【正文】 向更合理、冷熱資源配置更科學(xué)、循環(huán)利用率更高。圖10 項(xiàng)目實(shí)施前的能源結(jié)構(gòu)及能源流向圖圖11 改造后的能源結(jié)構(gòu)及能源流向圖注釋：1) 創(chuàng)新類別包括理論創(chuàng)新、應(yīng)用創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新、工藝創(chuàng)新、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新；2）按創(chuàng)新點(diǎn)分條目描述創(chuàng)新內(nèi)容：如果是技術(shù)創(chuàng)新，請(qǐng)說(shuō)明目前一般采用什么技術(shù)，申報(bào)項(xiàng)目對(duì)什么技術(shù)進(jìn)行了創(chuàng)新；如果是結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、工藝創(chuàng)新，需進(jìn)行新舊結(jié)構(gòu)或工藝對(duì)比，并畫出新舊結(jié)構(gòu)圖和工藝流程圖。二、項(xiàng)目技術(shù)開發(fā)可行性項(xiàng)目技術(shù)現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)的研究、開發(fā)現(xiàn)狀（1）過程能量?jī)?yōu)化技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究、開發(fā)現(xiàn)狀過程能量?jī)?yōu)化是以能量系統(tǒng)為主線，研究能流與物流的最佳結(jié)合關(guān)系，用多種技術(shù)集成，實(shí)現(xiàn)能源最優(yōu)利用的科學(xué)方法。過程能量?jī)?yōu)化技術(shù)的應(yīng)用，促進(jìn)了過程工業(yè)中單個(gè)技術(shù)向多項(xiàng)技術(shù)、單一過程向復(fù)雜過程的發(fā)展，使能源優(yōu)化和工藝優(yōu)化這類十分復(fù)雜和繁重的技術(shù)勞動(dòng)縮短了時(shí)間并提高了質(zhì)量。過程能量?jī)?yōu)化技術(shù)改造屬無(wú)風(fēng)險(xiǎn)、高回報(bào)投資項(xiàng)目。盡管中國(guó)研究這項(xiàng)技術(shù)的時(shí)間與西方發(fā)達(dá)國(guó)家同步，但應(yīng)用相對(duì)較慢。目前，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)形成共識(shí)：誰(shuí)的能量綜合技術(shù)用得好、系統(tǒng)優(yōu)化水平高，誰(shuí)的方案就有更低的投資和能耗費(fèi)用，誰(shuí)就更有競(jìng)爭(zhēng)力。在美國(guó)經(jīng)濟(jì)性最好的十家電廠中有9家安裝了過程能量?jī)?yōu)化監(jiān)控軟件，效率提高3%～4%。對(duì)應(yīng)一個(gè)1000MW的電廠，效率提高1%，每年燃料成本就可降低100萬(wàn)美元。因此，過程能量?jī)?yōu)化技術(shù)已成為西方工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家設(shè)計(jì)最佳工況、提高生產(chǎn)效率、降低消耗、強(qiáng)化競(jìng)爭(zhēng)力、占領(lǐng)市場(chǎng)的重要手段。以簡(jiǎn)單的圖2為例，換熱器3到底該多大？換熱器兩側(cè)不同介質(zhì)的最低溫差取多大合適？這需要大量理論計(jì)算和實(shí)踐，以得到能源費(fèi)用和投資費(fèi)用之間的平衡（圖12）。國(guó)外已開發(fā)出產(chǎn)品化的過程能量?jī)?yōu)化控制方法和軟件系統(tǒng)。