本文選自國家級期刊《城市建設(shè)理論研究》，《城市建設(shè)理論研究》雜志是經(jīng)新聞出版總署批準，中國商業(yè)聯(lián)合會主管、商業(yè)網(wǎng)點建設(shè)開發(fā)中心主辦，聯(lián)合國全人類發(fā)展中國協(xié)會、科技部科學(xué)技術(shù)進步研究所、 中國社會科學(xué)院城市發(fā)展與環(huán)境研究中心指導(dǎo)，面向國內(nèi)外公開發(fā)行的國家級科技類期刊。國內(nèi)統(tǒng)一刊號：CN11-9313/TU;國際標(biāo)準刊 號：ISSN2095-2104,《城市建設(shè)理論研究》ISSN刊號可登錄國家圖書館中心查詢!《城市建設(shè)理論研究》為旬刊，上旬為時政綜合概要;中旬為 學(xué)術(shù)交流;下旬為城市建設(shè)深度報道。
　　【摘要】：在講求節(jié)約能源的年代，能利用余熱供暖，既符合環(huán)保要求，又節(jié)約了成本，一舉兩得。本文以下內(nèi)容是結(jié)合作者多年的工作經(jīng)驗對工業(yè)余熱的詮釋和現(xiàn)狀分析、余熱供暖案例和技術(shù)分析、取熱流程優(yōu)化重點，以及合同能源的管理進行分析和探討。

　　【關(guān)鍵詞】：工業(yè),余熱,供暖,節(jié)能,合同能源管理

　　前言：

　　中國工業(yè)占全國GDP比重43%，而工業(yè)能源消耗占全社會能源消耗的70%以上。工業(yè)是實現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)的主要領(lǐng)域和重要環(huán)節(jié)，也是國家實施節(jié)能降耗戰(zhàn)略的主攻方向。工業(yè)節(jié)能對解決工業(yè)乃至整個國民經(jīng)濟中的能源問題具有重要的戰(zhàn)略意義。眾所周知，能源是關(guān)系國計民生、與日常生活息息相關(guān)的大問題。但我國目前的能源利用模式和能源利用技術(shù)還不能適應(yīng)經(jīng)濟社會快速發(fā)展的要求，供需矛盾日益突出。鑒于能源供需緊張的現(xiàn)狀和現(xiàn)階段工業(yè)余熱大量過剩及利用率低等各種問題，大力開展工業(yè)余熱的有效利用不失為可持續(xù)發(fā)展的一大戰(zhàn)略途徑�！豆�(jié)能減排“十二五”規(guī)劃》提出，到2015年，全國萬元國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗下降到0.869噸標(biāo)準煤，比2010年下降16%。“十二五”期間，實現(xiàn)節(jié)約能源6.7億噸標(biāo)準煤。同時，特別明確了“十二五”節(jié)能減排的十項重點工程，根據(jù)規(guī)劃，將有2.366萬億投資投向上述領(lǐng)域，余熱余壓利用在節(jié)能改造工程中被重點提及。余熱余壓利用開始進入公眾視線并非偶然。據(jù)統(tǒng)計，各行業(yè)的余熱總資源約占其燃料消耗總量的17%～67%，其中有60%可回收利用。隨著節(jié)能減排被列為考核經(jīng)濟發(fā)展的“硬性指標(biāo)”，余熱余壓利用以其可觀的經(jīng)濟效益與社會效益不斷被提上國家戰(zhàn)略層面。

　　一、工業(yè)余熱

　　1、工業(yè)余熱含義

　　工業(yè)余熱是工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)過程中熱能轉(zhuǎn)換設(shè)備及用能設(shè)備內(nèi)未被利用的能量。目前多數(shù)發(fā)達國家的工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域能耗低于40%，而中國工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的能耗約占社會總商品能耗的70%，遠遠高于發(fā)達國家。工業(yè)生產(chǎn)中能耗的熱效率一般在20%和60%之間，所剩下的余熱多在30~160℃左右的溫度下排放。如果將這些大量的余熱直接排到環(huán)境中，將是巨大的能源浪費，同時也會造成熱島效應(yīng)和工業(yè)耗水。這些工業(yè)所在城市每年都要新增大量的城區(qū)面積，帶來了新的供熱能源缺口。國內(nèi)外已經(jīng)有很多將工業(yè)余熱用于集中采暖的案例。因此，將北方城市工業(yè)大量的余熱用于采暖，很大程度上利于了國家節(jié)能減排目標(biāo)的實現(xiàn)。

