清潔能源回收已過技術關

文 _ 本刊記者 陳向國

清潔能源回收已過技術關

文 _ 本刊記者 陳向國

由于生產發展方式落后以及科技手段的滯后，煤層氣、煤礦乏風、焦爐煤氣等大量煤系清潔能源長期“跑冒滴漏”；同樣，工業余熱也因技術問題被直接排放。數據顯示，中國總體能源利用率只有33%左右，單位GDP能耗是世界平均水平的1．9倍、發達國家的3～4倍，約67%的能源在工業生產中被直接排放。

數據顯示

我國總體能源利用率只有33%左右

單位GDP能耗是世界平均水平的1．9倍

是發達國家的3～4倍

約67%的能源在工業生產中被直接排放

浪費現象常見且嚴重

浪費現象之一：煤層氣利用率低。煤層氣俗稱“瓦斯”，主要成分是甲烷，其溫室氣體效應是二氧化碳的21倍。煤層氣是高效清潔能源。1立方米純煤層氣熱值相當于1 .22千克標準煤、1.13千克汽油。由于技術等諸多制約因素，大量煤層氣被燒掉或排放。

浪費現象之二：煤礦乏風排空。“乏風”又稱“煤礦風排瓦斯”，指礦井通風系統排出的甲烷濃度低于0.75%的瓦斯。由于技術問題，其利用一度成為世界性難題，長期排放到空中，造成巨大的溫室氣體污染。有數據顯示，乏風所含甲烷約占我國煤礦瓦斯甲烷總量的81%，全國每年排放量超過100億立方米，其溫室氣體效應約為2億噸二氧化碳當量。

浪費現象之三：焦爐煤氣“點天燈”。我國是全球最大的焦炭產地，去年焦炭產量近4 .8億噸。每產1噸焦炭可產生400立方米焦爐煤氣。長期以來焦爐煤氣被大量排空燃燒，俗稱“點天燈”。山西最多時全省有2000多盞“天燈”，每年白白燒掉焦爐煤氣上百億立方米。

浪費現象之四：工業中低溫余熱浪費。電廠冷卻塔、鋼廠軋鋼水、化工廠冷卻水等，有一半是中低溫熱源，即200℃以下的煙道氣和100℃以下的水、乏汽。由于缺乏利用技術和設備，這部分熱源無法回收，只能排放，既浪費能源又污染環境。

煤系清潔能源回收成現實并可帶來巨大收益

隨著乏風氧化發電技術的逐漸成熟和推廣，全國上百億立方米煤礦乏風可實現回收利用，變廢為寶。據悉，全球規模最大的煤礦乏風利用項目即將在潞安集團高河煤礦建成投產。這個項目投產后每小時可處理利用乏風108萬立方米。其主要原理是將10%左右的低濃度瓦斯和0.75%左右的乏風摻混后高溫氧化，將甲烷分解為二氧化碳和水，減輕其溫室效應，同時利用高溫高壓蒸汽發電。這個項目裝機容量30兆瓦，輸出2億千瓦時清潔電能，每年減少140萬噸二氧化碳溫室氣體。在高河項目的示范帶動下，山西多家煤礦集團將以BOT方式發展乏風氧化發電項目，共涉及13個煤礦，設計總裝機容量34萬千瓦，每年碳減排量可達1580萬噸。

在煤系清潔能源回收方面。煤炭大省山西率先采取行動，并取得明顯成效。該省焦化企業基本告別“點天燈”，為企業產生了巨大的經濟效益。煤層氣抽采也顯現巨大潛力。晉煤集團在這方面開了一個好頭。晉煤集團擁有一百多項世界級煤層氣開發利用核心技術，擁有煤層氣方面國家專利和發明專利一百二十多項。近5年，晉煤集團煤層氣利用量達六十多億立方米，相當于減排二氧化碳九千多萬噸。作為國內煤企中首家引入清潔發展機制(C D M )的企業，晉煤集團獲得碳減排收益五億多元。目前推進的百億立方米煤層氣抽采利用項目投運達產后，每年相等于節約1220萬噸標準煤或者8.3萬噸汽油。