圖12 最佳過程能量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)國(guó)內(nèi)對(duì)過程能量?jī)?yōu)化技術(shù)的研究開發(fā)已有相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，并取得了不少成果，有相當(dāng)高的水平，技術(shù)分支也比較多。下表列出部分單位的研究開發(fā)情況：?jiǎn)挝涣鞒棠M技術(shù)系統(tǒng)分析能量綜合清華大學(xué)換熱網(wǎng)絡(luò)模擬換熱網(wǎng)絡(luò)柔性分析換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化合成AI及MP法能量綜合青島化工學(xué)院ECSS流程模擬軟件、換熱網(wǎng)絡(luò)模擬軟件換熱網(wǎng)絡(luò)柔性分析AI法換熱網(wǎng)絡(luò)合成復(fù)雜塔能量綜合某石油設(shè)計(jì)院ASPEN PLUS應(yīng)用煉油裝置能量分析及癰分析換熱網(wǎng)絡(luò)合成軟件開發(fā)應(yīng)用洛陽(yáng)石化工程公司Process應(yīng)用換熱網(wǎng)絡(luò)模擬煉油裝置能量分析及癰分析換熱網(wǎng)絡(luò)合成軟件開發(fā)應(yīng)用石油大學(xué)糠醛、酮苯裝置模擬煉油裝置能量分析及癰分析換熱網(wǎng)絡(luò)合成，應(yīng)用挾點(diǎn)技術(shù)于糠醛、酮苯裝置大連理工大學(xué)合成氨流程模擬面向?qū)ο蠼－h(huán)境合成氨癰分析MP法雙溫差換熱網(wǎng)絡(luò)合成挾點(diǎn)技術(shù)工程開發(fā)應(yīng)用AI方法結(jié)構(gòu)框架華南理工大學(xué)Pro/II應(yīng)用能量流程模擬轉(zhuǎn)化三環(huán)節(jié)癰經(jīng)濟(jì)換熱網(wǎng)絡(luò)合成軟件開發(fā)應(yīng)用目前國(guó)內(nèi)過程能量?jī)?yōu)化技術(shù)主要集中在石油化工行業(yè)。根據(jù)迄今石化系統(tǒng)（包括林源、撫順、高橋、金陵、荊門、茂名、九江等企業(yè)）所做的技術(shù)調(diào)研及能量系統(tǒng)優(yōu)化可行性研究結(jié)果，若在國(guó)內(nèi)石油化工企業(yè)全面推廣過程能量?jī)?yōu)化技術(shù)應(yīng)用，總體平均綜合能耗可下降15～20個(gè)單位（kg標(biāo)油/t），每年可節(jié)約標(biāo)油100～150萬(wàn)噸，價(jià)值約10～15億元，技術(shù)改造總投資約20～30億元，投資回收期平均2年左右。到目前為止，國(guó)內(nèi)過程能量?jī)?yōu)化技術(shù)僅限于石油化工行業(yè)。本項(xiàng)目的實(shí)施將填補(bǔ)電子類企業(yè)應(yīng)用的空白，且解決了非穩(wěn)態(tài)冷熱網(wǎng)絡(luò)的過程能量?jī)?yōu)化關(guān)鍵技術(shù)。隨著本項(xiàng)目的大規(guī)模推廣應(yīng)用，過程能量?jī)?yōu)化技術(shù)的應(yīng)用深度和廣度將不斷增加，節(jié)能減排工作將取得長(zhǎng)足進(jìn)步。（2）熱泵技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究、開發(fā)現(xiàn)狀熱泵的基礎(chǔ)理論可追溯到19世紀(jì)早期法國(guó)物理學(xué)家關(guān)于卡諾循環(huán)的論文，但直到20世紀(jì)20～30年代熱泵才得到足夠重視，并在70年代后獲得迅速發(fā)展。自上世紀(jì)80年代以來(lái)，全世界范圍內(nèi)熱泵應(yīng)用的總趨勢(shì)是不斷擴(kuò)大，熱泵研究工作日益得到各國(guó)重視。