　　2、工業(yè)余熱的分類

　　工業(yè)余熱按其能量形態(tài)可以分為三大類，即可燃性余熱、載熱性余熱和有壓性余熱。

　　2.1可燃性余熱

　　可燃性余熱是指能用工藝裝置排放出來的、具有化學(xué)熱值和物理顯熱，還可作燃料利用的可燃物，即排放的可燃廢氣、廢液、廢料等，如放散的高爐氣、焦?fàn)t氣、轉(zhuǎn)爐氣、油田伴生氣、煉油氣、礦井瓦斯、炭黑尾氣、紙漿黑液、甘蔗渣、木屑、可燃垃圾等。

　　2.2載熱性余熱

　　常見的大多數(shù)余熱是載熱性余熱，它包括排出的廢氣和產(chǎn)品、物料、廢物、工質(zhì)等所帶走的高溫?zé)嵋约盎瘜W(xué)反應(yīng)熱等，如鍋爐與窯爐的煙道氣，燃氣輪機、內(nèi)燃機等動力機械的排氣，焦炭鋼鐵鑄件、水泥、爐渣的高溫顯熱，凝結(jié)水、冷卻水、放散熱風(fēng)等帶走的顯熱，以及排放的廢氣潛熱等。

　　2.3有壓性余熱

　　有壓性余熱通常又叫余壓（能），它是指排氣、排水等有壓液體的能量。另外，因為工業(yè)余熱的溫度是衡量其質(zhì)量（品位）的重要標(biāo)尺，而其溫度的高低亦影響了余熱回收利用的方式，所以余熱也通常按溫度高低分為：高溫余熱，T≥650℃；中溫余熱，230℃≤T＜650℃；溫余熱，T＜230℃。

　　二、余熱供暖

　　我國工業(yè)領(lǐng)域余能利用空間很大，工業(yè)冷卻水、工業(yè)廢水、地?zé)嵛菜�中蘊含

　　著大量熱能，但因熱值較低難以提取，熱源熱泵技術(shù)可將廢水中的7攝氏度至

　　50攝氏度的低品位余熱，轉(zhuǎn)換成50攝氏度至85攝氏度的高品位熱能加以利用，

　　用于供暖制冷等生活所需，是一個提高煤炭利用效率，把能源綜合利用起來的好

　　辦法。

　　1、工業(yè)余熱供熱的熱源

　�、購母鞣N工藝設(shè)備排出的高溫?zé)煔狻＠�如冶金爐、加熱爐、工業(yè)窯爐、燃料氣化裝置等，都有大量高溫?zé)煔馀懦�。通常將高溫�(zé)煔庖�入余熱鍋爐，產(chǎn)生蒸汽后送往熱網(wǎng)供熱。余熱鍋爐型式有火管鍋爐、自然循環(huán)和強制循環(huán)的水管鍋爐。由于余熱鍋爐前的燃燒設(shè)備工況不甚穩(wěn)定，煙氣中含塵量大，因而，要求鍋爐的金屬材料對于熱負荷或煙氣溫度的突然變化具有較好的適應(yīng)性，并能耐含塵煙氣的沖刷和腐蝕。余熱利用的經(jīng)濟性，通常隨煙氣量的增大而提高。煙氣量少時，即使初溫很高，也不一定經(jīng)濟合理。

　�、诠に囋O(shè)備的冷卻水。中國一些鋼鐵企業(yè)利用焦化廠初冷循環(huán)水余熱，進行較大范圍的集中供熱，取得了良好的效果。焦?fàn)t產(chǎn)生的荒煤氣經(jīng)列管式初冷器被水冷卻，冷卻水升溫至50～55°C，用作熱網(wǎng)循環(huán)水。例如鞍山、本溪等城市利用這種余熱供熱的建筑面積都已超過120萬平方米。

　　煉鐵高爐的沖渣水和泡渣水等工業(yè)余熱，近年來也被利用于城市供熱。高爐渣是煉鐵過程的產(chǎn)物，可采用爐前水力沖渣或渣罐泡渣等方法處理。沖渣水或泡渣水吸熱以后，可作循環(huán)水供熱，如北京石景山鋼鐵廠已向50萬米(左右的建筑物提供這種工業(yè)余熱蒸汽鍛錘的廢蒸汽是小型集中供熱的一種熱源，一般用以滿足本廠及住宅區(qū)的生活用熱。這種廢蒸汽量的波動較大，需要時可采用蓄熱器進行負荷調(diào)節(jié)。

