218 供水厂采用水源热泵空调系统的应用研究

218 供水厂采用水源热泵空调系统的应用研究（通用9篇）

篇1：218 供水厂采用水源热泵空调系统的应用研究

水源热泵系统在供水厂的应用研究

同济大学暖通空调及燃气研究所蔡龙俊刘松

摘要：城镇供水厂水资源丰富、水质优良，若将水源热泵系统应用于供水厂，供给厂区

日常办公和生活所需要的冷量和热量，将具有良好的节能效果。本文根据供水厂净化处理工

艺和水源热泵系统特点，对水源热泵系统在供水厂的应用进行了研究，并结合某具体工程实

例，提出合理的解决方案，论证了水源热泵系统应用于供水厂的可行性。

关键字：供水厂；水源热泵；水质；可行性引言

水源热泵是一种高效环保的节能技术，其理论研究和工程应用引起业内人士普遍关注。目前海水源热泵与湖水源热泵的应用已有成功示范案例，随着上海2010年世博工程开工，利用黄浦江水作为冷热源的热泵项目也开始了应用。然而，目前为止国

内对水源热泵技术在供水厂中的应用研究以及工

程实践几乎处于空白。本文论述了水源热泵系统

在供水厂应用的可行性，并通过具体工程案例，给出了解决方案，为水源热泵系统在供水厂中的应用研究提供参考。

水源热泵系统由水源热泵中央空调主机系

[1]统，水源水系统和末端三部分组成。供热时，由电驱动的水源热泵机组把从水源中提取的低品

位能送至高温热源，满足用户供热需求；供冷时，机组将用户室内的余热转移到水源中，满足用户

制冷需求，其工作原理如图1所示。

一般水源热泵性能系数COP≥3.0，即消耗

[2]1kWh的电能，可以得到3kWh以上的供热量。

水源热泵利用的是浅层地热能，冬季温度高于大

气温度，夏季低于大气温度，所以其COP值明显

高于空气源热泵。图1 水源热泵系统工作原理示意图 2 供水厂采用水源热泵系统可行性分析

水源热泵系统在我国工程应用方面的经验表明：充足的水量、合适的水温以及合格的水质是水源热

[2]泵系统正常运行的重要因素；供水厂基本满足了上述要求。

2.1供水厂水处理工艺

供水厂净水处理目的是去除原水中的悬浮物质、胶体、细菌及其他有害成分，使净化后的水质满足

[3]生活饮用水或工业生产的需要。这里仅以地表水源为例，简单描述其典型净化处理工艺，如图2所示。

图2 地表水典型净化处理工艺

上图所示工艺，先在水中投加混凝剂，混凝剂在水泵叶轮搅拌下，迅速而充分的混合，然后在池中形成絮状沉淀物（矾花），矾花经沉淀和过滤后去除，然后经消毒进入清水池，由二级泵房供应用户。如用澄清池代替沉淀池，则含有混凝剂的原水直接进入澄清池，在池中同时完成絮凝和澄清过程。

2.2供水厂水源水量

随着我国城镇化速度的加快，我国城镇供水飞速发展。据统计，截至2003年，我国城镇公共供水

33能力达16744万m/d；水厂数目达3479座，年供水总量达340亿万m，城市人均日综合用水量达318L。

对于单个供水厂而言，按其供水能力可以分为三类：日供水能力30万吨以上的供水厂属于大型供水厂；日供水能力在10万吨以下的属于小型供水厂；介于两者之间的属中型供水厂。目前，我国大多

[4]数供水厂都属于中小水厂范畴。以日供水能力10万吨，5℃换热温差计算，理论上每小时可供给的热

7量为8.75×10kJ。从以上数据可以看出，即使中小型水厂，蕴含在水体中的热量都是巨大的，足以满

足厂区一般日常生活的冷热量需求。而且水厂日常所需要的冷量和热量与供水厂规模即日供水能力正相关。负荷越大，水厂日供水能力也越大，水源资源也相对充足。这为水源热泵系统在供水厂的应用提供了水源水量的保证。

2.3供水厂水源水质

应用水源热泵技术时，除考虑水源水量外，水温、水体化学成分、浑浊度、硬度、矿化度以及腐蚀性等因素都应该在考虑的范围之内。目前，国内还没有明确的机组产品标准和相关规范限制水源热泵机

[5]组水质，但若水源中含有泥砂，浊度太高会对机组和阀门等部件造成磨损，甚至造成管道堵塞等问题；水源中含有的不同离子、分子、化合物和气体，使得水具有酸碱度、硬度、矿化度和腐蚀性等，对机组材质有一定的影响。

根据国家相关规范规定，供水厂选择水源所必须遵循的原则是：水质良好，便于防护，水量充沛可靠，且水质要符合《生活饮用水水源水质标准》CJ3020-93中关于水源水质的规定，同时供给城镇居民的生活饮用水水质必须符合《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006中生活饮用水的水质标准，两者的主

[6][7]要指标参数如表

1、表2所示。

表1生活饮用水水质部分常规指标及限值（单位mg/L,浊度和PH值除外）

表2生活饮用水水源水质部分常规指标及限值（单位mg/L, 浊度和PH值除外）

一级和二级水源水质良好，经过常规净化处理后水质即可达到GB5749-2006的相关规

定，可供居民生活饮用。水质浓度超过二级标准限制的水源水是不宜作为生活饮用水水源的，实际情况是现有的城镇供水厂最终供给饮用水水质各项浓度指标都低于甚至远远低于国家

标准的限值。

综上所述，城镇供水厂由于其特定工艺特点以及实际需要，对于水源水以及最终供水的水量和水质都有严格要求，这一得天独厚的优势，完全满足水源热泵系统对于水量和水质的要求。将水源热泵系统应用于供水厂，结合了水处理与热泵两者的共同优势，充分利用资源，具有良好的节能效果，是可行的。水源热泵系统取排水点的选择

饮用水从水源引出，最终变成可以饮用的自来水，中间需要经过各种不同的净化处理工艺，不同工艺处理后的水质也有一定的差异，所以针对水处理的不同阶段以及水源热泵开系统对于水量水质的不同需求，可以从多个位置选择经济合理的取水排水点。

3.1 原水处取水

城镇供水厂原水一般取自江河湖海以及水库，而生活饮用水国家标准对水源水质各项指标已有明确规定，所以原水理论上是能达到水源热泵系统对水量和水质的要求。且原水没有经过工艺处理，经济性好，但当天气发生变化，降雨频繁时，原水水体浑浊度急剧变大，如果不经过水质处理，将会严重削弱水源热泵机组换热器换热效果，尤其开式系统，长期运行甚至会造成换热器管道堵塞。如若在系统中设置专门水处理设备，设备初投资以及运行维护方面的经济性掩盖了供水厂自身水处理优势，使得供水厂自身资源没有得到充分利用，造成重复投资。

3.2 过滤池取水

沉淀后的水体，通过一层或基层滤料使水中残余的细菌和悬浮物杂质进一步去除的处理方法叫过滤。原水经过混凝沉淀后还不能引用，必须经过过滤消毒后才能达到生活饮用水国家标准。

水源热泵机组源水侧选择过滤后水体取水，能够有效避免由于雨水天气等不确定因素对水体水质造成的负面影响。过滤工艺一般能去除原水中80%~90%的杂质，过滤后水体浑浊度以及杂质浓度如硫酸根离子、矿化物等都控制在生活饮用水规定的限制范围内。经过过滤后的水源不论从水量还是水质都能达到水源热泵机组水源的要求，是理想的取水点之一。

