第十一届清华大学建筑节能学术周资料-低品位工业余热供热技术-方豪
003北方采暖新模式：低品位工业余热应用于城镇集中供热
*必 须 与 其 他 形 式 的 热 源 % 如 热 电 联
产 * 区 域 锅炉 房 & 通 过 多 热 源 环 网 等 方 式 配 合 才 能
+ 这些因素都
为 低品 位工 业余 热 供 热 创 造了 良 好 的基 础 条件 +
图 !, 典 型 铜冶炼 厂 的 低品 位工 业余 热
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建,筑,科,学
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低品位蒸汽热电联产汽轮机的开发研究
摘要清华大学硕士学位论文题目：低品位蒸汽热电联产汽轮机的开发研究并列英文The Development of New Turbine Systems Using 题目Low Quality Steam Supply研究生姓名黄正元系别热能工程系专业热力叶轮机械导师姓名叶大均职称教授I摘要摘要本文结合国家“八五”重点科技攻关项目内容之一——清华大学5MW低温核反应堆热电联产工程对低品位蒸汽汽轮机及其系统的开发进行了论证与技术总结。
文章较全面的论述了低品位湿蒸汽汽轮机的技术关键，对两相流混流式汽轮机的结构设计、热力设计作了说明和计算。
针对低品位汽轮机的工质大多为湿蒸汽的特点，文章以相当的篇幅叙述了低品位汽轮机的去湿措施，通过对国内外去湿结构的分析，指出清华大学热能工程系敦瑞堂教授提出的径流轴流混合式结构十分巧妙的解决了湿蒸汽汽轮机去湿问题。
文章还介绍了在施工设计中考虑的各种去湿措施，解决了此类汽轮机的关键技术问题。
文章还通过对诸方案的分析比较，说明两相流混流式汽轮机的结构优势，论述了机组通过试验，不断的改进使其臻于完善的过程。
文章介绍了作者从低温核反应堆热电联产的运用得到启发，将产品推广运用到与工业小锅炉配套实现热电联产；运用到利用城市供热管道压差发电；拖动发电厂给水泵；作为船用动力装置以及拖动输油管道增压泵等领域，使低品位汽轮机成为一种用途很广的节能装置。
文章还介绍了作者通过多年汽轮机设计实际经验，利用为低温核反应堆热电联产的汽轮机为母体，运用积木块设计原则，衍化派生出各类子型机，并形成了低品位汽轮机系列型谱。
文章重点介绍了低温核反应堆热电联产工程设计与实施过程，作者根据其特点，在总体设计中采取了快装式结构，作者改变了汽轮机传统的双支点结构，采纳悬臂式结构，并改变了传统的主汽门加调节汽门结构，采用了联合汽阀结构，使整个装置的体积大为减小，并便于安装调试。
文章还介绍了热力系统的工程设计和实际演化过程，针对整个装置二次试验没有成功，作者认为利用高压水比较容易建立所需要的真空度，大胆采用了水环真空泵系统抽真空，使机组投运成功。
不同收费模式集中供冷和分体空调供冷经济性
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集中供冷的发展 本文中将使用分体式空调器的 供冷方式称为分体空调供冷 本文以重庆市某住宅 为例对新两部制和三部制模式集中供冷分体空调 供冷的经济性进行对比分析为新两部制模式集中 供冷推广提供科学合理的支撑
余热发电
前言
余热发电项目建设的意义 随着水泥工业技术和装备水平的不断提高， 随着水泥工业技术和装备水平的不断提高，窑 外分解技术日益普及，而且废气温度较低， 外分解技术日益普及，而且废气温度较低，如何经 济合理地利用这部分废气所含热力资源进行发电， 济合理地利用这部分废气所含热力资源进行发电， 已被国家列为重点科技开发项目。国内中、 已被国家列为重点科技开发项目。国内中、低温余 热利用方面也做了大量的工作， 热利用方面也做了大量的工作，许多科研院所为此 进行了大量的研究工作， 进行了大量的研究工作，随着我国工业水平的不断 进步，近年来低温余热发电技术逐步走向成熟， 进步，近年来低温余热发电技术逐步走向成熟，其 技术水平已经达到比较先进的水平， 技术水平已经达到比较先进的水平，有些甚至可以 达到国外先进水平。 达到国外先进水平。
