城市管理论文供暖管理方向论文范文

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发布时间：2013-07-24 10:11:04  更新时间：2013-07-24 10:24:02

　　本文选自国家级期刊《城市建设理论研究》，《城市建设理论研究》杂志是经新闻出版总署批准，中国商业联合会主管、商业网点建设开发中心主办，联合国全人类发展中国协会、科技部科学技术进步研究所、 中国社会科学院城市发展与环境研究中心指导，面向国内外公开发行的国家级科技类期刊。国内统一刊号：CN11-9313/TU;国际标准刊 号：ISSN2095-2104,《城市建设理论研究》ISSN刊号可登录国家图书馆中心查询!《城市建设理论研究》为旬刊，上旬为时政综合概要;中旬为 学术交流;下旬为城市建设深度报道。
　　【摘要】：在讲求节约能源的年代，能利用余热供暖，既符合环保要求，又节约了成本，一举两得。本文以下内容是结合作者多年的工作经验对工业余热的诠释和现状分析、余热供暖案例和技术分析、取热流程优化重点，以及合同能源的管理进行分析和探讨。

　　【关键词】：工业,余热,供暖,节能,合同能源管理

　　前言：

　　中国工业占全国GDP比重43%，而工业能源消耗占全社会能源消耗的70%以上。工业是实现节能减排目标的主要领域和重要环节，也是国家实施节能降耗战略的主攻方向。工业节能对解决工业乃至整个国民经济中的能源问题具有重要的战略意义。众所周知，能源是关系国计民生、与日常生活息息相关的大问题。但我国目前的能源利用模式和能源利用技术还不能适应经济社会快速发展的要求，供需矛盾日益突出。鉴于能源供需紧张的现状和现阶段工业余热大量过剩及利用率低等各种问题，大力开展工业余热的有效利用不失为可持续发展的一大战略途径。《节能减排“十二五”规划》提出，到2015年，全国万元国内生产总值能耗下降到0.869吨标准煤，比2010年下降16%。“十二五”期间，实现节约能源6.7亿吨标准煤。同时，特别明确了“十二五”节能减排的十项重点工程，根据规划，将有2.366万亿投资投向上述领域，余热余压利用在节能改造工程中被重点提及。余热余压利用开始进入公众视线并非偶然。据统计，各行业的余热总资源约占其燃料消耗总量的17%～67%，其中有60%可回收利用。随着节能减排被列为考核经济发展的“硬性指标”，余热余压利用以其可观的经济效益与社会效益不断被提上国家战略层面。

　　一、工业余热

　　1、工业余热含义

　　工业余热是工业企业在生产过程中热能转换设备及用能设备内未被利用的能量。目前多数发达国家的工业生产领域能耗低于40%，而中国工业生产领域的能耗约占社会总商品能耗的70%，远远高于发达国家。工业生产中能耗的热效率一般在20%和60%之间，所剩下的余热多在30~160℃左右的温度下排放。如果将这些大量的余热直接排到环境中，将是巨大的能源浪费，同时也会造成热岛效应和工业耗水。这些工业所在城市每年都要新增大量的城区面积，带来了新的供热能源缺口。国内外已经有很多将工业余热用于集中采暖的案例。因此，将北方城市工业大量的余热用于采暖，很大程度上利于了国家节能减排目标的实现。

　　2、工业余热的分类

　　工业余热按其能量形态可以分为三大类，即可燃性余热、载热性余热和有压性余热。

　　2.1可燃性余热

　　可燃性余热是指能用工艺装置排放出来的、具有化学热值和物理显热，还可作燃料利用的可燃物，即排放的可燃废气、废液、废料等，如放散的高炉气、焦炉气、转炉气、油田伴生气、炼油气、矿井瓦斯、炭黑尾气、纸浆黑液、甘蔗渣、木屑、可燃垃圾等。

　　2.2载热性余热

　　常见的大多数余热是载热性余热，它包括排出的废气和产品、物料、废物、工质等所带走的高温热以及化学反应热等，如锅炉与窑炉的烟道气，燃气轮机、内燃机等动力机械的排气，焦炭钢铁铸件、水泥、炉渣的高温显热，凝结水、冷却水、放散热风等带走的显热，以及排放的废气潜热等。