國(guó)際能源機(jī)構(gòu)和歐共體都制定了大型熱泵發(fā)展計(jì)劃，新技術(shù)層出不窮，用途不斷拓展，在節(jié)能和環(huán)保方面起著越來(lái)越重要的作用。我國(guó)熱泵技術(shù)研發(fā)工作與國(guó)外相比有較大差距，但自上世紀(jì)90年代以來(lái)，我國(guó)完整的熱泵工業(yè)體系正逐步形成。尤其是進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，熱泵理論研究工作的深度和廣度均顯著加大，研究?jī)?nèi)容也日益廣泛，熱泵變頻技術(shù)與變?nèi)莘e技術(shù)、多聯(lián)式熱泵技術(shù)、海水源熱泵等新技術(shù)和產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。但理論研究仍以跟蹤國(guó)外技術(shù)為主，自主創(chuàng)新性研究工作較少。某在吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，已申請(qǐng)5項(xiàng)與熱泵相關(guān)專利，所提供的產(chǎn)品可在工業(yè)廢水、城市污水等弱腐蝕性環(huán)境下工作。（3）余熱資源綜合、循環(huán)利用技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究、開發(fā)現(xiàn)狀余熱資源被認(rèn)為是繼煤、石油、天然氣和水力之后的第五大常規(guī)能源，是指在目前條件下有可能回收和重復(fù)利用而尚未回收利用的那部分能量，它不僅決定于能量本身的品位，還決定于生產(chǎn)發(fā)展情況和科學(xué)技術(shù)水平。也就是說(shuō)，利用這些能量在技術(shù)上應(yīng)是可行的，在經(jīng)濟(jì)上也必須是合理的。發(fā)達(dá)國(guó)家已將研究重點(diǎn)從充分利用余熱資源，轉(zhuǎn)移到提高現(xiàn)有設(shè)備的效率、盡量減少能量損失上，如降低排煙溫度、減少冷卻介質(zhì)帶走的熱量、減少散熱損失、提高熱工設(shè)備本身的效率，等等。國(guó)內(nèi)研究仍建立在余熱大量產(chǎn)生、大量浪費(fèi)的基礎(chǔ)上。本項(xiàng)目的出發(fā)點(diǎn)是：在盡量減少余熱產(chǎn)生的基礎(chǔ)上充分利用余熱資源。減少余熱產(chǎn)生的措施有：（a）降低冷水機(jī)組運(yùn)行時(shí)間（b）減少鍋爐燃料消耗（c）降低管路熱損失等充分利用余熱的措施有：（a）空壓機(jī)廢熱加熱原水（b）制冷機(jī)組的冷凝廢熱補(bǔ)充儲(chǔ)熱罐熱量（c）凝結(jié)水回收（d）通過熱泵從廢水中制取熱量等（4）能效監(jiān)測(cè)技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究、開發(fā)現(xiàn)狀日本和西歐的統(tǒng)計(jì)顯示，耗能單位在配置能源監(jiān)測(cè)和能源管理系統(tǒng)之前，由于很難了解耗能設(shè)備的運(yùn)行情況，有35%~50%的能源因此而浪費(fèi)。因此，能源監(jiān)測(cè)在發(fā)達(dá)國(guó)家得到普及，并在廣泛能源監(jiān)測(cè)和能源管理的基礎(chǔ)上，發(fā)展到能效監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)的水平，即通過全面監(jiān)測(cè)和控制耗能單位能源使用和設(shè)備運(yùn)行狀況，綜合回歸分析單臺(tái)設(shè)備、單個(gè)系統(tǒng)、或整個(gè)企業(yè)的能效水平和生產(chǎn)效率，對(duì)降低整個(gè)社會(huì)的單位產(chǎn)值能耗或單位產(chǎn)品能耗起到積極的推進(jìn)作用。