　�、垭姀S余熱用于供暖

　　工業(yè)用余熱型地源熱泵技術(shù)具有很好的經(jīng)濟效益。消耗1度電，就能得到相當(dāng)于5度電的熱能，綜合算下來，能源利用效率是原來利用燃煤供熱的2倍以上。中型電廠，有兩個巨大的水泥冷卻塔，進入冷卻塔的水溫大約為20多度，從塔頂落下后降為10多度，熱泵技術(shù)可從20多度的冷卻水中提取約10度的熱能出來變?yōu)楣┡�的熱源，這樣既降低了水的溫度，達到了冷卻的目的，又將工業(yè)廢水中過去看來沒有價值的熱能，變?yōu)榭少F的供暖熱。

　　2、案例分析：

　　案例1、北京京能石景山熱電廠位于北京西郊石景山工業(yè)區(qū)，廠裝機4×200MW，全部為供熱機組，承擔(dān)周邊地區(qū)3200萬㎡的供熱任務(wù)。循環(huán)水余熱利用工程項目供熱能力增加82MW；每年采暖季節(jié)約3.4萬噸標(biāo)煤，可減少、SO2排放289t/a、NOx排放251.6t/a,CO2排放89880t/a，灰渣9880t/a；此外由于吸收式熱泵機組冷卻水冷卻汽機凝汽，采暖季可減少冷卻水塔蒸發(fā)損失21x104m3。此項目產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟效益，同時環(huán)保效益和社會效益顯著，符合國家“節(jié)能減排”的政策要求，對于緩解北京市區(qū)采暖需求和我國熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)發(fā)展有著積極意義。

　　案例2、將工業(yè)余熱利用起來，減少燃煤供熱，是石家莊的一個解題思路。

　　石家莊循環(huán)化工基地周邊工業(yè)余熱熱泵供熱項目，是石家莊市政公用科技示范工程項目。

　　石化企業(yè)在生產(chǎn)中需要工藝循環(huán)水。工藝循環(huán)水的運行溫度相對恒定，冬季的水溫在31~36攝氏度，屬于低溫?zé)嵩�，沒有其他用途。煉化企業(yè)需要專門啟動冷卻塔對其進行降溫，一般需要降為8~15攝氏度，才能滿足要求。

　　如果這些水不用降溫，就降低了啟動冷卻塔的成本和能耗；如果這些水的熱量得到進一步應(yīng)用，就能變廢為寶，甚至增加企業(yè)的收入。

　　以石家莊煉化化工循環(huán)水場為例，其工藝循環(huán)水流量每小時高達兩萬噸，并且擴建計劃已經(jīng)立項，擴建項目工藝循環(huán)水流量高達每小時3萬噸。石家莊煉化煉油部分的循環(huán)水場，工藝循環(huán)水流量也高達每小時兩萬噸。豐富穩(wěn)定的工業(yè)循環(huán)水，是最好的余熱利用源。

　　石家莊循環(huán)化工基地周邊工業(yè)余熱供熱項目，熱源是工業(yè)余熱，配合目前石家莊市正在推進“氣化省會”和“碧水藍天”工程共同推進。在保障民用供暖的同時，緩解了燃氣緊張的局面，顯著減少了因燃燒碳能源帶來的排放。

　　該項目采用熱泵等先進技術(shù)，收集石家莊循環(huán)化工基地附近的石家莊煉化，基地內(nèi)石焦化工、金石化肥等工業(yè)企業(yè)的工藝循環(huán)水中的廢熱，以解決高新區(qū)南部2115萬平方米建筑采暖問題，相當(dāng)于建設(shè)4×30萬千瓦熱電聯(lián)產(chǎn)項目實現(xiàn)的同等規(guī)模的供熱面積，總投資12.8億元，是國內(nèi)規(guī)模最大的工業(yè)余熱利用供熱項目。

　　與傳統(tǒng)的熱電聯(lián)產(chǎn)供熱相比，該項目除解決2115萬平方米民用建筑供熱外，還可以節(jié)約土地630畝，一年下來，可節(jié)約標(biāo)準煤54.92萬噸，節(jié)水495.4萬噸，年減少二氧化碳排放143.8萬噸、二氧化硫排放4668噸、氮氧化物排放4064噸、粉塵排放879噸。