前言
国家关于余热利用的产业政策 早在1996年国务院就制定并出台了一系列开展 年国务院就制定并出台了一系列开展 早在 资源综合利用的政策， 资源综合利用的政策，倡导要坚持资源开发与节约 并举，并把节约放在首位，一切生产、建设、流通、 并举，并把节约放在首位，一切生产、建设、流通、 消费等各个领域， 消费等各个领域，都必须节约和合理利用现有的各 种资源，千方百计减少资源的占用和消耗。 种资源，千方百计减少资源的占用和消耗。《国务 院批转国家经贸委等部门关于进一步开展资源综合 利用意见的通知》（国发[1996]36号）等文件的精 利用意见的通知》 国发 号 国家经贸委于2000年7月下发了 月下发了――关于印发 神，国家经贸委于 年 月下发了 关于印发 资源综合利用电厂（机组）认定管理办法》 《资源综合利用电厂（机组）认定管理办法》的通 知，
前言
国家关于余热利用的产业政策 利用低温废气余热进行发电， 利用低温废气余热进行发电，是国家制定的 十一五” 《“十一五”节能中长期专项规划》的重要组成部分， 十一五 节能中长期专项规划》的重要组成部分， 符合国家循环经济和建设节约型社会的发展战略。 符合国家循环经济和建设节约型社会的发展战略。 国家鼓励和支持利用水泥生产过程中排放的低温 废气余热建设余热电站， 废气余热建设余热电站，国家发改委等八部委联合发 出的《关于加快水泥工业结构调整的若干意见的通知》 出的《关于加快水泥工业结构调整的若干意见的通知》 指出，到2010年，40%的新型干法水泥生产线采用 指出， 年 的新型干法水泥生产线采用 低温余热发电技术，单位产品能耗下降25%。 低温余热发电技术，单位产品能耗下降 。
基于工业余热与可再生能源耦合的赤峰市低碳供热研究
基于工业余热与可再生能源耦合的赤峰市低碳供热研究
方豪;黄伟;江亿;朱旭
【期刊名称】《暖通空调》
【年(卷),期】2024(54)3
【摘要】以赤峰市大温差供热工程实践为例,介绍了赤峰市低碳供热方案的设计理念和实施步骤。
从赤峰市供热热源紧缺,城区周边电厂乏汽余热、工业余热和弃风电力转化热量潜力估算,降低一次网回水温度必要性,大温差供热推进和分阶段实施过程,各阶段热平衡等5个方面进行了详细说明。
根据规划,至2035年赤峰市中心城区供热热量来源于非供暖季储存弃风电力转化热量和工业余热,以及供暖季工业余热和燃煤调峰电厂热量,单位供热面积的二氧化碳排放强度是现状的1/30。
【总页数】6页(P144-149)
【作者】方豪;黄伟;江亿;朱旭
【作者单位】内蒙古富龙供热工程技术有限公司;清华大学
【正文语种】中文
【中图分类】TU8
【相关文献】
1.我国食品工业低碳创新能力的实证研究——基于状态转移矩阵与集对分析耦合模型
2.工业低品位余热应用于城市集中供热的技术途径与潜力研究
3.兰州雁儿湾区域基于大温差技术联合利用榆钢余热实现低碳供热
4.耦合工业供热的火电厂低品位汽水介质热质综合回收利用方案研究
5.工业低碳转型与碳风险敞口的耦合协调研究——来自河北省细分行业的证据
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第十一届清华大学建筑节能学术周资料-北方城镇建筑供暖用能状况分析-夏建军
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药厂
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13
建筑实际耗热量