　　2.3有压性余热

　　有压性余热通常又叫余压（能），它是指排气、排水等有压液体的能量。另外，因为工业余热的温度是衡量其质量（品位）的重要标尺，而其温度的高低亦影响了余热回收利用的方式，所以余热也通常按温度高低分为：高温余热，T≥650℃；中温余热，230℃≤T＜650℃；温余热，T＜230℃。

　　二、余热供暖

　　我国工业领域余能利用空间很大，工业冷却水、工业废水、地热尾水中蕴含

　　着大量热能，但因热值较低难以提取，热源热泵技术可将废水中的7摄氏度至

　　50摄氏度的低品位余热，转换成50摄氏度至85摄氏度的高品位热能加以利用，

　　用于供暖制冷等生活所需，是一个提高煤炭利用效率，把能源综合利用起来的好

　　办法。

　　1、工业余热供热的热源

　　①从各种工艺设备排出的高温烟气。例如冶金炉、加热炉、工业窑炉、燃料气化装置等，都有大量高温烟气排出。通常将高温烟气引入余热锅炉，产生蒸汽后送往热网供热。余热锅炉型式有火管锅炉、自然循环和强制循环的水管锅炉。由于余热锅炉前的燃烧设备工况不甚稳定，烟气中含尘量大，因而，要求锅炉的金属材料对于热负荷或烟气温度的突然变化具有较好的适应性，并能耐含尘烟气的冲刷和腐蚀。余热利用的经济性，通常随烟气量的增大而提高。烟气量少时，即使初温很高，也不一定经济合理。

　　②工艺设备的冷却水。中国一些钢铁企业利用焦化厂初冷循环水余热，进行较大范围的集中供热，取得了良好的效果。焦炉产生的荒煤气经列管式初冷器被水冷却，冷却水升温至50～55°C，用作热网循环水。例如鞍山、本溪等城市利用这种余热供热的建筑面积都已超过120万平方米。

　　炼铁高炉的冲渣水和泡渣水等工业余热，近年来也被利用于城市供热。高炉渣是炼铁过程的产物，可采用炉前水力冲渣或渣罐泡渣等方法处理。冲渣水或泡渣水吸热以后，可作循环水供热，如北京石景山钢铁厂已向50万米(左右的建筑物提供这种工业余热蒸汽锻锤的废蒸汽是小型集中供热的一种热源，一般用以满足本厂及住宅区的生活用热。这种废蒸汽量的波动较大，需要时可采用蓄热器进行负荷调节。

　　③电厂余热用于供暖

　　工业用余热型地源热泵技术具有很好的经济效益。消耗1度电，就能得到相当于5度电的热能，综合算下来，能源利用效率是原来利用燃煤供热的2倍以上。中型电厂，有两个巨大的水泥冷却塔，进入冷却塔的水温大约为20多度，从塔顶落下后降为10多度，热泵技术可从20多度的冷却水中提取约10度的热能出来变为供暖的热源，这样既降低了水的温度，达到了冷却的目的，又将工业废水中过去看来没有价值的热能，变为可贵的供暖热。

　　2、案例分析：

　　案例1、北京京能石景山热电厂位于北京西郊石景山工业区，厂装机4×200MW，全部为供热机组，承担周边地区3200万㎡的供热任务。循环水余热利用工程项目供热能力增加82MW；每年采暖季节约3.4万吨标煤，可减少、SO2排放289t/a、NOx排放251.6t/a,CO2排放89880t/a，灰渣9880t/a；此外由于吸收式热泵机组冷却水冷却汽机凝汽，采暖季可减少冷却水塔蒸发损失21x104m3。此项目产生了较好的经济效益，同时环保效益和社会效益显著，符合国家“节能减排”的政策要求，对于缓解北京市区采暖需求和我国热电联产技术发展有着积极意义。

