鍋爐聯產炭項目于 2018 年 9 月開工建設,

2018 年 12 月正式投入生產運營。項目總投資約 2000 萬元,年銷售收入 2702 萬

元,年利潤總額 934.8 萬元。年消納農業廢棄物(稻殼、秸稈)2.8 萬噸,年替

代標煤 1.31 萬噸,年減排二氧化碳 3.53 萬噸,年供熱 7 萬噸,年產生物炭 0.84

萬噸。鍋爐尾氣污染物排放濃度能夠滿足新建天然氣鍋爐的排放標準,生物炭全

部作為炭產品銷售,系統無焦油、污水、灰渣排放。

二、技術路線及工藝流程

綜合考慮用戶需求、生物質原料(稻殼、秸稈)及其氣化特性,設計一套生

物質氣化供鍋爐聯產炭系統。擬采用 2 額定產氣量為 3000Nm3/h 的下吸式固定床

氣化反應器和 1 臺 10t/h 蒸汽鍋爐相組合的形式,實現稻殼、秸稈高效轉化為熱

力和生物炭。

原料由輸送系統送入氣化反應器中,與爐頂加入的少量空氣發生氧化還原反

應,產生的能量保持系統運行在穩定的反應狀態,實現生物質高效轉化成生物質

燃氣和生物炭,生物質燃氣經燃氣增壓風機加壓后送入燃燒系統中燃燒,為鍋爐

系統提供熱源;稻殼、秸稈氣化后的生物炭經排炭螺旋輸送機排出氣化爐,并通

過炭輸送系統輸送至炭倉庫收集、打包。通過合理設計氣化反應器爐膛直徑、高

度及氣化反應器的附屬設備,保證爐內優良的氣化條件及原料在爐內的停留時間,

實現生物質高效轉化。工藝流程簡圖如圖 1 所示。

15

圖 1、生物質氣化供鍋爐聯產炭系統工藝流程簡圖

1、氣化反應器本體,2、旋風分離器,3、除塵器,4、鍋爐引風機,5、煙

囪,6、炭冷卻螺旋輸送機,7、星型卸料器,8、燃氣增壓風機,9、燃氣鼓風機,

10、燃氣燃燒器,11、鍋爐。

三、氣化系統工藝參數

序號 項 目 單位

規格/數據

備注

單臺爐 兩臺爐

1 氣化反應器型號 DBXG-3000

2 設計原料 稻殼、秸稈

3 設計水分 % 10

4 設計熱值 kcal/kg 3280

5 生物質消耗量 kg/h ~2000 ~4000

6 燃氣產量 Nm3

/h ~3000 ~6000

7 燃氣熱值 kcal/Nm3

900~1100

8 燃氣出口溫度 ℃ 400~450

9 生物炭產量 kg/h ~600 ~1200


3

10

燃氣

4

9

5

6 7 8 11

1 2

16

四、鍋爐系統工藝參數

序號 項 目 單位 規 格/數 據 備注

1 鍋爐額定蒸發量 t/h 10

2 蒸汽壓力 MPa 1.25

3 蒸汽溫度 ℃ 190

4 給水溫度 ℃ 20

五、主要設備選型

序號 設備名稱 規格/型號 單位 數量 備注

一 下吸式氣化系統 套 2

1 原料輸送系統 套 1

2 氣化反應器本體 DBXG-3000 臺 2

3 爐頂罩 臺 2

4 液壓升降撥料器 套 2

5 爐內撥料器 套 2

6 爐排 套 2

7 爐底撥料器 套 2

8 炭冷卻螺旋輸送機 臺 2

9 星型卸料器 臺 2

10 旋風分離器 臺 2

11 燃氣增壓風機 臺 2

12 耐火材料 套 2

13 保溫材料 套 2

14 冷卻水泵 臺 2 1 用 1 備

二 炭輸送系統 套 2

1 旋風分離器 臺 2

2 引風機 臺 2

3 脈沖除塵器 臺 2

4 星型卸料器 臺 2

5 小炭倉 臺 2

6 空壓機 臺 1

17

序號 設備名稱 規格/型號 單位 數量 備注

三 燃氣燃燒及鍋爐系統 套 1

1 鍋爐主機 臺 1

2 PLC 電控 臺 1

3 水泵節電給水泵 臺 2

4 節能器 臺 1

5 布袋除塵 10t/h 臺 1

6 引風機 臺 1

7 二次鼓風機 臺 1

8 一次閥門 套 1

9 就地儀表 套 1

10 電器監測儀表 套 1

11 燃燒器 套 2

12 燃燒室 套 1

