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表4 案例污水处理厂工艺化学能转化计算结果
表4计算结果显示,污泥厌氧消化产CH4如果实施热电联产,所产生的能量远高于厌氧消化池加热所投入的能量,即,污泥厌氧消化确实是一种能量转化并输出的必要单元。产生的净能量也就是污水有机物在完成基本污染物去除功能(脱氮除磷兼COD去除)后所获得的实际化学能,可以抵消曝气、回流、消化池加热等环节的能量消耗,以减少对外部能源的依赖。
3.3
热能转化计算案例厂出水流量、水质均较为稳定;水温变化不大,夏季在20~24 ℃之间(低于空气环境温度),冬季处于10~15 ℃范围(高于空气环境温度)。因此,非常适合应用水源热泵工程。利用公式(4),取用案例厂处理后的出水(60万m3),提取温差设定Δt=4 ℃,则案例厂每天出水所含热量计算如下:
根据综合公式(6)和COP定义得到热泵实际供热量/制冷量的变形计算公式(8)。
计算中,分别取热泵机组供热COP为3.5、制冷COP为4.8,利用公式(7)、(8)以及表1中能源换算关系,可计算系统可获取的热/冷量、系统供热/制冷时机组实际能耗,计算结果见表5。
表5 水源热泵系统利用案例厂出水可产生的当量电量
表5显示,水源热泵系统在供热工况下,每消耗494211 kW˙h电量,可产生1556544 kW˙h的电当量,热泵机组每天净产出电当量1062333 kW˙h。在制冷工况下,每消耗213022 kW˙h电量,可产生920179 kW˙h电当量,热泵机组每天净产能电当量707157 kW˙h。可见,案例厂如果采用水源热泵系统,节能与能量回收效果非常明显。
综上所述,将水源热泵系统从污水中获取的热能与污泥厌氧消化产CH4后热电联产转化的化学能相比,热能显著高于化学能;供热时热能与化学能比值为1 062333/118056=9.0,制冷时热能与化学能的比值为707157/118 056=6.0。
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