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利用廢熱的巨大潛力

發布時間:2018-09-04作者:西門子(中國)有限公司


西門子的科學家希望能將多種不同類型的能源整合起來,如石油、天然氣、風電、太陽能、生物質和廢熱等,以確保這些能源盡可能高效、環保地制造出電能、暖氣、冷氣和飲用水。迄今為止,在大多數情況下,調查研究僅涉及能源系統的個別方面,譬如可再生能源并網的方法。現在,研究人員針對的是由眾多部分組成的電網,研究內容涉及各部分的相互作用和對電網整體穩定性的影響。

研究人員尤為感興趣的一個方面是如何利用機器及其他工業設備產生的廢熱。現在,特別是低溫范圍內的廢熱,很少能以經濟可行的方式得到利用。但是,這種廢熱包含寶貴能源,可用于回收廢水,然后轉化成飲用水。考慮到這一點,西門子研究人員創建了一套示范設施,利用70至120的廢熱來蒸發廢水。產生的蒸汽被引導到冷凝器,蒸汽在冷凝器中通過一個產生純水和某種高濃度廢水的過程沉淀下來。

在原型機中,廢水經隔熱管道從上方流入,再流經若干換熱器。在此過程中,廢熱被用來升高水溫。然后,廢水緩緩流過蒸發器,變成水蒸氣。風扇產生氣流,攜帶水蒸氣向上運動。接著,水蒸氣在冷凝器的作用下再次凝結,完成分離工作。為使用最少電能運送盡可能多的水蒸氣,必須精確調節溫度分布和風量。接下來將有可能建設每小時可凈化25立方米的水的試驗工廠,足以處理來自飲料工業裝瓶過程中產生的廢水。此項技術也可用于凈化釀酒工藝和石油鉆井作業產生的廢水。

研究人員還制作了一個可將廢熱加熱至140攝氏度的熱泵——相比之下,傳統熱泵最高只能加熱至90攝氏度。這種新熱泵可以將溫度在70到90攝氏度之間的工業廢熱或地熱,加熱至130攝氏度——達到集中供暖系統的標準溫度,用于為建筑物供暖。

