污水供热啥原理? 给城市安个“冰箱压缩机”
污水是如何通过热泵实现制冷、供暖的呢?孙德兴说:“热泵是一种将低温热源的热能泵入高温热源的装置,其工作原理与冰箱压缩式制冷机一致。”
具体来说,温度较高的污水(10摄氏度左右)流经蒸发器时,将热量传递给蒸发器内的低压液体制冷剂,污水自身温度降低,制冷剂蒸发成气体,并流向压缩机,压缩机将气体制冷剂压缩成高压气体并输送到保温水箱里的冷凝器,高压气体在冷凝器中凝结成液体,并把相变潜热传递给水箱里的水,进而使供热管道内水源温度上升,凝结的液体制冷剂经节流阀减压后再流回蒸发器与污水换热,这样周而复始,实现供暖功能。
实际上,水源热泵原理存在已经上百年,但真正把它应用于实践的却没有几个,孙德兴说。
北欧、日本等国家和地区也曾使用污水实现供热、空调工程,但这类工程都是在走先水处理、后供热的传统路子,在系统中设有两个水处理用的水池,还有机械式的筛滤装置。“水处理的成本要远远地高于所能获得热能的价值,再说在城区建筑附近设置污水池也不可行。这就决定了这类系统没有推广价值。”孙德兴说。因此,类似的工程没有铺开就“胎死腹中”。
污水利用很巧妙: 循环不处理“原汤化原食”
在孙德兴看来,污水再利用最经济的方法就是不对污水进行任何处理而加以利用。但问题是,城市污水中存在的大量污物诸如烂菜叶、泥沙、粪便以及塑料片、纱布条、头发丝等,足以在几分钟内把传统过滤面设备堵死。新的水处理设备必须承担300公斤/小时以上的污杂物排放量才能符合设备要求。
经过反复试验,孙德兴及其学生研发的“城市污水冷热源装置”,其装置内置过滤网,可将污水中大块污物阻隔,将相对清洁的污水接入系统供热,提取热量后,又可将污水反冲回污水系统,带走被阻隔的大块污物,即“原汤化原食”。这种本身对污水不做任何处理的污水处理之道节省了大量处理成本。
污水取热有意义: 节能减排如同再建城市公园
事实上,从污水中提取热能,它带给人们的不仅仅是节约传统能源消耗,更重要的意义是为清洁能源产业化提上了“快车道”。十多年前,这个“世界首创”的技术设备,让国内外学者茅塞顿开,惊叹不已。
2005年6月15日,黑龙江省科技厅召开“城市原生污水热能资源化工艺与技术项目”鉴定会,与会专家一致认为:“原生污水热能采集装置”和系统的工艺流程与关键技术成果能将该能源有效回收,并在无污染的情况下将其用于建筑物的采暖空调,减轻建筑物采暖空调对常规能源的依赖,解决了以原生污水为热源的热泵应用重大难题,为热泵应用开辟了一条新的途径,该项技术达到“国际领先”水平。
此后,该技术不断在“实践—改良—实践—再改良”过程中前进。如今,哈工大金涛科技股份有限公司推出的特制宽流道板式换热器取代了过去的壳管换热器,并采用新型防腐铝材,无需过滤,无论多大污物均可顺畅通过,且不会在钢壁上结垢,完全满足城市原生污水资源化利用的需要。
利用污水热泵系统技术,每利用一吨污水所获取的热量,相当于燃烧1公斤标准煤所产生的热量。哈工大金涛科技股份有限公司区域经理刘延峰给记者算了一笔账,将1吨水从15℃加热至45℃需要3万卡热量,如果通过电采暖所需成本30.47元,用管道煤气需要27.5元,用柴油锅炉成本为25.26元。而污水源热泵的成本只有7.22元,比最常见的燃煤取暖便宜3/4。
据统计,全国废污水排放总量按年平均4%的增长速度逐年增长。如果对全国废污水排放总量的一半进行利用,其转化的热能能够满足5亿平方米建筑供暖制冷需要,每年可节省标准煤500万吨以上。
根据以上资料显示,污水供热在一定程度上给我们提供了更多的便利,推广污水供热,还我们一个没有雾霾的温暖世界很有必要。
