【摘要】伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與進(jìn)步，我國能源供應(yīng)的形勢也變得越來越嚴(yán)峻。節(jié)約能源，減少能源消耗，踐行可持續(xù)發(fā)展觀顯得更加重要。在技術(shù)發(fā)展的背景下，分布式能源系統(tǒng)在我國的應(yīng)用也更加普及，更加深入，其中分布式能源系統(tǒng)中的低溫余熱回收技術(shù)成為了當(dāng)前節(jié)能減排，綠色環(huán)保理念踐行的重要途徑?，F(xiàn)文章主要針對分布式能源系統(tǒng)中的低溫余熱回收技術(shù)進(jìn)行研究。

【關(guān)鍵詞】分布式能源；低溫余熱；回收技術(shù)

在工業(yè)制造過程中各種類別的熱能轉(zhuǎn)換設(shè)備與裝置會形成大量未被利用的余熱余能。目前我國工業(yè)企業(yè)中余熱余能資源占據(jù)了所有輸入能源總額的7.5%，但是余熱余能的資源回收率僅僅只有34.87%。可以看出，我國余熱余能的回收價值潛力十分明顯。對余熱進(jìn)行回收利用相等于開發(fā)另一種新能源，能夠顯著提升能源的利用效率，推動我國社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，幫助我國能源戰(zhàn)略的實(shí)現(xiàn)。

1.分布式能源系統(tǒng)及低溫余熱

分布式能源系統(tǒng)是當(dāng)前國際能源工業(yè)中十分重要的發(fā)展方向之一，其已經(jīng)在發(fā)達(dá)國家獲得了普及應(yīng)用。據(jù)相關(guān)報告調(diào)查統(tǒng)計顯示美國分布式能源系統(tǒng)的總發(fā)電量已經(jīng)達(dá)到90GW，其分布式能源系統(tǒng)發(fā)電量已經(jīng)占據(jù)了國內(nèi)總發(fā)電量的10%左右。分布式能源系統(tǒng)則是相對于傳統(tǒng)的集中式供能能源系統(tǒng)來說。傳統(tǒng)集中式供能系統(tǒng)應(yīng)用所采用的是大容量設(shè)備，通過集中生產(chǎn)再利用專業(yè)的輸送裝備來將能源輸送給用戶，而分布式能源則是直接面向用戶，根據(jù)用戶的不同需求來就地供應(yīng)能源，其功能齊全，能夠滿足多元化目標(biāo)下中小型能力轉(zhuǎn)化利用系統(tǒng)[1]。而對于分布式能源中的低溫余熱這一概念，當(dāng)前國內(nèi)外均沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行界定，通常來說低溫余熱是指200℃以內(nèi)的工藝生產(chǎn)過中所形成的余熱氣、熱水、冷凝水、300℃以下的氣體等等。

2.分布式能源系統(tǒng)中低溫余熱回收技術(shù)

2.1低溫余熱回收原則

低溫余熱回收的方式包括同級利用與升級利用兩種主要類別。其中同級利用主要是指根據(jù)低溫余熱的溫度，選擇適當(dāng)?shù)挠脩魜砝玫蜏赜酂嶂苯犹娲摺⒅形粺嵩?，從而避免高、中位熱源所引起的溫差，?jié)約了能源，實(shí)現(xiàn)了綠色節(jié)能的目標(biāo)，這就是低溫余熱利用中為理想的方式。升級利用是指利用熱泵、制冷等能量轉(zhuǎn)變方式將低品位的低溫余熱轉(zhuǎn)變?yōu)橹?、高品位的電、冷水等其他能源再進(jìn)行使用。低溫余熱回收利用原則主要包括以下幾個：1）優(yōu)化工藝減少能源消耗，最大程度減少低溫余熱；2）在保證原有生產(chǎn)工序正常進(jìn)行的基礎(chǔ)上，最先考慮低溫余熱回收利用的經(jīng)濟(jì)性與安全性，在明確低溫余熱回收方案后要對低溫余熱回收低成本進(jìn)行計算，保證其合理性，同時還要兼顧回收利用所使用裝備的投資費(fèi)用[2]。

2.2低溫余熱回收技術(shù)