公司簡介

西門子股份公司是全球領先的技術企業,創立于1847年,業務遍及全球200多個國家,專注于電氣化、自動化和數字化領域。作為世界最大的高效能源和資源節約型技術供應商之一,西門子在高效發電和輸電解決方案、基礎設施解決方案、工業自動化、驅動和軟件解決方案,以及醫療成像設備和實驗室診斷等領域占據領先地位。西門子最早在中國開展經營活動可以追溯到1872年,當時西門子向中國出口了第一臺指針式電報機,并在19世紀末交付了中國第一臺蒸汽發電機以及第一輛有軌電車。1985年,西門子與中國政府簽署了合作備忘錄,成為第一家與中國進行深入合作的外國企業。145年來,西門子以創新的技術、卓越的解決方案和產品堅持不懈地為中國的發展提供全面支持,并以出眾的品質和令人信賴的可靠性、領先的技術成就、不懈的創新追求,在業界獨樹一幟。西門子見證了中國改革開放帶來的巨大變化,同時也順應時代潮流,不斷積極進行自身的改革與發展。2016財年(2015年10月1日至2016年9月30日),西門子在中國的總營收達到64.4億歐元。西門子在中國擁有約31000名員工,是中國最大的外商投資企業之一。西門子已經發展成為中國社會和經濟不可分割的一部分,以其環保業務組合與創新解決方案全面投入到與中國的合作中,共同致力于實現可持續發展。2016年,西門子發布全新品牌宣言“博大精深,同心致遠”(Ingenuity for life)。為實現“2020公司愿景”,公司專注于電氣化、自動化、數字化領域,讓關鍵所在,逐一實現,為客戶、員工和社會創造可持續的價值。矢志創新,融入中國發展為進一步加強創新能力,西門子計劃在2017財年(2016年10月1日至2017年9月30日)在全球投入約50億歐元用于研發,這一金額與上財年相比增加了約3億歐元。此外,西門子還在全球成立獨立業務部門next47,致力于積極培育顛覆性的創新想法并加速新技術的發展。next47專注于五大創新領域的研發:人工智能、自主機械、分布式電氣化、網絡化交通和用于工業運營和能源交易等領域以簡化和提升數據傳輸安全的區塊鏈應用。中國擁有多樣化的市場需求和愿意嘗試新事物的客戶群,是發展世界級創新的理想之地。西門子致力于為中國市場設計和開發滿足當地客戶真實需求的產品及解決方案,建立與客戶強有力的伙伴關系,融入中國的創新體系,并為全球技術創新做出貢獻。截至2016財年,西門子在中國擁有20個研發中心、超過4500名研發人員和工程師,以及超過11000項有效專利及專利申請。頂尖的研究人員在西門子設在北京、上海、蘇州、南京、武漢、無錫、武漢、青島和天津等地的世界一流的創新實驗室里工作,為中國的“自主創新”作貢獻。西門子無錫創新中心成立于2009年,通過多種合作模式,結合本地企業的需求,在智能裝備、透明化工廠、PROFINET等技術研究領域與企業深度合作,助力產業升級,推動企業自動化進程。西門子無錫創新中心已與天奇自動化工程股份有限公司合作,研發完成汽車裝配線物聯網應用示范項目,幫助天奇提升產品質量和服務品質,實現快速業務增長。此外,在天津,西門子與中新天津生態城投資開發有限公司合作組建了西門子生態城市創新技術(天津)有限公司,致力于發展與需求主導的生態技術相關的創新解決方案,助力中國的可持續發展。2016年,西門子在中國啟動“西門子中國創新中心計劃”,專注于開展數字化領域的創新。在此計劃下,西門子(青島)創新中心于2016年3月成立。作為西門子在德國本土外設立的首個智能制造創新中心,該中心的建立進一步推動了西門子在華研發的發展。2016年9月,西門子中國研究院蘇州院正式揭幕,將在工業大數據、工業物聯網、互聯交通、工業網絡安全和工業機器人等領域從事技術創新、技術開發和應用。2017年1月,西門子工業眾創空間在武漢投入使用,致力于與當地政府和合作伙伴共同探索并建立中國智能制造的創新模式和產業生態系統,并聯合當地大學與科研機構共同促進中、小、微企業加速創新。西門子工業眾創空間是西門子武漢創新中心的一部分。武漢創新中心于2013年成立,專注于在工業物聯網數據集成和應用支撐技術、智能制造以及智慧水務等方面開展研發活動。在中國,西門子多點布局的創新中心網絡結合了公司的全球研發體系與本地業務,為中國智能制造引入全球前沿的數字化和自動化技術,并通過需求驅動的工業數字化創新項目推動本地創新產業發展。同時,西門子還將吸引本地創新型中、小、微企業完成合作試點項目,并聯合中國本土企業,實現優勢互補,搭建從虛擬到現實、從概念到解決方案的創新平臺,以實現與當地政府及本地合作伙伴的共同發展與多方共贏。