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内蒙古工业余热制冷制热
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工业余热制冷制热

余热的热源

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。

工业余热在供热中的应用

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而几乎全部丢弃,热泵技术则能将废水中的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。

我国北方地区供热能耗很大,东北地区将近6个月,北京等地区的供暖期也有4个月左右。

而我们在生活中对热能的需求主要来源于燃煤,我国是以煤炭为主的能源消费大国,燃煤占世界煤炭消费量的27%。而我国煤炭消费的主要方式是直接燃烧,这种能源消费结构导致能源利用效率低下、环境污染严重等问题。

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。

在我国工业生产过程中,煤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已达到90%以上,利用地源热泵把工业余热利用起来,可提高工业生产中煤炭利用效率。

工工业余热分为压缩式热泵和吸收式热泵。

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。

据热泵专家介绍,利用吸收式热泵应用于工业领域再向居民发电需要满足三个条件: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。还是以热电厂为例,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。目前,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。

专家表示,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,清华同方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。

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