與之相反，我國(guó)重點(diǎn)耗能企業(yè)能耗監(jiān)測(cè)尚處于初級(jí)階段，更談不上能效監(jiān)測(cè)；能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)仍以人工定期抄表或臨時(shí)編制為主，數(shù)據(jù)缺乏系統(tǒng)性、可靠性和一致性；政府和企業(yè)能效分析手段局限于簡(jiǎn)單的對(duì)標(biāo)方法，不能與企業(yè)的生產(chǎn)狀況、設(shè)備運(yùn)行工況結(jié)合起來(lái)，缺乏實(shí)時(shí)性、行業(yè)適應(yīng)性和科學(xué)性。為此，國(guó)務(wù)院出臺(tái)了《節(jié)能減排統(tǒng)計(jì)監(jiān)測(cè)及考核實(shí)施方案和辦法》，明確提出對(duì)各項(xiàng)能耗指標(biāo)數(shù)據(jù)實(shí)施全面監(jiān)測(cè)，而節(jié)能監(jiān)測(cè)也成為國(guó)家發(fā)改委啟動(dòng)的十大重點(diǎn)節(jié)能工程之一。因此，建立企業(yè)能效監(jiān)測(cè)系統(tǒng)既十分必要，又相當(dāng)緊迫。（5）空調(diào)箱冷熱源優(yōu)化配置國(guó)內(nèi)外研究、開發(fā)現(xiàn)狀國(guó)外，尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家，空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)階段就充分考慮了空調(diào)箱除濕和再熱過程的優(yōu)化配置，因而整體能效很高。國(guó)內(nèi)因市場(chǎng)、標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)不規(guī)范，工程僅以盈利為目的，設(shè)計(jì)階段充分考慮節(jié)能的積極性不高，所以仍處于事后改造的階段。經(jīng)廣泛調(diào)研發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)工廠、醫(yī)院、公共建筑等場(chǎng)合空調(diào)箱設(shè)計(jì)不合理情況普遍存在，單是本項(xiàng)目空調(diào)箱冷熱源優(yōu)化配置子系統(tǒng)就有很大的市場(chǎng)空間。（6）動(dòng)態(tài)智能儲(chǔ)熱/蓄冷國(guó)內(nèi)外研究、開發(fā)現(xiàn)狀設(shè)計(jì)企業(yè)生產(chǎn)過程的主要依據(jù)為保證質(zhì)量守恒、動(dòng)量守恒和能量守恒。發(fā)達(dá)國(guó)家近幾十年通過過程能量?jī)?yōu)化技術(shù)的研究和應(yīng)用，企業(yè)冷熱網(wǎng)絡(luò)配置和冷熱資源平衡做的相當(dāng)好，因此，需要設(shè)計(jì)和應(yīng)用動(dòng)態(tài)智能儲(chǔ)熱/蓄冷系統(tǒng)的壓力和動(dòng)力都不如中國(guó)。中國(guó)由于生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)不合理，節(jié)能改造是在余熱大量產(chǎn)生、資源浪費(fèi)非常嚴(yán)重的大環(huán)境下進(jìn)行的，動(dòng)態(tài)智能儲(chǔ)熱/蓄冷技術(shù)的研究和應(yīng)用反而走在了世界前列。