气体能源再利用：低品位余热利用率不足50%

最近几天，有关页岩气的消息颇为密集。据报道，我国页岩气可采资源量已探明约为31万亿立方米，首次页岩气探矿权出让招标试点工作也圆满完成。另据报道，目前国家发改委和国家能源局正会同有关部门研究制定页岩气专项发展规划，并已在国家科技重大专项中设立了相关专题和示范工程。还有媒体透露，其规模开采有望5年后启动，市场规模将超千亿元。

 

日本核危机之后，寻找更为绿色的安全的新能源，成为各国的重要课题。此时，我国发现和开采新能源的确让人兴奋：“十二五”期间，国内可能将新增页岩气6000亿立方米，有望弥补天然气不足，缓解能源短缺的难题。

 

不过，需要提醒的是我们在积极开发新能源的同时，对于既有能源的再利用，同样应保持足够热度。

 

比如，能否通过加强科学管理和技术进步，尽可能减少现有能源的浪费?我国每年排空的与能源相关的气体总量惊人，且呈上升态势，包括煤层气中的瓦斯气体、垃圾气体、沼气、焦炉气体等。我国已探明的天然气储量为38万亿立方米，煤层气的探明储量高达36万亿立方米。天然气应用很普遍，但煤层气几乎没怎么利用，随着煤矿开采而大量排空，不仅使优质能源白白浪费，还增加了煤矿事故频次，使得大气环境治理难度加大。据换算，一立方米瓦斯产生的温室气体效应，相当于一个立方米的二氧化碳排放量的23倍。

 

这样巨大的浪费和污染，令人扼腕。

 

人们对既有能源的再利用不太热忱，有多种原因，比如技术原因、产业链原因等，更重要的是各地政府对资源再利用还没有充分的重视。在有些地方，转变经济增长方式、实现低碳可持续发展，口号叫得很响，却迟迟不见行动，低碳生活的价值取向尚未成为风尚。

 

事实上，在一些技术相对成熟的领域，既有气体能源的再利用，其产出投入比要高于新能源的开发，被称为“黄金产业”。比如，广东力宇燃气动力有限公司累计承接了50万千瓦的燃气发电项目和全国70%的垃圾气体发电项目，其中山西晋城煤业的总装机容量152兆瓦煤层气发电项目，全部由煤层气发电，直接净收益每年将超过10亿元——这本来都是作为废气白白排上天空的。因此，间接收益是对大气污染治理投资将大大减少。一增一减，两者收益甚为可观。

 

目前，欧美不少国家燃气发电已超过总体用电量的23%以上，而我国燃气发电仅占2%—3%，增长空间还十分可观，不仅需要新的气体能源来填补，更需要既有能源的再利用。

 

 

 

这是一个简单逻辑，既有能源的再利用可以增加能源供给，还可以减少碳消耗和排放，实现持续性发展，何乐而不为?关键是发展观念的转变还要克服现实的障碍，让人们意识到“变废为宝”与“寻宝”同样重要，才可能把“垃圾箱”变成“聚宝盆”。

 

“我们从2014年起关注工业余热再利用，全市7家钢铁企业产生的低品位余热，可满足450万平方米供暖，这也是工业节能的有效途径之一。但出于种种原因，实际供暖中并未将此作为优先选择，大量余热被白白浪费。”日前在一次以清洁供暖为主题的座谈会上，天津市工信委相关负责人无奈坦言。

 

在供暖领域，工业余热并非新生热源。早在2015年，国家发改委发布的《余热暖民工程实施方案》(下称《余热暖民方案》)就提出，“充分回收利用低品位余热资源，缓解城镇化过程中快速增长的供热需求与环境压力之间的矛盾”，到2020年建成150个示范市(县、区)。

 

近3年过去，建设进度如何?中国工程院院士江亿告诉记者，“真正成体系发展、叫得出名字的工业余热供暖项目，北方目前甚至不超过10个。”工业余热供暖究竟为何“难发热”?

 

低品位余热利用率不足50%

 

根据浓度、热值等不同，工业余热可分为高、中、低三个品味。目前，前两者多用于回收发电，利用效率较高;低品位余热却因自身难利用，常被作为“废热”排掉。据《余热暖民方案》所述，北方地区电力、钢铁、水泥、石化等行业的余热资源，均可回收用于供暖，且“成本远低于燃煤和天然气供暖，在经济和技术上均具有较好的可行性”。

 

“要满足冬季采暖需求，屋内温度通常维持在20摄氏度左右即可。因此从原理上，高于这一温度的热源都可用于采暖。那些高参数锅炉烧到几百乃至上千摄氏度，后再降至20多度，反而是种浪费。”在江亿看来，低品位工业余热完全可作为重要的热源补充。

 

以全国首个使用低品位工业余热供暖的河北迁西项目为例，通过从10公里外的两个钢铁厂引热，替代原有7台40吨燃煤锅炉，满足了420万平方米供热，实现当地集中供暖“无煤化”。在煤炭减量替代、二氧化碳减排的同时，项目还为钢厂节约了一大笔余热处理资金。“变废为宝”出售后，钢厂更可从中获得收益。

 

不过，也非每个项目多可顺利推进。据悉，为解决供暖缺口及环保问题，山东济南也计划从聊城新发、邹平魏桥两个铝业集团“引热入济”。如今距当初规划已有一年，一位主要负责人向记者透露，“该项目现在仍没确定是否能实施”。究其原因，该负责人并未多言。

 

清华大学建筑学院副教授夏建军坦言，余热供暖虽好处多，实际运行却不容易。“按冬季平均供暖时长4个月计算，可用于采暖的工业余热量约折合1.14亿吨标准煤当量，理论上可覆盖北方一半左右供热需求，潜力非常大。但初步统计，实际利用率不足50%。”

 

夏建军还指出，这部分余热多是经冷却后排放，处理时不得不消耗大量水资源。“仅采暖季4个月，就要用近30亿立方水，相当于蒸发掉我国南水北调工程一半多的运水量。如能将余热利用起来，对节水也有成效。”

 

谁管、谁建、谁保障?

