【趋势】工业余热将是未来集中供热的主要热源

未来供热的主要热源应是工业余热

我国工业能耗占全国总能耗的70%。如果按世界发达国家的能效50%考虑，我国工业余热将是全国供热能耗的3.5倍（供热能耗按全国总能耗的10%计算）。如果全国的平均能效按30%考虑，则全国工业余热也有全国供热能耗的两倍。因此，从数量上计算，未来供热的主要热源应由工业余热来承担是可能的。当然这还是一种设想，真正操作起来难度很大。排在首位的就是难在管理体制上，我国重要的工业企业，多数为央企。个个都是条块分隔、“独立王国”，要打破这种格局，有赖于全国的反腐、反垄断以及体制的深化改革。

只就技术层面分析，主要的困难是两点，一是远离城市中心；二是多数品位较低（温度在30摄氏度~40摄氏度），难以直接利用。因此，要使工业余热应用于供热工程成为可能，必须在技术上要有重大革新。www.china-heating.com最容易想到的是长输供热管线的技术研发问题。目前，我国正在山西、河北和山东等省市进行试点研究，如果单从技术角度考虑，是完全可行的。现在须要着重进行经济效益的研究，除了考虑工业余热费用的提高外，还应计算大气治理的成本，这样分析才是合理的。

要彻底解决远距离输送和低品位的问题，最根本的技术措施是对热泵进行工艺上的重大革新。通常的热泵，无论是电热泵还是热热泵（溴化锂吸收式制冷机），都存在某些局限性，无法同时承担能量远距离输送以及品位提升的功能。从工艺上说，现在热泵的四个热力过程，即蒸发、冷凝、压缩和节流，是作为一个整体，组装成一台机器，难以实现远距离蓄热（冷）、放热（冷）功能。对于电热泵，现在的制冷工质—氟里昂以及无氯的替代制冷工质，或者破坏臭氧层，成为淘汰物质；或者是温室气体，都不是理想产品。对于热热泵，溴化锂溶液浓度在56%~62%之间，否则结晶，难以工作。由于浓度变化范围过窄，导致发生器的加热温度必须在90摄氏度以上，直接影响了制冷效率。

为克服现有热泵的上述缺陷，选择更理想的制冷工质就显得尤为重要。经过反复比较，笔者认为采用液态二氧化碳作为新的制冷工质，将有很大的发展前途。提起二氧化碳作为制冷工质，其实并不是新的创想，早在利用氟里昂之前，前人就已研究过了。中国供热信息网了解到由于二氧化碳的临界（在临界点汽相、液相合一）压力过高（大于7.2兆帕）,临界温度过低（31.1摄氏度），整个制冷过程是在跨临界循环下运行，因此制冷机组的工作压力过高，从安全角度考虑，后来被氟里昂等制冷工质代替。近年来，环保要求将处于更重要的地位，因此，重新起用如二氧化碳一类的天然制冷工质，已被愈来愈多的业内人员所关注。

二氧化碳作制冷工质具有独特的优点：首先，它是地球生物圈的组成物质之一，具有无毒、无臭、无污染、不爆、不燃、不腐蚀，对大气臭氧无损害（ODP=0），温室气体指数只有GWP=1（氟里昂及其替代物GWP都在93~1900），它还具有优良的热物理性质：容积制冷能力qv=15429.2千焦3立方米,是氟里昂R22的7.4倍；在零下40摄氏度下，其液态黏度是5摄氏度水的138,即使在较低的流速下，也可形成湍流流动，提高了传热性能。根据上述二氧化碳的基本特性，我们应该按照扬长避短的原则，尽量发挥其制冷能力强、蓄热能力大、传热性能高、输送成本低的优势，将热泵的四个热力过程，拆散了应用。

在利用二氧化碳作热泵工质进行工业余热供热供冷过程中，回避了二氧化碳在气态下压力过高、温度过低（临界温度为31.1摄氏度，临界压力为7.2兆帕）弱点，着重利用其气化潜热大、制冷能力强、蓄热能力多、黏滞系数小、传热性能高等特点。例如，一台300兆帕的发电机组，冷却汽轮机乏汽汽量560吨3小时，需要冷却循环水量为6.2万吨3小时（温差从25摄氏度升为30摄氏度），如果采用液态二氧化碳，只需5100吨3小时（温度从零下46.5摄氏度提升至14.2摄氏度，温升60.7摄氏度）即可。

上述工艺流程，只是基本原理，具体细节还需进一步深化。当然，还有液态二氧化碳的制备问题，这就需要跨行业的协作。