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传统锅炉改造,热泵控温技术能将投资最低化,节能效果最大化!

文章出处:人气:55发表时间:2017/10/16 11:28:05

       随着在环保方面的管控越来越严,燃煤锅炉逐渐被淘汰,而燃气运行成本费用高,用以热泵技术为依托的控温机组进行养殖水体控温很好的解决了养殖户的水体升温降温的问题,为养殖户提供了很好的能源应用形式,并可结合养殖废水余热回收技术,降低运行成本。虽然初期投资高一些,但在一定时间内通过节省运行成本可实现投资回收,能很好的代替其它的能源形式。


  笔者从目前水产养殖中温度控制现状及存在的问题分析、以热泵技术为核心的控温形式介绍、设计控温方案时应考虑的因素三方面简述工厂化循环水养殖系统中控温系统的应用优势。  


  一、养殖水体传统加热和降温形式

  1、传统的养殖水体加热方案主要是采用燃煤、燃气或电锅炉加热,但这些做法存在如下问题:

  1)采用燃煤锅炉造价虽然较低,但存在严重的大气污染,燃煤锅炉已不符合国家节能减排的基本国策,不符合蓝色海洋经济的政策,属于国家限制取缔的能源方式。

  2) 采用燃气锅炉运行费用较高,还存在气源稳定和安全问题。燃气属于不可再生能源,越大的用量只会造成越紧张的供应问题,在高气价的时代采用燃气锅炉加热对海水养殖成本太高,不经济而且不可持续。

  3) 采用直接用电加热不仅运行费用高,而且一次能源利用率低,造成能源的浪费,是不可取的。


  2、传统给海水降温的方案有采用打井提取地下水换热的方法和增加制冷机的方案。会存在以下问题:

  1)地下水资源非常宝贵,抽取地下水养殖,严重浪费了地下水资源,并且可能会引起地表面下沉、地下水位下降、海平面上升、海水倒灌、土壤盐碱化等。因此开采地下水养殖将会受到越来越多的限制。

  2)增加制冷机的方案,设备重复投资,造价和运行成本较高,管理也比较麻烦。


  二、热泵控温在养殖中的形式介绍

  热泵原理示意图:

原理.jpg

  通过和大量养殖客户交流发现,每当提到养殖水体用热泵控温时,许多客户想到的都是打井从地下取水换热。针对这种情况,笔者从热泵技术原理及低位能源方式上介绍一下水产养殖中热泵的几种常用应用形式。


  1、空气源热泵

  空气源热泵是一种以室外空气为热源的热泵,设备通过和室外空气进行热交换,将室外的低温空气能量回收,供养殖水体升温的一种热泵形式。

  优点:由于这种空气源热泵换热的媒介是空气,随处可得,所以其应用不会受到地区的限制,而且系统工艺简单,安装简单,一机两用,自动控制。

  缺点:空气源热泵与空气的换热效率较低,随着空气温度逐步降低,效率也会发生衰减,易受到环境温度的影响。


  2、地源热泵

  地源热泵是从土壤中提取能量的热泵设备。通常在地下进行垂直或水平方向埋管,通过管中载热介质从地下收集热量,再通过热泵系统把热量带给养殖水体;夏季降温时,系统逆向运行,通过热泵系统把养殖水体中的热量运送到土壤中,实现热量转移,一机两用,自动控制。

  优点:由于地表一定深度以下全年土壤温度稳定,可以分别在夏、冬两季提供相对较低的冷凝温度和较高的蒸发温度。其次,由于不直接抽取地下水,可以有效避免对地下水资源的破坏。是一种合理开发利用地热资源的冷热源方式。

  缺点:由于地下埋管内流体与土壤的热交换速率低,需要大量的管材和面积才能满足热泵应用的要求,使初投资成本较高。并且埋管施工麻烦一些。


  3、海水源热泵

  海水源热泵技术充分利用养殖场边靠近海边的天然优势,在制热的过程中提取海水中的低位热量,转移给养殖水体,降温时反之,概括就是采用热泵原理,通过少量的高位电能输入,实现低位热能向高位热能转移的一种技术。

  优点:高效节能,运行费用低,输入一份电能,获取3-5份的热量;运行稳定可靠,水体的温度一年四季相对稳定,水体温度较恒定的特性,使得热泵机组运行更可靠、稳定,也保证了系统的高效性和经济性;一机两用,即可制热也能降温,自动控制。

  缺点:工艺及管路系统比空气源形式略复杂,施工相对复杂,海水源热泵的成本,由于增加了直接与海水接触的设备管道的耐腐蚀投资,造价略高。


  三、设计配置方案时考虑的因素

  充分考虑养殖工艺,详细了解养殖流程中各项指标是做好控温方案的前提,要充分考虑水体大小、循环流量、补水量及补水温度、厂房保温情况等因素,根据现有条件和各参考指标设计出最合理的方案。


  1、养殖模式

  养殖所需温度是我们想要达到的控温目标,而养殖模式直接决定了养殖水体的冷热负荷和控温形式,如采用流水方式,就要充分考虑采用余热回收形式,避免高温废水排走浪费,如采用循环水方式,则控温的冷热负荷需要考虑循环流量及补水量等因素。


  2、养殖水体情况

  养殖水体情况包括养殖水体的体积、循环周期、循环流量以及补水的流量。养殖水体的大小直接影响冷热负荷从而影响机组的多少,进而就影响着整个初期投资;循环周期和循环流量和加热或降温的时间是呼应的,运行中随意改变补充新水流量,会改变加热和降温的时间,因此在设计之初应根据养殖品种特性,应明确或充分考虑循环次数及补水流量,从而从根本上解决养殖户觉得效果不行的问题;还有就是池子的表面积,在没有很好的经验知道单位时间内的回水温度,通过池子散热量计算会给控温系统所需冷热负荷提供理论基础。


  3、温度

  养殖品种所需温度和能够采用的水源、土壤源温度或空气源温度,以及补水温度。因为整个循环水控温系统冷热负荷来源为两部分,一部分是维持循环水体散失或吸取的热量,另一部分是给补充的新鲜水升温或降温到所需温度所需要的负荷。因此,全方面了解各个工艺环节中的温度至关重要。


  4、保温形式及厂区配电情况

  有了水体及流量温度的充分考虑,合理的配置一套控温方案,还要注意保温的重要性,尤其对热泵控温,做好保温至关重要,做好保温才能使该控温系统最大化节能和效果稳定和显著;在配置机组时要考虑厂区电力情况,冷热负荷高的机组的电功率也就随之增加,因此,要考虑电力增容的费用和实施性。


  除以上几点关键因素外,对传统锅炉改造项目,还要考虑它原有的系统管路形式,充分利用原有设施设备及管路,将投资最低化,节能效果最大化。


  详细的工艺确定好后,才能完成一项合格的控温系统。机组实现自动控制,系统运行维护方便,设定温度范围,当温度偏离此设定温度,系统机组会自行启动,并有报警功能。根据养殖工艺确定好方案后,选定机组型号后,成本就会固定。


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