　　這個項目的投用，一方面節(jié)省了石化企業(yè)的生產(chǎn)成本，另一方面解決了部分民生供暖，對我國的節(jié)能減排工作具有重要的典型示范意義。

　　3、技術(shù)分析

　　工業(yè)企業(yè)排放的污水通常都在30攝氏度以上，這不僅給環(huán)境造成熱污染，還造成了熱量的浪費。據(jù)測算，工業(yè)冷卻水、工業(yè)廢水、地?zé)嵛菜�中蘊含著大量熱能，但因熱值較低難以提取而幾乎全部丟棄，熱泵技術(shù)則能將以往棄之不用的廢水中的7攝氏度至50攝氏度的低品位余熱，制成50攝氏度至85攝氏度的高品位熱能加以利用。

　　于是，利用地源熱泵技術(shù)，收集工業(yè)余熱用于北方采暖地區(qū)的供熱熱源，讓地源熱泵技術(shù)有了新的應(yīng)用空間。

　　地源熱泵技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域之后，所應(yīng)用的是工業(yè)水，與地源熱泵原來所利用地下水相比，工業(yè)廢水水質(zhì)較差，有腐蝕性。此外，淺層地?zé)崴�的溫度�?6攝氏度左右，而工業(yè)廢水的溫度變化較大，10攝氏度至30攝氏度不等。這些特點都給工業(yè)余熱型熱泵技術(shù)提出了更高要求。

　　吸收式熱泵以供熱為主，而壓縮式熱泵則能夠更好地冷熱兼顧，冬天制熱、夏天制冷。兩種技術(shù)的選擇上，應(yīng)該因地制宜，客觀分析。利用吸收式熱泵應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域再向居民發(fā)電或供熱需要滿足三個條件：一是要有驅(qū)動式熱源。如熱電廠用來發(fā)電的熱蒸汽。二是要有余熱資源。以熱電廠為例，以前是通過換熱器將高溫蒸汽中的熱量傳輸給利用吸收式熱泵，代替原來的換熱器后，熱效率大大提高了。同時，當(dāng)壓力巨大的蒸汽用于發(fā)電之后，剩余壓力會減小，同時溫度降低的廢蒸汽，被稱作乏汽。原來，這部分乏汽將通過冷卻塔冷卻掉形成工業(yè)廢水，如今這部分廢蒸汽的余熱就可以通過應(yīng)用工業(yè)型地源熱泵利用起來。三是要有供熱需求。這種工業(yè)用地源熱泵還主要應(yīng)用于距離廠礦較近的廠礦自己的家屬區(qū)，隨著這項技術(shù)逐步趨于完善，將更加廣泛地應(yīng)用于城市供暖。

　　工業(yè)型地源熱泵能夠應(yīng)用于許多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，除了熱電廠之外，煤炭行業(yè)、鋼鐵行業(yè)以及石油行業(yè)等都能夠應(yīng)用。

　　鋼鐵廠在煉鋼過程中會產(chǎn)生大量爐渣，爐渣溫度很高，需要沖渣水為其降溫，沖渣水中的熱量就可以利用工業(yè)余熱型熱泵提取出來。石油輸送的過程中需要伴熱，傳統(tǒng)的伴熱熱量來源同樣是靠在輸油管道沿線設(shè)鍋爐房燒煤供熱，其實，開

　　采石油的過程首先是向地下大量注水，將油水一同抽上來，再實施油水分離的過

　　程，抽取上來并與油分離開來的水是有較高溫度的，這部分水的熱量同樣能夠憑

　　借地源熱泵被利用起來。

　　不僅如此，工業(yè)余熱型熱泵技術(shù)還可以應(yīng)用于電力、紡織印染、水產(chǎn)養(yǎng)殖、食品釀造、市政污水等其他行業(yè)。大量的廢水、廢熱被排放，在對環(huán)境造成熱污染的同時還要消耗大量燃料用于生產(chǎn)工藝中的加熱過程，在這些行業(yè)推廣熱泵技術(shù)回收廢熱，節(jié)能挖潛，工業(yè)余熱型熱泵技術(shù)還有十分巨大的市場空間。

