文 _ 本刊記者 陳向國(guó)

清潔能源回收已過(guò)技術(shù)關(guān)

文 _ 本刊記者 陳向國(guó)

由于生產(chǎn)發(fā)展方式落后以及科技手段的滯后，煤層氣、煤礦乏風(fēng)、焦?fàn)t煤氣等大量煤系清潔能源長(zhǎng)期“跑冒滴漏”；同樣，工業(yè)余熱也因技術(shù)問(wèn)題被直接排放。數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)總體能源利用率只有33%左右，單位GDP能耗是世界平均水平的1．9倍、發(fā)達(dá)國(guó)家的3～4倍，約67%的能源在工業(yè)生產(chǎn)中被直接排放。

數(shù)據(jù)顯示

我國(guó)總體能源利用率只有33%左右

單位GDP能耗是世界平均水平的1．9倍

是發(fā)達(dá)國(guó)家的3～4倍

約67%的能源在工業(yè)生產(chǎn)中被直接排放

浪費(fèi)現(xiàn)象常見(jiàn)且嚴(yán)重

浪費(fèi)現(xiàn)象之一：煤層氣利用率低。煤層氣俗稱(chēng)“瓦斯”，主要成分是甲烷，其溫室氣體效應(yīng)是二氧化碳的21倍。煤層氣是高效清潔能源。1立方米純煤層氣熱值相當(dāng)于1 .22千克標(biāo)準(zhǔn)煤、1.13千克汽油。由于技術(shù)等諸多制約因素，大量煤層氣被燒掉或排放。

浪費(fèi)現(xiàn)象之二：煤礦乏風(fēng)排空?！胺︼L(fēng)”又稱(chēng)“煤礦風(fēng)排瓦斯”，指礦井通風(fēng)系統(tǒng)排出的甲烷濃度低于0.75%的瓦斯。由于技術(shù)問(wèn)題，其利用一度成為世界性難題，長(zhǎng)期排放到空中，造成巨大的溫室氣體污染。有數(shù)據(jù)顯示，乏風(fēng)所含甲烷約占我國(guó)煤礦瓦斯甲烷總量的81%，全國(guó)每年排放量超過(guò)100億立方米，其溫室氣體效應(yīng)約為2億噸二氧化碳當(dāng)量。

浪費(fèi)現(xiàn)象之三：焦?fàn)t煤氣“點(diǎn)天燈”。我國(guó)是全球最大的焦炭產(chǎn)地，去年焦炭產(chǎn)量近4 .8億噸。每產(chǎn)1噸焦炭可產(chǎn)生400立方米焦?fàn)t煤氣。長(zhǎng)期以來(lái)焦?fàn)t煤氣被大量排空燃燒，俗稱(chēng)“點(diǎn)天燈”。山西最多時(shí)全省有2000多盞“天燈”，每年白白燒掉焦?fàn)t煤氣上百億立方米。

浪費(fèi)現(xiàn)象之四：工業(yè)中低溫余熱浪費(fèi)。電廠冷卻塔、鋼廠軋鋼水、化工廠冷卻水等，有一半是中低溫?zé)嵩矗?00℃以下的煙道氣和100℃以下的水、乏汽。由于缺乏利用技術(shù)和設(shè)備，這部分熱源無(wú)法回收，只能排放，既浪費(fèi)能源又污染環(huán)境。