鉴于开式系统能够省去中间换热环节，换热温差小，换热效率高，且滤后水源水质优良，不会出现堵塞换热器的现象，系统投资以及运行维护方面的经济性能够得到充分体现。

3.3 清水池取水

由于原水中含有对人体健康有害的病原细菌与致病性微生物，“生活饮用水卫生标准”明确规定，集中式供水均应有消毒设施。故过滤后的水需再经过消毒杀菌后才能供给用户。清水池可以调节水流变化，并贮存消防用水，清水池的有效容积包括调节容积、消防用水量和水厂自用水的调节量。调节容积按经验一般为日最高设计水量的10%~20%。

清水池中存储的水即生活饮用水，水体中各种微生物以及杂质含量必须达到生活饮用水卫生标准相关指标规定，且一般远远优于标准规定水质，可以直接供给用户。经过消毒之后的水体（清水池储水以及二级供水管中流动水体）是水源热泵机组最佳取水点之一。同样根据前面的分析，开式水源热泵系统所要求的水质标准，经过过滤消毒后的清水是完全可以满足的，同时也可以充分发挥开式系统和清水两者的优势，降低系统投资及运行能耗。

3.4 排水

不论是从滤池取水还是从清水池取水，经过热交换之后的回水是需要选择合适的位置排放的，且排水最好能够循环利用，以免造成水资源浪费，增加系统运行费用。水源热泵系统与供水厂水体仅仅是进行热量交换，并没有质的交换，热泵系统本身并不会对水体水质造成污染；至于水温的影响，因为供水厂水体一直处于流动状态，每天净化处理后的水都是直接供给城镇居民使用而不会储存或者直接回收，故排水水温对于水体水温的影响是很小的。

热泵系统换热后的排水可以排放至同一级水处理工艺中直接利用或者回到上一级工艺重新过滤消毒后再利用，以保持水处理工艺水量总量平衡，节约水源资源，降低系统运行费用，同时也不会对供水厂水处理工艺产生不良影响。否则，在设计过程中，需要根据水源热泵系统取排水流量的大小，重新核算各水处理流程水处理能力及水池容量大小，有针对性的进行滤池以及清水池扩容以满足工艺需要和日供水量的需求，不对城镇居民生活饮用水的供给造成影响。工程应用案例

4.1 工程概况

本工程位于山东省某县城，设计日供水量10万吨，主要供给该县城居民生活饮用水。

2供冷供暖区域位于供水厂北面的办公综合楼。办公综合楼共三层，总建筑面积1624m，该办

公楼24小时办公。

2经过计算，该办公综合楼总建筑冷负荷（含新风）162.1kW，冷负荷指标100W/m；总建

2筑热负荷146.1kW，热负荷指标为90W/m。

4.2 水源热泵系统设计方案

4.2.1冷热源方案

该供水厂日供水规模为10万吨，而该厂区办公楼总建筑冷热负荷分别为162.1kW和146.1kW。选用2台型号为PRO25M-GR的水源热泵模块机组，单台机组名义制冷量为79.7kW，供热量78.1kW，源水侧水流量17.9m3/h，工作压力1.0MPa。机组置于办公综合楼1楼热泵机房内。系统形式选择开式，将源水直接引至水源热泵机组内进行热交换，以提高换热效率。

4.2.2取排水方案

水源热泵机组源水侧所需总流量为36m3/h，水量相对较小，而在办公综合楼南侧70m处有一高30m供水塔，为提高水源热泵机组运行效率，降低系统初投资及运行能耗，充分利用供水厂固有资源，将水源热泵系统取水点设于居民生活饮用水供水总管水塔底端，利用水塔30m高度扬程为动力为水源热泵机组供水。经过计算，水塔水压足以补偿源水侧循环水系统沿程阻力损失，局部阻力损失以及位置水头损失，同时还能省去水源侧循环水泵初投资以及日常运行维护费用。为保证回水不影响饮用水水质，回水回至上一级工艺过滤池中。

冷冻循环水侧补水问题也由高位水塔解决。在水源热泵机组源水侧进水口处取一分支接至冷冻水循环泵吸入端，代替常规系统膨胀水箱，解决系统定压、补水问题。

4.2.3辅助热源

根据业主和建设方提供资料，该供水厂清水池位于地下2.5m深处，水温接近地下水水温，夏季低于室外大气温度，冬季高于室外大气温度，且极端低温不低于5℃，完全能够满足水源热泵机组正常工作所要求的温度条件。本方案在设计过程中，综合考虑各种不稳定因素，为确保机组正常安全运行，在机组源水侧前段并联一额定功率为30kW的电加热辅助热源，平时关闭，冬季当室外气象条件极端恶劣，使得供水水温低于5℃时，系统自动开启电加热器预热，提高供水水温，以保证水源热泵机组稳定高效运行。本方案原理图如图3所示。

图3 水源热泵系统原理图初步结论与展望

5.1 初步结论

通过对水源热泵系统在供水厂的应用进行研究，相关要点小结如下：

1)城镇供水厂水资源丰富，水质优良，已经具备水源热泵系统应用的有利条件，只要设计

合理，水源热泵系统在城镇供水厂的应用是完全可行的；

2)开式系统应用于供水厂可以省去中间换热环节，提高系统运行效率，节约运行能耗；

3)水源热泵系统取排水点的选择是多样的，具体工程项目应采用何种取水方式以及从何处

取水需要根据项目情况具体分析，因地制宜，设计出经济合理的方案，而不能千篇一律；

4)保证供水厂出厂水质要求是应用水源热泵的前提条件。水源热泵系统在运行过程中与水

体只进行热交换，没有质交换，且水体处于流动状态，正常情况不会影响水体水质。

5.2 展望

1)对已建好的供水厂，供冷供热系统改造时，应优先采用水源热泵技术；

2)我国夏热冬冷地区的供水厂，适宜采用水源热泵系统；

3)如供水厂靠近城市街区的商业中心等地时，可考虑利用水厂的水资源，进行集中供热；

4)开式系统的排水点应设在过滤池或过滤池前的水处理工艺；如果万一发生工质泄漏能保

证及时排放。

参考文献

[1]GB50366-2005.地源热泵系统工程技术规范[S]

[2]赵军，戴传山.地源热泵技术与建筑节能应用[M]，北京：中国建筑工业出版社，2007

[3]田家山.水厂与净水工艺[M]，北京：水利电力出版社，1995

[4]洪觉民.中小自来水厂管理维护手册[M]，中国建筑工业出版社，1990

[5]GB50019-2003，采暖通风与空气调节设计规范[S]

[6]GB5749-2006，生活饮用水卫生标准[S]

[7]CJ3020-93，生活饮用水水源水质标准[S]

篇2：218 供水厂采用水源热泵空调系统的应用研究

学校人口集中, 数量庞大, 能源消耗大, 其中学生生活热水的耗能是重要之一。随着我国高等教育的大众化进程的加快, 高校的规模也愈来愈大, 人数也愈来愈多, 高校学生生活热水供需矛盾也愈来愈突出。为了解决这一问题, 各高校也想了很多办法和措施, 下面以重庆某高校为例来说明这一问题。

1 学校供水方式的发展过程

在学校的发展过程当中, 随着社会和经济的发展, 学校热水供应方式可分为三个阶段。第一阶段锅炉集中供水阶段。集中供水勉强能满足学生用水, 但随着学校的不断扩招, 学生人数的不断增加, 常常学生热水不够用, 甚至有时候出现断水的现象。第二阶段燃气热水器单独供水阶段。学生宿舍单独安装热水器后, 很大程度上缓解了学校用水问题, 可以满足学生增长的需要, 但在用水高峰期时, 由于气压和水压减小, 使得热水器不稳定, 出水温度偏低。第三阶段空气能热泵供水阶段。供水温度比较稳定, 供水时间不受限制, 性价比高, 很受学生的青睐。