四 儀表、閥門及控制系統 套 2

1 閥門 套 2

2 壓力表 套 2

3 溫度儀 套 2

4 熱電偶 套 2

5 壓力變送器 套 2

6 控制系統 套 1

7 監控系統 套 1

五 其它 套 2

1 安裝管材及輔材 套 2

2 電線電纜、橋架 套 2

六、生產運行情況

氣化反應器內高溫工作部件均采用耐高溫材料,減少了發生運行故障的可

能性。

本項目采用了生物質氣化供鍋爐聯產炭工藝技術,由于生物質原料中的硫、

18

氮含量均很低,而且稻殼、秸稈中的大部分碳、硫、氮元素保留在生物炭中,生

物質燃氣以高溫狀態直接送入鍋爐燃燒系統中燃燒,無廢水、廢液排放。生物炭

作為產品出售,系統中無固體廢棄物排放。

所以本項目技術的經濟性、環保性更好,更符合綠色、可持續及循環經濟的

要求。

采用生物質氣化供鍋爐聯產炭工藝,實現稻殼、秸稈的高效、無公害及資源

化利用,在為鍋爐系統提供熱能的同時聯產優質生物炭。生物炭可用作鋼鐵廠的

保溫材料或用以生產炭基復合肥。

七、項目經濟性

序號 項目 單位 數值 備注

一 基礎數據

1 總投資估算 萬元 2000

2 年運行時間 h/a 7000

3 鍋爐額定蒸發量 t/h 10

二 經營成本估算

1 生物質消耗量 t/h 4.00

2 年生物質消耗量 萬 t/a 2.80

3 生物質價格 元/t 450 入爐價格

4 生物質成本費用 萬元/a 1260.0

5 水耗 t/h 11

6 年用水量 萬 t/a 7.70

7 工業用水價格 元/t 3

8 年水費 萬元/a 23.1

9 電耗 kW.h/h 220

10 年用電量 萬 kW.h/a 154.00

11 工業用電價格 元/kW.h 0.8

12 年電費 萬元/a 123.2

13 勞動定員 人 18

14 人員工資 元/月 6000 估算

15 人員工資費用 萬元/a 129.6

16 折舊費 萬元/a 126.7 15 年線性折舊

17 設備維修 萬元/a 12.7 按折舊費 10%估算

19

序號 項目 單位 數值 備注

18 管理費用 萬元/a 27.0 按銷售收入 1%估算

19 總經營成本合計 萬元/a 1702.3

三 銷售收入

1 生物炭產量 t/h 1.20

2 年生物炭產量 萬 t/a 0.84

3 生物炭價格 元/t 1300

4 年生物炭銷售收入 萬元/a 1092.0

5 年供汽量 萬 t/a 7.00

6 蒸汽價格 元/t 230

7 年供熱收入 萬元/a 1610.0

8 年收入合計 萬元/a 2702.0

四 利潤合計

1 銷售稅金及附加 萬元/a 65.0

2 利潤總額 萬元/a 934.8

3 所得稅 萬元/a 233.7

4 稅后利潤 萬元/a 701.1

5 稅后投資回收期 年 2.4 不含建設期

八、典型經驗和做法

該項目采用合同能源管理的商業模式,由安徽德博永鋒新能源有限公司負責

將蒸汽和生物炭產品銷售給用戶。該項目以生物質資源(稻殼、秸稈)為原料,

采用生物質氣化供熱聯產炭技術,將生物質資源轉化為熱力和生物炭,不僅解決

了當地農業廢棄物就地焚燒帶來的環境污染問題,同時為企業提供清潔低價的能

源,降低了企業的生產成本,提高了企業的市場競爭力。與天然氣鍋爐供熱相比,

使用生物質氣化供熱聯產炭技術,按年供熱 7 萬噸蒸汽計算,每年可為企業節約

供熱成本 389.2 萬元。

該模式適用于各類能源應用領域,可替代天然氣、煤等化石能源。

九、問題和建議

生物質氣化供熱聯產炭項目夠替代化石能源進行供熱,達到節能減排的目的,

同時副產品生物質炭可用以生產炭基復合肥等產品,從而徹底解決生物質焚燒、

20

生物質粉碎還田帶來的諸多問題。希望在項目推進、審批、建設、運營過程中,

政府部門能夠在以下方面給予幫助:

(一)政策

專門出臺關于生物質氣化清潔供熱政策,開展生物質氣化供熱項目試點

工作,將生物質氣化供熱設備納入生物質處理農機設備,對項目建設給予資

金和政策支持。

(二)資金

一是納入政府扶持資金,引導孵化企業規?;ㄉ鲜校┌l展;二是在企業融

資上能夠幫助提供相關國企平臺擔保;三是申請生物質等農林廢棄物方面專項資

金補貼等予以支持;四是生物質氣化關鍵裝置、生物質燃氣燃燒關鍵技術研發過

程給予適當的資金支持。

(三)產品推廣

以政府牽頭組織開展生物質氣化供熱項目推介會等加以推廣,尤其是向采用

天然氣供熱、生物質顆粒燃料供熱的生產企業和工業園區進行推廣。

(四)產學研

一是與省內科研、設計等單位建立密切的合作關系;二是有條件情況下,與

對口專業人才結對,成立德博能源研究所(院、室),共同制訂行業國標。三是

搭建優秀的生物質氣化專業人才平臺。

(五)項目建設

一是項目落地建設過程中希望政府部門在土地、交通運輸等方面給予一定優

惠和支持;二是項目運營過程中,按消納的生物質量給予補貼,同時在生物質收

儲運環節給予支持和協調。

(六)合作開發

一是希望政府部門按照省內農林廢棄物資源分布狀況推薦德博與各級政府

企業合作;二是希望政府引導成立全省范圍的收儲中心,集中資源開發,從環保

角度消納農林廢棄物,達到社會、經濟、環保效益的高度統一。

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淮北礦業集團辦公中心地源熱泵項目

一、項目基本情況

淮北礦業集團辦公中心和配套住宅中央地源空調項目包含三大能源中心,總

建筑面積 48 萬平方米,其中辦公中心建筑面積 12 萬平方米,配套高層住宅建筑

面積 19 萬平方米;桓湖花園(南、北區)建筑面積共為 17 萬平方米。

辦公中心和配套住宅中央空調能源中心采用地源熱泵和冰蓄冷耦合系統,桓

湖花園(南、北區)住宅中央空調能源中心采用地源熱泵和冷水機耦合系統。夏

季供冷由冰蓄冷系統(或冷水機)和地源熱泵機組供應,室內采用風機盤管,冬

季供暖由地源熱泵供應,室內采用地板輻射采暖。

二、地源熱泵系統方案

地源熱泵系統利用地下土壤巨大的蓄熱蓄冷能力,冬季地源把熱量從地下土

壤中轉移到建筑物內,夏季再把地下的冷量轉移到建筑物內,一個年度形成一個

冷熱循環系統,實現節能減排的功能。

在制冷狀態下,地源熱泵機組內的壓縮機對冷媒做功,使其進行汽-液轉化

的循環。通過蒸發器內冷媒的蒸發將由風機盤管循環所攜帶的熱量吸收至冷媒中,

在冷媒循環同時再通過冷凝器內冷媒的冷凝,由水路循環將冷媒所攜帶的熱量吸

收,最終由水路循環轉移至地水、地下水或土壤里。在室內熱量不斷轉移至地下

的過程中,通過風機盤管,以 13℃以下的冷風的形式為房間供冷。

在供暖狀態下,壓縮機對冷媒做功,并通過換向閥將冷媒流動方向換向。由

地下的水路循環吸收地表水、地下水或土壤里的熱量,通過冷凝器內冷媒的蒸發,

將水路循環中的熱量吸收至冷媒中,在冷媒循環的同時再通過蒸發器內冷媒的冷

凝,由風機盤管循環將冷媒所攜帶的熱量吸收。在地下的熱量不斷轉移至室內的

過程中,以 35℃以上熱風的形式向室內供暖。

三、地源熱泵設備選型

辦公中心采用特靈牌雙工況離心式冷水機組、低區離心式地源熱泵機組;住

宅區域采用特靈牌高區離心式地源熱泵機組;桓湖花園采用特靈牌螺桿式地源熱

泵機組、螺桿式冷水機組。