全面攜手合作伙伴前行中國制造業正經歷從“中國制造”向“中國創造”的轉型,西門子能夠幫助制造企業改善生產效率和靈活性,提高產品質量,并加快產品上市速度。2016年6月,西門子與國家發展和改革委員會簽署了延續全面合作的諒解備忘錄,將在智能制造、智能基礎設施和可持續能源領域與中國開展重點合作。西門子陸續與寶鋼集團有限公司、中國船舶重工集團公司、中國電子信息產業集團有限公司和中國航天科工集團公司等企業締結合作伙伴關系,實現強強聯手,布局智能制造。西門子與內蒙古蒙牛乳業(集團)股份有限公司攜手,共同打造新的數字化工廠。西門子向蒙牛提供了Simatic IT Unilab平臺和全集成自動化解決方案,幫助建成實驗室信息管理系統,覆蓋蒙牛遍布全國的34個生產工廠實驗室和兩個研發型中心實驗室。蒙牛也由此實現了質量數據追溯,保證食品安全,并使全產業鏈管理更加科學規范。在過程工業領域,西門子專注為客戶帶來長期效益,提高投資回報率。2015年10月,西門子與賽鼎工程有限公司簽訂戰略合作框架協議,雙方強強聯手,打造煤化工領域的“工業4.0”解決方案。西門子從一體化工程到一體化運維的解決方案在賽鼎得到全面應用,為賽鼎的數字化之路保駕護航。2016年,西門子為中集來福士海洋工程有限公司旗下全球作業水深、鉆井深度最深的半潛式鉆井平臺“藍鯨1號”提供了先進的動力系統,包含DP3閉環動力系統,讓平臺可以更節能、穩定、安全地長年在海上馳騁。作為中國能源行業忠實的合作伙伴,提升能源效率并減少溫室氣體排放一直是西門子長期以來追求的目標。2017年初,西門子獲得來自香港青山發電有限公司的訂單,將為其位于香港的龍鼓灘發電廠提供全新聯合循環發電設備。這是大中華區首個H級燃氣電廠項目。龍鼓灘發電廠計劃于2020年前投入運營,總裝機容量將達到550兆瓦,每月能夠為約百萬家庭提供電力。2016年,西門子與杭州汽輪機股份有限公司(杭汽輪)和協鑫集團(協鑫)簽署了戰略合作諒解備忘錄。借助西門子和杭汽輪在燃氣輪機、蒸汽輪機及燃氣-蒸汽聯合循環應用領域的領先技術和豐富的生產制造與運行維護經驗,三方將以協鑫一系列分布式能源項目為契機,加強天然氣分布式能源的開發利用,并在其他清潔高效能源利用方面進行長期戰略合作。在此之前,西門子獲得了在中國的首份4臺SGT-800型燃氣輪機的訂單。這些燃氣輪機將用于山西省國新能源發展集團有限公司在保德和昔陽的分布式能源項目。這兩座熱電聯產發電廠的總裝機容量將達近300兆瓦。在發電服務方面,西門子大力推進服務本地化,旨在幫助中國客戶提高運營效率并降低風險。2016年,西門子獲得了國家電投河南電力有限公司旗下企業鄭州燃氣發電有限公司(鄭州燃氣)燃機長期維護服務第二周期的合同。西門子將為鄭州燃氣的兩套SGT5-4000F燃氣輪機機組提供專業服務,包括計劃檢修、備品備件、遠程診斷和運行監控等。此外,西門子還將為鄭州燃氣提供多項量身定制的升級改造方案,助力鄭州燃氣改善排放水平,增強機組維護運行的靈活性,并進一步整體提升機組性能。同時,通過采用西門子先進的SGT5-4000F型燃氣輪機技術及專業的發電服務,并結合自主創新,京能集團北京京西燃氣熱電有限公司榮獲“2016年亞洲電力獎年度發電創新技術金獎”。面對能源系統的諸多挑戰,西門子為中國的電力公共事業、工業、基礎設施和樓宇提供所需的產品及解決方案,實現更可靠、高效的電力供應。攜手本地合作伙伴,西門子為全球首條1100千伏特高壓直流輸電線路昌吉—古泉特高壓直流輸電線路提供世界首批1100千伏換流變壓器。該變壓器是全球最強大的換流變壓器,容量達587.1 兆伏安。昌吉—古泉特高壓直流輸電線路是目前全球規模最大的特高壓直流輸電項目,長達3284公里,輸電容量為1200萬千瓦。西門子還為用電量相當于一個五萬人小鎮的中國第一高樓上海中心大廈提供了先進的能源管理和智能樓宇解決方案,從高低壓配電、能源自動化,到火災報警控制和智能照明系統,讓大廈全面實現智能化管理,更安全 、可靠。此外,在快速增長的數據中心市場,西門子憑借在配電解決方案方面的豐富經驗斬獲了重要訂單,包括為中國建設銀行(北京)數據中心提供逾千臺SIVACON S8低壓開關柜。該數據中心是中國目前最大的金融T4級數據中心(T4為數據中心國際標準的最高級別,代表數據中心基建最高等級的安全性、穩定性和可靠性)。西門子還在交通、樓宇、城市基礎設施等方面積極推動中國現代城市化的進程。2015年9月,西門子在中國首個綜合交通管理項目——珠海市綜合交通管理平臺一期工程正式通過驗收。該平臺引入西門子為珠海量身定制的“綠色交通指標體系”,通過整合所有市民出行相關的交通信息,實時收集、篩選和分析海量數據,不僅能有效為城市管理者提供決策量化依據和標準,也為市民出行提供實實在在的便利。