朱憲良郝慶（渤海石油水電服務(wù)公司，天津，郵編： 30045）

一、前言

能源是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著人類文明的進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展，人類對(duì)能源的消耗愈來(lái)愈多。因此，大力發(fā)展新能源與可再生能源已成為我國(guó)21世紀(jì)發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)和建設(shè)小康社會(huì)刻不容緩的主要任務(wù)和戰(zhàn)略目標(biāo)。國(guó)務(wù)院總理溫家寶在十一屆全國(guó)人大三次會(huì)議上指出：要大力發(fā)展新能源、新材料、節(jié)能環(huán)保等產(chǎn)業(yè)。大力發(fā)展低碳技術(shù)，推廣高效節(jié)能技術(shù)，積極發(fā)展新能源和可再生能源。

供熱是能源消耗的大戶，從目前我國(guó)的能源利用結(jié)構(gòu)和城市集中供熱發(fā)展態(tài)勢(shì)看，以熱電聯(lián)產(chǎn)和大型區(qū)域鍋爐房為熱源集中供熱仍然為主體。但近年來(lái)，隨著一次石化能源開(kāi)采量飛速增加而帶來(lái)的能源緊張情勢(shì)促使以利用地?zé)?、工業(yè)廢水、地表水、城市污水、燃?xì)?、太?yáng)能等方式作為輔助性環(huán)保熱源參與集中供熱所占的比例逐年增加。熱泵技術(shù)是應(yīng)用低位可再生能源的重要技術(shù)措施之一。人們愈來(lái)愈關(guān)注如何通過(guò)熱泵技術(shù)，將貯存在土建、地下水、地表水或空氣中的太陽(yáng)能之類的自然能源以及生活和生產(chǎn)排除的廢熱，用于建筑物采暖和熱水供應(yīng)等方面，從而有效地降低高位能的耗散速度。

本文通過(guò)闡述天津塘沽渤海石油水電服務(wù)公司港區(qū)水暖分公司（下簡(jiǎn)稱“港區(qū)”）采用熱泵技術(shù)利用地?zé)嵛菜Y源替代原有燃?xì)忮仩t進(jìn)行供熱所取得的可觀經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，從而為同行業(yè)的供熱企業(yè)提供借鑒和參考。

二、熱泵技術(shù)簡(jiǎn)介

（一）熱泵。

熱泵僅需要消耗少量高品位能源（電能或燃料），就能從低溫?zé)嵩矗ㄈ绛h(huán)境空氣、海水、土壤等）中抽取大量低溫?zé)崮?，將其溫度升高后“泵送”給用戶。顧名思義，熱泵也就是向泵那樣、可以把不能直接利用的地位熱能（如地?zé)?、工業(yè)廢熱、城市污水、空氣、土壤、太陽(yáng)能等）轉(zhuǎn)換為可以利用的高位熱能，從而達(dá)到節(jié)約部分高位能（如煤、燃?xì)?、油、電能等）的目的?/p>

熱泵雖然需要消耗一定量的高位能，但所供給用戶的熱量卻是消耗的高位熱能與吸取的地位熱能的總和，也就是說(shuō)，應(yīng)用熱泵，用戶獲得的熱量永遠(yuǎn)大于所消耗的高位能（水源熱泵常規(guī)能效比在4以上）。因此，熱泵是一種節(jié)能裝置。

（二）熱泵應(yīng)用。

70年代以來(lái)，熱泵工業(yè)進(jìn)入了黃金時(shí)期，世界各國(guó)對(duì)熱泵的研究工作都十分重視，諸如國(guó)際能源機(jī)構(gòu)和歐洲共同體，都制定了大型熱泵發(fā)展計(jì)劃，熱泵新技術(shù)層出不窮，熱泵的用途也在不斷的開(kāi)拓，廣泛應(yīng)用于空調(diào)、供熱和工業(yè)領(lǐng)域，在能源的節(jié)約和環(huán)境保護(hù)方面起著重大的作用。

我國(guó)熱泵技術(shù)的研究工作起步較晚。80年代以后，熱泵技術(shù)的研究日益受到重視，并取得了一系列的研究成果，部分企業(yè)產(chǎn)品技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量已達(dá)到或接近國(guó)際領(lǐng)先的地位。90年代后在集中供熱領(lǐng)域得到了較好發(fā)展，像北京的地?zé)嵛菜?、沈?yáng)的大面積地下水源、污水熱源泵利用項(xiàng)目等均很成功。

熱泵系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和可能提供的熱能品質(zhì)都與熱源的特性有關(guān)，而熱泵應(yīng)用的關(guān)鍵之一就是尋找并巧妙地利用合適的熱源。

三、熱泵技術(shù)應(yīng)用背景

渤海石油港區(qū)原有供暖熱源為區(qū)內(nèi)40蒸噸的燃?xì)庹羝仩t房。2007年10月《港六地?zé)峋苯庸┡?xiàng)目》實(shí)施投產(chǎn)后，利用港六井地?zé)崴娲瓉?lái)鍋爐蒸汽，實(shí)現(xiàn)了港區(qū)6萬(wàn)m2辦公樓的冬季供暖。地?zé)峋诠┡a(chǎn)中得到初步應(yīng)用，港區(qū)地?zé)峁┡蓊~由改造前的5%提高到42%左右，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益明顯。但仍存在以下節(jié)能減排潛力：

