利用工业余热进行集中供热的理论探讨 徐世军 （大连大发电供热有限公司，辽宁大连１ １６０２１） 摘要：随着我国城镇化的发展，集中供热规族迅速扩大，供热能耗不断增加，我国集中供热热源日益紧缺，与此同时，工业生 产过程产生大量余热却未能加以合理利用。阐述了现阶段利用ｒ．＿ｌｋ余热进行集中供热所面，Ｉ盘的主要困难和所需条件，总结了近年 来余热供热所取得的研究成果。 关键词：工业余热；集中供热；余热利用 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｕｒｂａｎｉｚａｔｉｏｎ ｉｎ Ｃｈｉｎａ．ｔｈｅ ｃｅｎｔｒａｌ ｈｅａｔｉｎｇ ｓｃａｌｅ ｅｘｐａｎｄｓ ｒａｐｉｄｌｙ．Ｔｈｅ ｈｅａｔｉｎｇ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｉｓ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｈｅａｔ ｓｏｕｒｃｅ ｏｆ ｃｅｎｔｒａｌ ｈｅａｔｉｎｇ ｉｓ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙ ｓｃａｒｃｅ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ．ｔｈｅ ｉｎｄｕｓｔｉｒｌａ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｈａｓ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ａ ｌｏｔ ｏｆ ｗａｓｔｅ ｈｅａｔ ｂｕｔ ｆａｉｌｅｄ ｔｏ ｂｅ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｕｓｅｄ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．ｔｈｅ ｄｉ伍ｃｕｈｉｅｓ ａｎｄ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｕｓｉｎｇ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｗａｓｔｅ ｈｅａｔ ｆｏｒ ｄｉｓｔｉｒｃｔ ｈｅａｔｉｎｇ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｕｓｉｎｇ ｉｎｄｕｓｔｉｒａｌ ｗａｓｔｅ ｈｅａｔ ｆｏｒ ｄｉｓｔｒｉｃｔ ｈｅａｔｉｎｇ ａｙｅ ａｌｓｏ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｗａｓｔｅ ｈｅａｔ；ｄｉｓｔｒｉｃｔ ｈｅａｔｉｎｇ；ｗａｓｔｅ－ｈｅａｔ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ 中图分类号：Ｘ７０６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４—１０２１（２０１３）１０—００３７—０２ １ 引言 运行的可靠性和运行成本两方面。 随着生活水平的提高，我国城镇居民对冬季室内采 首先，工业余热不稳定，供热可靠性差。工业余热 受到生产工艺和生产产量的影响较大，一些生产部门 暖水平的要求也不断提高，因此城市供热成为我国建筑 能耗最大的领域。截至２０１０年，全国北方地区供热 产生的余热不具有连续性，有些生产部门虽然可以 建筑面积已超过９Ｏ亿ｍ ，而城镇化进程的推进又将产 产生连续的余热，但是余热的温度和所能提供的热 量并不稳定。在供热期间，单纯依靠工业余热供暖风 生大量的新增集中供热面积。目前，我国供热所需热 险很大，尤其是在室外温度较低时，供热温度难以满 能仍 为主，全国年采暖能耗达１．９亿吨 喋［１ ］。 足用户需要。 我国是能源紧缺的国家，一次能源及各种余热 其次，工业余热载体可能带有腐蚀性。工业生产 资源利用水平较低。在我国，大量的煤炭、石油、天然 中相当一部分余热的载体具有一定的腐蚀性，比如烟 气等资源被粗糙利用，直接燃烧成为此类化石能源 尘、炉渣中含有各种腐蚀性化学物质，这些腐蚀性物 的最主要利用方式。另一方面，我国工业能耗占全国 质会对余热回收设备造成损害，缩短设备的使用寿命， 能源消耗总量的２／３以上。尽管目前通过改进工艺、 使余热回ｑ复利用的难度进一步加大，增加了回收成本。 动力回收、热泵技术等方式对工业余热进行了部分 此外，由于余热热源不集中，余热回收机组不能 回收，但工业的能源利用率依然低下，至少有５０％ 有效组织余热的分配，余热回收尚未形成规模。热用 的工业能耗以各种形式的余热被废弃［３］。统计显示， 户局限于较小的区域，余热集中供热的大面积推广 我国能源利用率仅为３０％，各主要工业部门如钢铁、 难度较大。 化工、造纸、纺织等行业的余热资源占消耗能源比例 ２．２工业余热用于集中供热应具备的主要条件 平均达到了７．３％，而余热资源回收率仅为３４．９％，由 ２．２．１对余热热源的要求 此可见余热利用潜力巨大ｌ４］。 （１）余热载体都不应当具有过强的污染性和腐蚀 ２工业余热用于集中供热的困难和应备条件 性，不会对周围环境及回收设备造成损害；（２）在小 范围内存在数量集中的热源，使回收和利用的价值 ２．