地大熱能：工業余熱發電回收利用空間廣闊

     當前，我國能源利用仍然存在著利用效率低、經濟效益差，生態環境壓力大的主要問題，節能減排、降低能耗、提高能源綜合利用率作為能源發展戰略規劃的重要內容，是解決我國能源問題的根本途徑，處于優先發展的地位。

    實現節能減排、提高能源利用率的目標主要依靠工業領域。處在工業化中后期階段的中國，工業是主要的耗能領域，也是污染物的主要排放源。我國工業領域能源消耗量約占全國能源消耗總量的70%，主要工業產品單位能耗平均比國際先進水平高出30%左右。
    除了生產工藝相對落后、產業結構不合理的因素外，工業余熱利用率低，能源( 能量)沒有得到充分綜合利用是造成能耗高的重要原因，我國能源利用率僅為 33% 左右，比發達國家低約10%，至少50%的工業耗能以各種形式的余熱被直接廢棄。因此從另一角度看，我國工業余熱資源豐富，廣泛存在于工業各行業生產過程中，余熱資源約占其燃料消耗總量的17% ～67%，其中可回收率達60%，余熱利用率提升空間大，節能潛力巨大，工業余熱回收利用又被認為是一種“新能源”，近年來成為推進我國節能減排工作的重要內容。

    一、工業余熱資源特點：

    余熱資源屬于二次能源，是一次能源或可燃物料轉換后的產物，或是燃料燃燒過程中所發出的熱量在完成某一工藝過程后所剩下的熱量。按照溫度品位，工業余熱一般分為 600℃ 以上的高溫余熱，300 ～600℃的中溫余熱和300℃以下的低溫余熱三種; 按照來源，工業余熱又可被分為: 煙氣余熱，冷卻介質余熱，廢汽廢水余熱，化學反應熱，高溫產品和爐渣余熱，以及可燃廢氣、廢料余熱。
    工業余熱資源利用系統或設備運行環境相對惡劣，要求有寬且穩定的運行范圍，能適應多變的生產工藝要求，設備部件可靠性高，初期投入成本高，從經濟性出發，需要結合工藝生產進行系統整體的設計布置，綜合利用能量，以提高余熱利用系統設備的效率。

    二、工業余熱利用技術：

    余熱溫度范圍廣、能量載體的形式多樣，又由于所處環境和工藝流程不同及場地的固有條件的限制，生產生活的需求，設備型式多樣，如有空氣預熱器，窯爐蓄熱室，余熱鍋爐，低溫汽輪機等。常見的工業余熱回收利用方式，有多種分類方式，根據余熱資源在利用過程中能量的傳遞或轉換特點，可以將國內目前的工業余熱利用技術分為熱交換技術、熱功轉換技術、余熱制冷制熱技術。
    目前國內各主要余熱資源都有可選的回收利用技術或設備，這些技術在原理上和國外余熱利用技術并無本質差別，基本上都是通過熱交換技術、熱功轉換技術、制冷制熱技術進行余熱利用。但由于國外余熱回收技術已基本成熟，其設備性能優良，應用廣泛，極大地提高了能源利用率。而國內，高、中溫余熱利用技術設備未得到有效推廣普及，低溫余熱由于相應的利用技術不成熟基本被廢棄，造成余熱整體利用率低。其中被廢棄的 200℃甚至300℃以下的低溫工業余熱雖然品位低、利用技術難度高，但具有很大比例的余熱能量，如在石化行業可達80%。對于此類低溫工業余熱，基于有機朗肯循環 ORC 的熱力發電系統是有效、經濟的利用工業低溫熱能的技術。

    三、基于有機介質的低溫工業余熱發電技術：

    低溫有機朗肯循環：對于工業中大量廢棄的200℃，甚至300℃以下的低溫余熱，目前無法利用蒸汽/熱水閃蒸系統進行有效回收，更適宜采用經濟可行的有機朗肯循環余熱發電技術。
    Kalina循環：純工質有機朗肯循環，由于工質的等溫蒸發吸熱過程與實際的變溫低溫熱源配合不緊密，換熱平均溫差大，不可逆損失較大。為了減小換熱不可逆損失，對純工質有機物朗肯循環提出了幾種改進的方法，如混合工質循環、Kalina 循環等。Kalina 循環是以氨水混合物為工質的循環系統，最簡單的熱力循環是一級蒸餾循環，基本流程，即一定濃度的氨水溶液經過水泵加壓、預熱器升溫之后，進入余熱鍋爐蒸發，形成過熱氨水蒸汽進入透平膨脹做功，然后利用復雜的蒸餾冷卻子系統解決氨水混合物冷凝問題，使透平乏汽重新形成一定濃度的工質溶液，再到達給水泵，完成一個循環。

    地大熱能專家認為，當前中高溫余熱利用技術普及率不高，低溫余熱未被利用是我國余熱利用率低的原因之一。因此，推進工業節能減排工作，要進一步推廣普及中高溫余熱利用技術，尤其是提高中小型企業余熱利用率，要推進余熱利用技術與工藝節能相結合，從整個工藝系統分析能源的供給需求，優化工藝系統及其相應的余熱利用技術。
    地大熱能由中國地質大學（武漢）組建結合中國地質大學的學術優勢，組建了一批由海內外學者組成的世界一流的交叉人才團隊，聚集了十大優勢學科領域（地質學、礦產勘查、地球物理、地球化學、水文地質學、工程地質、環境地質、地理信息系統、管理科學與工程、旅游資源管理）三十多位專家學者，定期研討地熱科學問題、問診地熱實際難題，并積極與各國內外的地熱研究單位、學者進行學術交流與探討，緊跟行業內前沿發展理論與應用技術。