煤系清潔能源回收成現(xiàn)實(shí)并可帶來(lái)巨大收益

隨著乏風(fēng)氧化發(fā)電技術(shù)的逐漸成熟和推廣，全國(guó)上百億立方米煤礦乏風(fēng)可實(shí)現(xiàn)回收利用，變廢為寶。據(jù)悉，全球規(guī)模最大的煤礦乏風(fēng)利用項(xiàng)目即將在潞安集團(tuán)高河煤礦建成投產(chǎn)。這個(gè)項(xiàng)目投產(chǎn)后每小時(shí)可處理利用乏風(fēng)108萬(wàn)立方米。其主要原理是將10%左右的低濃度瓦斯和0.75%左右的乏風(fēng)摻混后高溫氧化，將甲烷分解為二氧化碳和水，減輕其溫室效應(yīng)，同時(shí)利用高溫高壓蒸汽發(fā)電。這個(gè)項(xiàng)目裝機(jī)容量30兆瓦，輸出2億千瓦時(shí)清潔電能，每年減少140萬(wàn)噸二氧化碳溫室氣體。在高河項(xiàng)目的示范帶動(dòng)下，山西多家煤礦集團(tuán)將以BOT方式發(fā)展乏風(fēng)氧化發(fā)電項(xiàng)目，共涉及13個(gè)煤礦，設(shè)計(jì)總裝機(jī)容量34萬(wàn)千瓦，每年碳減排量可達(dá)1580萬(wàn)噸。

在煤系清潔能源回收方面。煤炭大省山西率先采取行動(dòng)，并取得明顯成效。該省焦化企業(yè)基本告別“點(diǎn)天燈”，為企業(yè)產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。煤層氣抽采也顯現(xiàn)巨大潛力。晉煤集團(tuán)在這方面開(kāi)了一個(gè)好頭。晉煤集團(tuán)擁有一百多項(xiàng)世界級(jí)煤層氣開(kāi)發(fā)利用核心技術(shù)，擁有煤層氣方面國(guó)家專(zhuān)利和發(fā)明專(zhuān)利一百二十多項(xiàng)。近5年，晉煤集團(tuán)煤層氣利用量達(dá)六十多億立方米，相當(dāng)于減排二氧化碳九千多萬(wàn)噸。作為國(guó)內(nèi)煤企中首家引入清潔發(fā)展機(jī)制(C D M )的企業(yè)，晉煤集團(tuán)獲得碳減排收益五億多元。目前推進(jìn)的百億立方米煤層氣抽采利用項(xiàng)目投運(yùn)達(dá)產(chǎn)后，每年相等于節(jié)約1220萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤或者8.3萬(wàn)噸汽油。

余熱發(fā)電技術(shù)獲巨大突破

以余熱發(fā)電為代表的熱電綜合利用方式，可以大幅提高能源的利用效率、降低能源消耗強(qiáng)度和二氧化碳排放強(qiáng)度，尤其在化工、水泥、鋼鐵、冶金等高耗能行業(yè)，更具廣闊發(fā)展空間。到2015年，如果我國(guó)2000噸以上新型干法水泥生產(chǎn)線(xiàn)全部配套余熱發(fā)電，每年可節(jié)電270億千瓦時(shí)，相當(dāng)于節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤1000萬(wàn)噸，減排二氧化碳約2400萬(wàn)噸。但在被排放掉的能源中，有一半是低品位的中低溫?zé)嵩?，?00℃以下的煙道氣和100℃以下的水、乏汽，包括電廠的冷卻塔、鋼廠的軋鋼水、化工廠的冷卻水等。由于缺乏超低溫（特別是60℃以下）技術(shù)、設(shè)備，長(zhǎng)期以來(lái)，大量中低溫?zé)嵩幢焕速M(fèi)。

如今，技術(shù)屏障已經(jīng)被破解。新華網(wǎng)太原6月1日?qǐng)?bào)道，60℃以上的工業(yè)余熱就能穩(wěn)定發(fā)電。報(bào)道說(shuō)，由天津大學(xué)和山西易通環(huán)能科技集團(tuán)有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)“山西易通”）自主研發(fā)的低溫余熱發(fā)電機(jī)組經(jīng)過(guò)一年多的工藝改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品大型化生產(chǎn)。專(zhuān)家稱(chēng)，這一產(chǎn)品技術(shù)填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)、國(guó)際上60～70℃的余熱發(fā)電空白，具有巨大節(jié)能潛力和應(yīng)用前景。