 

政策上有目标、使用上有收益、实践上有范例，目前从事余热利用的企业也不再少数，低品位余热供暖为何迟迟难发展?首先，或要从现行供热机制入手。

 

“我们虽负责工业节能，可以组织余热回收，但城镇供暖归住建部门主管，热源选择并不在我们手上。”上述天津工信委人士表示。

 

既有供暖现状难打破——有类似感受的，还有参与企业。一位供热企业负责人告诉记者，“我们曾想在北方某工业城市发展钢厂余热，实际操作时发现并不是想象那么简单。供暖属市政领域，钢厂是工业领域，前后涉及住建、环保、工信、国资等多个部门。要获得许可只能挨个跑手续，跨部门、跨行业。然而，余热供暖暂时又无明确牵头部门，单靠企业力量很难协调。”

 

“此外我们作为‘后来者’，与当地供热公司要么竞争、要么合作。可大多传统供热公司并不愿意打破已有格局，更不会白白让出自己手上的用户。这样一来，我们只能开拓新市场，推进十分缓慢。”该负责人称。

 

其次是建设成本。除热源本身，引热企业还承担着配套设备、管网等采购和建设工作。“这是一笔不小投资。”上述供热企业负责人表示，其所在公司已建成项目中，真正用于余热回收及储热的投资只占总投资25%-30%，更多成本在于配套建设。“国家对此也有过补贴，但我们拿到手后实际交给了钢厂。前期洽谈中，取热方直接提出将此作为合作条件之一。”

 

烟台创元热能科技有限公司负责人肖午政也表示，建设成本的确将一批中小企业挡在门外。“有实力的大企业可能觉得回本较慢，不屑于做;真正想做的中小企业又没有足够资金和规模。有时，导致余热供暖形同‘鸡肋’。”

 

而在运行层面，业内也有担忧。“低品位余热供暖的关键之一，在于如何把热送出去。长距离输送到底可不可行?算上热损耗，经济性足吗?此外，余热与工业企业的生产紧密挂钩，热源究竟能不能保证?”清华大学建筑节能中心教授付林指出，不少地区正是出于稳定性、持续性及经济性的担忧。

 

“相比其他因素，地方政府及传统供热公司考虑更多的，是如何保障稳定供应。”一位业内人士也称。

 

热源、热网、热用户待统筹优化

 

优势与制约并存，低品位工业余热供暖的出路到底在何方?夏建军表示，从宏观层面余热信息的收集、统计，到微观层面的取热、整合、输配送及系统运行调节等，“牵一发而动全身”。“要做好余热供暖，热源、热网、热用户及政府等各方须统筹协调，整体推进优化。”

 

就政策而言，迁西项目负责人、赤峰和然节能公司董事长宿颖波坦言，迁西项目之所以能顺利推进，还离不开当地政府的支持。“根本上，我认为离不开当地政府的节能意识、节能力度。实际上，节能增效是最快捷、最经济、最干净的‘第一能源’，首先还需政府‘这只手’真正抓起来，余热供暖才有发挥余地。”

 

宿颖波同时指出，从运行角度来看，低品位余热供暖的成本并不高，单位热量成本甚至只有个位数。“真正考验企业的是初投资费用，尤其长输管线建设。这需进行经济计算比较，及一定量的匹配，余热量、热负荷等任何一项指标偏小都不够经济。”

 

该说法得到了付林的赞同。他认为，即使将半径拉长至50-100公里的长距离输送，低品位余热供暖都有可操作性。“通过常规取热方式成本的确较高，但通过一定的技术及工艺优化，目前已可在此半径内降低输送成本。”

 

付林表示，包括余热、地热、空气源热泵等热源在内，运行时都要靠电能等常规能源驱动，实现同样供热及节能效果的前提下，余热所需成本最低。“即使暂无大力度补贴，与气、电供暖相比，余热也具备经济性。”

 

对于热源保障，夏建军提出“热源互补”的方式，通过调峰、 备用热源等进行补充。“例如将工业余热作为基础热源，热电厂的热和电及天然气协同运行，共同形成区域大联网，既能解决解决供给侧需求，也可实现节能减排。”

 

“先调研，再规划实施，我们也是这样做的。”中益能储热技术集团董事长助理胡浩以辽宁葫芦岛项目为例称，“设计初期，我们充分调研、核算了当地工业企业的余热限值，并将错峰停产、设备检修等突发状况全部考虑在内，做足准备与预案。2016年运行以来并未发生挺热，此外即便真的出现断供，应急预案也能及时跟上。”