　　把工業(yè)余熱利用起來，實際上是提高煤的熱轉(zhuǎn)化效率，在我國工業(yè)生產(chǎn)過程中，煤炭的熱轉(zhuǎn)化效率總體只有30%以上，而一些發(fā)達國家的煤炭利用率達到90%以上。利用地源熱泵把工業(yè)余熱利用起來，可以很好地提高工業(yè)生產(chǎn)中煤炭利用

　　率。

　　三、優(yōu)化重點

　　現(xiàn)有的工業(yè)余熱中溫度較高的一部分的主要利用方式是余熱發(fā)電，200攝氏度以下的低品位余熱可用于集中供熱。要實現(xiàn)使用工業(yè)余熱用于集中采暖的目標(biāo)，技術(shù)上必須解決低成本地長途輸送低品位熱量的問題，工業(yè)余熱高效采集問題，以及系統(tǒng)對工業(yè)過程可靠冷卻和對建筑采暖的可靠供熱問題。這些都要求我們設(shè)計一個合理的取熱方案，涉及到去熱流程的優(yōu)化，取熱設(shè)備的選擇，取熱管網(wǎng)的布置等諸多問題。其中取熱流程的優(yōu)化扮演了尤為重要的角色。

　　一個完整的取熱流程包含以下信息：

　　1、取熱管網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)，取熱水通過各個熱源的順序；

　　2、取熱水管路各個支路的流量；

　　3、取熱水經(jīng)過每個熱源的進出口溫度；

　　優(yōu)化的取熱流程方案能夠依靠合理的取熱管路和取熱順序，減少取熱過程中熱量品位的損失。如果給定取熱水的初溫，取熱熱源確定的前提下，就是能夠輸出更高溫度的熱水。如果隨意地設(shè)計取熱流程，勢必造成不同溫度熱源的混合損失，也很可能增加設(shè)備的換熱損失或因損失分配不合理帶來系統(tǒng)初投入和運行能耗增加的問題。

　　因此，研究取熱方案中取熱流程的優(yōu)化方法，對于工業(yè)余熱尤其是低品位的工業(yè)余熱利用于城市集中采暖有著不可忽視的重要性。

　　四、商業(yè)模式

　　合同能源管理（EPC—EnergyPerformanceContracting）是一種基于市場運作的節(jié)能機制，其實質(zhì)是以減少的能源費用來支付節(jié)能項目全部成本的節(jié)能業(yè)務(wù)方式�；�于這種機制運作、以贏利為直接目的的專業(yè)化“節(jié)能服務(wù)公司”（EMC—EnergyManagementCompany）是一種適合當(dāng)前形勢的商業(yè)運作模式，通過與客戶簽訂節(jié)能服務(wù)合同，為客戶提供集成化的節(jié)能服務(wù)和完整的節(jié)能解決方案，包括從能源審計、項目設(shè)計到工程實施、節(jié)能確認等一全套服務(wù)。采取合同能源管理模式可以有效的解決項目建設(shè)及運行過程當(dāng)中的融資問題、技術(shù)難點、后期運行維護等一系列工作，按照國家現(xiàn)行的節(jié)能環(huán)保政策可獲得相應(yīng)的節(jié)能補貼從而使該類項目變得更為切實可行。工業(yè)余熱利用于城市供暖要注意從宏觀環(huán)境、產(chǎn)業(yè)環(huán)境和企業(yè)環(huán)境各方面不斷完善節(jié)能服務(wù)模式，使之能更快速更健康的發(fā)展，為發(fā)展低碳經(jīng)濟和建設(shè)兩型社會貢獻應(yīng)有的力量。

　　結(jié)語：

　　綜上所述，工業(yè)余熱的有效利用利國利民，如何更好地變廢為寶還有很大的發(fā)展空間，作者希望國家在政策上對此類企業(yè)加大支持力度，讓企業(yè)更好的為人民服務(wù)、為國家造福。

　　【參考文獻】

　�、俟�業(yè)余熱利用現(xiàn)狀及技術(shù)展望周耘，王康，陳思明《科技情報開發(fā)與經(jīng)濟》2010年第20卷第23期；

　�、诠�業(yè)余熱為市民供暖支玉銘中國石化新聞網(wǎng)2013.1.22；

---

轉(zhuǎn)載請注明來自：http://www.jinnzone.com/chengshiguanlilw/20510.html