工業(yè)余熱余壓利用的思考與探討

蘭文龍 中節(jié)能科技投資有限公司 郭云高 中國循環(huán)經(jīng)濟(jì)協(xié)會發(fā)電分會 汪俊賢 海螺水泥股份有限責(zé)任公司

工業(yè)余熱余壓利用的思考與探討

蘭文龍 中節(jié)能科技投資有限公司 郭云高 中國循環(huán)經(jīng)濟(jì)協(xié)會發(fā)電分會 汪俊賢 海螺水泥股份有限責(zé)任公司

1 工業(yè)余能是第五大能源且兼有環(huán)保功能

中國生物質(zhì)工程戰(zhàn)略發(fā)起人、中國科學(xué)院院士、中國工程院院士石元春教授認(rèn)為∶從總量角度看，生物質(zhì)能源已經(jīng)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(yè)余能也是一種能源資源，是伴隨其它源發(fā)性能源的生產(chǎn)、輸配、使用等過程而產(chǎn)生的能量。

根據(jù)國家能源局官方發(fā)布的數(shù)據(jù)，2013年全國能源消費(fèi)總量37.6億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，相當(dāng)于25.5億噸石油。以我國綜合能源效率最高的廣州大學(xué)城分布式能源站為例，其效率可以達(dá)78%，結(jié)合最高效率火電機(jī)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(jī)組的能源利用效率也能輕易地比超臨界機(jī)組能源效率高出10個百分點(diǎn)（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(diǎn)也是可能的。這相當(dāng)于3～9億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，這個規(guī)模也許并不比生物質(zhì)能源的規(guī)模小，排在第五位是沒有問題的。當(dāng)然，工業(yè)余能的規(guī)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(yè)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(fèi)，影響和污染環(huán)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(fā)利用，更應(yīng)優(yōu)先考慮。

2 余能的種類及特點(diǎn)

余能是指生產(chǎn)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(diǎn)可歸納如下：

⑴ 伴生特性，沒有對應(yīng)的生產(chǎn)過程就沒有余能。

⑵ 暫態(tài)特性，難以儲藏和運(yùn)輸，不用就廢。

⑶ 廢棄特性，生產(chǎn)過程釋放物的慣常處理手段是廢棄。

⑷ 品相特性，載熱介質(zhì)、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(yè)內(nèi)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(yùn)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(fā)展的余能認(rèn)識與余能利用

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

我們對余能的認(rèn)識規(guī)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(zhì)釋放。如水泥企業(yè)大量高溫蒸汽的排空，煉化企業(yè)燃燒毒害尾氣形成的長明燈及許多工業(yè)企業(yè)利用擋板進(jìn)行調(diào)壓等；現(xiàn)在許多企業(yè)不僅已經(jīng)將這些余能進(jìn)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(yīng)用擴(kuò)展到了更廣、更深的領(lǐng)域。利用余能已經(jīng)不再是產(chǎn)業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)，如何把利用范圍擴(kuò)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(dāng)今產(chǎn)業(yè)的熱點(diǎn)和趨勢。

隨著余能回收和利用的技術(shù)進(jìn)步，余能利用逐步從高能高用（高溫?zé)煔獍l(fā)電等）、高能低用（高溫?zé)煔夤┡龋┩卣沟降湍艿陀茫ㄖ械蜏責(zé)煔?低溫余熱水等供暖），乃至進(jìn)一步發(fā)展到低能高用（低溫余熱發(fā)電、熱泵余熱回收供熱等）。

4 余能利用原則

一些人認(rèn)為幾千千瓦的小容量、低參數(shù)的余熱發(fā)電機(jī)組，效率太低且不經(jīng)濟(jì)，不應(yīng)該發(fā)展，甚至要將其歸入小火電，應(yīng)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(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)保效益都是巨大的。

也有人認(rèn)為應(yīng)該放棄將熱轉(zhuǎn)換成電，直接利用熱能，保證高效利用。但是，由于我國園區(qū)和城市熱負(fù)荷規(guī)劃的不足，大規(guī)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(tài)和廢棄特性，不用就廢并污染環(huán)境的客觀實(shí)際，把余能利用起來是首先要考慮的，在充分利用的基礎(chǔ)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(jīng)過20多年的政府引導(dǎo)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展，大量企業(yè)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(jīng)成為企業(yè)節(jié)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(qū)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(lián)合行業(yè)力量，凝聚行業(yè)智慧，啟動制定《工業(yè)余熱余壓梯級綜合利用導(dǎo)則》國家標(biāo)準(zhǔn)的目的。