2 空气能热泵技术

空气能热水系统遵守热力学第一定律和热力学第二定律, 运用热泵的原理, 只需要消耗一小部分的机械功 (电能) , 将处于低温环境 (大气或地下水等) 下的热量转移到高温环境下的热水器中, 去加热制取高温的热水。热泵可以与水泵相比拟, 水是不能自发地从低处流向高处, 要将低处的水输送到高处, 必须用一台水泵, 消耗一部分电能, 才能将水送到高处的水箱中。同样, 根据热力学第二定律, 热量也是不能自发地从低温环境向高温环境中转移 (传送) , 而要实现这个目的, 必须要有一台机器, 消耗一部分机械功 (例如电能) , 才能将低温环境中的热量传送到高温环境中去。这样的机器就被称为“热泵”。热泵的作用是将空气中或低温水中的热量取出, 连同本身所用的电能转变成的热能, 一起送到高温环境中去应用。

空气能热泵技术是基于逆卡诺循环原理建立起来的一种节能、环保制热技术。空气能热泵系统通过空气蓄热获取低温热源, 经系统高效集热整合后成为高温热源, 用来供暖或供应热水, 整个系统集热效率甚高。空气能热泵以极少的电能, 吸收空气中大量的低温热能, 通过压缩机的压缩变为高温热能, 传输至水箱, 加热热水, 所以它能耗低、效率高、速度快、安全性好、环保性强, 源源不断的供应热水。总结起来有四大优点, 第一是节能, 有利于能源的综合利用;第二点是有利于环境保护;第三点是冷热结合, 设备应用率高, 节省初期投资。第四因为它是电驱动, 所以调控比较方便, 因此热泵备受大家的关心。虽然作为热水系统它具有无以比拟的优点, 但空气能热泵也有一个致命得缺点, 供热能力和供热性能系数随着室外气温的降低而降低, 所以它的使用受到环境温度的影响和限制, 一般适用于最低温度在-10℃以上的地区。如果将热泵系统与太阳能系统结合起来供应热水, 这样空气能热泵无疑就是一种比较理想的加热设备, 可循环系统会变复杂, 投资也会增加。

3 空气能热泵的选型和经济性分析

重庆某高校现有学生8000人左右, 宿舍楼六幢, 平均每幢楼容纳学生1400人。根据《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003第五章第一节《热水用水定额、水温和水质》中的热水用水定额国家标准为依据, 平均每个学生按60L/人.次热水用量计算, 每天最高热水用量为60L/人×1400人=84吨, 考虑到同时使用系数, 可以以日产80吨热水作为标准为每幢宿舍楼选定设备。

学生集中使用热水时间4小时 (下午18:00-22:00) , 热水温度:55℃, 最冷月自来水温度:5℃, 需要热泵提供的热量: (55℃-5℃) ×4.18k J/ (kg·℃) ×80t=4640k Wh。由于宿舍人多, 需要热水量大, 可选美的RSJ-2400/MS-820-B系列热泵, 该系列最大制热水额定功率为60k W, 根据热泵加热时间为8小时 (假定) 有:4640k Wh÷8h÷60k W=10台。最后选定10台美的RSJ-2400/MS-820-B热泵, 4个20吨聚氨酯保温水箱可以满足1幢宿舍楼的热水使用。在使用过程中, 考虑空气源在冬季气温下降时, 产水速度会降低, 应为每个保温水箱配备1个25k W电辅助加热, 以满足冬季热水供应不足问题。

用水量以80吨/幢.天计算, 学校日总用水量为480吨。全部按以电加热, 吨水电耗按90度/吨热水计算, 则月用电量为:480吨/天×90度/吨热水×22天=950400度/月。年耗电量 (以8个月算) 为:950400度/月×8月=7603200度/年。热泵平均耗电量为的热水器的34%, 那么有:7603200度/年×34%=2585088度/年。热泵节约电量:7603200度/年-2585088度/年=5018112度/年。折合标煤:5018112度/年×860千卡/度÷5000千卡/公斤=863吨/年。年减少二氧化碳量为:863吨/年×2.493吨二氧化碳/吨煤=215吨。

4 结论

通过以上分析可见, 引入新型节能热水系统为现有热水供应设施升级换代, 符合国家对利用新技术节能降耗的鼓励方向。学习引入热泵技术后, 学校不但没有增加经济负担, 反而还提高了用水的安全性和用水质量, 缓解了用水供需矛盾, 同时还实现了学校的降耗节资。空气能热泵技术在学校的应用是比较成功的, 在现今能源问题日益严峻的情况下值得推广和发展。

参考文献

[1]蒋能照主编.空调用热泵技术及应用, 北京:机械工业出版社, 1997

[2]Michele VID.关于空气源热泵机组的COP值, 暖通空调技术.上海市暖通情报网1998.3

[3]龙惟定.用BIN参数作建筑能耗分析, 暖通空调, 1992, 第2期

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关键词 水源热泵空调系统 影响因素 优化设计

水源热泵空调系统可以起到良好的节能效果，在生活中的使用可以有效的改善人们的生活环境，减少能源的使用，将水作为热源，进行制热、制冷，大大的提高水的利用率以及空调系统的节能、环保。但是在水源热泵空调系统应用的过程中会受到多种因素的影响，无法充分的发挥水源热泵空调系统的节能环保作用。

一、水源热泵空调系统应用中的影响因素

（1）气象条件

我国不同地区的环境、气候不同，早晚温差有较大的差异，例如我国的东北地区的哈尔滨、首都北京、广州等城市在相同的高度的建筑中，每一层均使用水源热泵空调系统，并将水源热泵空调系统的能耗和普通的系统能耗进行对比，明显的可以看出哈尔滨地区的水源热泵空调系统的能耗高于其他城市的能耗，而水源热泵空调系统的能耗和普通系统的能耗相比又有明显的差异。这也就说明气象条件，会对水源热泵空调系统的应用产生影响，气象条件变化较大地区的水源热泵空调系统的能耗大。

（2）建筑特点

在水源热泵空调系统的应用中，影响其能耗的建筑因素有很多种，例如建筑的蓄热、新风量、设备的发热情况等，均会对水源热泵空调系统的能耗产生影响，在建筑内部余热合适的的条件下，水源热泵的运行才可以达到最好的效果。建筑物的面积、内部结构均会影响水源热泵的有效运行，在建筑物内部负荷一定的條件下，其节能效果就由建筑物的面积决定。

（3）热源形式

在实际运行中空调系统的热源有很多种，燃煤、水源、电能等都是水源，在不同的地区空调系统的水源不同，但是在众多水源中水源的节能效果是最好的。如果使用燃煤作为空调系统的水源，不管建筑物内部余热是大还是小，空调系统均不能起到节能的效果。

也就是水空调系统的使用，受到气候、建筑物特点、热源形式等多种条件的影响，为了保证水源热泵空调系统可以起到良好的节能效果，需要针对不同地区、不同建筑物特点等因素进行综合分析，合理的使用水源热泵空调系统，才可以起到良好的节能效果，发挥空调系统的节能环保作用。

二、水源热泵空调系统的优化设计

（一）水源热泵空调系统的工作原理

在实际工作中水源热泵的工作原理和制冷机的工作原理是相同的，只是两种系统的工作范围不同，热泵的冷冻循环系统中可逆的，正向循环工作时，从其制冷系统中进行热量的吸收，将吸收到的热量排放到空气中或者是水中，这个过程将其称为制冷过程，水源热泵的逆向循环系统是从外界环境中、水源中吸收热量，将热量释放到采暖空间，这个过程称之为制热过程。

水源热泵空调系统工作中，制冷过过程和制热过程见下图。当制冷系统运行中，离心风机启动，方向阀处于制冷方向，使冷媒进入压缩机，将其压缩成高压气体，通过方向阀将压缩之后的高压气体送入冷媒，使其转变成液体，液体通过细管进入空气蒸发器，吸收空气中的热量将其蒸发为低温的气体，这个制冷过程是不断往复进行的。制暖过程和制冷过程是相反的，方向阀指向的是供热方向，低温冷媒压缩成高压气体之后，进入空气叶片盘管的散热器，成为液体，再通过风机的作用，使其释放热量，将温度升高，再经过水蒸发器吸收循环吸收热能，将其转变成低温气体，这个过程也是往复循环的。