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四、生產運行情況

按照淮北的天氣變化情況,確定運行時間為 7 個月,供暖時間 4 個月(11

月 15 日到次年 3 月 15 日)、制冷時間 3 個月(6 月 15 日到次年 9 月 15 日)。自

2015 年投入運行以來,冬季供暖、夏季制冷運行效果良好。地溫保持穩定,溫

度為:冬季 4℃~9℃,夏季 21℃~30℃??照{側出水溫度:冬季 38℃~40℃,

夏季 9℃~13℃,即可滿足空調需求。至今未出現系統性問題。

五、建設運營模式

本項目為淮北礦業集團自主投資建設,總體投資 1.2 億元。自主物業公司管

理運營,辦公中心與小區根據能量計量分開計費,設置客服中心、運行和維修中

心,負責收費、運行、維護及維修管理工作。

六、項目效益

本項目經濟效益明顯,社會效益顯著,做到了有效節約資源,降低污染排放,

保護環境。在同等建筑面積下,與鍋爐供暖+普通空調供冷比較,年節約費用 667

萬元左右。每年減少二氧化碳排放 24595.94 噸、減少二氧化硫排放 162.79 噸、

減少氮氧化物排放 153.91 噸、減少煙塵排放 94.71 噸。

七、典型經驗和做法

運行過程中將原本三個控制室,通過信息化技術將三個系統綜合到一個控制

室,實現了“一站點“遠程集中控制,減員節支。以物聯網技術改造入戶收費計

量系統,實現信息化能耗數據監測和收費管理。開發云平臺,針對數據進行存儲

統計、綜合分析,提高運行效率,提升管理水平。日常維護是保證系統安全、穩

定運行的基礎,重視維護工作是管理的關鍵。本系統工程可適用于空調、熱水供

應等能源應用,綠色節能。

八、問題和建議

存在的問題:夏天、冬季冷熱量需求不平衡,可能會導致地溫持續上升

和下降,密切關注地溫變化,注意冬夏季冷熱量調節或采用補熱方式,盡可

能保持平衡。

建議:目前只有居民集中應用才能享受每度電 0.056 元的優惠政策,不利于推

廣應用。建議對工業、商用集中冷暖供應均給予電價優惠,刺激工商業的投入應用。

23

2.2 北京市

北苑家園地熱供暖項目

一、項目基本情況

該項目是北京市最大的區域供暖項目,實現地熱供暖面積 40 萬平方米,供

生活熱水面積為 50 萬平方米。實現了地熱水的梯級利用,結合水源熱泵系統,

滿足了小區內的冬季供暖、夏季制冷負荷,同時提供溫泉洗浴熱水。作為該地區

最大的地熱—熱泵項目,不僅有力地證明了此系統的可行性,還為奧運公園開發

利用地熱資源提供了很好的依據。

北苑家園深層地熱井供暖供生活熱水項目,在北苑家園鉆鑿 3 眼地熱井,1

抽 1 灌 1 備,單井深 3400m,單井出水量約 150m3

/h,出水溫度 68℃左右,設計

回灌溫度 18℃。小區采暖系統根據系統壓力和形式分為三個系統,即住宅高環、

住宅低環及配套用房的散熱器采暖系統。小區采暖總負荷 23464kW,其中住宅高

環系統 8000kW 、低環系統 14000kW ,散熱器系統 3000kW。住宅地板采暖供回

水溫度 50/40℃,散熱器采暖系統供回水溫度 60/40℃。由于現有地熱水供熱量

有限,不足部分由北苑小區集中燃氣鍋爐房供熱系統補充加熱,即調峰。各熱源

分配比例見表 3-1。熱源系統見圖 3-1。

表 3-1 各熱源分配比例表

供/回水

溫度

(℃)

設計負荷

(kW)

地熱出力

(kW)

熱泵出力

(kW)

調峰鍋爐

(kW)

