多种污水厂余热供暖技术分析

　　污水处理是城镇必不可少的环保措施，北方污水厂冬季排水温度一般在10-12℃，含有丰富的热能，具有很高的回收价值。而在供热系统中，受各种原因的限制，很多区域使用空气源热泵吸收低于-10℃的空气热量，设备成本高、能耗大。污水厂余热与空气热量相比，品位明显提高，余热利用设备的成本和能耗可以大幅度降低。目前常见的污水厂余热供暖技术采用压缩式热泵直供，利用电能驱动，产生的热量直接送到用户末端。

　　这种供热方式的问题比较明显：需要在污水厂或排水河道沿途有足够多的建筑，且具有较好的电力驱动能力，否则余热利用量较少，特别是初末寒期，大量余热无法利用。

　　更好的解决方式是将污水厂余热与集中供热结合起来。集中供热负荷足够大，即使初末寒期，也可以完全吸收污水厂余热，不足的部分由锅炉补充。这样，余热在整个采暖季都可以高效利用。

　　这种方式的余热利用率高，但是也存在一些问题：首先，余热温度在12℃以下，而供热温度较高（需要满足集中供热热网回水加热的要求），热泵COP较低，耗电量大，供热成本高；其次，集中回收余热，余热回收站的电负荷需求巨大，要进行大规模电力增容，成本很高。在以燃气供热为主的区域，还有一种余热利用方式：采用燃气驱动的吸收式热泵回收污水厂余热。在污水厂距离燃气锅炉房较近的场景，这种流程的优势极为明显。燃气吸收式热泵进行集中供热，利用原本在锅炉房燃烧供热的燃气驱动，回收污水厂余热，产生的热量送入集中供热系统中。

　　吸收式热泵COP低于压缩式热泵，在余热回收机房内消耗的燃气量较大。但是，这些燃气热量最终也进入热网中，与燃气锅炉的功能一致，并没有浪费。从热量构成来看，吸收式热泵供热系统的供热量包括余热、驱动燃气、锅炉房燃气，而使用压缩式热泵的供热系统热量包括余热、驱动电力、锅炉房燃气，相当于用电力替代部分燃气，从价格上看，压缩式热泵系统的运行成本更高。

　　与压缩式热泵集中供热系统相比，吸收式热泵系统有以下几个优点：第一，燃气开口费低于电力增容费，总投资降低。特别是在燃气锅炉房附近的污水厂余热回收项目，总燃气消耗量降低，使用原燃气管网即可。

　　第二，整体运行成本低。吸收式热泵利用了燃气锅炉本身存在的巨大传热温差作为驱动，而压缩式热泵没有利用这部分已经存在的驱动，而是直接引进了高价格的电能，电价高于燃气价格，吸收式热泵整体运行成本低。

　　第三，余热回收量更大，后续改进空间大。压缩式热泵为了防止结冰，出水温度需在0℃以上；吸收式热泵采用特殊流程，可以将污水降温至0℃，形成冰水混合物，除了污水显热外，还可以回收相变热。污水处理量相同时，吸收式热泵可提取的热量更多，还可以进一步考虑跨季节蓄热等深度降碳技术。第四，吸收式热泵产生的冰晶，还可以作为副产品储存、出售，增加收入，同时还进一步将处理水提纯。

　　但是，吸收式热泵系统的缺点同样明显：第一，该系统应用在燃气供热体系中才有较好的经济性，应用场景受限制。第二，该系统COP低，供热量大，要有足够大的供热系统才能完全利用污水余热，因此要求污水厂距离城市集中供热主干网较近，使用空间受限制。