近日，吉林省農業(yè)工程職業(yè)技術學院的同學們在溫暖的圖書館里閱讀。這所學校采用工業(yè)余熱型高溫水源熱泵機組，將四平市熱電廠排放的廢熱回收，為教學樓、學生公寓和教師公寓供暖。
我國工業(yè)領域余能利用空間很大，工業(yè)冷卻水、工業(yè)廢水、地熱尾水中蘊含著大量熱能，但因熱值較低難以提取，熱源熱泵技術可將廢水中的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，用于供暖制冷等生活所需，是一個提高煤炭利用效率，把能源綜合利用起來的好辦法。
電廠余熱用于供暖
工業(yè)用余熱型地源熱泵技術具有很好的經濟效益。消耗1度電，就能得到相當于5度電的熱能，綜合算下來，能源利用效率是原來利用燃煤供熱的2倍以上。
四平電廠是位于吉林省四平市的一個中型電廠，有兩個巨大的水泥冷卻塔，進入冷卻塔的水溫大約為20多度，從塔頂落下后降為10多度，熱泵技術可從20多度的冷卻水中提取約10度的熱能出來變?yōu)楣┡臒嵩?，這樣既降低了水的溫度，達到了冷卻的目的，又將工業(yè)廢水中過去看來沒有價值的熱能，變?yōu)榭少F的供暖熱。
這股暖流恰恰流到了不遠處的吉林農業(yè)工程職業(yè)技術學院。吉林農業(yè)工程職業(yè)技術學院總計供暖面積84000平方米，最大供暖半徑700米，一次熱源（電廠提供的低溫熱水）距離學院的機房1500米。地源熱泵系統(tǒng)將電廠的部分發(fā)電余熱回收，使低品位的熱能經水源熱泵提升后，為校園提供冬季供暖。
“以前我們使用的是市政管網(wǎng)供熱，每年寒假前都要放掉供暖系統(tǒng)的水，供暖費一分不少收不說，還會凍掉大量暖氣片，開春得維修，現(xiàn)在使用熱泵技術供暖，因為供暖溫度調節(jié)靈活方便，放寒假的時候，我們可以調低暖氣的溫度，節(jié)省運行費用，這樣一來，每年單供熱費這一項就能節(jié)約30萬元。采用這種供暖方式，省去了自己建鍋爐房，又不燒煤和天然氣，不污染環(huán)境，還省了不少采暖費。”吉林省農業(yè)工程職業(yè)技術學院副院長韓金玉說。
除此之外，電廠還減少了冷卻水的蒸發(fā)量，粗略估算，僅吉林農業(yè)工程職業(yè)技術學院一個項目電廠每年可節(jié)水23萬噸。該項目的設計單位長春工程學院設計研究院周清村院長說，項目的節(jié)能減排效果也很明顯，他給記者算了一筆賬，按項目實際供熱面積為26萬平方米計，一年可減排粉塵6噸、二氧化硫153噸、二氧化碳13938噸，每年少向大氣層排放溫室氣體熱量13萬千瓦。
提供該項目技術的山東科靈空調設備有限公司總經理葛建民告訴記者，這種工業(yè)廢熱型水源熱泵，能夠適應工業(yè)余熱水溫差大、水質差的特點，可靠性強、自動化程度高，水質要求低，適用范圍廣，可利用的水體溫度為7℃至50℃，熱水出水溫度可達50℃至85℃。
葛建民表示，工業(yè)用余熱型地源熱泵技術具有很好的經濟效益。消耗1度電，就能得到相當于5度電的熱能，綜合算下來，能源利用效率是原來利用燃煤供熱的2倍以上，而其運行費用并不高，能源利用率大大提高了。
工業(yè)余熱有了新出路
工業(yè)冷卻水、工業(yè)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(qū)供熱能耗很大，東北地區(qū)將近6個月，北京等地區(qū)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(huán)境污染嚴重等問題。
我國燃煤工業(yè)鍋爐平均運行效率65%左右，小噸位的燃煤鍋爐運行效率甚至不到60%，且效率很難提升，造成能源浪費嚴重。眾所周知，煤炭燃燒產生的二氧化碳、二氧化硫是溫室氣體的主要成分。如何提高煤的使用效率，少用煤，始終是節(jié)能減排的重要課題。
地熱是能夠供人類利用的另一熱源。地源熱泵技術在建筑節(jié)能領域的應用和發(fā)展已經有十余年的時間。地源熱泵是指地球表面淺層水源（如地下水、河流和湖泊）和土壤源中吸收的太陽能和地熱能，并采用熱泵原理，既可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調系統(tǒng)。
后來，人們慢慢發(fā)現(xiàn)，工業(yè)企業(yè)排放的污水通常都在30攝氏度以上，這不僅給環(huán)境造成熱污染，還造成了熱量的浪費。據(jù)測算，工業(yè)冷卻水、工業(yè)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(yè)余熱用于北方采暖地區(qū)的供熱熱源，讓地源熱泵技術有了新的應用空間。
地源熱泵技術應用到工業(yè)領域之后，所應用的是工業(yè)水，與地源熱泵原來所利用地下水相比，工業(yè)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(yè)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(yè)余熱型熱泵技術提出了更高要求。
工業(yè)余熱供暖前景廣闊
在我國工業(yè)生產過程中，煤的熱轉化效率總體只有30%以上，而一些發(fā)達國家的煤炭利用率已達到90%以上，利用地源熱泵把工業(yè)余熱利用起來，可提高工業(yè)生產中煤炭利用效率。
四平市吉林省農業(yè)工程職業(yè)技術學院這一項目利用的是壓縮式熱泵。除壓縮式熱泵之外，還有一類工業(yè)余熱型熱泵叫作吸收式熱泵。
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。
清華同方人工環(huán)境有限公司副總經理吳暋告訴介紹，利用吸收式熱泵應用于工業(yè)領域再向居民發(fā)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(fā)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(fā)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(yè)廢水，如今這部分廢蒸汽的余熱就可以通過應用工業(yè)型地源熱泵利用起來。
三是要有供熱需求。目前，這種工業(yè)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(qū)，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(yè)型地源熱泵能夠應用于許多工業(yè)生產領域，除了熱電廠之外，煤炭行業(yè)、鋼鐵行業(yè)以及石油行業(yè)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(yè)余熱型熱泵提取出來。石油輸送的過程中需要伴熱，傳統(tǒng)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，工業(yè)余熱型熱泵技術還可以應用于電力、紡織印染、水產養(yǎng)殖、食品釀造、市政污水等其他行業(yè)。大量的廢水、廢熱被排放，在對環(huán)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(yè)推廣熱泵技術回收廢熱，節(jié)能挖潛，工業(yè)余熱型熱泵技術還有十分巨大的市場空間。
“把工業(yè)余熱利用起來，實際上是提高煤的熱轉化效率，在我國工業(yè)生產過程中，煤炭的熱轉化效率總體只有30%以上，而一些發(fā)達國家的煤炭利用率達到90%以上。利用地源熱泵把工業(yè)余熱利用起來，可以很好地提高工業(yè)生產中煤炭利用率。”吳暋說。
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