（二）水源热泵空调系统的优化设计

要想实现水源热泵空调系统的优化设计，需要了解以下这些优化设计方法：

第一，计算好各项各项工艺以及水源热泵空调系统的使用功能。

第二，提高水源热泵系统的运行效率、，节能效率的提升，需要保证其中的COP值增加，不能在3.5以下，所以需要选择高性能的水源热泵系统。

第三，按照水源热泵空调系统应用的建筑室温、进水温度，选择合适的水源热泵机组进行工作。

第四，夏季室内温度变化较大，所以需要根据夏季房间内的温度冷负荷进行热泵型号的选择，核对水源热泵空调系统的供热能力，不能影响冬季的室内热负荷的变化，如果不合符需要重新的选择水源热泵空调系统。

第五，由于水源热泵空调系统的各项性能非常的敏感，所以其各项性能参数需要在实际运行中，根据产品样本中的数据及西宁修正。

第六，水源热泵空调系统在应用的过程中需要选择性能、能耗良好的辅助热源装置，一般情况下水源热泵产生的热量要在该系统总热量的10%～30%，采用的辅助热源多为太阳能热水器。

第七，为了更好的保护水源热泵的交换器，需要选择两种冷却塔，闭式冷却塔安装在室内，开式冷却塔安装在室外，冬季停止使用时，需要添加防冻剂。

为了提高水源热泵空调系统的性能，降低能耗，需要对其进行优化设计，以上这些优化设计方法只是部分内容，在实际水源热泵空调系统的优化设计中，还有很多优化设计方法，主要是根据水源热泵空调系统的使用区域、使用条件等进行相应的调整，提高其使用效率，降低能耗，实现节能环保。

三、小结

当前空调在人们生活中已经普遍存在，但是空调的能耗较大，在实际使用中无法实现节能环保，为此在空调系统研究中研发了水源热泵空调系统，有效的将空调的运行效率提升，实现了节能的功效。在水源热泵空调系统使用中，需要根据使用地区、环境等的不同，对其进行优化设计，使得水源热泵空调系统的应用效率提升，降低能耗。

参考文献：

[1]邓鑫.水源热泵空调系统分析[J].科技致富向导，2010（21）：49-50

[2]郭敬红，张勇攀.水源热泵空调系统应用分析[J].制冷与空调（四川），2008（02）：91-92

篇4：218 供水厂采用水源热泵空调系统的应用研究

1 改造方案

利用电厂循环冷却水作为热泵低位热源进行供热的基本形式, 汽轮机排汽经过凝汽器后冷凝的凝结水被重新送到锅炉去。根据用户侧热负荷需求的情况, 直接将来自凝汽器的一部分循环水送入冷却塔, 完成正常的冷却循环, 另一部分通过循环水管网送入设置在用户处的热泵装置的蒸发器作为热泵的低位热源, 驱动热泵的高位能量加上从低位热源提取的热量作为热泵产热用于加热用户侧的二次网回水。循环冷却水在热泵蒸发器放热降温后返回到凝汽器入口与流经冷却塔的冷却水汇合, 再被送入凝汽器吸热升温。如此实现将电厂循环水低位余热用于供热的目的。

2 可能性分析

(1) 热泵技术发展现状余热热泵回收系统利用热泵回收电站汽轮机冷端损失, 为热网回水加热或者为热网水和化学水补水预热。热泵通过消耗外界能量将低品位热源提升为高品位的热源。驱动热泵所消耗的有用功E全部被转换成热量, 这部分热量E和从低温体吸取的热量q一起输向高温体, 即Q=q+E, Q为向高温体输送的热量。为说明这种能量转换的优劣, 热泵工作效率可用性能系数COP (Coefficient of Performance) 来衡量。COP=Q/E。

热泵技术最早发展于美国, 在国内兴起于2000年前后, 2003年到2005年行业进入快速成长期, 2006年以后由于“十一五”规划提出了节能20%的目标, 热泵技术有了一次飞跃, 目前热泵技术已比较成熟。热泵技术已经在不少热电厂成功实施利用, 例如:由同方人工环境有限公司利用吸收式热泵技术, 已经成功在赤峰热电厂得到应用, 在阳泉和河北承德也有类似成功实施的案例;内蒙古东胜热电有限公司, 也成功利用吸收式热泵用于供热系统改造。

(2) 我厂实际情况分析 (1) 供暖现状。我厂热水泵房供热线路包括水电路、南线、北线三条供热线路。其中, 水电路和南线供出的热水温度为50~83℃ (根据天气温度调整对应出水温度) , 回水温度40℃, 流量最大300t/h, 所用供热蒸汽为#3联箱0.2MPa蒸汽;北线供出热水:温度80~110℃, 流量最大300t/h, 所用蒸汽为1.0MPa蒸汽。

(2) 热泵供暖需机组循环水计算。吸收式热泵COP1.6~2.1, 参考已成功实施的案例COP1.8计算, 供热三条供热管网最大流量Q1=300×3=900t/h, 供出水在热泵中温升ΔT1为30℃左右, 机组循环水经热泵吸收热量后, 温度降低ΔT215℃, 该工况下用热泵供暖需机组循环水Q2

热泵供出总热量:q1=Q1CΔT1

热泵从机组循环水吸收热量:q2=Q2CΔT2

根据COP定义:q1/q2=1.8/ (1.8-1)

所以需机组循环水量:

我厂六期一台机组循环水量为2800 t/h, 循环水量完全可以满足供暖需要。

(3) 现场方案实施热泵机组计划安装在消防泵房北侧, 现场空间充裕, 且距离汽轮机循环水管线、自流沟和热水泵房都距离较近, 热泵驱动汽源从供热间供化学供汽管线上引出一条支管, 就近便利, 方案实施。

改造后, 保留原来热水泵房加热器, 以备必要之需;改造也不会对汽轮机正常运行造成影响, 安全边际高。本方案可行性较高。

(4) 改造费用若对水电路、南线、北线供热管网全部进行热泵技术改造, 每路管网需两套热泵, 一用一备, 共需热泵机组6套, 包含外部管路和热泵机组, 每套热泵价格在120万左右, 全部改造费用约720万。

3 结语

经济效益分析:上文计算中需要汽轮机组循环水800t/h为最大流量, 平均按600t/h计算, 循环水温度降低15℃, 则通过改造每小时可吸收循环水热量为:

q=600×103×4.2×103×15=37800000000J=3.78×107k J, 折合原煤1.29吨;

由于热泵驱动的蒸汽除疏水进入化学以外, 其余全部热量100%供给供热管网, 和原来热水泵房供热方式一样, 不会有能量损失, 所以吸收的机组循环水热量即为改造后的效益, 全年供热按照150天计算, 每年可节约原煤:1.29×24×150=4644吨, 每吨煤按价格320元计算, 全年节省运行费用149万元。

此外, 由于该部分循环水未经过冷却塔冷却, 没有蒸发损失, 一般在冷却水塔中水损失率1.5%, 则全年可减少补充循环水量为600×24×150×0.015=3.24万吨。

摘要：我厂汽轮机乏汽在凝汽器中冷却的冷源损失, 占燃煤总热量的50%以上;机组循环水在冷却水塔中由于蒸发, 每小时消耗的水量200吨, 是全厂用水最大的一项。同时, 对水电厂、南线、北线供热管网供热水, 用供热间蒸汽通过换热器加热采暖热网循环水。加热器为表面式换热器, 经过多年使用, 目前已经因泄露而堵塞的换热管较多, 个别加热器已经无法满足正常供热需求。为此, 必须进行改造。