設計供熱量

(kW)

裙房 60/50 2572 1044 —— 1956 3000

高區 50/40 7403 2958 —— 5042 8000

低區 50/40 13489 —— 5992 8008 14000

總計 —— 23464 4002 5992 15006 25000

各熱源比例 —— —— 16% 24% 60% ——

24

圖 3-1 系統設計簡圖

二、典型經驗和做法

(一)地下水(或土壤)源地源熱泵系統

該項目實現了地熱水的梯級利用,結合水源熱泵系統,滿足了小區內的冬季

供暖、夏季制冷負荷,同時提供溫泉洗浴熱水。

高區

1675KW

(板換 1)

2649KW

(板換 2)

2174KW

(調峰)

總計

6.5MW

低區

6000KW

(熱泵)

3500KW

(調峰)

總計

9.5MW

72 ℃ ,

120t/h

41℃

1

2

3

4

5

28

45℃

20

37℃

45℃

37℃

15

2’

41℃ 1#離心

機組

15

2#離心

機組

8

3#離心

機組

29℃

19℃

23℃

10℃

調

調

M

M

M

M

25

(二)地源熱泵運行穩定性

深層水源熱泵系統充分利用了深層水資源蘊含的能量,首先通過板式換

熱器對高溫水資源的溫度進行梯級利用,水溫降低后用電能控制換熱系統,

從水溫中提取能量,其電能只是控制驅動能,而不是主要來源能,因此節能

了電能。通常水源熱泵消耗 1kW 的能量,用戶可以得到 4kW 以上的熱能或冷

量。另外,水溫度較恒定的特性,使得熱能機組運行更可靠、穩定,也保證

了系統的高效性和經濟性。

(三)開發利用的社會、經濟、環境效益分析

眾所周知,能源問題逐漸成為限制一個國家發展的重要因素,因此合理利用

能源、節約能源顯得尤為重要。城市作為一個經濟文化交流的中心,人口密集、

工業集中、能源需求量大,城市勿擾越來越嚴重。為保護城市環境,必須提出使

用清潔能源,限制使用高硫煤等污染型能源。地熱作為一只清潔能源,不僅無污

染,熱水中還含有多種對人體有益的礦物元素,普遍受到人們的歡迎。北苑家園

地熱項目的實施,其意義重大。

(四)地質環境保護的主要措施及其有效性

北苑家園地熱供暖項目的實施在供暖技術上是一種創新。北苑家園地熱供暖

采用熱泵技術,提高地熱能的利用率,增大供暖面積,同時采用回灌技術,對地

熱資源起到了積極的保護作用。

(五)動態監測網建設及監測工作

2007 年,北京市地質勘察技術院承擔了北京平原區監測站網建設及環境影

響評估項目,完成了“2 站+20 個點”的淺層地溫能資源開發利用監測網絡建設,

首次采用 GPRS 無線遠程傳輸系統和網絡化管理的方法,建立了地下水地源熱泵

系統監測站 1 處、地埋管地源熱泵系統監測站 1 處以及 20 個地源熱泵系統監測

點,實現了現場數據的遠程傳輸,系統運行各項數據的實時監控,并取得了部分

監測數據。2010 年,依托北京市淺層地溫能調查評價政府采購項目,在原有監

測站點的基礎上又增加了 20 個監測點,初步建成了“2 站+40 個點”的北京市平

原區淺層地溫能資源開發利用監測網。安裝了溫度傳感器、數據采集儀及 GPRS

遠程數據傳輸系統,建立了地溫場監測及采集系統,不僅對 140m 深度范圍內的

地層溫度進行監測,而且對淺部(0~30m)的地層溫度同時進行監測,為研究淺

26

表層地溫的分布范圍提供實測數據。同時,通過中心站監測系統基本的運行

狀態,隨著各個系統的運行,開展熱泵系統運轉的能效、水位、水質等監測,

評估淺層地溫能資源的開發利用對地質環境的影響,積累了大量工作經驗,

也為淺層地溫能資源的進一步開發利用提供可靠的實驗依據。監測工作具體

實施分為:信息及技術調研→數據中心維護→監測點維護→網絡維護幾部分,

保證監測系統良好運行。

(六)數據中心維護

硬件維護:對數據中心服務器、VPN 服務器、數據接收模塊等進行定期除塵、

