城市污水处理厂沼气机热泵的应用.doc

城市污水处理厂沼气机热泵的应用 [摘要]分析了城市污水处理厂余热能回收利用的可行性及应用方式,研究了以污水处理过程中产出的沼气驱动沼气机热泵的节能与环保作用,并做系统构建与经济性的计算结果表明与燃煤锅炉、燃气锅炉以及电动热泵相比,以污水厂产出沼气为燃料,输入功率为500 kW的沼气机热泵,按年运行300 d计,可分别节约标准煤450 t、天然气27·7万m3以及用电量68·2万kW·h,一年半即可收回沼气机热泵的先期投入费因此,城市污水处理厂利用产出沼气驱动热泵以回收污水中余热能,是一种资源有效利用的节能方式,具有显著的经济效益与环保效益[关键词]沼气机热泵;污水处理;余热能回收利用 Application ofBiogas Engine-driven Heat Pump in Urban AbstractThe feasibility and application patterns ofwastheat recovery in urban sewage treatment plants are analyzed. The effect of energy saving and environmental rotection made by biogas engine-driven heat pump (BEHP) used in sewage treatmentplant sdeveloped togetherwith the system construction and economic analyses of proposed BEHP. The results show that in comparison with coal-fired boiler, gas-fired boiler and electric driven heatpump (EHP), a 500 kW BEHP with power inputby the combustion of biogas pro-duced in urban sewage treatmentplan,t would reduce the consumption ofcoa,l naturalgas and electric power by 450 tons, 277 thousandm3and 682 thousand kW·h respectively, by assuming 300 days annual operation. And the primary investment of the BEHPwillbe recouped in 1·5 years. So, it is a good energy saving method by recoveringwastheat from sewage and utilizing biogas produced in sewage treatment to drive a sewage source compression heat pump. Thereby the economic and environmental benefits ofBEHP are significant . Key words：bio-gas engine-driven heat pump; sewage treatment plant wast heat recovery and utilization. 0　引言 能源需求的迅速增长导致供需矛盾的日趋尖锐,使能源问题成为制约我国经济发展的瓶颈。据预测, 2030年以后,我国常规能源生产与能源总需求的缺口将不断扩大,到2050年,缺口可能达20亿t标准煤.因此,必须强化节能、提高能源利用效率和拓宽能源来源多元化渠道。沼气是能源多元化来源之一,一个中等规模的城市污水处理厂平均日产沼气可达5 000 m3以上,可是在污水处理过程中,产出的大部分沼气被空排或空烧,浪费了能源,还污染了环境。同时,城市污水也是一种宝贵资源,其一年四季温度变化较小,数量稳定,余热量大。如果将城市污水处理厂产出的沼气作为燃料驱动污水源沼气机热泵运行,在废弃资源现场,因地制宜就地利用排放的污水余热及废弃的沼气,就可实现资源的循环利用,提高能源的利用效率,减少环境污染。 1　城市污水厂沼气的来源与利用 1·1　沼气来源 城市污水处理厂一般采用传统活性污泥法处理污泥。每立方米污泥经消化工艺处理后产出沼气约为7 m3。据报道,厦门市每处理1 000 t污水就能产生1·3 t污泥,预计2007年全市各污水厂污泥将达到14万,t沼气产出量可达98万m3 。随着我国城市污水处理率的提高,到2010年,我国每年