余熱發電技術獲巨大突破

以余熱發電為代表的熱電綜合利用方式，可以大幅提高能源的利用效率、降低能源消耗強度和二氧化碳排放強度，尤其在化工、水泥、鋼鐵、冶金等高耗能行業，更具廣闊發展空間。到2015年，如果我國2000噸以上新型干法水泥生產線全部配套余熱發電，每年可節電270億千瓦時，相當于節約標準煤1000萬噸，減排二氧化碳約2400萬噸。但在被排放掉的能源中，有一半是低品位的中低溫熱源，即200℃以下的煙道氣和100℃以下的水、乏汽，包括電廠的冷卻塔、鋼廠的軋鋼水、化工廠的冷卻水等。由于缺乏超低溫（特別是60℃以下）技術、設備，長期以來，大量中低溫熱源被浪費。

如今，技術屏障已經被破解。新華網太原6月1日報道，60℃以上的工業余熱就能穩定發電。報道說，由天津大學和山西易通環能科技集團有限公司（簡稱“山西易通”）自主研發的低溫余熱發電機組經過一年多的工藝改進，實現產品大型化生產。專家稱，這一產品技術填補了國內、國際上60～70℃的余熱發電空白，具有巨大節能潛力和應用前景。

降低發電溫度，是獲取工業余熱利用最大化的關鍵。上述技術就是突破了這個關鍵的一環。天津大學熱能學科帶頭人、博士生導師張于峰說，發電溫度越低，余熱利用越充分，發電量也就越大，經濟效益就越明顯。目前，美國、法國等國余熱發電技術的最低溫度為80℃。天津大學和山西易通自主研發的低溫余熱發電機組，通過提升熱電轉化介質的性能，將發電最低溫度降至60℃，實現了技術實質性的重大突破。

據了解，這一技術是天津大學承擔的國家“973”項目的研究成果，現已進入產業化階段，單機規模最高500千瓦。張于峰說，低溫余熱用來發電，可為企業節省電耗、變廢為寶，在帶來經濟效益的同時，也是降低綜合能耗、解決環境熱污染的主要途徑。據中國科學技術發展戰略研究院測算，如果這項技術得到廣泛推廣，全國的工業余熱都被有效利用，中國的綜合能耗率有望下降5個百分點，相當于節約3億噸標準煤。以華北油田為例，目前華北油田在產油井共1470口，油井在枯油期需要注水擠油，每天都有大量的水排放。受地熱影響，2000米深采出的油水分離后，水溫在80℃左右，除回灌一部分之外，每天都有大量低溫井水被排放。在這項技術支撐下，每口油井可裝機100千瓦，整個華北油田可裝機約15萬千瓦，每年增加收入約3億元。

余熱發電機組

余熱發電還需突破融資、并網關

余熱發電作為一項重要的節能減排途徑，被確定為國家十大節能減排工程之一。但在實際操作中，卻遇到了諸多困難和障礙：一是并網發電辦理手續繁瑣，審批時間長；二是許多地區的電網企業收取上網費、并網費或管理費等不合理費用；三是發電機組參與調峰，往往不能滿負荷運行，影響運行效率。擁有國內、國際領先技術的山西易通在實際推廣中就遇到了并網的難題。山西易通曾為東部沿海城市的一處地熱井安裝過100千瓦的低溫余熱發電設備，利用80℃的水溫發電，排出65℃的水溫用于居民取暖。但由于并網批復緩慢，發電機組無法正常工作。供暖季到來后，當地被迫提出“不用發電了，讓機器空轉給水降溫就行”的要求，這讓該公司尷尬不已。融資難是另一只阻礙余熱發電市場推廣的攔路虎。山西易通董事長趙保明說，低溫余熱發電項目投資回收期一般在3年左右，且初始投資額較大，一般幾千萬甚至上億元，龐大的一次性投資對余熱發電推廣形成阻力。趙保明建議，政府應積極落實節能環保的各項優惠政策，加大對企業低溫余熱利用項目的金融支持，確保節能補貼發放到位，解決低溫余熱發電并網難題。