篇5：218 供水厂采用水源热泵空调系统的应用研究

8月中旬，建设部公布《居住建筑节能设计标准(征求意见稿)》，并公开在其网站上征求意见。其中规定，户内建筑面积大于或等于80平方米时，宜采用低温地面辐射供暖方式。

然而在我国目前新开发的住宅建筑中，采用集中式中央空调、商用空调和小型户式空调的项目较为广泛，而配置这些空调系统的冷热源设备一般还是以冷水机组、风冷机组、户式小型机组等为主。

在建筑节能和能源耗费不断上涨的形势下，常规冷热源设备的高能耗问题已越来越成为住宅使用者的沉重负担，因此开发和推广高技术、节能型冷热源空调系统已成为住宅项目势在必行的发展趋势。

顺应建设部《居住建筑节能设计标准(征求意见稿)》，在此，我们特对节能地源热泵系统作一下重点介绍。

地源热泵利用土壤的恒定特性

常规的空调设备一般都是通过冷水和热水的循环来达到室内空间制冷和采暖的目的。因此，只有通过空调设备的机械运动和化学介质的冷凝和蒸发作用，才能满足系统冷水或热水的供应需求。而在这一过程中则要消耗掉大量的电力资源。因此，如何降低空调设备产生冷水或热水的能源消耗，才是节省空调能耗的关键所在。

地源热泵空调系统是一项具有高新技术含量的节能系统。它科学利用地下土壤资源的恒定及蓄能的特性，采用将空调系统水管垂直或平行埋入地下的方式，通过水源在地下循环的运行过程，夏季将高温水经过土壤的吸收和冷能量释放转化为低温水，冬季将低温水经过土壤的吸收及热能量释放转化为高温水，从而达到降低空调设备动力产冷或制热的目的，大大节省了能源消耗。

节省能耗

地下土壤资源的温度一年四季相对稳定。冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，是很好的天然冷、热资源。空调水源系统在这种温度特性下循环，要比传统空调系统运行效率高40％，因此节约能耗也在40％左右。另外，低能、温度恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性，平均可以节约用户30％～40％的供热、制冷空调的运行费用。

绿色环保

地源热泵是利用地下资源作为冷热源进行能量转换的供暖空调系统。地表淺层是一个巨大的太阳能集热器，收集了47％的太阳所散发的到地球上的能量，比人类每年利用能量的500倍还多。这种储存于地表浅层的能源是一种无限的可再生能源。可以使使用者长期享受和获益。

稳定可靠

地层温度一年四季相对稳定，其温度的范围远远小于空气的波动，因此地源热泵系统具有很好的恒定性，比较常规空调系统运行更加可靠，稳定。特别是在极限气候条件下，也不会造成设备超负荷运行所形成的波动性。

环境效益 地源热泵的污染物排放与空气源热泵相比减少40％以上，如果结合其他节能措施减排量会更明显。因此，该装置的运行没有任何污染，没有燃烧，没有排烟；也没有废弃物，且不用远距离输送热量，可以大大减少其他空调方式的cO：的排放。提高居住者居住环境的空气质量。

舒适程度高

由于地源热泵系统的供冷，供热更为平稳，降低了空调系统的停机、开机的频率以及空气过热或过冷的峰值。因此这种系统的持续性和平稳性使得室内舒适度程度更高于其他常规空调系统。

一机多用，应用广泛

地源热泵系统可供暖、空调制冷，还可供生活热水，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的2套装置或系统，更适合于别墅住宅等项目。

自动运行

地源热泵机组由于工况稳定，机组运行简单可靠，自动控制程度高，因此，可实现无人值守、智能控制。

使用寿命长

地源热泵系统与常规空调系统比较，机组使用寿命长，平均使用期限在30年以上。是常规系统的2倍以上。

经济对比分析

通过以上表格我们可以分析到，住宅项目采用地源热泵机组一次性投资造价较高于其他系统。比常规冷水机组，风冷机组空调系统造价高出30％左右。但是，常规空调系统只具备单一制冷功能，如果再增加采暖设备电锅炉，燃油锅炉等，则初投资造价并不比地源热泵低，甚至还要高。同时，两套系统并用在设备系统连接及占地面积等方面的其他投资还要有所增加，因此，总体分析，住宅采用地源热泵系统的一次性投资对使用者来讲是非常划算的。从更长期的设备使用寿命来讲，地源热泵系统的使用寿命是常规空调系统的2倍以上，所以，住宅采用地源热泵系统的价值更高。

效益分析

从以上图表中我们可以分析到，北京夏季采用地源热泵系统比冷水机组中央空调节省电耗40％，比直燃机节省45％；比家用空调节省50％。

从以上图表中我们可以分析到，北京冬季采用地源热泵系统比天然气集中采暖节省60％；比挂壁炉供暖节省60％，比电热膜供暖节省70％。

篇6：218 供水厂采用水源热泵空调系统的应用研究

关键词：改造,解决方案,FSO光端机

淮南首创平山头水厂一级提升泵站至厂区控制中心的控制信号原采用全程光缆架设通讯。2009底在市政道路施工的过程中对我单位光缆造成了不可修复的损毁,又因市政施工工期的影响,为了保证我单位的安全生产,因此我们决定对此段光缆进行改造。

1 改造思路

此段光缆铺设长度达到3公里,沿路需要入地铺设和架空相结合,鉴于施工难度和费用问题,为了便于今后维护所以不采用传统有线光缆通讯方式。经过考察决定采用新型无线激光通讯方式:FSO(Free Space Optics)称为自由空间光通信,是利用激光作为载体传输数据,提供无线高速点对点或点对多点通信的一种方式,FSO的传播媒介不是光纤而是空气,因此FSO也称之为“虚拟光纤”。它是一种视距技术,是光通信与无线通信的结合。FSO产品的特点是:可满足客户几公里以内(通讯距离可根据用户定制),1M-155Mbit通信速率内的无线传输的需求,既有光纤系统的带宽,又有无线系统的灵活。系统工作在物理层,与协议无关,实现数据的全双工透明传输,支持网管。该设备无须频率许可、架设方便、技术成本低而且简单易行、协议和拓扑结构透明、带宽大,拥有很好的稳定性和可靠性,可为电信级和企业级客户提供宽带互连和接入服务。

2 产品的主要应用

红外传输系统Air Optitec 2可作为光纤通信的替代品和互补产品,用于本地网和边缘网等近距离高速网的建设。Air Optitec 2既是宽带接入的手段,又是宽带互连的手段,具体运用领域如下:

替代光纤没有或不便于铺设光纤时的高速互连解决方案;城域网和骨干网扩展在某些光纤暂不到位的区域用FSO实现城域网的延伸、连接新网络或在网络核心建设光传输环路等;缺少接入手段和资源的新兴电信运营商的构筑城域的方案;局域网在城市内楼宇之间、园区之间的宽带互联;校园网、高速网络小区或大企业内的网络中应用,或集团大客户专线接入骨干网;SDH网络备份链路;无线基站数据回传2G、2.5G、3G移动基站互连和数据回传;跨越障碍解决跨河流、湖泊、海峡、山沟等复杂地貌带来的挖沟布线难题;应急/临时通信传输如救灾、大型集会活动、展览会、短期租用的建筑、野外的临时工作场所或地震等突发事件的现场作为一种临时的通信连接,以及其他需快速开通业务的场合。