2016年9月,西門子又贏得珠海二期項目,升級和完善現有平臺和系統的各項功能,并增加更多的交通應用、輔助決策、綜合調度等交通管理功能,優化交通資源,更好的幫助珠海市打造綠色、智慧交通。2016財年,西門子為8條新投入運營的地鐵線路提供信號系統。截至2016財年,西門子已為14座城市內超過1000公里的地鐵線路提供安全可靠的信號服務。在樓宇科技方面,由西門子參與展館節能改造項目的中國進出口商品交易會展館A區成功榮獲“LEED既有建筑運營與維護”金獎認證,成為展覽館項目中的國內首個LEED金獎項目。在商業地產方面,西門子為上海丁香國際商業中心提供了從配電工程到樓宇自動化的整體解決方案,其中包括變壓器、中低壓開關柜,以及樓宇自控系統、消防、EIB照明控制系統等。此外,西門子還為中國科學院武漢病毒研究所的國家生物安全四級實驗室內5組互為備份的空調機組和9臺標準空調機組提供了先進可靠的壓力階梯控制方案,幫助防止病毒泄露,提高實驗室安全防護等級。作為全球醫療解決方案最大的供應商之一,西門子為客戶提供全方位診療產品和解決方案,從預防、早期檢測、診斷到治療和后期護理,支持中國的各級醫療機構,并幫助他們在醫療各個環節應對挑戰、獲得成功。通過影像診斷、臨床治療、實驗室診斷、床旁診斷、服務業務及超聲診斷6大業務系統,西門子為中國和全球市場提供包括CT、MR、X光和實驗室診斷設備在內的眾多醫療產品,以及血管造影系統和復合手術室解決方案、西門子乳西門子乳腺綜合解決方案、西門子腫瘤診斷和治療解決方案等診療技術。西門子憑借創新技術和規模優勢,在高端醫學影像及診斷領域不斷突破,幫助客戶提供高效、精確、安全的診療服務,是醫療機構值得信賴的合作伙伴。以強大的實體業務為基礎,西門子還利用自有資金為全球企業客戶提供專業、可靠的金融解決方案。在中國,定制化的西門子設備融資服務為商業成功提供資金原動力。服務覆蓋西門子內業務和機床、制造業、基建、建筑機械和交通等領域的第三方設備。從2004年至今,西門子金融服務集團在中國的醫療設備融資總額已超過10億元人民幣,幫助數千家醫院和中小企業完成了設備升級換代,并與數百家知名生產商和渠道商建立了牢固的合作關系。致力于履行企業社會責任,專注為社會創造價值作為推動中國社會經濟發展的值得信賴的合作伙伴,西門子一直致力于開展企業社會責任活動,通過技術推廣、教育推廣和社會發展項目,為社會作出積極而持續的貢獻。成立于2012年的西門子員工志愿者協會已在全國15個城市開展志愿服務,惠及數萬民眾。西門子明確承諾企業的商業活動應著眼于未來。西門子宣布于2030年實現凈零碳排放的目標,將成為全球首家實現這一目標的工業公司。此外,公司預計將最早于2020年減少50%的碳排放量。為實現這一目標,西門子將在從2016財年起的三年內投資約1億歐元,以減少生產設施及樓宇的能源足跡。2016年,西門子與教育部簽訂新一輪教育合作備忘錄,面向“中國制造2025”國家戰略培養創新型人才。截至2016財年,西門子先后與200余所高校和職業教育機構建立了良好的合作關系,支持建立實驗中心,并設立西門子獎學金,促進雙方在科研、技術領域和人才方面的交流與合作。此外,西門子發起并獨家贊助了10屆“西門子杯”中國智能制造挑戰賽,為中國培養和輸送更多優秀的創新型工程人才。2016年,西門子還與山東省教育廳簽訂了合作備忘錄。雙方將合作為山東省高等職業院校和本科院校引進德國工程教育經驗和西門子的工程技術與經驗,共同在“智能制造”創新基地建設、人才培養、師資能力提升、工程競賽等方面展開全方位戰略合作。在基礎教育方面,西門子于2009年啟動了面向中國外來隨遷子女學校學生的全國性員工志愿者教育項目——西門子愛綠教育計劃,至今已有超過20000名學生從中受益。已有2500多名西門子員工志愿者為該計劃投入約20000志愿工作小時。該項目旨在通過科學技術教育增強外來務工人員子女的環保意識并幫助他們更好地融入城市生活。西門子還積極扶持中小型公益機構,為弱勢群體提供社會援助,并在自然災害發生后提供及時的技術和人道主義援助。西門子還攜手南京大學、德意志聯邦共和國駐上海總領事館及企業合作伙伴,于2007年成立并資助拉貝與國際安全區紀念館和拉貝國際和平與沖突化解研究交流中心發展基金。2016年,西門子再次為該基金的發展投入資金并承諾在未來的五年中繼續為傳承和發揚拉貝的人道主義和志愿精神貢獻力量。

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