除潮,檢查服務器指示燈、風扇、顯示器等運轉情況,檢查線路連接情況,對出

現松動的接口進行緊固連接。

軟件維護:軟件維護主要是定期檢查監控程序軟件運行情況,確保沒有受到

病毒、人為誤操作等的影響而出現運行異常。

數據維護:技術人員按周對數據中心監測數據上傳情況進行檢查,對出現異

常的站點及時進行故障排查。首先檢查網絡連接情況,第二檢查程序運行情況,

第三檢查硬件運轉情況,第四進行監測站點現場故障排查。按月將監測數據分階

段下載導出。

(七)監測點維護

巡視檢查:年度內對每個監測站點進行巡視檢查,主要對監測機柜、巡檢儀、

工控機、遠傳設備、傳感器、配電狀況等進行檢查,除塵、除濕,檢查線路連接

情況,發現存在故障隱患及時維修、更換或調試,以確保監測過程的連續性且收

集到的監測數據真實可靠。

故障維修:數據中心檢查中發現數據傳輸故障,排除數據中心原因后,則進

行現場故障排查維修。首先排查監測系統外供電情況,對外供電中斷的站點,與

系統使用方溝通,查明供電中斷原因,協調解決后重新供電。第二排查電源開關

和直流電源等內供電設備及線路連接情況,存在故障及時維修或更換。第三排查

巡檢儀等數據采集設備以及線路連接情況,如數采設備地址、信號類型、量程設

置等,存在故障及時維修或更換。第四則排查觸摸屏、工控機等數據存儲設備及

線路連接情況,存在故障及時維修或更換。第五排查 DTU 等數據發送設備及線路、

通訊卡連接情況,如 DTU 設備地址、遠程 IP 地址設置等,存在故障及時維修或

27

更換。第六排查通訊信號是否正常,對無信號地帶安裝無紙記錄儀或觸摸屏進行

現場數據記錄。第七排查測量設備是否正常,對于故障設備進行維修或更換。

三、問題和建議

2013 年 1 月,國家能源局、財政部、國土資源部、住房和城鄉建設部就聯

合發布《關于促進地熱能開發利用的指導意見》,明確提出地熱能“十二五”發

展目標:到 2015 年,全國地熱供暖面積達到 5 億平方米,地熱發電裝機容量達

到 100 兆瓦,地熱能年利用量達到 2000 萬噸標準煤。到 2020 年,地熱能開發利

用量達到 5000 萬噸標準煤。

要實現上述目標,必須要破解地熱能發展的瓶頸,地熱的開發利用對于技術

和裝備要求比較高,尤其在地熱發電方面更是如此。投資大、周期長、風險高意

味著國家必須通過國家規劃、技術引進、項目示范、政策優惠等方式推動地熱資

源的開發利用。國家發展改革委副主任、國家能源局局長吳新雄在 2014 年 2 月

召開的全國地熱能開發利用現場會上,強調重點抓好以下幾項工作,開展地熱能

資源勘查與評價,理清地熱能資源的地區分布和可開發利用潛力;做好地熱能開

發利用規劃,統籌開展地熱能開發利用;積極推廣淺層地熱能開發利用,鼓勵推

廣利用熱泵系統,提高熱泵系統在城市供暖和制冷中的普及率;加快推進中深層

地熱能開發利用;建立健全地熱能開發利用產業體系,為地熱能開發利用提供強

有力的產業支撐等。

目前,要實現中國地熱資源開發利用規?;?、產業化,著力改變企業生產布

局、產品結構和利用方式不合理的現狀,還要加強國際間技術、資金和資源的交

流合作,更好地分享其他國家在地熱研究和利用中的技術,吸收其他國家的先進

經驗,用清潔生產技術的基本形式來實現循環經濟的健康發展。

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奧運村再生水熱泵冷熱源項目

一、項目基本情況

奧運村運動員公寓總計 42 棟建筑(包括 22 棟地上 6 層樓建筑和 20 棟地上

9 層樓建筑),其建筑風格一致,建筑面積共計 38 萬平方米,此外,公建(地上

3 層)建筑面積為 3.05 萬平方米(賽后將增加公建面積 2750m2)。

為落實申奧承諾,奧運村需采用清潔能源方式供冷、供熱,為此在 2001 年

到 2005 年期間進行了深層地熱勘察,地熱、淺層地熱能(地下水源熱泵、地源

熱泵)等多種方案的比選,最終確定了利用清河污水處理廠二級排水水源熱泵的

