工業余熱余壓利用的思考與探討

蘭文龍 中節能科技投資有限公司 郭云高 中國循環經濟協會發電分會 汪俊賢 海螺水泥股份有限責任公司

工業余熱余壓利用的思考與探討

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1 工業余能是第五大能源且兼有環保功能

中國生物質工程戰略發起人、中國科學院院士、中國工程院院士石元春教授認為∶從總量角度看，生物質能源已經成為排位僅次于煤炭、石油和天然氣的世界第四大能源和首屈一指的可再生能源。同樣，從廣義能源的概念看，工業余能也是一種能源資源，是伴隨其它源發性能源的生產、輸配、使用等過程而產生的能量。

根據國家能源局官方發布的數據，2013年全國能源消費總量37.6億噸標準煤，相當于25.5億噸石油。以我國綜合能源效率最高的廣州大學城分布式能源站為例，其效率可以達78%，結合最高效率火電機組效率為45%左右，可以看出通過能源梯級綜合利用，大幅度提高能源利用效率是可行的。即使高溫高壓的熱電機組的能源利用效率也能輕易地比超臨界機組能源效率高出10個百分點（供熱也可視為余熱梯級綜合利用），工作到位提高30個百分點也是可能的。這相當于3～9億噸標準煤，這個規模也許并不比生物質能源的規模小，排在第五位是沒有問題的。當然，工業余能的規模會隨著能源利用效率的整體提高而逐漸減小，這正是余能利用工作開展的目的。

余熱余壓是工業余能的重要組成部分，占余能份額的90%以上，不利用就會排放和浪費，影響和污染環境，所以余能利用的緊迫性和重要性更甚于綠色能源的開發利用，更應優先考慮。

2 余能的種類及特點

余能是指生產過程中釋放出來而未被利用的能源，余熱、余壓和余氣等是常見的余能。其基本特點可歸納如下：

⑴ 伴生特性，沒有對應的生產過程就沒有余能。

⑵ 暫態特性，難以儲藏和運輸，不用就廢。

⑶ 廢棄特性，生產過程釋放物的慣常處理手段是廢棄。

⑷ 品相特性，載熱介質、溫度水平等差異很大，存在利用對象、處理手段的匹配性問題。

業內流傳著這樣一句話：“一江春水向東流，流的都是煤和油。”這句話既形象地描述了我國水能蘊藏豐富，也生動地說明了水能稍縱即逝、不用既棄的特性。這也是余能豐富及余能利用緊迫性的形象寫照。

3 不斷發展的余能認識與余能利用

隨著認識的深入和技術的發展，對余能的認識和利用也在不斷發展變化，更多的低品相余能逐步被利用，并呈現出從利用過渡到高效利用的趨勢。

我們對余能的認識規律是化害為利、由高到低、不斷拓展。就在20多年前，大量的高溫蒸汽、可燃尾氣及工作過程中的壓差被作為廢棄物或有害物質釋放。如水泥企業大量高溫蒸汽的排空，煉化企業燃燒毒害尾氣形成的長明燈及許多工業企業利用擋板進行調壓等；現在許多企業不僅已經將這些余能進行了利用，并且正在尋求高效利用，同時還將余能利用的視野和應用擴展到了更廣、更深的領域。利用余能已經不再是產業關注的重點，如何把利用范圍擴展到更低品相的余能，如何提高余能的回收利用效率，如何高效利用余能才是當今產業的熱點和趨勢。

隨著余能回收和利用的技術進步，余能利用逐步從高能高用（高溫煙氣發電等）、高能低用（高溫煙氣供暖等）拓展到低能低用（中低溫煙氣/低溫余熱水等供暖），乃至進一步發展到低能高用（低溫余熱發電、熱泵余熱回收供熱等）。

4 余能利用原則

一些人認為幾千千瓦的小容量、低參數的余熱發電機組，效率太低且不經濟，不應該發展，甚至要將其歸入小火電，應該淘汰。但相較于將余熱視為廢棄物大量直接排放而言，余能利用的經濟效益、社會效益和環保效益都是巨大的。

也有人認為應該放棄將熱轉換成電，直接利用熱能，保證高效利用。但是，由于我國園區和城市熱負荷規劃的不足，大規模的余熱難以直接以熱能的形式被高效利用；又由于余熱具有伴生、暫態和廢棄特性，不用就廢并污染環境的客觀實際，把余能利用起來是首先要考慮的，在充分利用的基礎上，再考慮高效利用和梯級利用。

5 余能利用存在的問題

利用余能已成共識。經過20多年的政府引導與產業發展，大量企業不同程度地開展了余能利用工作并從中獲益，利用余能已經成為企業節能降耗，提升競爭力的重要手段，也已成為廣泛共識。在確保余能利用的共識下，余能利用工作仍存在如下問題：

⑴ 大量低品位余能如何用起來。

⑵ 不同品位的余能如何區別利用，高效利用，也就是利用手段與品位匹配的問題。

⑶ 余能利用手段的選擇策略和評價方法。

⑷ 國家政策配套和支持。

余能充分高效利用，還有很多工作要做，這正是我們聯合行業力量，凝聚行業智慧，啟動制定《工業余熱余壓梯級綜合利用導則》國家標準的目的。