热力站供热量偏高 • 大型热网中，耗热量最大的热力站与耗热量最小的可以相差1倍左右 • 造成差异的原因： 1）管网热损、建筑本身的围护结构造成了同样室温下的需热量不同， 2）供热系统的供热参数、用户之间、楼栋之间以及热力站之间不均匀损 失造成的过量供热损失等因素。
1.2
赤峰市2012-2013年热力站耗热量统计
不同节能标准的的居住建筑综合传热系数
围护结构综合传热系数K(W/m 2K)
3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0
郑 州 西 安 济 南 石 家 庄 天 津 北 京 太 原 兰 州 西 宁 银 川 沈 阳 呼 和 浩 特 长 春 乌 鲁 木 齐 哈 尔 滨 欧家 德 美平 国 发均 标 达水 准 国平
平均值：0.51GJ/m2· a 平均值： 0.52GJ/m2· a 平均值： 0.50GJ/m2· a 平均值： 0.61GJ/m2· a
供热量指标（GJ/m2·a）
1.0
0.8
0.6 0.4 0.2 0.0
LJS WLYQ YHJY LJS RCN RCB ZY QBEH EQ MJYXC SCBG SYGS XGS JYHF YGXWJY QBSH DYTC SSFY GJSN XMJ DYTA
不同形状的住宅建筑的体形系数范围
第十一届清华大学建筑节能学术周资料-云冈电厂余热利用项目汇报-王占义
大二电厂 云冈电厂
降低一次网回水温度的效果
1月运行数据整理如下：
实际运行效果分析
2015.1.29 2015.1.31
大二电厂一次网供水温度与云冈电厂相当，热力站未作改造。
两者一次网回水温度有明显区别，降温幅度在4～5℃。2015年
实际运行效果分析
方案2：凝汽器并联
热负荷 80% 方案 2 708.5 -10 热负荷 60% 方案 1 529.4 -3 方案 2 529.4 -3 78.9 33.5 194/194 435/435 49.3%/49.3% 13.84/13.84
总供热功率(MW) 室外平均温度(℃) 供水温度(℃) 回水温度(℃) 抽汽量(t/h) 排汽量(t/h) 乏汽回收率 背压(kPa) 总发电功率(kW)
云冈电厂余热利用项目汇报
山西大唐国际云冈热电有限责任公司
汇报人：王占义 2015.3.26
主要内容
项目背景 余热回收系统介绍 本项目的技术优势
实际运行效果分析
项目评价
项目背景
供热范围
大同云冈热电厂是大同市主力热 源点之一。
云冈电厂二期
2×300MW
17.7
11.9
名称 云冈电厂一期 云冈电厂二期
机组容量 2×200MW 2×300MW
回收乏汽量占 回收乏汽量占总 总供热量比例 乏汽量的比例
0.59 0.49 0.48 0.52
项目评价
综合热效率
回水温度降低到设计值39℃时，由于严寒期没有冷端损失，综合热效 率将接近锅炉效率，末寒期热负荷为60%时，综合热效率可达到77.8%。
北方城市清洁供暖现状和技术路线研究
北方城市清洁供暖现状和技术路线研究
方豪;夏建军;林波荣;江亿
【期刊名称】《区域供热》
【年(卷),期】2018(000)001
【摘要】近年来冬季雾霾现象受到广泛关注,冬季供暖是引发雾霾的重要原因之一,因此清洁供暖迫在眉睫,更是关系广大人民群众生活的重大民生工程和民心工程.清洁供暖"宜气则气,宜电则电"的原则实质是强调选择供暖热源必须因地制宜.针对大城市(有集中供热管网的高建筑密度地区)、小城镇(有集中供热管网的低建筑密度地区)和乡村(无集中供热管网的低建筑密度地区),清洁供暖现状不尽相同,面临的问题也各有差异,因此适宜的技术路线也有所区别.本文针对北方地区有集中供热管网的城市的清洁供暖问题进行研究,首先从调研数据出发,按照供暖基本情况、集中供暖热源、热网运行调节和建筑采暖末端的顺序梳理清洁供暖现状,然后归纳出北方城市清洁供暖面临的几大矛盾,最后结合城市集中供暖的特点阐述清洁供暖技术路线.