方案。2005 年 11 月 20 日,市政府主管部門主持召開了“奧運村再生水熱泵冷

熱源項目方案專家論證會”,專家組一致認為:項目方案充分體現了“綠色奧運、

科技奧運、人文奧運”的三大理念,全面落實了對國際奧委會及國際社會的承諾,

是“綠色奧運”的亮點工程;水源有可靠保證,應急方案合理;再生水過濾、換

熱技術,主要設備技術先進;系統技術方案設計合理、安全可靠完全可以保證奧

運賽時的安全運行及奧運會后的經濟合理運行;可為北京乃至全國的城市污水熱

能利用開發,為可再生能源產業化、市場化建設,發展循環經濟,建設節約型城

市、實現可持續發展起到典型的示范作用和良好的推動作用。市發改委在 2005

年底和 2006 年初先后完成了項目建議書的批復和可研批復。工程開工時間為

2006 年 4 月,竣工時間為 2007 年 8 月,并于 2007 年 8~9 月進行了制冷調試運

行,2007 年 11 月~2008 年 3 月進行了制熱調試運行。2008 年 5 月~2008 年 9

月圓滿完成了奧運賽前和賽時保障。運行狀況良好。

二、系統設計

(一)設計空調冷熱負荷

奧運賽時奧運村建筑冷負荷 28.187MW;賽后夏季冷負荷 19.048MW;賽后冬

季熱負荷 20.937MW。

(二)空調室內設計參數及形式

夏季:空調采用風機盤管系統(無新風)。末端需求冷水供回水溫度為夏季

7/12℃,溫差 5℃。冬季:低溫地板輻射采暖系統。末端需求熱水供回水溫度

44/38℃,溫差 6℃。公建部分:按集中空調設計,主要采用風機盤管+新風系

29

統或全空氣空調系統。水溫同上。

(三)冷熱源系統

由取水、引水、退水系統;換熱站提升、換熱系統;循環水換熱系統;中心

機房制熱、制冷系統;冷熱水輸送系統;室內末端系統 6 大系統組成。在清河南

岸二級水排水渠入清河前設置取水構筑物,用 DN1600 加強水泥管,靠高程差

(5.8m)自行流入換熱站內蓄水池(4000m3)中,項目最大需水量按奧運賽時計

為 3500m3/h。換熱站提升、換熱系統:換熱站設置 5 臺提升提升泵、自清洗過

濾器、板式換熱器,均為 4 用 1 備,一一對應配置。換熱器設置自動反沖洗和

CIP 在線清洗系統。確保其高效換熱運行。冷熱水輸送系統:冷熱水輸送采用三

次泵系統,即一次泵定流量運行,二次泵定壓差變頻控制,三次泵比例壓差變頻

控制。二次泵供回水溫度 5/12℃,溫差 7℃。三次泵系統按建筑就近組團設置 7

個三次泵子站,對應每棟樓設置一套三次泵混水系統。夏季三次泵供回水溫度為

7/12℃,溫差 5℃,冬季無混水。室內末端系統:風機盤管回水管設電磁兩通閥,

設室溫控制器和三速開關。地板輻射采暖系統每戶按南北戶型設置由室內溫度傳

感器控制的溫控閥。

圖 1 項目工程示意圖

循環水換熱系統:換熱站至奧運村中心機房的輸水距離約為 2.9km,采用

夾砂玻璃鋼管道,埋深 2~4 米,根據清華大學熱能工程系計算,在設計工況下,

管道埋深 2 米,冬季土壤 6℃,溫降<0.073℃;夏季土壤溫度 17℃,供水溫降

<0.02℃。玻璃鋼管的導熱系數對于循環水沿程溫降有一些影響,但影響很小,

30

循環水沿程溫降理論最大值不會超過 0.1℃。

圖 2 玻璃鋼循環水管線施工

中心機房:中心機房設在奧運村中心區域、東區地下埋設,建筑面積約

2700m2,地下一層,層高 5.5m,其上覆土近 3m。機房內設置 4 臺離心式熱泵機

組,滿足賽后冬季制熱、夏季制冷的需求。同時配備四臺離心單冷機組滿足奧運

賽時多出的冷負荷。建筑側一次泵、二次泵均設置在中心機房。

圖 3 系統原理圖

三、運行效果

項目于 2007 年 8 月中旬完工,自 8 月 20 日~9 月 6 日對系統進行制冷調試

運行,達到預期效果。測試時室外溫度 31℃,實測典型房間和其它房間溫度為

18℃~22℃。

31

再生水的取、退水及換熱循環水的流量、流速、換熱量等實測數據,均達到

設計要求;熱泵機組及冷水機組運行參數,均達到產品的設計工況,能夠滿足賽

