提高工业部门的能效、减少集中供暖过程的化石能源消耗,已经成为我国当前节能减排和治理大气污染的重点任务。工业部门排放的低品位余热不能为其自身所用,但却可以解决集中供暖热源紧缺、化石能源消耗过大的问题。目前工业余热供暖实践如雨后春笋般涌现,但由于缺乏系统的理论指导而存在诸多设计和运行方面的不足。本文基于火积分析理论阐明了低品位工业余热供暖的实质,围绕低品位工业余热应用于城镇集中供暖的关键问题和对应的解决方法展开研究,成果可用于指导系统的设计、优化和运行。针对低品位工业余热信息统计,提出了三个层级的目标及相适应的统计方法:服务于宏观政策制定,采用基于宏观统计数据的总量估计方法;服务于能源规划或供热规划,采用实地调研及问卷调研结合的方法;服务于余热供暖工程建设,采用实地调研的方法。针对余热采集,建立起低品位工业余热分类体系,总结出余热采集过程中普遍存在的共性问题,为有关采集技术的开发与改进提供理论指导。针对余热整合,以T-Q图为研究工具,构建了完整的余热整合理论与方法,阐述了夹点优化法、弃热、吸收式热泵、电热泵等方法或技术的内在机理、作用效果、使用条件等,用于指导取热流程的设计与优化。针对余热输配,设计出评价一次侧回水温度影响的定量指标,揭示了降低回水温度的重要意义。总结了降低一次侧回水温度的技术并分析其对输配和末端传热所起的具体作用。针对系统运行调节,指出由于工业余热热源在安全性和调节性方面存在内在不足,余热热源应该只承担基础负荷,由常规供暖热源参与负荷调节。结合理论研究,在赤峰市建成国内首个铜厂低品位余热集中供暖示范项目,基于测试数据展示了该工程案例的运行效果和取得的综合效益,从而验证了各个关键问题在低品位工业余热集中供暖实践中的重要性及相应技术方法的可行性。