关于余热余能与能源的合理利用

4、煤炭行业

对我国而言，煤炭行业具有特殊地位。2010年以前，我国能耗的70%以上由煤炭来承担。由于节能减排的需要，近年来我国大力开发石油、天然气及其它可再生能源，煤炭的比例在缩小，但总量并未减少。煤炭行业的能耗并不太高，但在开发过程中，也有大量的煤层气（余能）及瓦斯气大量的随行产出，但这部分余能的利用水平不高，其潜力很大。

5、建筑、机械制造及其它行业

建材行业中，特别是水泥生产中，消耗了大量的能源，同时也排放了大量的余热。对这部分余热的利用，近年来作出了较突出的成绩。另外，玻璃行业等均有大量余热余能可以被重视。目前为此也建立了很多相关的余热发电系统，其发电能力达到160万千瓦左右。

机械制造行业是一个十分广泛的行业，在此行业中有大量的各种类型的熔炼炉、加热炉和使用蒸汽的工艺设备，其烟气、蒸汽余热余能大量存在。

另外，食品行业需要大量的蒸汽和各种小型锅炉，产生了大量的高温烟气和蒸汽余热。目前，由于量少、十分分散，利用十分困难，所以其利用的程度十分低下。

按照以上行业的余热余能总量来看，其可用潜力目前约为总能耗的20%左右，数量十分庞大，应引起高度重视。

总之，凡是用能（电、功、热等）地点都会有不同形式的余热余能存在。凡是利用不充分的工艺过程，都大量存在着能的不同程度的降位，即由电、功变为热，或者由高位的蒸汽变为热水，或热水冷却散热至大气的过程。这样说来，凡是降位的能源的运行过程中，未被有效利用的能量就是余热余能。目前，各种工艺过程的能源有效利用水平都在50%左右，所以余热余能的总量约占了实际能耗的50%左右。考虑到其它资源在利用的过程中，也会产生余热（如硫酸生产过程），所以余热余能可用潜力应在20%以上。对具体项目而言，至于能回收多少？如果按照热的火用平衡及火用效率原理，其数量据不完全统计，也在总能耗的20%以上。余热余能的潜力及总量愈大，说明能源的利用水平愈低。我们的目标是通过余热余能的合理利用，使其总量及潜力愈小，说明我们对能源的利用有了较好的利用与提高。

四、余热余能合理利用的原则及主要途径

在分析余热余能的利用问题期间，必须明确以下的认识与原理：余热余能与生产工艺、能源利用过程的关系十分密切，它们伴生于生产工艺、能源利用过程之中。因而，它们的来源品位有高低之分，不能简单地认为只包括低位余热余能。它们的产生是由工艺及能源转换过程进行的不完善而产生的各种损失（这里包括燃烧损失、传热损失、传递损失、化学不完善损失、散热损伤、摩擦损失、漏失损失等）所造成。所以为了合理利用这部分余热余能，则要与上述原因相结合的系统及过程特点相联系。

环保的恶化与工艺与能源转换过程相关，它是影响人们身体健康、生态变化的重要因素。过去是先污染后治理，效果并不尽如人意，不仅给社会带来了巨大的投入与压力，还给人们带来的是一种难以回避的灾难。为此，人们在长期探索与研究中找到了一种最有效的治理方法，即：工艺、能源、环境治理一体化的原则，即在工艺及能源转换利用过程中一体化地统一解决。

余热余能的利用与治理，也与工艺、能源转化过程密切相关。它们利用的好坏直接影响着、标志着能源利用的好坏。如果对已经表现出的余热余能仅采用简单的方法来治理、利用，对能源合理利用的收益并不大。只有按照相关系统火用损失的特点，去系统地考虑其利用的方法及措施，方能取得灼人的成就。例如，用天然气来烧热水或蒸汽，仅仅利用了转换过程的余热，仅能回收的热效率为10%左右，火用效率仅1~2%。在这个过程中，出现了能量的高位低用，系统火用损失很大。如果采用天然气蒸汽联合电热系统，系统的火用效率即可提高30%以上。余热余能利用的目的在于提高总系统的能源利用率，所以这种比较一目了然！对于煤烧热水或蒸汽的系统，则要考虑利用IGCC系统进行回收。这里也要注意，在考虑余热余能的利用时，不仅要考虑系统能源利用的优劣程度，同时也要考虑投入产出的合理性以及难易程度。对不同条件及大小的项目可以采用不同的方法处理，不能一概而论。

在考虑余热余能利用时，不能仅以热效率来分析，解决问题，更要以火用效率来分析、解决问题。因为，在火用效率与热效率相同的条件下，根据热泵工作的原理：COP可以大于1，一般情况多在3~4之间，这样即可证明用火用效率来分析解决问题，可能取得较好的结果。当然，这也要视条件而定：如果用量不多，仅仅需要热水或低压蒸汽，直接燃烧产生也是可以的。例如，家庭利用的天然气热水器，虽然效率很低，相对余热也很大，但在此条件下也只能如此。

余热余能是来自于工艺及能源转换过程，其利用与回收也只能以系统分析的方法来处理。余热余能利用的创新主要体现在系统集成方面的创新，即结合特定条件，经过创新提供最佳的集成系统结构，体现热力学基本定理的梯级利用、综合利用的原理。