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內蒙古工業余熱制冷制熱
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工業余熱制冷制熱

余熱的熱源

①從各種工藝設備排出的高溫煙氣。例如冶金爐、加熱爐、工業窯爐、燃料氣化裝置等,都有大量高溫煙氣排出。通常將高溫煙氣引入余熱鍋爐,產生蒸汽后送往熱網供熱。余熱鍋爐型式有火管鍋爐、自然循環和強制循環的水管鍋爐。由于余熱鍋爐前的燃燒設備工況不甚穩定,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性,并能耐含塵煙氣的沖刷和腐蝕。余熱利用的經濟性,通常隨煙氣量的增大而提高。煙氣量少時,即使初溫很高,也不一定經濟合理。

②工藝設備的冷卻水。中國一些鋼鐵企業利用焦化廠初冷循環水余熱,進行較大范圍的集中供熱,取得了良好的效果。焦爐產生的荒煤氣經列管式初冷器被水冷卻,冷卻水升溫至50~55°C,用作熱網循環水。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余熱,近年來也被利用于城市供熱。高爐渣是煉鐵過程的產物,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節。

工業余熱在供熱中的應用

我國工業領域余能利用空間很大,工業冷卻水、工業廢水、地熱尾水中蘊含著大量熱能,但因熱值較低難以提取而幾乎全部丟棄,熱泵技術則能將廢水中的7攝氏度至50攝氏度的低品位余熱,轉換成50攝氏度至85攝氏度的高品位熱能加以利用。

我國北方地區供熱能耗很大,東北地區將近6個月,北京等地區的供暖期也有4個月左右。

而我們在生活中對熱能的需求主要來源于燃煤,我國是以煤炭為主的能源消費大國,燃煤占世界煤炭消費量的27%。而我國煤炭消費的主要方式是直接燃燒,這種能源消費結構導致能源利用效率低下、環境污染嚴重等問題。

工業企業排放的污水通常都在30攝氏度以上,這不僅給環境造成熱污染,還造成了熱量的浪費。據測算,工業冷卻水、工業廢水、地熱尾水中蘊含著大量熱能,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,收集工業余熱用于北方采暖地區的供熱熱源,讓熱泵技術有了新的應用空間。

地源熱泵技術應用到工業領域之后,所應用的是工業水,與地源熱泵原來所利用地下水相比,工業廢水水質較差,有腐蝕性。此外,淺層地熱水的溫度在16攝氏度左右,而工業廢水的溫度變化較大,10攝氏度至30攝氏度不等。這些特點都給工業余熱型熱泵技術提出了更高要求。

在我國工業生產過程中,煤的熱轉化效率總體只有30%以上,而一些發達國家的煤炭利用率已達到90%以上,利用地源熱泵把工業余熱利用起來,可提高工業生產中煤炭利用效率。

工工業余熱分為壓縮式熱泵和吸收式熱泵。

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。兩種技術的選擇上,應該因地制宜,客觀分析。

據熱泵專家介紹,利用吸收式熱泵應用于工業領域再向居民發電需要滿足三個條件:一是要有驅動式熱源。如熱電廠用來發電的熱蒸汽。

二是要有余熱資源。還是以熱電廠為例,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,當壓力巨大的蒸汽用于發電之后,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廢水,如今這部分廢蒸汽的余熱就可以通過應用工業型地源熱泵利用起來。

三是要有供熱需求。目前,這種工業用地源熱泵還主要應用于距離廠礦較近的廠礦自己的家屬區,隨著這項技術逐步趨于完善,將更加廣泛地應用于城市供暖。

專家表示,工業型地源熱泵能夠應用于許多工業生產領域,除了熱電廠之外,煤炭行業、鋼鐵行業以及石油行業等都能夠應用。

鋼鐵廠在煉鋼過程中會產生大量爐渣,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余熱型熱泵提取出來。石油輸送的過程中需要伴熱,傳統的伴熱熱量來源同樣是靠在輸油管道沿線設鍋爐房燒煤供熱,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,清華同方工業余熱型熱泵技術還可以應用于電力、紡織印染、水產養殖、食品釀造、市政污水等其他行業。大量的廢水、廢熱被排放,在對環境造成熱污染的同時還要消耗大量燃料用于生產工藝中的加熱過程,在這些行業推廣熱泵技術回收廢熱,節能挖潛,工業余熱型熱泵技術還有十分巨大的市場空間。

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