3 设备构成:组件和功能

采用FSO技术的Air Optitec 2采用光电分离方式,设备分为光学天线和光端机两个主要部分,均可安装在室内或室外。光学天线不含任何电子元件,可以工作在较恶劣的室外,两部分之间采用光纤连接。设备示意如图1。传送端的链接头通过光纤和网络数据终端(DTE)相连,并转换成网络信号。在另一端的链接头会接收该光束,实现光电转换后,将信号通过光纤传递给接收网络端口。FSO工作在全双工模式中,数据传送和数据接收能够同时完成。FSO的光学天线包含以下部分:具备除霜功能的保护玻璃;由光纤连接的四路发射光学天线和两路接收光学天线;用于系统粗略校准的光学望远镜;除霜控制器件;用于光电连接的后面板;整体结构;用于俯仰和旋转调整的经纬台;整机固定装置。FSO的光端机包含以下部分:二合一型光接收器接收器;多路发射用激光器;用户端光接口;电源;网管接口;实现系统状态和光学信号强度指示的面板。FSO利用四束小功率的红外激光束为信号载体,两只直径120mm的接收组件并联接收对端的光信号,并经光功率合成器合并成一路信号,提供了更高的信号冗余度,保障高性能和高可靠性。链接头内部由发送组件、接收组件、光学管理接口组件构成,组件间用光纤连接,构成关系如图2所示。

4 环境因素的影响

影响FSO-X系列产品通信质量的主要因素有以下几点:大气喘流的影响;异常天气如大雾、砂尘暴等;建筑物或铁塔晃动的影响。一级泵站和厂区的通讯距离之间无大型建筑物,大雾和风沙天气较少因此环境设备受环境因素的影响较小。

系统特性:

和传统的光纤、微波、射频等解决方案相比,Air Optitec 2给出的宽带解决方案具有安装快捷、可重新部署、单位带宽成本低等优势。客户可根据自己的带宽、距离需要选择不同的产品规格。Air Optitec 2的系统性能和业务特性如下:带宽范围:1M bps~155Mbps;距离范围:几百米~3公里左右;灵活的组网能力:设备能提供多种组网方式,支持多种网络拓朴,包括点对点、链形、环形、环带链、相交环、相切环、网孔形等;物理层传输,与协议无关:可以支持多种业务:SONET、ATM、以太网(10M、100M、)、FDDI、令牌环等;完善的保护机制:电信级多光束系统,用于高性能、长距离FSO网络;简易、自由、灵活的Air Optitec 2系统和微波、MMDSLMDS相比,还具有一些其它特性:快速部署:数小时内即可开通业务;带宽优势:可以和光纤媲美,达155Mbps,且单位比特成本低廉;即装即用:无需申请频率资源、无须物理媒质、是即到即装,即装即用的网络;安装拆卸灵活:客户可根据需要拆卸并重新安装。保护投资,是可移动的资产;无EMI和RF干扰:满足电信级传输的要求,没有同频干扰,保密性能良好;维护便捷:一般不需要什么维护操作。但为了确保起见,建议一年作一次维护。

总结

篇7：218 供水厂采用水源热泵空调系统的应用研究

【关键词】地下水源热泵；智能控制；具体应用；节能控制

在城市的建设中，供热系统的应用一直是讨论的热点话题，因为这不仅仅关乎民生，还关系着自然能源的合理化利用。在过去几十年的经济快速发展中，我国的煤等不可再生能源物质已经供应紧缺，为了实现经济和能源的可持续建设，必须要进行新能源的开发与利用。地源热泵的应用实现了地熱能的综合使用，其中地下水源热泵系统的开放式系统应用比较广泛，通过对低位能向高位能的转变，提供了建筑物所必须的热量的供应。

一、地下水源热泵的应用原理

地下水源热泵系统的应用原理是将地下水中所含有的地热能进行能量的转换，地下水中的能量属于低位能，需要通过电能的施加将低位能转换成高位能，所以在地下水源热泵系统中会有压缩机、蒸发器和冷凝器的使用，而压缩机的使用就是能量转换的关键。当提供的电压出现谐波作用时，机组就会检测并识别，停止机械的运行，当电压稳定会智能化系统会自动恢复运行状态，延长了机械设备的使用寿命，节约了资源利用中的工程开支。另外，在缺水或过冷的水温环境中，此种保护措施也会有响应。

二、地下水源热泵系统节能控制分析

1、以保护控制为基础加强节能控制。地下水源热泵在实际的工作环境中，会由于环境的复杂变化引起机器的异常反应，这就需要通过智能化的节能控制实施，保护机械不受突发事故的破坏，节约企业在设备上的投资使用。这种保护措施主要是通过报警系统和检测系统的建立，进行报警通知或终止机械运行。

2、能量的智能化节能控制。在地下水源热泵的应用中，是通过循环水的使用实现热源的能量控制的。当抽水系统持续抽水时，地下水位就会下降，在供水循环系统中就会形成较大的压力差，提供井水循环的水泵就要相应的增大功率。智能化节能应用主要是针对水位的下降进行功率的设定，减少过多电能的浪费，同时避免了因回灌压力过高造成的机械开关频繁，保护了机组的使用寿命，减少了不必要电能的浪费使用。

三、智能控制技术的具体应用

随着计算机技术水平的提高，人们能够在实际的工作中进行智能化的控制，这种智能化主要是你通过对机械进行数学、语言和知识的编程等，实现机械的检测、识别和控制技能，即使是在无人的环境中，也能通过自我识别完成准确化控制。现阶段，应用最广泛的智能控制系统有模糊控制、专家控制和神经网络控制等。其中这些控制系统也是实现地下水泵热源系统控制的主要内容。

1、模糊控制。模糊控制是基于模糊集合论模拟人的模糊推理和决策过程的一种实用的控制方法。模糊控制系统是以模糊数学、模糊语言形式的知识表示和模糊逻辑的规则推理为理论基础采用计算机控制技术构成的一种具有反馈通道的闭环结构和数字控制系统。它的组成核心是具有智能性的模糊控制器。在地下水源热泵的应用中，应用模糊控制可以实现高控制精度，能够及时的发现测量数据与期望数据的偏差，便于技术人员对具体参数的输入调节，这种调节机制应该是闭环结构形式，将在传感器中收到的观测值反馈到系统的输入端，并与理想的输入量相比较，从而构成闭环结构的反馈调节通道。

2、神经网络预测控制。预测控制是工业过程控制领域发展起来的一种计算机控制算法，它包括模型预测、反馈校正、参考输入轨迹和滚动优化4个部分这种算法的基本思想是先预测后控制，其控制动作具有较强的预见性从而明显优于经典反馈控制系统。人工神经网络作为一种非线性建模和预测方法具有良好的非线性品质、极高的拟合精度‘灵活而有效的学习方式、完全分布式的存储结构和模型结构的层次性，已被广泛应用于预测并取得了良好的效果。对于地下水源热泵空调这种大惯性、大滞后系统的控制，采用常规的控制策略将难以取得理想的效果而神经网络具有非线性逼近能力等优点在建模方面具有较强的优势，因此采用神经网络可以实现预测控制。

3、专家控制系统。专家控制系统是具有模拟或延伸扩展专家智能的功能采用人工智能专家系统技术与控制理论相结合而设计的系统。其实质是。基于控制对象的控制规律以智能的方式利用求得控制系统尽可能地优化和实用化它反映出智能控制的许多重要特征和功能。在中央空调控制系统的应用中，专家系统主要用于系统建模它的关键点在于系统集成一以及“技术集成“从系统的观点出发综合考虑各个方面的因素应用优化的控制算法和智能控制技术构造智能专家控制系统最大限度地挖掘其节能潜力。

