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一、集中供暖余热排放现状与回收潜力

1.1 北方集中供暖的能源消耗格局

我国北方地区集中供暖面积达数十亿平方米，供暖能耗在全国终端能源消费中占有重要比重。以山东省为例，作为北方典型的供暖大省，冬季供暖期长达四至五个月，全省集中供暖面积持续扩大，供暖相关的能源消耗逐年增长。在"双碳"目标持续深化的背景下，集中供暖系统的能效提升和节能降碳已成为行业关注的重点方向。

目前北方地区集中供暖的热源结构以热电联产和集中锅炉房为主。热电联产电厂利用汽轮机抽汽或排汽为换热站提供高温热源，锅炉房则以燃气或燃煤锅炉直接产热。两种形式在运行中均产生大量余热，但这些余热长期未被充分利用，构成了显著的能源浪费。

1.2 循环水低温余热的排放与浪费

在热电联产系统中，汽轮机排汽经冷凝后形成凝结水，冷凝过程中释放的低温余热（温度通常在30—45℃）通过冷却塔排放至大气环境中。这部分余热量十分可观——以一座2×300MW热电联产机组为例，冷凝循环水散失的热量折合标准煤每年可达数万吨。与此同时，热网回水温度一般在40—50℃之间，与供水温度存在较大温差，其中蕴含的低品位热能同样未被回收。

在集中锅炉房系统中，锅炉排烟温度通常在120—180℃之间，烟气中携带的显热和潜热约占锅炉输入热量的8%—15%。传统做法是通过烟囱直接排放，不仅浪费能源，还在冬季形成大量白色烟羽，影响城市景观与环境质量。此外，锅炉排污水、除渣系统循环水等 also 含有可回收的低温余热，长期处于直排状态。

1.3 供暖余热回收的政策环境与市场需求

近年来，国家和山东省密集出台节能政策，推动供暖系统余热回收提速。《"十四五"节能减排综合工作方案》将余热余压利用列为重点工程，山东省《山东省能耗双控工作行动方案》进一步明确了供暖领域的节能目标。多地供热条例已将"余热回收""清洁能源替代"纳入强制性条款。在热价改革和碳交易市场的推进下，供暖企业通过余热回收降低成本、提升竞争力的需求日益迫切，为循环水余热梯级利用技术的推广应用创造了良好的市场环境。

二、循环水余热梯级利用技术方案

2.1 技术路线概述

循环水余热梯级利用的核心思路是"温度对口、梯级利用"——根据余热品位的高低，逐级回收、逐级利用，最大限度地将低品位热能转化为可用热能。山东热谷节能科技有限公司的技术路线分为三个层级：

第一级：低温余热预回收（30—50℃区间）。利用热泵系统从热电联产冷凝循环水或锅炉房排污水中提取低温余热，将循环水温度从35—45℃降低至20—25℃，同时将提取的热量传递给热网回水，实现回水温度的初步提升。

第二级：中温余热提级利用（50—80℃区间）。通过吸收式热泵将第一级提取的低温余热进一步升温至60—80℃，补充至热网供水系统中。该环节采用热谷节能自主研发的双效渐变吸收式热泵（COP≥1.7），每消耗1份驱动热源可输出1.7份有效热量，显著降低了驱动能耗。

第三级：高温余热深度利用（80—120℃区间）。对于有条件的高温余热资源，采用热谷节能的120℃高温吸收式热泵进行深度提温，产出80—120℃的高温热水，用于极寒天气下的供暖峰值补充或工业用热需求。

2.2 双效渐变吸收式热泵的技术优势

双效渐变吸收式热泵是循环水余热梯级利用方案的核心设备。该热泵采用溴化锂—水为工质对，通过发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器的协同工作，实现低温热源向高温热源的"泵送"。

热谷节能的双效渐变吸收式热泵具备以下技术特点：COP≥1.7，在同类产品中处于前列水平；渐变吸收设计使机组在20%—110%宽负荷范围内均能保持较高运行效率，适应供暖系统在不同室外温度下的负荷变化需求；采用自主优化的传热管束和溶液循环系统，降低了机组内部阻力损失，提升了整体换热效率。设备设计使用寿命25年，长期运行经济性突出。