時冷負荷的需求。

2007 年 11 月~2008 年 3 月,系統進行了冬季供暖試運行,供暖期間,樓內

正處于裝修階段,部分房間外維護結構未完全封閉,風機盤管水路系統未切斷。

供暖主要目的是保障室內裝修和設備管線安全越冬,供暖時按末端溫度 10℃左

右控制系統的供水溫度和流量。同時為了檢驗系統的供暖能力和效率,進行了系

統滿負荷運行,機組供回水溫度達到 44℃/38℃,并穩定運行 72 小時。系統運

行穩定,系統滿負荷效率達到 3.64。

2008 年 5 月~2008 年 9 月,圓滿完成了奧運賽時保障任務,系統運行穩定,

室內空調充足。室溫在 18~26℃服務內有運動員根據需求調節,按需供冷。

四、項目經濟性

該項目系統運行費用 16.49 元/㎡(參照 2013 年奧運供暖制冷電費、水費,

見下表),物業人員運營費用 200 萬/年,系統折舊 800 萬/年(15 年折舊率);

供暖制冷收費標準:住宅 48 元/㎡,公建 140 元/㎡。該項目年應收費用 2340

萬元,年總運營費用 1709.41 萬元,年結余 630.59 萬元。

2013 年奧運供暖制冷電費、水費 單位:元

時間

含稅電費 含稅水費(6.21 元/噸)

水電總計 其中照明

數量(度) 平均單價 金額 數量(噸) 金額 電量

1 月 18 日 2,182,097 0.78748 1,718,358.55 932 5787.72 1,724,146.27 4277

2 月 18 日 1,640,910 0.77907 1,278,381.98 210 1304.10 1,279,686.08 4215

3 月 18 日 893,765 0.74414 665,084.69 166 1030.86 666,115.55 3276

4 月 18 日 37,630 0.83086 31,265.33 48 298.08 31,563.41 3172

5 月 18 日 30,007 0.88014 26,410.38 333 2067.93 28,478.31 2548

6 月 21 日 232,236 0.77861 180,821.05 420 2608.20 183,429.25 2431

7 月 21 日 779,181 0.80118 624,264.21 322 1999.62 626,263.83 2238

8 月 21 日 1,082,495 0.81352 880636.27 3258 20232.18 900,868.45 2763

9 月 21 日 543,961 0.78133 425014.40 1424 8843.04 433,857.44 2232

10 月 21 日 37,385 0.84195 31476.46 521 3235.41 34,711.87 1837

11 月 21 日 342,552 0.69622 238,490.69 1174 7290.54 245,781.23 2567

12 月 21 日 1,209,739 0.77335 935549.11 588 3651.48 939,200.59 3576

合計 9,011,958 0.78071 7,035,753.12 9396 58349.16 7,094,102.28 35132

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五、問題和建議

城市污水資源豐富,污水熱泵系統將蘊藏于污水中的城市廢熱,變“廢”為

寶,拓展了污水利用的渠道,提高了污水熱能利用的效益,是“大力發展循環經

濟,建設節約型城市,實現可持續發展”的需要。同時也是調整能源結構的重要

補充。特別是奧運村再生水熱泵系統的實施成功,將為北京乃至全國的城市污水

熱能利用開發,為可再生能源產業化、市場化建設,起到典型的示范作用和良好

的推動作用。


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