【总页数】8页(P11-18)
【作者】方豪;夏建军;林波荣;江亿
【作者单位】清华大学建筑学院;清华大学建筑学院;清华大学建筑学院;清华大学建筑学院
【正文语种】中文
【相关文献】
1.地热供暖世界现状及中国清洁供暖的地热选择 [J], 郑克棪;陈梓慧
2.北方供热地区清洁供暖规划技术路线与案例 [J], 覃露才;孙纪康;陈江娜
3.清洁供暖规划技术路线与案例分析 [J], 苗友忠;王哲;赵冬雪;赵平珂;
4.我国北方地区清洁供暖规划技术路线及发展新模式 [J], 孔令令; 尹勇
5.夏热冬冷地区清洁供暖技术路线的探讨 [J], 张志刚
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农村住宅, 1.79, 23.7%
北方采暖, 1.81, 23.9%
公共建筑, 2.11, 27.9%
城镇住宅, 1.85, 24.5%
诸多北方城市（eg. 北京、赤峰、晋城、石 家庄等）的供热能力已达到满负荷，供暖热源 紧缺现象日趋严重。
如何在有限的气、电资源约束下，在 已经接近饱和甚至超载的环境容量制约 下，解决热源紧张的问题，保证民生？ 年均增长率 ~10% “节流” & “开源”：降低单位建筑 面积的供暖能耗 & 在现有系统中挖潜， 充分利用各种余热资源。
11
余热采集
采集
（单个工业余热）
热源
整合
（多个工业余热间）
输配
热用户
运行调节
（工业余热与其它热源间）
12
余热分类方式
气体 按热源介质的物质状态分
烟气/空气 蒸汽
可燃性气体 水
低 品 位 工 业 余 热
液体 固体 冷却至某一温度 的非定热流放热 在某一温度区间 的定热流放热
酸类 油类 设备（壁面） 产品（中间/最终）
3℃
15
20
25
30
• 回水温度30℃，供暖热网对工厂提出如下供暖参数要求： 情形a：20MW，60℃ 情形b：25MW，70℃ 情形c: 30MW，75℃ 情形d：30MW，100℃ • 设计整合方法满足要求
MW
23
余热整合方法的案例描述
情形a：20MW，60℃ • 夹点法可知，全部回收余热时，最高 供水温度为64℃，情形a必然能满足。 情形b：25MW，70℃ • 供水温度要求高于全部回收余热时夹点 法所能获得的供水温度，情形b需要“弃 热”后验算。
低品位工业余热热量远大于工厂自身所需（如生活热水、厂区供暖）， 而城镇集中供暖对于热量的需求巨大。
低品位工业余热品位低下，冬季利用价值高于夏季，城镇集中供暖冬季 需要低品位的热量。
6
我国低品位工业余热供热系统的发展
文献可查的始于上世纪90年代末，以黑色金属冶炼行业的冲渣水利用为代表。 • 济钢、宣钢等为职工宿舍楼供暖。 更低品位的余热也开始得到利用。 • 2011年，唐山钢铁公司利用30~40℃的低温循环水向附近小区供暖。 石化行业参与。
15
不同类别余热的典型回收装置/设备/系统（1）
烟气余热采集热管锅炉
热水或蒸汽凝水
热水或蒸汽
180℃ SO3
去往吸收工段 （160-200℃）
SO3 280℃
来自SO3反应器
灰斗
灰斗
灰斗
要点： 1、相变传热，增大传热系数；
2、等温特性，多级换热减少不匹配损失；
3、严格控制SO3进出口温度； 4、光管防磨损、防腐材料，热管蒸发器清灰器。
Ex(w) =185.76W
工业节能的需求巨大。
《工业节能“十二五”规划》（ 2012.2.27 ）: 到2015 年，规模以上工业增加值能耗比2010年下降 21%左右，“十二五”实现节能量6.7亿吨标准煤。
余热冬夏利用价值 差别大！
5
城镇集中供暖时低品位工业余热应用的最佳场合 城镇集中供暖是低品位工业余热应用的最佳场合： “质”、“量”的匹配性
7
关键技术问题及解决方法
8
低品位工业余热集中供暖关键技术问题
采集
（单个工业余热）
热源
整合
（多个工业余热间）
输配
热用户
运行调节
（工业余热与其它热源间）
关键技术问题1：余热采集（单个余热热源的采集方法与技术） 关键技术问题2：余热整合（多个余热热源的整合、匹配方法） 关键技术问题3：余热输配（余热采集、整合后的长距离输送） 关键技术问题4：系统运行调节 供暖季全工况
9
设计单点工况
低品位工业余热集中供暖关键技术问题
热源
采集、整合火积耗散ΔEn1
T 供水温度
余热供暖总火积耗散 ΔEn总（固定值）
回水温度 20℃
输配、末端传热火积耗散ΔEn2
室温
Q
• 余热供暖过程的两个目标参数：热量与供水温度（Q和 τg）