１ 工业余热用于集中供热的主要困难 更大，热源相互补充，进而使供热运行更稳定；（３）余 利用工业余热进行集中供热的困难主要集中在 热的热量波动较小，使得余热回收设备能在较为稳 收稿日期：２０１３—０７—２２；修订日期：２０１３—１０—０８。 作者简介：徐世军，男，１９６３年生，工程师，主要从事供热、供气、换热站施工、供暖管网施工等生产管理工作。 差，使回收效率更高，热能利用价值更大；（５）余热的 回收地点距离有效利用地点更近，回收时间与利用 时间一致Ｅ３１，避免不必要的热损失。 ２．２．２对余热回收装置的要求［ 。 （Ｉ）热量回收率高，高低温两侧流体无泄漏，流 体之间不会相互渗漏；（２）回收设备体积小，占用空 间较少；（３）易进行维修保养，且维修及保养费用较低； （４）回收设备运行时动力消耗较少，运行成本较低。 ３利用工业余热进行集中供热的主要研究 成果 有研究指出，工业余热在供热系统中应作为重要 补充热源，承担末端热用户的基础负荷。应针对不同 的末端形式，配合相应的供热系统结构。该研究认为， 低温辐射末端是适应低品位工业余热供热的一种理 想末端形式。该研究从提高工业余热利用率角度出发， 提出北方地区土壤源蓄热并用于采暖季供热的设 想，并通过实际案例说明了低品位工业余热用于城镇 集中供热的节能环保效益 ］。 有研究者以某３００ ＭＷ调节抽汽式汽轮机及其 供热系统为例，建立了回收循环水余热的热泵供热系 统流程及各关键部件的数学模型，计算了热泵供热方 式的工况陛能，从系统整体角度对热泵供热方式进行了 热力性能评价，认为回收循环水余热的热泵供热方式 能较好地实现能量的梯级利用，并可减少循环水的蒸发 损失以及对环境造成的热污染，具有良好的热力性能 和社会效益，但其经济性能还需进一步研究分析＿７］。 另有研究者建立了回收循环水余热用于供热的 单效溴化锂吸收式热泵模型，模拟分析凝汽器循环 水出水温度与热网循环水出水温度对热泵系统供热 系数的影响，结果表明，凝汽器循环水出水温度升高 或热网循环水出水温度降低都能提高热泵系统的 ＣＯＰ，提升供热效率；同时以实例分析提高循环水出 水温度对３００ ＭＷ汽轮机组和热泵机组的综合影 响，结果表明，循环水出水温度在３５℃附近存在一 个最佳值，可实现系统集成的最优化［８］。 一项针对酒精厂余热回收用于集中供热的案例 研究表明，自该系统正式投产运营以来，热电厂供热 常生产，又满足了供热需求，取得了良好的社会效益。 该项目每年节约７ ９００ ｔ标准煤，可减少向大气排放 二氧化碳２０ ５００ ｔ、二氧化硫１９０ ｔ、粉尘８０ ｔ。该系 统的应用带来显著的经济、社会、环境效益，为城市 提供了一个稳定、可靠的热源，节能效果明显，符合 国家节能减排，是一个值得实施的好项目［９ ３。 ４结语 余热的回收价值主要取决于余热的数量和质 量。足够的余热数量才能满足用户的需求，才有对其 进行收集利用的必要。余热只有在它的温度、压力以 及携带热量的介质都达到可利用的标准时，才可称 之为高质量的余热资源［ｍ］。余热数量越多、质量越 高，它的可利用性和利用价值也就越大。回收利用工 业余热进行集中供热符合我国节能减排和可持 续发展的战略方针，针对不同的余热来源选择利用 设备及工艺，不仅可以减少燃煤量，更能取得良好的 经济效益、环境效益和社会效益。 参考文献 ［１］石兆玉．供热系统运行调节与控制［Ｍ］．北京：清华大学出 版社，１９９４． ［２］贺平，孙刚．供热工程［Ｍ］３版北京：中国龟筑工业出版社，１９９３． ［３］张亮．回收工业余热废热用于集中供热的研究［Ｄ］．济南： 山东建筑大学，２０１２． ［４］吴承康，徐建中，金红光．能源科学发展战略研究［Ｊ］．世界 科技研究与发展，２０００，２２（４）． ［５］江亿，刘晓华，薛志峰．能源转换系统评价指标的研究［Ｊ］． 中国能源，２００４，２６（３）． ［６］方豪，夏建军，江亿．北方采暖新模式：低品位工业余热应 用于城镇集中供热［Ｊ］．建筑科学，２０１２，２８． ［７］张学镭，陈海平．回收循环水余热的热泵供热系统热力性 能分析［Ｊ］．中国电机工程学报，２０１３，３３（８）． ［８］常浩，周崇波．溴化锂吸收式热泵回收火电厂循环水余热 供热研究［Ｊ］．现代电力，２０１２，２９（３）． ［９］吴晓红，段立丰，孙刚，等．酒精厂余热通过热泵用于集中 供热系统［Ｊ］．区域供热，２０１１，２（５）． ［１Ｏ］Ｖｉｏｒｅｌ ｂａｄｅｓｃｕ．Ｍｏｄｅｌ ｏｆ ａ ｓｏｌａｒ－ａｓｓｉｓｔｅｄ ｈｅａｔ—ｐｕｍｐ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｓｐａｃｅ ｈｅａｔｉｎｇ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇ ａ ｔｈｅｒｍａｌ ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｏｒａｇｅ ｕｎｉｔ［Ｊ Ｊ． Ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ Ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ，２００２，３４．