1、地?zé)嵛菜€有利用潛力

港區(qū)地?zé)嶂惫┖蟾哿牡責(zé)崴m得到較大程度的利用，也有了較好的節(jié)能成效。但其直供后地?zé)嵛菜欧艤囟葹?2℃左右，流量約為80方/小時(shí)，這部分地?zé)嵛菜呐欧乓泊嬖谥鵁崃康睦速M(fèi)。依靠現(xiàn)有工藝和設(shè)備無(wú)法對(duì)其進(jìn)行利用，還存在較大的利用潛力。

2、地?zé)嵛菜磳?shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放

港六井直供后尾水排放溫度為42℃左右，未達(dá)到天津市地?zé)嵛菜?5℃以下排放標(biāo)準(zhǔn)。天津市《關(guān)于進(jìn)一步規(guī)范地?zé)衢_(kāi)發(fā)利用方式提高地?zé)豳Y源利用率的通知》(津國(guó)土房熱［2008］63號(hào)）文件中規(guī)定“2008年底前地?zé)嵛菜?5℃以下排放，2009年底前地?zé)嵛菜?5℃以下排放”。

四熱泵技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目

針對(duì)上述問(wèn)題，我們?cè)趪?guó)內(nèi)對(duì)熱泵技術(shù)進(jìn)行了大量的調(diào)研和論證工作，最終確定了溴化鋰吸收式水源熱泵。由于項(xiàng)目的核心設(shè)備—溴化鋰吸收式水源熱泵為國(guó)內(nèi)較早使用天然氣為動(dòng)力的吸收式水源熱泵，因此我們邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)行業(yè)專家對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行綜合論證和評(píng)審，經(jīng)專家評(píng)審該項(xiàng)目技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行。同時(shí)根據(jù)港區(qū)的實(shí)際供暖情況，我們要求廠家依據(jù)實(shí)際及后期的保障運(yùn)行進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造。

（一）改造創(chuàng)造性

國(guó)內(nèi)首例利用以天然氣為動(dòng)力的吸收式水源熱泵提取地?zé)嵛菜挠酂?，將低溫水加熱成滿足采暖需求70℃高溫?zé)崴?。同時(shí)將供暖尾水排放溫度由原來(lái)的約42℃降低到25℃以下。

水源熱泵原理：通過(guò)壓縮或吸收工藝將熱量由“低”溫介質(zhì)向“中”溫介質(zhì)傳遞，形成“高”溫介質(zhì)加以利用，提升了所用介質(zhì)（水）的熱品質(zhì)。形象類似于用水泵將低處的水提升到高處。

改造工藝示意圖

（二）熱泵技術(shù)應(yīng)用情況

改造前供暖模式：

總供暖面積14.5萬(wàn)m2（辦公區(qū)6萬(wàn)m2，生產(chǎn)作業(yè)區(qū)8.5萬(wàn) m2）。

3臺(tái)燃?xì)忮仩t（15蒸噸2臺(tái)，10蒸噸1臺(tái)），1口高溫地?zé)峋?口低溫地?zé)峋?座中心換熱站。

改造后供暖模式：

地?zé)嶂惫?萬(wàn)平米）+熱泵供暖（8.5萬(wàn)平米）=14.5萬(wàn)平米。

經(jīng)2009-2010年一個(gè)完整采暖期的運(yùn)行，地?zé)嶂惫┙Y(jié)合熱泵經(jīng)受住了天津幾十年不遇的極寒氣溫-16℃的考驗(yàn)（150天供暖，3臺(tái)鍋爐一天沒(méi)點(diǎn)），保障了渤海港區(qū)生產(chǎn)、辦公供暖需求，大幅度降低了供暖運(yùn)行成本。

五、熱泵應(yīng)用產(chǎn)生的效益

（一）經(jīng)濟(jì)效益

每年節(jié)省天然氣180萬(wàn)方（由260萬(wàn)方至80萬(wàn)方）直接產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益486萬(wàn)元；同時(shí)節(jié)約材料、修理費(fèi)、自用水電等費(fèi)用24萬(wàn)元，累計(jì)節(jié)約510萬(wàn)元/年。項(xiàng)目投資500萬(wàn)元，實(shí)現(xiàn)了當(dāng)年投資，當(dāng)年回收成本。

（二）社會(huì)效益

減少污染物排放：二氧化碳300t/a。

地?zé)嵛菜芍暗?2℃降至25℃以下達(dá)標(biāo)排放，地?zé)豳Y源得到充分應(yīng)用。

七、結(jié)論

能源結(jié)構(gòu)調(diào)整是今后集中供熱企業(yè)需要面對(duì)的嚴(yán)峻的社會(huì)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。減少煤炭、燃油在整個(gè)供熱能源系統(tǒng)中所占比例是環(huán)節(jié)國(guó)家能源緊缺的當(dāng)務(wù)之急之舉措，因而從事集中供熱行業(yè)的專家、企業(yè)都應(yīng)當(dāng)結(jié)合不同的區(qū)域?qū)嶋H、不拘一格，挖掘并開(kāi)發(fā)多種能源利用形式，完善并切實(shí)保障城市現(xiàn)代化建設(shè)需要的新型集中供熱系統(tǒng)。熱泵作為一種利用高位能使熱量從低位能源流向高位熱源的節(jié)能裝置，在制取熱能的能源消耗可比傳統(tǒng)方法節(jié)省一倍甚至數(shù)倍。因此，熱泵在制取生產(chǎn)和生活熱能的諸多領(lǐng)域，具有廣闊的發(fā)展與應(yīng)用前景。

1、馬最良，呂悅.地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.1