項(xiàng)目主要研究?jī)?nèi)容申報(bào)項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容及涉及的關(guān)鍵技術(shù)及技術(shù)指標(biāo)描述（1）項(xiàng)目的研究?jī)?nèi)容（a）通過過程能量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化用能熱網(wǎng)絡(luò)和冷網(wǎng)絡(luò)，利用空氣壓縮機(jī)廢熱（原需要冷凍水全年冷卻）為純水的原水加熱（原用燃油鍋爐蒸汽加熱），既降低冷負(fù)荷，又降低熱負(fù)荷；（b）基于全天候天氣自動(dòng)鑒別和蓄冷的空調(diào)系統(tǒng)智能控制和優(yōu)化運(yùn)行措施，根據(jù)環(huán)境因素和峰谷電價(jià)的差異，最大限度地降低空調(diào)用電高峰期運(yùn)行時(shí)間和過渡季節(jié)運(yùn)行時(shí)間。（c）利用常年保持在20～25℃的大量廢水和熱泵制取熱量，加熱純水、Hot DI和再生DI；（d）增設(shè)全新風(fēng)空調(diào)箱，對(duì)新風(fēng)進(jìn)行集中除濕處理后再送至空調(diào)箱與回風(fēng)混合，夏季回風(fēng)不再需要冷卻至露點(diǎn)溫度，新風(fēng)與回風(fēng)混合后不需要再熱，避免原空調(diào)箱冷熱兩端雙向耗能的現(xiàn)象，節(jié)約制冷系統(tǒng)的耗電量及再熱蒸汽的耗油量；（e）冷熱資源供需實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與智能控制；（f）能效實(shí)時(shí)、在線監(jiān)測(cè)與智能控制。（2）關(guān)鍵技術(shù)（a）非穩(wěn)態(tài)過程能量?jī)?yōu)化技術(shù)；（b）動(dòng)態(tài)智能儲(chǔ)熱/蓄冷；（c）基于全天候天氣自動(dòng)鑒別的空調(diào)系統(tǒng)智能控制技術(shù)；（d）空調(diào)箱冷熱源優(yōu)化配置；（e）耐腐蝕性環(huán)境的水源熱泵技術(shù)；（f）耗能設(shè)備性能模擬軟件平臺(tái)； （g）耗能設(shè)備性能方程式、節(jié)能量計(jì)算模型、能效分析模型等。（3）技術(shù)指標(biāo)（a）廢水余熱利用率大于70%，節(jié)省60%的蒸汽；（b）空壓機(jī)廢熱利用率大于80%，減少制冷電耗15%，降低蒸汽消耗15%；（c）冷水機(jī)組冷凝廢熱利用率大于50%，降低蒸汽消耗2%；（d）降低過渡季節(jié)空調(diào)主機(jī)運(yùn)行時(shí)間50%以上；（e）全年電價(jià)高峰期80%以上時(shí)段用全蓄冷模式供冷，降低用電高峰期空調(diào)主機(jī)運(yùn)行時(shí)間60%以上；（f）夏季空調(diào)箱空氣處理過程節(jié)約除濕冷負(fù)荷90%，節(jié)約再熱量100%；（g）通過能效監(jiān)測(cè)和控制，使電子類企業(yè)同類產(chǎn)品的單位能耗由原來(lái)發(fā)達(dá)國(guó)家的2～3倍。項(xiàng)目技術(shù)路線描述項(xiàng)目技術(shù)路線描述本項(xiàng)目采用“研發(fā)→中試→產(chǎn)品化及試銷→產(chǎn)業(yè)化”，分階段循序漸進(jìn)、各環(huán)節(jié)并舉的技術(shù)路線，達(dá)到既可加速產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)進(jìn)程、滿足市場(chǎng)需求的目的，又注重產(chǎn)品化進(jìn)程的工藝技術(shù)，并考核產(chǎn)品在工程應(yīng)用環(huán)境的性能。本項(xiàng)目目前處于中試與試銷相互重疊的階段。