废水余热回收型高温蒸汽热泵节能改造方案经济性分析

废水余热回收型高温蒸汽热泵节能改造方案经济性分析

一、项目情况

本项目旨在利用工厂每天排放的 440吨 85℃ 废水余热（其中含133吨软化净水）作为热源，通过余热回收热泵技术，将其转化为 0.12MPa、120℃ 的工业蒸汽。该方案旨在替代外购蒸汽，降低能源成本。该高温热泵改造项目的投资回收期约为 2.66年，设备使用寿命＞10年，运维成本低！

二、热负荷计算及机组选型

1、可回收热量计算：每天流量440吨，水温85℃，按照利用后排水温度55℃计算，蒸汽温度120℃，水的比热容C水=4.2KJ/Kg.k

可回收总热量Q₁=c×m×ΔT=4.2KJ/Kg.k×440×103kg×（85℃-55℃）=5.54×107KJ

 

2、1吨85℃软水温度升至120℃蒸汽所需热量计算

85℃软水焓值356.44KJ/Kg，120℃蒸汽焓值2706.9KJ/Kg ；

1吨85℃软水温度升至120℃蒸汽所需热量Q=1000Kg×（2706.9KJ/Kg-356.44KJ/Kg）=2350460KJ

3、机组总输入功率计算：

根据中科能蒸汽热泵机组实际运行参数，机组排水温度55℃，蒸汽温度120℃，能效比cop为3.1W/W，按照机组每天运行时间20个小时计算

则机组总输入功率P=可回收热量Q₁÷（cop-1）=5.54×107KJ÷（3.1-1）W/W÷（20×3600S）=366.67kW

机组总制热量Q₂=可回收热量Q₁÷（20h*3600） 机组总输入功率=5.54×107KJ ÷（20×3600S) 366.67kW=1136.67kW

 

4、蒸汽量计算：

每小时1吨85℃软水温度升至120℃蒸汽所需热量计算，85℃软水焓值356.44KJ/Kg，120℃蒸汽焓值2706.9KJ/Kg

每小时1吨85℃软水温度升至120℃蒸汽所需机组热量Q₃=1000Kg×(2706.9KJ/Kg-356.44KJ/Kg)÷3600s=2350460KJ÷3600s=652.91kw

则每天运行20个小时生产蒸汽量S=机组总制热量Q₂÷1吨蒸汽热量Q×运行时间=1136.67kW÷652.91kw×20=34.82T/H

 

5、热泵机组选型配置：
蒸汽热泵机组型号CTEDB220ZQ，蒸发器排水温度55℃，产蒸汽温度120℃时，输入功率83.06kw，制热量256.0kw

所需机组数：机组总制热量÷单台机组制热量=1136.67kW÷256.0kw≈5（台）

配置5台中科能蒸汽热泵机组型号CTEDB220ZQ，实际每天运行17.5个小时，产生蒸汽量约34.82T/H。

 

三、用电负荷计算

机组总配电功率=83.06kw/台X5台=415.3kw

四、蒸汽机组参数

机组名称	蒸汽水源热泵机组
型号	CTEDB220ZQ
温度类型	80-125℃
制热量	256.0KW
输入功率	83.06KW
平均cop	3.1（排水温度55℃，蒸汽温度120℃）
最高温度	125℃

五、投资分析

按照每天利用热泵生产34.82T/h蒸汽，与外购蒸汽做比较，分析如下：

1、每日能耗计算

· 热泵: 5台×83.06kW×18h= 7475.4kWh

· 蒸汽: 34.82T/h×230元 = 8008.6元

2、每日费用核算

· 热泵: 7475.4kWh×0.7元 ≈ 5232.78元

· 蒸汽: 8008.6元

3、年度总费用 (按260天计)

· 热泵: 5232.78 ×260≈ 136.05 万元

· 蒸汽: 8008.6 ×260≈ 208.22 万元

4. 投资预算与风险提示

关于初始投资的说明：虽然热泵方案在运营成本上极具优势，但需要一次性投入建设资金。机房主机、泵类及安装预算: 192万元；回收期计算: 192万 ÷ 72.17万 ≈ 2.66 年

结论：高温热泵方案在经济性和环保性上均优于外购蒸汽。虽然初期需要一次性投入约192万元，但其极短的回收期（<3年）使其成为极具性价比的长期投资选择，工参考选择！