助力“双碳”用低品位余热“温暖”城市

京津高村清数科技园数据中心余热利用供能项目预计每年可节省标煤633.3吨，减排二氧化碳1659吨、二氧化硫5.4吨、二氧化氮4.6吨，为实现“双碳”目标提供了可复制、可推广的综合能源解决方案。

“2022年，京津高村清数科技园（以下简称清数科技园）数据中心余热利用供能项目实施后，如果将数据中心运行所产生的余热收集起来，通过供冷系统冷冻水取热技术，为清数科技园提供冬季供暖、夏季供冷以及生活热水供应，将大大提高数据中心用能效率。”2021年12月31日，国网（天津）综合能源服务有限公司（以下简称天津能源）客户经理杨延春说，该项目预计每年可节省标煤633.3吨，减排二氧化碳1659吨、二氧化硫5.4吨、二氧化氮4.6吨，为实现“双碳”目标提供了可复制、可推广的综合能源解决方案。

在近日发布的《2030年前碳达峰行动方案》中，“余热”一词在不同章节共出现5次，可见我国在战略层面已经对余热利用的巨大价值予以重视。

低品位余热仍有能量和价值

余热在能源行业中具有重要地位。余热资源普遍存在于钢铁、化工、轻工、食品生产等工业领域，是生产过程中释放出来的可被利用的热能。据国外研究机构统计，工业部门在对化石能源的利用过程中，被有效利用的能源量仅占40%，其余60%都最终转化为了余热。

余热按品位分为高品位、中品位、低品位，其中，中高品位的余热大多通过余热发电项目得到了回收利用。天津能源市场经营部副经理韩慎朝举例说，比如渤化永利化工厂的高温高压蒸汽，需要使用减温减压阀，减成中压和低压的蒸汽，才能进一步利用。这种情况下，在中间加一个汽轮机，用高压的蒸汽推动汽轮机做功，把压力转化为动能，可以带动发电机发电。同时高压的蒸汽也转化成了低压和中压的蒸汽，继续在工艺中使用。

而低品位余热，包括热值小于600千卡/标准立方米的低浓度可燃物，温度低于800摄氏度的显热物体，温度低于400摄氏度的低温尾气、烟气，由于温度低、浓度小、能量少，因此被当成废热，大多通过冷却的形式排放或直接排放。

“废热虽然品位低，但仍然具有能量。”韩慎朝介绍，比如把低温的热水或冷却水，经过热泵做功，提升至80摄氏度，在工业中还能再利用。此外还能将低品位工业余热作为重要热源补充，和热电厂以及锅炉房一起，用于城镇集中供热，对于解决北方城市冬季供热热源紧缺、降低北方集中供热能源消耗、改善冬季大气环境，以及进一步提高工业企业能源利用效率都具有十分重要的意义。

可以说，低品位余热利用是一个能量梯级利用和实现整体能效提升的手段。

随着技术进步，充分利用低品位工业余热等低碳能源供应低品位热力需求，已成为节能降碳的必要路径，也将成为我国实现碳达峰、碳中和目标的重要突破口。

余热利用还有待各方有效协同

“我国在工业领域的能源消耗占总能耗的60%，但工业领域的余热利用效率却偏低，初步统计不足50%。”清华大学建筑学院副教授夏建军曾经在一次以低品位工业余热利用为主题的研讨会上如是说。

目前，热力供给中煤炭、天然气占比超过90%。由于大量低品位工业热能长期得不到重视，造成了大量的能源资源浪费与高碳、高污染物排放，增加了环境治理的成本。

不过，随着全社会对余热利用的重视，低品位余热也开始进入人们的视野。韩慎朝介绍：“我们之前做的渤海石化的项目就有低品位余热的利用。原来烟气是通过烟囱直接排放掉，后来我们应用低温余热发电机组把热量提取出来，转化为动能，再推动发电机发电供企业使用。”