　　案例2、将工业余热利用起来，减少燃煤供热，是石家庄的一个解题思路。

　　石家庄循环化工基地周边工业余热热泵供热项目，是石家庄市政公用科技示范工程项目。

　　石化企业在生产中需要工艺循环水。工艺循环水的运行温度相对恒定，冬季的水温在31~36摄氏度，属于低温热源，没有其他用途。炼化企业需要专门启动冷却塔对其进行降温，一般需要降为8~15摄氏度，才能满足要求。

　　如果这些水不用降温，就降低了启动冷却塔的成本和能耗；如果这些水的热量得到进一步应用，就能变废为宝，甚至增加企业的收入。

　　以石家庄炼化化工循环水场为例，其工艺循环水流量每小时高达两万吨，并且扩建计划已经立项，扩建项目工艺循环水流量高达每小时3万吨。石家庄炼化炼油部分的循环水场，工艺循环水流量也高达每小时两万吨。丰富稳定的工业循环水，是最好的余热利用源。

　　石家庄循环化工基地周边工业余热供热项目，热源是工业余热，配合目前石家庄市正在推进“气化省会”和“碧水蓝天”工程共同推进。在保障民用供暖的同时，缓解了燃气紧张的局面，显著减少了因燃烧碳能源带来的排放。

　　该项目采用热泵等先进技术，收集石家庄循环化工基地附近的石家庄炼化，基地内石焦化工、金石化肥等工业企业的工艺循环水中的废热，以解决高新区南部2115万平方米建筑采暖问题，相当于建设4×30万千瓦热电联产项目实现的同等规模的供热面积，总投资12.8亿元，是国内规模最大的工业余热利用供热项目。

　　与传统的热电联产供热相比，该项目除解决2115万平方米民用建筑供热外，还可以节约土地630亩，一年下来，可节约标准煤54.92万吨，节水495.4万吨，年减少二氧化碳排放143.8万吨、二氧化硫排放4668吨、氮氧化物排放4064吨、粉尘排放879吨。

　　这个项目的投用，一方面节省了石化企业的生产成本，另一方面解决了部分民生供暖，对我国的节能减排工作具有重要的典型示范意义。

　　3、技术分析

　　工业企业排放的污水通常都在30摄氏度以上，这不仅给环境造成热污染，还造成了热量的浪费。据测算，工业冷却水、工业废水、地热尾水中蕴含着大量热能，但因热值较低难以提取而几乎全部丢弃，热泵技术则能将以往弃之不用的废水中的7摄氏度至50摄氏度的低品位余热，制成50摄氏度至85摄氏度的高品位热能加以利用。

　　于是，利用地源热泵技术，收集工业余热用于北方采暖地区的供热热源，让地源热泵技术有了新的应用空间。

　　地源热泵技术应用到工业领域之后，所应用的是工业水，与地源热泵原来所利用地下水相比，工业废水水质较差，有腐蚀性。此外，浅层地热水的温度在16摄氏度左右，而工业废水的温度变化较大，10摄氏度至30摄氏度不等。这些特点都给工业余热型热泵技术提出了更高要求。

　　吸收式热泵以供热为主，而压缩式热泵则能够更好地冷热兼顾，冬天制热、夏天制冷。两种技术的选择上，应该因地制宜，客观分析。利用吸收式热泵应用于工业领域再向居民发电或供热需要满足三个条件：一是要有驱动式热源。如热电厂用来发电的热蒸汽。二是要有余热资源。以热电厂为例，以前是通过换热器将高温蒸汽中的热量传输给利用吸收式热泵，代替原来的换热器后，热效率大大提高了。同时，当压力巨大的蒸汽用于发电之后，剩余压力会减小，同时温度降低的废蒸汽，被称作乏汽。原来，这部分乏汽将通过冷却塔冷却掉形成工业废水，如今这部分废蒸汽的余热就可以通过应用工业型地源热泵利用起来。三是要有供热需求。这种工业用地源热泵还主要应用于距离厂矿较近的厂矿自己的家属区，随着这项技术逐步趋于完善，将更加广泛地应用于城市供暖。