• Q和τg之间存在矛盾，有时为了获得较高的供水温度必须减少余热热量，有时为 了增加回收的余热热量就要以降低供水温度为代价
输配
热用户
运行调节
（工业余热与其它热源间）
18
1.夹点优化法 步骤1：热复合曲线的合成
• • 所有热源按照温度区间进行合成； 合成后，热源形成一个按温度排列的热源序列。
步骤2：夹点确定：热网水线的绘制与旋转
• • 热网水线为一端固定、可旋转的线段，逆时针旋转表示减小流量； 只存在换热工况时热网水线永远不会高于热复合曲线;
Ge tge
Co tco
τh
W
τh ΔEn热源= ΔEn+-ΔEnW
tm
taห้องสมุดไป่ตู้ Ab
tev Ev
ta,in
热源a
ta,out tin
（ 2）
c
τg
℃ b a
ΔEn+,
ΔEx+
c τg
中温热源b：第二类吸收式热泵
tout tb,in
热源b
℃
b a
ΔEn-, ΔEx-
tb,m
Ev tev
Ab tab
τh
b
通过减少热容过大的余热 热源的回收量，可以提高 供水温度。
τh
W c ℃ b a
τh
W
τg
℃ b a
c τg
τh
W
τh
W
20
3：热泵之吸收式热泵
（1）
c
ΔEn+, ΔEx+
c
τg
高温热源c提取低温热源a： 第一类吸收式热泵 t
out
tc,in
热源c
b ℃ a
τg
℃ a
b
ΔEn-, ΔEx-
tc,out
• 2012年冬季，石家庄循环化工基地的低品位余热向位于半径8公里 左右处的小区供暖。
低品位工业余热供热现状：
（1）供暖规模较小，以小区规模为主，只利用了工厂内少部分余热； （2）取热过程相对单一，仅仅回收单个热源的热量，或是并联回收多个热源 的热量，再将取热热水混合后供出； （3）基本不涉及热量的远距离输配，回收的热量只为厂区或相邻小区供暖； （4）没有根据末端负荷需求对系统进行合理调节，或是简单的利用工厂内原 有冷却设备（例如冷却塔）进行散热。
25
余热整合方法的案例描述
易堵 易磨损 易腐蚀 难以直接换热 防堵 防磨损 防腐 提升品位
利用方式优化 难以采集、输送
水淬牺牲品位 缓冷影响质量与 产量
解决 方向
就近采集 梯级利用
利用高品位 速冷
14
低品位余热采集过程中的几类共性突出问题与技术难点
问题1：腐蚀性、磨损性、堵塞性
技术难点：1、换热设备材料选择； 2、换热表面加工处理； 3、换热设备流道结构优化； 4、过滤方式设计及过滤装臵选择； 5、取热系统管路布臵优化； 6、非接触式取热技术开发。
HE
85℃ 热源B 65℃
15
20
25
30
0
15
20
25
30
60℃
MW
MW
10MW 45℃ 45℃ 2.5MW
HE
55℃ 45℃
应用第一类吸收式热泵可以满足要求。
AHP1-A
36℃ 39℃
AHP2-A
39℃ 39℃
3.5MW
AHP1-E
2.5MW 3.5MW
热源A 45℃
4MW
HE
30℃ 35℃
AHP2-E
83.2
144
ΔEx2+
对应流程：
144
热源介质 热网水
94
67.5
Q=5MW
75
160 140 120 100
D
160 140
67.5
D
62.8 Q=3.6MW
HE AHP-A AHP-C AHP-E AHP-E
板换 吸收式热泵吸收器 吸收式热泵冷凝器 吸收式热泵蒸发器 吸收式热泵发生器
75℃
热源D 150℃
120
C B A
100
C B A 3℃
36 33 Q=6MW
5MW
AHP2-C
67.5℃
AHP2-G
150℃
5MW
℃ 80
60 40 20 0
75℃
80 60 40 20
75℃
ΔEx45
3.6MW
AHP1-C
63℃ 89℃
AHP1-G
3.6MW
热源C 100℃
30℃
5 10
39
30℃
5 10
1.4MW
问题2：损失（热量损失、品位损失）
A.热量损失 技术难点：1、顾全工业企业生产工艺、设备的条件下，改善取热系统与装臵的密闭性、保温性 2、对于存在闪蒸蒸汽放散的环节，设法利用之
B.品位损失
技术难点：1、对于等温特性余热，改善品位不匹配造成的损失（例如梯级取热） 2、对于固体产品余热，同时满足在高品位下采集余热、余热采集经济性、保证产品 质量等多方面要求 3、对于末端环节的余热，衡量在何种品位下采集余热与采集经济性、运行经济性 （主要体现在冷却设备投资、寿命）之间的利弊
W
τh
W
tm
tco Co
tge Ge
tb,out
热源b
tin
21
4：热泵之电热泵
W
c b a
ΔEx+
c τ g b ℃
ΔEx+
c b
τg