2.2.1低溫余熱發(fā)電

低溫余熱發(fā)電技術(shù)是一項(xiàng)十分高效的節(jié)約能源技術(shù)，其原理就是利用設(shè)備余熱來對水體進(jìn)行加熱，然后使之成為高溫蒸汽，驅(qū)動透平做功，從而帶動發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。該技術(shù)已經(jīng)成為了低溫余熱回收技術(shù)中最為高效的回收技術(shù)。當(dāng)前低溫余熱發(fā)電機(jī)主要包括汽輪機(jī)與螺桿膨脹機(jī)，動力轉(zhuǎn)換方式包括朗肯循環(huán)以及卡林納循環(huán)?？偟膩碚f，在分布式能源系統(tǒng)中運(yùn)用低溫余熱發(fā)電技術(shù)雖然是切實(shí)可行的，但是由于其所需設(shè)備裝置復(fù)雜，需要投入較大的成本，并且還會受到余熱溫度的限制，從而導(dǎo)致發(fā)電效率較低，因此在發(fā)展低溫余熱發(fā)電回收方面應(yīng)該著重關(guān)注如何簡化裝置，降低成本投資，從而提升其競爭力。

2.2.2低溫余熱制冷

低溫余熱制冷所遵循是的逆卡諾循環(huán)能量轉(zhuǎn)換，其更加適用于夏季高溫作業(yè)過程中所需要的低溫余熱回收。目前低溫余熱制冷技術(shù)主要包括氨水與溴化鋰[3]。其中氨水是氨氣作為制冷劑，水作為吸收劑，通過液態(tài)氨汽化吸收周圍的熱量，溫度快速下降的特點(diǎn)來完成制冷，其對熱源的溫度要求相對較低，僅僅只需要低于200℃即可，但是由于其熱力系數(shù)不高，因此應(yīng)用并不廣泛。而使用溴化鋰作為制冷劑能夠利用其強(qiáng)力的吸水性，營造水蒸發(fā)的低壓環(huán)境，從而制得5℃以上冷量，熱力系數(shù)較高，應(yīng)用較為普遍。低溫余熱制冷技術(shù)在分布式能源系統(tǒng)應(yīng)用的過程中應(yīng)該著重注意提升系統(tǒng)的使用效率、安全性與穩(wěn)定性。

2.2.3熱泵

在工業(yè)生產(chǎn)中有大量稍高于環(huán)境溫度的廢熱，例如冷卻廢水、水汽等，雖然溫度較低但是余熱量，因此熱泵技術(shù)通常都被應(yīng)用與此類低溫余熱的回收中。熱泵將消耗部分高質(zhì)能作為回收補(bǔ)償，利用制冷機(jī)的熱力循環(huán)將低溫余熱熱量輸送到高溫?zé)崦剑瑥亩鴿M足建筑采暖、干燥制熱的需求。當(dāng)前熱泵機(jī)組的供熱系數(shù)通常在3-5范圍內(nèi)，當(dāng)消耗1kW電能的時候可以獲得3-5kW熱量。熱泵是一種十分高效的低溫余熱回收方式，將其運(yùn)用在分布式能源系統(tǒng)中擁有十分廣闊的發(fā)展空間。

3.結(jié)束語

在政府與社會環(huán)保理念與意識越來越強(qiáng)的背景下，分布式能源系統(tǒng)與其低溫余熱回收技術(shù)已經(jīng)引起了社會各界的關(guān)注。當(dāng)前分布式能源系統(tǒng)中低溫余熱回收技術(shù)較為普及的包括發(fā)電、低溫余熱制冷以及熱泵等，其不單單能夠有效回收余熱，還能夠緩解對環(huán)境的污染程度，全面提高能源的利用率，從而最終實(shí)現(xiàn)充分利用能源的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]彭漢明，楊敏林，蔣潤花.分布式能源系統(tǒng)中低溫余熱回收技術(shù)[J].節(jié)能，2011，（03）：4-8+2.

[2]Mahmut Sami Buker ， Saffa B. Riffat.Solar assisted heat pump systems for low temperature water heating applications： A systematic review[J].Renewable and Sustainable Energy Reviews， 2016， Vol.55

[3]蔣潤花，楊曉西，楊敏林.內(nèi)燃機(jī)缸套水低溫余熱驅(qū)動除濕機(jī)組實(shí)驗(yàn)研究[J].工程熱物理學(xué)報，2014， （12）：2338-2342.

作者簡介

楊鍵（1978年出生），男，土家族，湖北長陽人，高級工程師，工程碩士，任職于武漢都市環(huán)保工程技術(shù)股份有限公司，一直致力于能源環(huán)保領(lǐng)域的技術(shù)研究和應(yīng)用推廣工作。主要從事冶金行業(yè)全流程余熱余能的高效利用研究，主要包括低熱值富余煤氣的高效利用技術(shù)、煉鋼轉(zhuǎn)爐飽和蒸汽發(fā)電技術(shù)、干熄焦等余熱利用技術(shù)，同時也致力于城市生活垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)、生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)、分布式能源站等節(jié)能減排技術(shù)的研究和應(yīng)用。