　　工业型地源热泵能够应用于许多工业生产领域，除了热电厂之外，煤炭行业、钢铁行业以及石油行业等都能够应用。

　　钢铁厂在炼钢过程中会产生大量炉渣，炉渣温度很高，需要冲渣水为其降温，冲渣水中的热量就可以利用工业余热型热泵提取出来。石油输送的过程中需要伴热，传统的伴热热量来源同样是靠在输油管道沿线设锅炉房烧煤供热，其实，开

　　采石油的过程首先是向地下大量注水，将油水一同抽上来，再实施油水分离的过

　　程，抽取上来并与油分离开来的水是有较高温度的，这部分水的热量同样能够凭

　　借地源热泵被利用起来。

　　不仅如此，工业余热型热泵技术还可以应用于电力、纺织印染、水产养殖、食品酿造、市政污水等其他行业。大量的废水、废热被排放，在对环境造成热污染的同时还要消耗大量燃料用于生产工艺中的加热过程，在这些行业推广热泵技术回收废热，节能挖潜，工业余热型热泵技术还有十分巨大的市场空间。

　　把工业余热利用起来，实际上是提高煤的热转化效率，在我国工业生产过程中，煤炭的热转化效率总体只有30%以上，而一些发达国家的煤炭利用率达到90%以上。利用地源热泵把工业余热利用起来，可以很好地提高工业生产中煤炭利用

　　率。

　　三、优化重点

　　现有的工业余热中温度较高的一部分的主要利用方式是余热发电，200摄氏度以下的低品位余热可用于集中供热。要实现使用工业余热用于集中采暖的目标，技术上必须解决低成本地长途输送低品位热量的问题，工业余热高效采集问题，以及系统对工业过程可靠冷却和对建筑采暖的可靠供热问题。这些都要求我们设计一个合理的取热方案，涉及到去热流程的优化，取热设备的选择，取热管网的布置等诸多问题。其中取热流程的优化扮演了尤为重要的角色。

　　一个完整的取热流程包含以下信息：

　　1、取热管网的拓扑结构，取热水通过各个热源的顺序；

　　2、取热水管路各个支路的流量；

　　3、取热水经过每个热源的进出口温度；

　　优化的取热流程方案能够依靠合理的取热管路和取热顺序，减少取热过程中热量品位的损失。如果给定取热水的初温，取热热源确定的前提下，就是能够输出更高温度的热水。如果随意地设计取热流程，势必造成不同温度热源的混合损失，也很可能增加设备的换热损失或因损失分配不合理带来系统初投入和运行能耗增加的问题。

　　因此，研究取热方案中取热流程的优化方法，对于工业余热尤其是低品位的工业余热利用于城市集中采暖有着不可忽视的重要性。

　　四、商业模式

　　合同能源管理（EPC—EnergyPerformanceContracting）是一种基于市场运作的节能机制，其实质是以减少的能源费用来支付节能项目全部成本的节能业务方式。基于这种机制运作、以赢利为直接目的的专业化“节能服务公司”（EMC—EnergyManagementCompany）是一种适合当前形势的商业运作模式，通过与客户签订节能服务合同，为客户提供集成化的节能服务和完整的节能解决方案，包括从能源审计、项目设计到工程实施、节能确认等一全套服务。采取合同能源管理模式可以有效的解决项目建设及运行过程当中的融资问题、技术难点、后期运行维护等一系列工作，按照国家现行的节能环保政策可获得相应的节能补贴从而使该类项目变得更为切实可行。工业余热利用于城市供暖要注意从宏观环境、产业环境和企业环境各方面不断完善节能服务模式，使之能更快速更健康的发展，为发展低碳经济和建设两型社会贡献应有的力量。

　　结语：

　　综上所述，工业余热的有效利用利国利民，如何更好地变废为宝还有很大的发展空间，作者希望国家在政策上对此类企业加大支持力度，让企业更好的为人民服务、为国家造福。

　　【参考文献】

　　①工业余热利用现状及技术展望周耘，王康，陈思明《科技情报开发与经济》2010年第20卷第23期；

　　②工业余热为市民供暖支玉铭中国石化新闻网2013.1.22；