降低發(fā)電溫度，是獲取工業(yè)余熱利用最大化的關(guān)鍵。上述技術(shù)就是突破了這個(gè)關(guān)鍵的一環(huán)。天津大學(xué)熱能學(xué)科帶頭人、博士生導(dǎo)師張于峰說(shuō)，發(fā)電溫度越低，余熱利用越充分，發(fā)電量也就越大，經(jīng)濟(jì)效益就越明顯。目前，美國(guó)、法國(guó)等國(guó)余熱發(fā)電技術(shù)的最低溫度為80℃。天津大學(xué)和山西易通自主研發(fā)的低溫余熱發(fā)電機(jī)組，通過(guò)提升熱電轉(zhuǎn)化介質(zhì)的性能，將發(fā)電最低溫度降至60℃，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)實(shí)質(zhì)性的重大突破。

據(jù)了解，這一技術(shù)是天津大學(xué)承擔(dān)的國(guó)家“973”項(xiàng)目的研究成果，現(xiàn)已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段，單機(jī)規(guī)模最高500千瓦。張于峰說(shuō)，低溫余熱用來(lái)發(fā)電，可為企業(yè)節(jié)省電耗、變廢為寶，在帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也是降低綜合能耗、解決環(huán)境熱污染的主要途徑。據(jù)中國(guó)科學(xué)技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略研究院測(cè)算，如果這項(xiàng)技術(shù)得到廣泛推廣，全國(guó)的工業(yè)余熱都被有效利用，中國(guó)的綜合能耗率有望下降5個(gè)百分點(diǎn)，相當(dāng)于節(jié)約3億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。以華北油田為例，目前華北油田在產(chǎn)油井共1470口，油井在枯油期需要注水?dāng)D油，每天都有大量的水排放。受地?zé)嵊绊懀?000米深采出的油水分離后，水溫在80℃左右，除回灌一部分之外，每天都有大量低溫井水被排放。在這項(xiàng)技術(shù)支撐下，每口油井可裝機(jī)100千瓦，整個(gè)華北油田可裝機(jī)約15萬(wàn)千瓦，每年增加收入約3億元。

余熱發(fā)電機(jī)組

余熱發(fā)電還需突破融資、并網(wǎng)關(guān)

余熱發(fā)電作為一項(xiàng)重要的節(jié)能減排途徑，被確定為國(guó)家十大節(jié)能減排工程之一。但在實(shí)際操作中，卻遇到了諸多困難和障礙：一是并網(wǎng)發(fā)電辦理手續(xù)繁瑣，審批時(shí)間長(zhǎng)；二是許多地區(qū)的電網(wǎng)企業(yè)收取上網(wǎng)費(fèi)、并網(wǎng)費(fèi)或管理費(fèi)等不合理費(fèi)用；三是發(fā)電機(jī)組參與調(diào)峰，往往不能滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行，影響運(yùn)行效率。擁有國(guó)內(nèi)、國(guó)際領(lǐng)先技術(shù)的山西易通在實(shí)際推廣中就遇到了并網(wǎng)的難題。山西易通曾為東部沿海城市的一處地?zé)峋惭b過(guò)100千瓦的低溫余熱發(fā)電設(shè)備，利用80℃的水溫發(fā)電，排出65℃的水溫用于居民取暖。但由于并網(wǎng)批復(fù)緩慢，發(fā)電機(jī)組無(wú)法正常工作。供暖季到來(lái)后，當(dāng)?shù)乇黄忍岢觥安挥冒l(fā)電了，讓機(jī)器空轉(zhuǎn)給水降溫就行”的要求，這讓該公司尷尬不已。融資難是另一只阻礙余熱發(fā)電市場(chǎng)推廣的攔路虎。山西易通董事長(zhǎng)趙保明說(shuō)，低溫余熱發(fā)電項(xiàng)目投資回收期一般在3年左右，且初始投資額較大，一般幾千萬(wàn)甚至上億元，龐大的一次性投資對(duì)余熱發(fā)電推廣形成阻力。趙保明建議，政府應(yīng)積極落實(shí)節(jié)能環(huán)保的各項(xiàng)優(yōu)惠政策，加大對(duì)企業(yè)低溫余熱利用項(xiàng)目的金融支持，確保節(jié)能補(bǔ)貼發(fā)放到位，解決低溫余熱發(fā)電并網(wǎng)難題。