四、地下水源热泵智能控制技术发展趋势

地下水源热泵系统的应用已经在工程中有所体现，实现了地热能的有效利用。地热能主要是地表和湖水中吸收的太阳能，其吸收的数量几乎达到40%，若能够通过技术的革新进行高效的利用，这种绿色能源将会促进社会的又一次变革。在现阶段的地下水源热泵智能系统的应用中，虽然能够通过压缩机和水泵的智能化控制，但是其控制体系还不够完善，针对同一台空调机组通过专家控制系统、模糊控制系统和神经网络控制系统的应用，能够实现智能化的应用，但是在多台空调机组的配合使用中却存在不协调的特点，每台空调机组之间缺少设备的沟通，不能够在统一控制体系中同步进行。因此，在未来的地下水源热泵的智能化和节能化的控制中。应不断加强多台机组联合使用的研究，将控制范围从单台机械向网络化发展，利用集成与智能的技术实践，提高地下水源热泵系统的综合调节，真正实现智能化的应用，同时也减少了单台机组的智能设备的繁复应用，降低了工程施工成本。

结语

随着信息技术的提高，以及计算机技术的广泛应用，智能化控制已经成为了未来经济建设的发展方向，在城市供热系统的应用中，通过地下水源热泵系统的建立，实现了可再生资源的利用，但是在实际的应用中，需要借助高新技术的支持，将节能性和智能性充分的结合起来，提供高效率的地热能的使用，保证社会建设和能源使用的平衡发展，同时也将节能的概念渗透到社会生活中，促进社会的科学建设。

参考文献

[1]彭亚美，地下水源热泵系统的模拟分析与运行优化研究[J].合肥工业大学，2013（04）.

篇8：二氧化氯消毒在供水厂应用的实践

关键词：供水厂,消毒,安全性,液氯,二氧化氯

消毒一直是给水处理工艺中必不可少的一个环节, 水厂采用液氯消毒已有二十几年历史, 在供水水质处理效果中起到一定作用, 多年来形成一套较为成熟的消毒工艺。但是随着科学技术的发展、环境的变化、原水水质的恶化及人民群众对水质要求的不断提高, 该方式存在的不足越来越明显。

(一) 液氯消毒不足之处主要表现在以下两方面

1. 安全性

2004年, 国家有关部门对液氯正式认定“剧毒危险化学品”, 对生产、储存、经营、使用单位的监管力度不断加大。供水企业作为液氯的使用单位, 水厂、加压站通常地处居民密集区, 加氯室往往与居民楼一墙之隔, 一但发生大量液氯泄漏事故, 社会危害极其严重。虽然使用的是半吨氯瓶分装, 每一瓶也足以危及一平方公里内人、动、植物生命安全。

液氯使用方面的安全管理主要涉及以下几方面:

(1) 资质资格管理:首先在当地安监局备案、登记, 由具有相关资质安全评价公司进行安全评价, 拿到合格的安全评价报告, 公安危险品管理部门才能开具“购买证”, 这其中各种资料必须齐备, 包括加氯室, 氯库等构筑物详细图纸, 档案, 消防验收合格报告, 气象部门避雷检验记录, 特殊工种培训合格证, 职业病防治部门抽检合格记录等等相关手续, 牵涉大量人力、物力。

(2) 加氯专用设备:专用车辆、氯瓶、空气呼吸器、加氯机、吊车、泄氯吸收安全装置, 考虑设备投资、正常运转、维护等费用不低于百万元之多。

车辆:专用车辆国家实行资质认定制度, 只能挂靠大型运输企业, 驾驶员、押运员必须进行安全培训合格, 取得上岗操作证书。特别强调一点的就是运输人员的责任心问题, 因为一时疏忽, 就有可能酿成大祸。2002年唐山市自来水公司运氯人员发现严重超装变形氯瓶, 及时停止吊装上车, 避免了一起氯瓶爆炸事故。而且在运输过程中, 运氯车辆不可避免的要在城市中穿行, 一旦发生问题后果不堪设想。

氯瓶:每只氯瓶都属一个重大危险源, 因此一般要求两年打压、检测, 12年强制报废, 充气、运输、储存、使用, 每个环节都不得松懈, 一丝不苟;氯瓶在使用过程中, 严禁抽成真空负压, 因为再次存装时, 湿空气压入瓶中, 与氯反应产物腐蚀内壁, 虽外形无明显症状但存在重大安全隐患。加氯工艺中加装电子称、电节点压力表、加氯量记录都为了充分保证氯瓶不能负压, 造成操作复杂。

加氯机:国产加氯机功能不稳定, 进口加氯机价格昂贵, 在实际使用中各部件也相当“憔悴”, 部分年久失修需更新换代。在连续运转中, 所谓“进口自动加氯系统”维护、维修非常繁琐。

泄氯吸收装置:作为安全防护作用的有效装备, 液氯使用点都应安装, 日常维护中吸收液浓度控制, 报警仪有效性测试, 管道密封情况, 电气部件可靠性能都是影响其是否能正常启动的方面。近年来, 出现的吸收液为氯化铁的新型吸收装置, 避免了吸收液浓度变化, 影响吸收效果的问题, 但是每套价格昂贵, 如果每个小型加压站都安装, 不太现实。

其它如氧气呼吸器的充氧换药维修、吊车年检维修也有相当大工作量。

2. 存在的隐患

氯气消毒的机理是氯化消毒, 在水处理过程中与水中有机物反应, 产生三氯甲烷等致癌物质, 并且随着水中污染程度的增加, 氯气浓度的变化, 致癌物质会积累增多, 长期使用对人体是有害的, 氯气消毒工艺对人体健康的潜在危害性越来越受到人们的关注, 迫切地寻找新的适用于公共给水的系统消毒工艺。

(二) 二氧化氯消毒的应用

二氧化氯是目前国际公认的一种高效, 低毒, 快速, 广谱的第四代新型灭菌消毒剂。是联合国世界卫生组织确认的安全、高效、无毒新型强氧化杀菌消毒剂。美国环境保护署和食品药物管理局批准, 广泛应用于食品保鲜、加工, 饮用水的消毒、杀菌、除臭等, 然而目前在我国大量使用的氯气和含氯的漂白粉消毒剂, 在杀菌的同时, 又带来游离氯对各种有机物的氯化作用, 产生氯酚、三氯甲烷、二恶英等致癌物, 危害人类的健康。二氧化氯的优势引起人们的足够重视, 已在欧美数千家水厂得到应用, 而我国在这方面起步和发展较慢, 从20世纪90年代以后才开始在一些中、小型水厂中加以应用。

1. 二氧化氯灭菌消毒性能

二氧化氯消毒剂可以灭杀一切微生物, 包括细菌繁殖体、细胞芽孢、真菌、分枝杆菌和肝炎病毒、各种传染病毒菌等。其对微生物的杀菌机理为:二氧化氯对细胞壁有较强的吸附穿透力, 可有效地使氧化细胞内含琉基的酶, 快速的抑制微生物蛋白质的合成来破坏微生物。

使用二氧化氯消毒剂杀菌有快速持久、安全无毒、广谱高效、无二次污染、不受PH值影响等优点。

2. 复合法二氧化氯发生器工作原理:

如下图

原料供应系统内的氯酸钠水溶液和盐酸 (浓度30%～31%) 在计量调节系统、电控系统的作用下被定量输送到反应罐内, 在一定温度下经过负压曝气反应生成二氧化氯和氯气的气液混合物, 经吸收系统吸收制成一定浓度的二氧化氯混合消毒液, 投加到待处理的水中或需要消毒的物体, 完成二氧化氯和氯气的协同消毒、氧化等作用。

同时含有余氯在管网中达到持续效果。在投加点前设置流量检测系统, 自动检测记录水量变化, 将流量信号传入控制箱, 控制系统根据流量变化, 按照预设程序, 自动调节计量泵加量, 使二氧化氯产量与处理水量保持恒定比例。还可根据要求选用二氧化氯自动检测装置与流量检测组成复合控制回路, 使加药量更加精确, 设备运行中有缺料保护, 欠水压保护, 温度保护, 过电压保护等保证设备连续运行更加安全可靠。