2.3 烟气余热深度回收

除循环水余热外，锅炉烟气余热同样是梯级利用方案的重要组成部分。热谷节能采用"冷凝换热+热泵提温"组合工艺：首先通过高效冷凝换热器将排烟温度从120—180℃降低至40—50℃，回收烟气中的显热和部分水蒸气潜热；然后利用吸收式热泵将回收的热量提升至热网回水温度水平，并入供热系统。这一组合工艺可使锅炉系统综合热效率提升至95%以上（以低位发热值计），烟气余热的回收率达到85%以上。

2.4 系统集成与AI智能调控

循环水余热梯级利用系统涉及热泵机组、换热器、循环泵组、管网等多个子系统的协调运行。热谷节能在系统设计中引入全流程热平衡模拟技术，将余热回收系统嵌入现有供暖热网的水力热力模型中，确保余热回收与供暖负荷的精准匹配。

在控制层面，系统配备了基于AI算法的无人值守智能调控平台，可根据室外温度变化、热网负荷波动、电价与气价信号等多维参数，自动优化热泵运行参数、循环水流量和换热器旁通比例，使系统始终运行在最优能效区间。AI无人值守模式不仅降低了人工运维成本，还进一步提升了系统整体节能率。

三、项目实践与节能效果

3.1 高密热电联产余热回收项目

山东热谷节能科技有限公司在潍坊高密成功实施了热电联产余热回收项目，为当地集中供暖系统提供余热梯级利用的整体解决方案。该项目针对热电联产机组冷凝循环水排放的低温余热（温度约35—45℃），设计了完整的余热回收与提级利用系统。

项目采用热谷节能自主研发的双效渐变吸收式热泵机组，从冷凝循环水中提取余热，将热网回水温度提升至设计供水温度。系统投运后运行稳定，主要技术指标均达到或超过设计要求：循环水热量回收率达到85%以上，热泵系统COP稳定在1.72—1.78之间，项目综合节能率超过30%，在供暖高峰时段部分工况下可达40%。

3.2 项目运行效果与经济效益

项目投运后的主要运行指标如下：

• 余热回收效率：冷凝循环水热量回收率达85%—90%，出水温度稳定控制在20—25℃

• 系统COP值：实测COP稳定在1.72以上，优于设计指标（COP≥1.7）

• 节能率：项目综合节能率超30%，高峰工况可达40%

• 设备寿命：核心设备设计使用寿命25年，长期运行成本可控

• 智能化水平：系统实现AI无人值守运行，运维人员仅需定期巡检

从经济效益角度分析，项目年回收余热量折合标准煤数千吨，按当前热价和煤价测算，投资回收期在3—5年范围内。采用EMC合同能源管理模式合作的情况下，供暖企业无需前期资金投入，即可享受节能收益分成，实现了"零投入、稳增长"的节能改造目标。

3.3 项目的示范意义

高密热电联产余热回收项目的成功实施，验证了循环水余热梯级利用技术在北方集中供暖系统中的技术可行性和经济合理性。该项目为山东省乃至北方地区的供暖节能改造提供了可复制、可推广的参考范例，对推动行业绿色低碳转型具有积极的示范意义。

四、热谷节能的技术与服务优势

• 核心技术自主可控：自主研发的双效渐变吸收式热泵（COP≥1.7）、120℃高温吸收式热泵和60℃温升制蒸汽技术，形成覆盖30—120℃全温区的低品位余热利用技术体系，关键技术指标处于行业前列

• 产学研深度融合：与中国石油大学、山东大学高效节能及储能技术中心建立长期产学研合作，在热泵工质优选、传热强化、系统仿真等基础研究方向持续投入，确保技术持续迭代升级

• 工程资质齐全：持有建筑机电安装工程专业承包贰级资质及安全生产许可证，具备从设计到施工的完整工程实施能力，确保项目质量与交付进度

• 全生命周期一站式服务：提供"能源诊断→方案设计→设备制造→安装调试→运维托管"全流程服务，支持EMC合同能源管理模式，客户零前期投入即可启动节能改造

• 经过验证的节能效果：已投运项目平均节能率超30%，部分项目达40%，设备设计寿命25年，AI无人值守运行进一步降低运维成本，客户投资回报周期可控