（1）研發(fā)根據(jù)電子類企業(yè)用能特點(diǎn)，詳細(xì)調(diào)研長(zhǎng)三角和珠三角該類企業(yè)冷熱資源需求和分布狀況，挑選其中有代表性的3～5家，分別制成下表：①熱需求調(diào)研內(nèi)容最高溫度（℃）最低溫度（℃）最大負(fù)荷（GJ/天）平均負(fù)荷（TJ/月）總負(fù)荷（TJ/年）備注空調(diào)原水加熱DI加熱Hot DI加熱生活熱水……②冷需求調(diào)研內(nèi)容最高溫度（℃）最低溫度（℃）最大負(fù)荷（GJ/天）平均負(fù)荷（TJ/月）總負(fù)荷（TJ/年）備注空調(diào)表冷器除濕空壓機(jī)冷卻……③熱資源調(diào)研內(nèi)容最高溫度（℃）最低溫度（℃）最大產(chǎn)量（GJ/天）平均產(chǎn)量（TJ/月）總產(chǎn)量（TJ/年）備注鍋爐蒸汽空壓機(jī)廢熱凝結(jié)水制冷機(jī)組冷凝廢熱廢水廢熱……④冷資源調(diào)研內(nèi)容最高溫度（℃）最低溫度（℃）最大產(chǎn)量（GJ/天）平均產(chǎn)量（TJ/月）總產(chǎn)量（TJ/年）備注制冷機(jī)組純水的原水自然冷量……通過過程能力優(yōu)化技術(shù)分析上述定量數(shù)據(jù)，找出能耗不合理的地方，研究解決方案，匯制下表：①不合理的熱需求及解決方案熱需求加熱方式不合理原因分析解決方案原水余熱蒸汽原水只需預(yù)熱到20℃左右，用高品位、高溫蒸汽加熱，極不合理空壓機(jī)廢熱或提取廢水余熱預(yù)熱原水空調(diào)箱再熱蒸汽夏季新風(fēng)含濕量較大，需要冷凍水經(jīng)表冷器將新風(fēng)及回風(fēng)混合風(fēng)降溫至機(jī)器露點(diǎn)溫度（10～13℃）除濕，除濕后，經(jīng)再熱段由蒸汽加熱至送風(fēng)溫度。空調(diào)箱冷熱兩端雙向耗能，浪費(fèi)嚴(yán)重增加全新風(fēng)除濕箱，對(duì)新風(fēng)進(jìn)行集中冷卻除濕處理后再送至空調(diào)箱與回風(fēng)混合，夏季回風(fēng)不再需要冷卻至露點(diǎn)溫度，新風(fēng)與回風(fēng)混合后不需要再熱純水加熱蒸汽只需加熱到25℃左右，全部用高品位、高溫蒸汽加熱，極不合理冷水機(jī)冷凝熱＋廢水廢熱＋鍋爐蒸汽＋動(dòng)態(tài)儲(chǔ)熱DI加熱蒸汽只需加熱到30～35℃，全部用高品位、高溫蒸汽加熱，極不合理冷水機(jī)冷凝熱＋廢水廢熱＋鍋爐蒸汽＋動(dòng)態(tài)儲(chǔ)熱Hot DI加熱蒸汽只需加熱到40～45℃，全部用高品位、高溫蒸汽加熱，極不合理冷水機(jī)冷凝熱＋廢水廢熱＋鍋爐蒸汽＋動(dòng)態(tài)儲(chǔ)熱生活熱水蒸汽只需加熱到50～60℃，全部用高品位、高溫蒸汽加熱，極不合理冷水機(jī)冷凝熱＋廢水廢熱＋鍋爐蒸汽＋動(dòng)態(tài)儲(chǔ)熱利用效率－不透明能效監(jiān)測(cè)及智能控制②不合理的冷需求及解決方案冷需求供冷方式不合理原因分析解決方案空壓機(jī)冷卻冷凍水原系統(tǒng)空壓機(jī)全部由制冷系統(tǒng)提供的冷凍水進(jìn)行冷卻，消耗大量電能利用空壓機(jī)廢熱為純水的原水加熱，同時(shí)降低冷熱負(fù)荷空調(diào)箱除濕冷凍水新風(fēng)和回風(fēng)的混合風(fēng)降溫至機(jī)器露點(diǎn)溫度除濕增加全新風(fēng)空調(diào)箱，只對(duì)10%的新風(fēng)進(jìn)行集中冷卻除濕處理空調(diào)冷凍水未利用峰谷電價(jià)政策和過渡季節(jié)自然冷量基于全天候的天氣自動(dòng)鑒別＋動(dòng)態(tài)蓄冷利用效率－不透明能效監(jiān)測(cè)及智能控制總結(jié)上述解決方案，編制詳細(xì)的可行性報(bào)告，組建研發(fā)團(tuán)隊(duì)，重點(diǎn)攻克以下關(guān)鍵技術(shù)：（a）非穩(wěn)態(tài)過程能量?jī)?yōu)化技術(shù)（b）動(dòng)態(tài)智能儲(chǔ)熱/蓄冷（c）基于全天候天氣自動(dòng)鑒別的空調(diào)系統(tǒng)智能控制技術(shù)（d）空調(diào)箱冷熱源優(yōu)化配置（e）耐腐蝕性環(huán)境的水源熱泵技術(shù)（f）耗能設(shè)備性能模擬軟件平臺(tái)（g）冷熱資源供需實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與智能控制（h）