华晨宝马新世代工厂零碳供热方案探析

邹 崴， 刘 佳， 耿金雨

（沈阳中燃分布式能源有限公司， 辽宁 沈阳 110000）

1 项目建设地周边可利用资源分布情况及宝马需求情况

为实现华晨宝马要求2025 年之前厂区供热供冷系统温室气体零排放目标，结合本地区资源禀赋，充分挖掘周边清洁能源资源，结合清洁能源高效利用技术（地热梯级利用技术、热泵技术、固体电蓄热技术等），为华晨宝马铁西厂区提供清洁、绿色、环保的热（冷）源供给。具体见表1。

表1 拟采用技术技术方案及调查结果

2 能源分类禀赋及热负荷分配

2.1 供能形式

项目能源方式设计采用“电蓄热锅炉调峰+复合式再生水源热泵供热供冷系统+电蓄热锅炉调峰+中深层地热资源补充”的。其中再生水源热泵系统提供厂区50%的基础热负荷，负责把回水温度从40 ℃加热到55 ℃；电蓄热锅炉串联运行，负责将水温从55 ℃加热到80 ℃，负担45%的调峰热负荷，在严寒期采用深层地热水进行混水补充，预计负担5%的热负荷。具体见图1。夏季采用电蓄热机组蓄热供热，热泵机组供冷的运行模式。

图1 不同供暖形式热负荷分配

2.2 系统形式

本方案再生水源热泵系统设计为间接换热的形式：在南侧污水处理厂下游建设再生水提升泵站处建设能源中心机房，从排水口取再生水经再生水换热系统换热后再退回到原有排水系统；换热后的循环水经管线输送至能源中心机房水源热泵机组；热泵机组所制取的热水（或冷冻水）再经管线输送至宝马动力总成工厂换热站。

2.3 能源中心机房

按满足项目总热负荷需求进行详细设计，为后期项目扩建预留设备位置及管线接口；再生水换热系统按污水处理厂日污水处理量12 万t/d 的换热量进行设计；污水源热泵机组设计供热能力12 MW。

2.4 主干管线

能源中心机房至宝马厂区换热站供热供冷主干管线，按蓄热放热能力10 MW 设计，并设计2 MW 混水装置。

3 系统组成

本方案规划设计一个独立的能源中心机房及电蓄热锅炉房。能源中心机房内主要包括再生水调蓄水池及取退水系统、再生水换热系统及再生水源热泵供热（冷）系统；电蓄热锅炉房内为电蓄热锅炉调峰供热系统。

3.1 再生水调蓄水池及取退水系统

再生水拟从现状再生水提升泵站内调蓄水池取水，经提升泵输送到再生水换热系统，经换热后的再生水再退回到原排水系统。再生水换热系统主要包括自清洗过滤器、板式换热器、再生水提升泵、换热循环泵等主要设备及附件。

为保障系统运行的安全性，在再生水进入换热器前，设置自动反冲洗过滤器，换热器配备自动清洗装置，以解决再生水中所含杂质、悬浮物对换热器可能造成的堵塞、附着、结垢等影响换热器的正常使用的问题，以提高换热器的换热效率。

3.2 固体电蓄热系统

对比其它储热方式，固体储热单位具有体积储热密度大，占地面积小等特点；固体介质无压储热，安全可靠，对安装场地没有特殊要求和限制；运行无需耗材，故障率极低，日常维护量极小，储热体有效寿命可以达到20 年以上；设备自动运行，人工管理成本极低。

3.3 换热系统

因为再生水水质满足A 排水，再生水水质对板换的影响主要有三种：腐蚀、结垢及堵塞、微生物沉积生长，板换材质需满足水质要求，以确保系统运行安全可靠。

根据已了解的水质情况及相关工程经验，一级排放水中氯根和硫酸根含量较少，对于不锈钢材料不构成腐蚀威胁，因此本项目初步选择性价比高的板换板材不锈钢316。

板式换热器设有反冲洗管路，定时切换水流进入板换的方向，进行板换的自动反冲洗；采用板式换热器在线清洗系统，定期对板换进行在线自清洗，该系统短时间内可恢复板换换热效率90%，可保证换热器持续的高换热效果。

3.4 循环水泵组

再生水提升泵、换热循环泵与板式换热器为一一对应关系，根据板换开启的台数，对应开启提升泵及换热循环泵台数。在冬季再生水温较高的情况下，或夏季中出现的再生水温度较低的情况下，可酌情减少两侧水泵的开启数量以降低水泵电费。

3.5 供热管网

机房间现有道路下均设有管廊，部分管廊内有热力仓，部分管廊内无热力舱。本工程热水管网拟采用设计供/回水温度为78 ℃/42 ℃，供水管道采用自然补偿方式进行敷设，回水管道采用无补偿方式进行敷设。

3.6 热泵混水系统

考虑现有8 口水源热泵井及2 口中深层地热井，目前工作正常，通过在现有机房增设循环泵改造的方式，将井地热水送至能源中心一侧进行混水运行，现有其它设备不变。

3.7 智慧能源管理系统

清洁智慧能源管理系统是基于物联网技术应用的管控一体化平台，获取了从一次能源、换热站、管网、能源中心机房到末端用户的整个供热/冷系统的全景信息。建立能源数据云平台。

基于云平台，可以实现能源管理、协调优化、交易结算、社会服务；实现供热/冷系统的整体节能优化；提高供热/冷系统的管理水平。

4 结论

本工程设备多，运行工况复杂，参数提取及整理难度大。而且设备安装在相距较远的机房内，必须采用集中控制系统，与能源中心机房系统进行联动，根据使用情况的变化进行实时调整，减少站房系统的输出，降低能耗。

如果将污水源换热机组设置在污水处理厂下游，取消调水池及取退水系统，系统效率会下降，整体投资也会大大下降，同时减少宝马环保压力。但是污水源热泵机组所采用的电能不是绿电，需要在污水源热泵机房配建3 MW 绿电设施。采用直接连接的方式进行换热，热力系统整体热效率会提高至少2%。