复合二氧化氯消毒在设备运行安全性上不言而喻, 消毒气体现场制备, 制多少当场吸走多少, 不存在大量剧毒危险品聚集, 不会因为一不小心造成毒气泄漏造成大范围社会危害, 最不利情况是出现设备故障停运。为了保证水质消毒连续性, 水厂消毒设备一般为一用一备, 选型合理, 各零部件互换。

(三) 二氧化氯灭菌消毒在供水厂的应用

2001年结合多方面考证, 当地水质检验部门认可, 唐山自来水公司在水质消毒工艺中开始了“二氧化氯的试用”, 首先在陡河水库消毒工艺中安设两台5000型设备, 运行近八年多时间来看, 消毒效果非常明显, 进入净水厂的水质显著提高, 为地面水的进一步处理奠定基础。之后, 在祥富里、龙泉西里等6个加压站, 人口密集居民小区使用二氧化氯消毒, 从每月的水质检测报告分析比较, 都达到国家标准, 其中包括关于氧化氯应用领域出厂水, 管网末梢, 有效氯含量值。

2003年正式在大洪桥水厂安设两台2000型二氧化氯设备, 开始了较大型水厂应用新工艺, 新方法水质消毒, 几年多时间以来, 严密监测设备运行状态, 随时做好各种记录, 在原料供应、药耗计量、水质监测、效果分析、设备参数调整等方面, 摸索出一套较成型工艺, 积累了一些经验。

(四) 总结

篇9：218 供水厂采用水源热泵空调系统的应用研究

【关键词】谐波抑制；无功补偿；电能质量；晶闸管投切电容器；晶闸管控制电抗器

0.概述

中友中板厂全称无锡市中友不锈中板有限公司，属金属冶炼及压延加工行业，主要从事不锈钢中板、低合金中板、锅炉板、容器板的冶炼与轧制，其中不锈钢中板目前国内仅有三家生产企业之一。公司目主要的大功率生产设备有两台60吨电弧炉、三台30吨中频炉、两台3000T轧机使用一台2800kW的直流电机、二台3000T轧机使用三台4300kW的直流电机、一台4000T的精轧机使用一台5700kW的直流电机、三台1250kW除尘电机为交流异步电机、一台1250kVA的交流异步辊道电机、一台1000kW的电阻加热电炉。

该厂由于设备和生产原因，用电功率因数较低，用电质量差。每月都要额外支付数万到数十万的力调电费。表1为该厂2010年来部分月份电费情况。

1.原因分析

对中友中板厂的几种主要设备从其工作原理上进行电能质量分析可知，该厂负载对电网的影响主要有几种情况：

（1）电弧炉工作时产生的谐波、无功、闪变、三相负载不对称等情况，同时由于电弧炉工作状态的不确定性，在产生谐波时不仅产生特征次谐波，也会产生非特征次谐波。

（2）晶闸管整流电路不仅产生大量谐波，也要消耗无功，且功率因数随着控制角 的增加而降低。当负载降低时，功率因数也随之降低。

（3）异步电动机虽然是线性负载，在起动与空载时起功率因数均较低，尤其在起动瞬间需消耗大量的无功功率，对电网造成无功冲击。另外异步电机在负载运行时的0.8～0.85功率因数也不能满足国家《功率因数调整电费办法》所规定的功率因数0.9的要求。

2.采取措施

2.1 TCR+TSC+LC控制法

按系统所需的无功补偿值投入适当组数的电容器，并略有过补（补成容性），再用TCR的感性无功来补偿过补部分的无功。同时，LC滤波器滤除谐波，对于3、5、7、11次谐波采用单调谐滤波器，即TCR+TSC+LC控制法。

晶闸管控制电抗器TCR和晶闸管投切电容器TSC都采用三角形联结。因为采用三角形联结有很多优点：一是可以避免线电流中产生零序分量；二是可以将 次谐波电压互相抵消；三是各个元器件的绝缘水平与电网额定电压的等级一致，使用中的同步信号可直接取自相应的线电压。

晶闸管阀的接线方式有晶闸管与大功率二极管反并联和晶闸管反并联两种接线方式。由于采用晶闸管与大功率二极管反并联方式时，晶闸管和二极管上承受的最大电压为2倍线电压峰值。而采用晶闸管反并联接线方式时，电容器是在电压过零点时投入，电容上没有预充电，晶闸管阀所承受的最高电压为线电压峰值，可以减少晶闸管阀串联的个数，降低控制装置的成本。所以本装置采用晶闸管反并联接线方式。

TCR+TSC+LC动态无功补偿装置监测系统不仅负责采集装置各组成部分的主要状态变量，进行简单计算或逻辑分析后对其进行显示，而且对TCR+TSC+LC动态无功补偿装置系统当前所处的状态进行实时判断，必要时发出报警信号或紧急操作指示，从而为预防和避免动态无功补偿装置装置出现故障提供了可靠、有力的保证。TCR+TSC+LC动态无功补偿装置保护系统则保障TCR+TSC+LC动态无功补偿装置能够安全并入电网运行，一旦系统出现故障，装置不会受到损坏；而装置出现故障后也不会对系统造成破坏性的影响。TCR+TSC+LC动态无功补偿装置控制系统则是装置中最为关键的部分，它指挥整个装置按照预先设定的运行特性进行工作，其设计的好坏直接关系到整个装置的性能。

2.2中友中板厂混合型动态无功补偿系统运行分析

该系统于2012年9月12日投入试运行，我们于15日对电网质量情况进行了主要包括谐波电流，功率因素等电能质量数据。

（1）对LC滤波系统投运前进行单独测量电流波形，得出3次、5次、7次、11次、13次谐波电流均超标，且超标严重，分别为65.32A，78.56A，34.72A，21.23A，23.32A。对混合型动态无功补偿系统投运前进行电压电流波形测量，6KV负荷注入6KV系统侧的母线电压总畸变率为5.06%，远远超过国家限制3%。功率因素也很低，只有0.75。

（2）对混合型动态无功补偿系统投运后负荷注入系统的谐波电流进行测量得出数据全部达标。电压畸变率也达到国家标准，满负荷情况下，功率因素达到0.92，也符合国家规定要求。

（3）根据这个测试结果不难看出中友中板厂生产过程中，只要这套混合型动态无功补偿装置正常运行，整个厂里的负荷不会对电网产生不良影响。

以上三大类负载是该厂主要的谐波与无功及闪变的污染源，针对这三种负载进行相应的谐波与无功治理不仅可降低其对电网的影响，提高供电效率及供电质量。同时由于用电质量的改善也能为该厂节约大量的电费，提高经济效益。

3.结论

本文针对大功率负荷下谐波及无功的特点和无功补偿的性能指标作了分析，以无锡中友中板厂的谐波及无功补偿为课题背景，通过对混合型动态无功系统的工程实例调试和系统研究，得到以下结论：

（1）通过对大功率负荷下谐波及无功的特点的研究与分析，设计出现场实用的滤波及补偿方案。

（2）建立了基于混沌遗传算法的LC滤波器优化方案。运用该方案的优点是：补偿及滤波装置未投入运行前便可预知其运行时的各项电力技术指标，经过调整可以设计出较为理想的无功补偿及谐波滤波装置，避免了盲目性，对于装置的设计质量起到了保证作用。

（3）在动态无功补偿方面，本文采用TCR+TSC的混合型补偿方法。在TSC投切上设计了不等容分组的非线性投切的投切法，保证了每组电容组的使用效率，在满足限定条件下总是投入容量较大的一组补偿电容器。

（4）大型轧钢厂的负荷均为冲击型负荷，在运行时产生大量的谐波及无功，实践证明SVC必须与工程同步。

（5）利用三相瞬时无功功率理论对谐波及无功进行检测，不但在动态响应上有良好的特性，而且各计算公式形式相近，用查表和计算相结合的方法在计算机上很容易实现。